CN109852780B - 一种表面喷丸强化的混合喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种表面喷丸强化的混合喷嘴，包括液体喷嘴和喷丸喷嘴，所述液体喷嘴安装在外壳上，用于使高压液体输入所述外壳内部；所述外壳设有第一喷丸进料段，用于使喷丸输入所述外壳内部；所述喷丸喷嘴安装在外壳上，用于输出喷丸与液体的固液混合物；所述喷丸喷嘴的输出端设有若干均布的第二喷丸进料段，用于使喷丸与所述的固液混合物进行混合。所述水喷嘴内部按液体流动方向依次设有收缩段和扩散段；所述收缩段收缩角度为8°～12°，所述扩散段扩散角度为7°～10°。本发明喷丸与高压水相混合形成固液两相流，再经过两次加速产生的冲击能量可以减少零件腐蚀断裂和消除摩擦疲劳，均匀提高零件表面粗糙度，改善零件表面性能。

Description

一种表面喷丸强化的混合喷嘴
技术领域
本发明涉及表面强化技术领域，特别涉及一种表面喷丸强化的混合喷嘴。
背景技术
目前，金属零件表面强化技术有喷丸、喷砂处理技术等，喷丸处理即使用丸粒轰击工件表面并植入残余压应力，提升工件疲劳强度的冷加工工艺，其广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等。现有的表面强化处理装置存在以下问题：
1.常见的表面强化装置为喷丸机，其所使用的喷丸在实际工程中使用量较大，采用的喷丸材质表面质量无法保证，容易降低零件表面精度，强化效果较差。
2.传统的喷丸机设备污染较大，不符合当今社会技能减排的主题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种表面喷丸强化的混合喷嘴，喷丸与高压水相混合形成固液两相流，再经过两次加速产生的冲击能量可以减少零件腐蚀断裂和消除摩擦疲劳，均匀提高零件表面粗糙度，改善零件表面性能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种表面喷丸强化的混合喷嘴，包括液体喷嘴和喷丸喷嘴，所述液体喷嘴安装在外壳上，用于使高压液体输入所述外壳内部；所述外壳设有第一喷丸进料段，用于使喷丸输入所述外壳内部；所述喷丸喷嘴安装在外壳上，用于输出喷丸与液体的固液混合物；所述喷丸喷嘴的输出端设有若干均布的第二喷丸进料段，用于使喷丸与所述的固液混合物进行混合。
进一步，所述液体喷嘴内部按液体流动方向依次设有收缩段和扩散段；所述收缩段收缩角度为8°～12°，所述扩散段扩散角度为7°～10°。
进一步，所述喷丸喷嘴内部按流动方向依次设有出料收缩段和出料扩散段，所述出料收缩段与出料扩散段之间通过喉部过渡；所述出料扩散段与若干所述第二喷丸进料段连通。
进一步，所述进料收缩段收缩角度为4°～6°，所述出料扩散段扩散角度为3°～8°。
进一步，所述出料扩散段轴线与第二喷丸进料段中心的夹角为64°～75°。
进一步，所述外壳上设有喷丸进料腔，所述喷丸进料腔与第一喷丸进料段连通；所述喷丸进料腔内安装旋转叶片。
进一步，所述旋转叶片轴向两端分别设有上隔板和下隔板；所述喷丸进料腔与第一喷丸进料段之间均布若干所述上隔板；所述喷丸进料腔出口均布若干下隔板。
进一步，若干所述上隔板组成的横截面积大于若干下隔板组成的横截面积。
一种安装表面喷丸强化混合喷嘴的喷丸装置，所述液体喷嘴与供水部件连接；所述第一喷丸进料段和第二喷丸进料段分别与喷丸供料罐连接。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的表面喷丸强化的混合喷嘴，其弹丸可回收、无粉尘污染、弹丸硬度高、破碎率低等特点，使其与高压水相混合形成固液两相流。
2.本发明所述的表面喷丸强化的混合喷嘴，经过两次加速后，固液两相流产生的冲击能量可以减少零件腐蚀断裂和消除摩擦疲劳，均匀提高零件表面粗糙度，改善其表面性能。降低了成本，缩短了处理时间，大大提高了强化效率。
附图说明
图1为本发明所述的表面喷丸强化的混合喷嘴结构示意图。
图2为本发明所述的喷丸装置示意图。
图3为图1中的A-A剖视图。
图4为图1中的B-B剖视图。
图中：
1-供水部件；2-供水管；3-混合喷嘴；4-供料管；5-喷丸供料罐；31-液体喷嘴；311-收缩段；312-扩散段；32-外壳；321-下隔板；322-喷丸进料腔；323-上隔板；324-锁紧螺母；325-混合喷嘴内腔；33-第一喷丸进料段；331-喷丸进料口；34-旋转叶片；35-喷丸喷嘴，351-出料收缩段；352-喉部；353-第二喷丸进料段；354-出料扩散段。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的表面喷丸强化的混合喷嘴3，包括液体喷嘴31和喷丸喷嘴35，所述液体喷嘴31安装在外壳32上，用于使高压液体输入所述外壳32内部，即混合喷嘴内腔325，所述液体喷嘴31深入混合喷嘴内腔325内部；所述外壳32设有第一喷丸进料段33，用于使喷丸输入所述外壳32内部；所述喷丸喷嘴35安装在外壳32上，用于输出喷丸与液体的固液混合物；所述喷丸喷嘴35的输出端设有若干均布的第二喷丸进料段353，用于使喷丸与所述的固液混合物进行混合。所述液体喷嘴31内部按液体流动方向依次设有收缩段311和扩散段312；为了提高进水段密封件的使用寿命，适当地降低工作所需的水压，所述收缩段311收缩角度为8°～12°，所述扩散段312扩散角度为7°～10°。所述喷丸喷嘴35内部按流动方向依次设有出料收缩段351和出料扩散段354，所述出料收缩段351与出料扩散段354之间通过喉部352过渡；所述出料扩散段354与若干所述第二喷丸进料段353连通。为了使得喷丸和液体能在混合喷嘴内腔325混合后能得到充分加速所需要的能量，所述进料收缩段351收缩角度为4°～6°，所述出料扩散段354扩散角度为3°～8°。为了使得高速混合两相流产生足够的负压，使喷丸能顺利地与高速混合两相流进行二次混合，所述出料扩散段354轴线与第二喷丸进料段353中心的夹角为64°～75°。
所述外壳32上设有喷丸进料腔322，所述喷丸进料腔322与第一喷丸进料段33连通；所述喷丸进料腔322内安装旋转叶片34。所述旋转叶片34轴向两端分别设有上隔板323和下隔板321；所述喷丸进料腔322与第一喷丸进料段33之间均布若干所述上隔板323；所述喷丸进料腔322出口均布若干下隔板321。所述旋转叶片34通过锁紧螺母324固定在若干上隔板323上；所述第一喷丸进料段33对称设置有2个喷丸进料口331，所述第一喷丸进料段33通过螺栓与所述喷丸进料腔322相连，所述喷丸进料口331与供料管4相连。若干所述上隔板323组成的横截面积大于若干下隔板321组成的横截面积。如图3和图4所示，所述上隔板323设置为4块,所述下隔板321设置为2块。
如图2所示，本发明所述的喷丸装置，包括混合喷嘴3、供水部件1和喷丸供料罐5，所述混合喷嘴3上的液体喷嘴31与供水部件1通过供水管2连接，所述混合喷嘴3上的第一喷丸进料段33和第二喷丸进料段353分别通过供料管4与喷丸供料罐5连接。
当装置开始工作时，先由供水部件1向混合喷嘴3的液体喷嘴31内供给高压水，供料罐5通过施加正压力使陶瓷喷丸经过所述第一喷丸进料段33进入所述喷丸进料腔322内，旋转叶片34在高压的陶瓷喷丸作用下旋转，通过旋转叶片34的旋转，使得陶瓷喷丸得以在所述工作部件内腔325内较容易地与高速水流进行混合，水压越大，工作部件内腔325内产生的真空度越大，卷吸作用越强，更容易混合陶瓷喷丸，进而形成固液两相流，使得混合两相流有时间和空间得到第一次加速。同时由于陶瓷喷丸自身密度较小的原由，在其他条件不变的情况下，水压越大，混合两相流流量就越大。混合两相流在进入喷丸喷嘴后，经过所述出料收缩段351的收缩，由于所述喉部352过流断面面积骤减，从而得到第二次加速。所述第二喷丸进料段353再次进料，依靠陶瓷喷丸的自重和高速混合液流产生的负压将陶瓷喷丸抽吸到扩散段354进行二次混合，最后得以较高的速度由所述出料扩散段354中射出，对零件表面进行强化。经过两次加速后，固液两相流产生的冲击能量可以减少零件腐蚀断裂和消除摩擦疲劳，均匀提高零件表面粗糙度，改善其表面性能。降低了成本，缩短了处理时间，大大提高了强化效率。由于液体和固体的混合流，可以实现对喷丸过程的降尘，降低粉尘污染。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种表面喷丸强化的混合喷嘴，其特征在于，包括液体喷嘴(31)和喷丸喷嘴(35)，所述液体喷嘴(31)安装在外壳(32)上，用于使高压液体输入所述外壳(32)内部；所述液体喷嘴(31)内部按液体流动方向依次设有收缩段(311)和扩散段(312)；所述外壳(32)设有第一喷丸进料段(33)，通过正压输送使喷丸通过第一喷丸进料段(33)输入所述外壳(32)内部；所述外壳(32)上设有喷丸进料腔(322)，所述喷丸进料腔(322)与第一喷丸进料段(33)连通；所述喷丸进料腔(322)内安装旋转叶片(34)；所述旋转叶片(34)轴向两端分别设有上隔板(323)和下隔板(321)；所述喷丸进料腔(322)与第一喷丸进料段(33)之间均布若干所述上隔板(323)；所述喷丸进料腔(322)出口均布若干下隔板(321)；若干所述上隔板(323)组成的横截面积大于若干下隔板(321)组成的横截面积；所述喷丸喷嘴(35)安装在外壳(32)上，用于输出喷丸与液体的固液混合物；所述喷丸喷嘴(35)的输出端设有若干均布的第二喷丸进料段(353)，用于使喷丸与所述的固液混合物进行混合；所述喷丸喷嘴(35)内部按流动方向依次设有出料收缩段(351)和出料扩散段(354)，所述出料收缩段(351)与出料扩散段(354)之间通过喉部(352)过渡；所述出料扩散段(354)与若干所述第二喷丸进料段(353)连通。
2.根据权利要求1所述的表面喷丸强化的混合喷嘴，其特征在于，所述液体喷嘴(31)内部按液体流动方向依次设有收缩段(311)和扩散段(312)。
3.根据权利要求1所述的表面喷丸强化的混合喷嘴，其特征在于，所述进料收缩段(351)收缩角度为4°～6°，所述出料扩散段(354)扩散角度为3°～8°。
4.根据权利要求1所述的表面喷丸强化的混合喷嘴，其特征在于，所述出料扩散段(354)轴线与第二喷丸进料段(353)中心的夹角为64°～75°。
5.一种安装权利要求1-4任一项所述的表面喷丸强化的混合喷嘴的喷丸装置，其特征在于，所述液体喷嘴(31)与供水部件(1)连接；所述第一喷丸进料段(33)和第二喷丸进料段(353)分别与喷丸供料罐(5)连接。
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