CN110480521A - 一种胶状磨料气体射流装置及产生射流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磨料气体射流技术领域,具体公开了一种胶状磨料气体射流装置及产生射流的方法,装置包括空压机、3个高压储气瓶、流量计、压力传感器、气路管道、磨料罐、旋转密封阀、缩放型喷嘴以及信息处理单元;本发明使用的磨料为胶状磨料,其密度比水大,冲击力大,并且磨料粘性大,能够凝聚成团;本发明装置可以调节磨料的出料频率,形成规律的脉冲,从而可对靶体产生水锤效应,大大增强了射流的冲蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于磨料气体射流技术领域,尤其涉及一种胶状磨料气体射流装置及产生射流的方法。
背景技术
磨料气体射流是采用高压气体驱动磨料通过喷嘴形成的高速气流,磨料气体射流50年代初最早在美国应用于表面处理,其磨料粒子在高速气流的带动下,冲击需要加工的表面,完成表面的除漆除锈工作,由于高压磨料气体射流具有较高的冲击力,近年来被推广应用于辅助破岩。目前在气体磨料射流中常用的磨料有石英砂、碳化硅、石榴石等,这些磨料成本较高,并且使用后会产生大量的粉尘,造成严重的环境污染,对工作环境极其不利,这些磨料均属于硬质磨料,在使用时也会加快刀具的磨损。
发明内容
本发明的目的是提供一种胶状磨料气体射流装置及产生射流的方法,由于本发明提出使用胶状磨料,该磨料成本较低,密度比水大,在气体的加速下,像一连串的水弹冲击靶物,能够产生水锤压力,水锤效应能产生较大的初始冲击压力和较大的喷射速度, 冲击面积增加,使冲击力分布在更广的表面上, 持续时间短,能更有效地与靶体自身的缺陷(如裂隙)发生相互作用,大大增强了射流的冲蚀性能。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种胶状磨料气体射流装置,包括供气系统,与供气系统连接的磨料系统,以及与供气系统和磨料系统电连接的控制系统。
进一步的,所述供气系统包括空压机和储气瓶,所述储气瓶为3个,空压机通过气体管路为3个储气瓶提供压缩空气,3个储气瓶出口汇聚至一个气体总管路,气体总管路通过一个三通阀将气体总管路分为气路一和气路二,气路二出口与磨料罐进口相连,气路一出口与磨料罐出口相连。
进一步的,所述3个储气瓶的两端均设有针型阀,储气瓶与空压机相连的管路上设有气瓶进口阀门,储气瓶出气管路上设有气瓶出口阀门,每个气瓶出口阀门处均设有一个流量计。
进一步的,所述磨料系统包括磨料罐,磨料罐出口设有一个旋转密封阀,所述旋转密封阀由电动机驱动旋转,旋转密封阀出气口与管路一汇合后通过缩放型喷嘴喷出。
进一步的,所述磨料罐入口处设有一个磨料罐入口阀门,磨料罐出口处设有一个圆孔筛分器,所述缩放型喷嘴为拉法尔缩放型喷嘴。
进一步的,所述气体总管路、气路一、磨料罐入口、喷嘴入口处均设置有压力传感器,气路一上还设有流量计。
进一步的,所述控制系统包括控制柜,所述控制柜上设置有控制面板,控制柜内设置有信息处理单元,所述信息处理单元一端与控制面板电连接,另一端分别与整个装置内所有的压力传感器电连接。
进一步的,所述旋转密封阀为圆柱形,旋转密封阀沿圆柱型一周均匀设有3个截面为圆锥形的凹槽,每个凹槽内壁上均设有刀片,旋转密封阀底部右侧设有一个弧形套层一,旋转密封阀底部左侧设有一个弧形套层二,所述套层一与旋转密封阀接触处设有多个通气孔,套层二与外界气压联通,套层一和套层二均与旋转密封阀的出口通道外壁焊接。
一种利用胶状磨料气体射流装置产生射流的方法,包括以下步骤:
(1)向磨料罐中加入胶状磨料,关闭磨料罐,并检查整个装置的连接情况,确保连接无误;
(2)打开3个高压储气瓶入口的阀门,关闭其出口的阀门和磨料罐入口的阀门。
(3)打开电源开关,启动空压机,空压机压力达到所需压力时,打开3个高压储气瓶的出口阀门,调节磨料罐入口阀门,使磨料罐内压力处于0.5-0.8MPa之间;
(4)当气路一压力达到要求时,启动电动机,使旋转密封阀开始工作,经过入口时其凹槽内收集到磨料,并开始顺时针转动,经过第一个套层时,凹槽内与气路一进行气压平衡,以便于凹槽在到达出口时,使磨料在重力的作用下进入出口并与气路一混合;经过出口后继续旋转,经过第二个套层时,凹槽内与外界环境进行气压平衡,以便于凹槽再次到达入口时,使磨料在气路二的压力下压出,从而达到持续供料;
(5)胶状磨料与气流混合后经缩放型喷嘴喷出,形成胶状磨料气体射流;
(6)在气体射流完成后,先停止电动机,然后关闭磨料罐入口阀门,载关闭空压机和电源,并对装置系统内进行泄压,最后关闭高压储气瓶进出口的阀门,整个过程结束。
进一步的,所述磨料罐内的磨料为黄原胶与水的混合物。
本发明具有的优点是:
1.本发明适用性广,能稳定产生胶状磨料气体射流,前景广阔;
2.本装置系统简单,连接容易,安全性高;
3.本装置使用的磨料为胶状磨料,成本较低,容易制备;并且该磨料在气体的加速下如一连串的水弹冲击靶物,能够产生水锤压力,水锤效应能产生较大的初始冲击压力和较大的喷射速度,并且冲击面积的增加使冲击力分布在更宽的表面上,持续时间短,能更有效地与靶体本身的缺陷(如裂隙)发生相互作用,大大增强了射流的冲蚀性能;
4.本装置中的旋转密封阀是在拉法尔喷嘴基础上进行改良设计的,尤其是通过使用两个套层分别对凹槽内进行气压平衡的技术,保证了装置能够正常持续供料;
5.本装置可通过调整电动机的转速来控制凹槽的旋转速度,从而控制了出料频率,这样不仅可以产生一定的脉动作用,并且实现了控制磨料的质量流量。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2为旋转密封阀结构剖面图。
1-空压机;2-气瓶入口阀门;3-高压储气瓶;4-气瓶出口阀门;5-流量计;6-压力传感器;7-气路一;8-气路二;9-磨料罐入口阀门;10-磨料罐;11-旋转密封阀;111-套层一;112-套层二;113-圆孔筛分器;12-电动机;13-缩放型喷嘴。
具体实施方式
如图所示,一种胶状磨料气体射流装置,包括供气系统,与供气系统连接的磨料系统,以及与供气系统和磨料系统电连接的控制系统;本装置通过空压机1压缩空气到高压储气瓶3中,空压机1通过气路管道与3个高压储气瓶3连接,3个高压储气瓶的两端均设有针型阀,与空压机1相连接的一端为气瓶入口阀门2,另一端为气瓶出口阀门4,气瓶出口阀门外设置有流量计5,之后三个支路汇聚为一条管路,管路节点设置有压力传感器6,气路管道再往后接一个三通接口,分为气路一7和气路二8,气路一7上设置有压力传感器6,气路二8与磨料罐10相连接,之间设置有1个磨料罐入口阀门9,在磨料罐入口处设置1个压力传感器6,磨料罐10出口与旋转密封阀11通过直通相连,旋转密封阀11外接1个电动机12,用于提供旋转动力以及调整转速,磨料罐10出口设计为圆形筛孔状113,用于控制磨料的质量流量,从旋转密封阀11出来后与气路一7汇合,最后与缩放型拉法尔喷嘴13相连接,在喷嘴13入口处设置1个压力传感器6;所述控制系统包括控制柜,所述控制柜上设置有控制面板,控制柜内设置有信息处理单元,所述信息处理单元一端与控制面板电连接,另一端分别与整个装置内所有的压力传感器电连接,传感器采集到的信息传输到处理单元,显示在计算机上,进一步的,所述旋转密封阀11为圆柱形,旋转密封阀11沿圆柱型一周均匀设有3个截面为圆锥形的凹槽,每个凹槽内壁上均设有刀片,旋转密封阀底部右侧设有一个弧形套层一111,旋转密封阀11底部左侧设有一个弧形套层二112,所述套层一111与旋转密封阀11接触处设有多个通气孔,套层二112与外界气压联通,套层一111和套层二112均与旋转密封阀的出口通道外壁焊接;上述旋转密封阀是在拉法尔喷嘴基础上进行改良设计的。整个旋转密封阀为圆柱型,内部设有3个槽,每个槽的内壁上均设有小刀片,凹槽通过电动机带动而旋转,旋转方向为顺时针,电动机可控制凹槽的旋转速度,从而控制出料频率,旋转密封阀的入口设置为圆形筛孔状,整个旋转密封阀的下半部分设有厚度为10mm的套层,套层与旋转密封阀的圆柱外层连接处均设置若干通气孔,使凹槽经过时与对应套层内的气压进行平衡,套层与旋转密封阀的出口通道外壁相焊接,从旋转密封阀的入口开始,顺时针经过的第一个套层,该套层与旋转密封阀的出口连接处设置若干通气孔,使该套层内气压与旋转密封阀出口气压一致;顺时针经过的第二个套层,该套层的上端设置若干通气孔,使该套层内气压与外界大气压一致。
本发明装置产生胶状磨料气体射流包括以下具体步骤:
(1)向磨料罐10中加入已经制备好的胶状磨料,关闭磨料罐10,并检查整个装置的连接情况,确保连接无误。
(2)检查阀门,打开3个高压储气瓶3入口的阀门2,关闭其出口的阀门4;关闭磨料罐10入口的阀门9。
(3)打开电源开关,启动空压机1。
(4)等空压机1压力达到所需压力时,打开3个高压储气瓶3的出口阀门4,然后调节磨料罐入口阀门9,使磨料罐10内压力处于0.5-0.8MPa之间。
(5)当气路一7上的压力达到要求时,启动电动机12,使旋转密封阀11开始工作,凹槽在经过入口时收集到磨料,并开始顺时针转动,在经过第一个套层111时,凹槽内与气路一7进行气压平衡,以便于凹槽在到达出口时,能够使磨料在重力的作用下进入出口并与气路一7混合;经过出口后继续旋转,经过第二个套层112时,凹槽内与外界环境进行气压平衡,以便于凹槽再次到达入口时,能够使磨料在气路二8的压力下正常压出(气路一7的压力远大于气路二8的压力),从而达到正常持续供料的效果。
(6)胶状磨料与气流混合后经缩放型喷嘴13喷出,形成胶状磨料气体射流。
(7)在胶状磨料气体射流工作完成后,先停止电动机12,然后关闭磨料罐
入口阀门9,之后关闭空压机1和电源,并对装置系统内进行泄压,最后依次关闭高压储气瓶进出口的阀门2、4,整个过程结束。
磨料使用黄原胶增稠剂与水反应的混合物,形成类似于果冻状的物质,该种磨料相较于普通磨料来说,使用后易分解,对环境无污染,不会产生粉尘,并且成本低。相较于气体水射流,胶状磨料气体射流具有以下优点:该磨料的密度比水大,冲击力大;该磨料粘性大,能够凝聚成团;该装置可以调节磨料的出料频率,形成规律的脉冲,从而可对靶体产生水锤效应。
Claims (10)
1.一种胶状磨料气体射流装置,其特征在于:包括供气系统,与供气系统连接的磨料系统,以及与供气系统和磨料系统电连接的控制系统。
2.如权利要求1所述的胶状磨料气体射流装置,其特征在于:所述供气系统包括空压机和储气瓶,所述储气瓶为3个,空压机通过气体管路为3个储气瓶提供压缩空气,3个储气瓶出口汇聚至一个气体总管路,气体总管路通过一个三通阀将气体总管路分为气路一和气路二,气路二出口与磨料罐进口相连,气路一出口与磨料罐出口相连。
3.如权利要求2所述的胶状磨料气体射流装置,其特征在于:所述3个储气瓶的两端均设有针型阀,储气瓶与空压机相连的管路上设有气瓶进口阀门,储气瓶出气管路上设有气瓶出口阀门,每个气瓶出口阀门处均设有一个流量计。
4.如权利要求3所述的胶状磨料气体射流装置,其特征在于:所述磨料系统包括磨料罐,磨料罐出口设有一个旋转密封阀,所述旋转密封阀由电动机驱动旋转,旋转密封阀出气口与管路一汇合后通过缩放型喷嘴喷出。
5.如权利要求4所述的胶状磨料气体射流装置,其特征在于:所述磨料罐入口处设有一个磨料罐入口阀门,磨料罐出口处设有一个圆孔筛分器,所述缩放型喷嘴为拉法尔缩放型喷嘴。
6.如权利要求5所述的胶状磨料气体射流装置,其特征在于:所述气体总管路、气路一、磨料罐入口、喷嘴入口处均设置有压力传感器,气路一上还设有流量计。
7.如权利要求6所述的胶状磨料气体射流装置,其特征在于:所述控制系统包括控制柜,所述控制柜上设置有控制面板,控制柜内设置有信息处理单元,所述信息处理单元一端与控制面板电连接,另一端分别与整个装置内所有的压力传感器电连接。
8.如权利要求7所述的胶状磨料气体射流装置,其特征在于:所述旋转密封阀为圆柱形,旋转密封阀沿圆柱型一周均匀设有3个截面为圆锥形的凹槽,每个凹槽内壁上均设有刀片,旋转密封阀底部右侧设有一个弧形套层一,旋转密封阀底部左侧设有一个弧形套层二,所述套层一与旋转密封阀接触处设有多个通气孔,套层二与外界气压联通,套层一和套层二均与旋转密封阀的出口通道外壁焊接。
9.利用权利要求1-8任一所述的胶状磨料气体射流装置产生射流的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)向磨料罐中加入胶状磨料,关闭磨料罐,并检查整个装置的连接情况,确保连接无误;
(2)打开3个高压储气瓶入口的阀门,关闭其出口的阀门和磨料罐入口的阀门。
(3)打开电源开关,启动空压机,空压机压力达到所需压力时,打开3个高压储气瓶的出口阀门,调节磨料罐入口阀门,使磨料罐内压力处于0.5-0.8MPa之间;
(4)当气路一压力达到要求时,启动电动机,使旋转密封阀开始工作,经过入口时其凹槽内收集到磨料,并开始顺时针转动,经过第一个套层时,凹槽内与气路一进行气压平衡,以便于凹槽在到达出口时,使磨料在重力的作用下进入出口并与气路一混合;经过出口后继续旋转,经过第二个套层时,凹槽内与外界环境进行气压平衡,以便于凹槽再次到达入口时,使磨料在气路二的压力下压出,从而达到持续供料;
(5)胶状磨料与气流混合后经缩放型喷嘴喷出,形成胶状磨料气体射流;
(6)在气体射流完成后,先停止电动机,然后关闭磨料罐入口阀门,载关闭空压机和电源,并对装置系统内进行泄压,最后关闭高压储气瓶进出口的阀门,整个过程结束。
10.如权利要求9所述的胶状磨料气体射流装置产生射流的方法,其特征在于:所述磨料罐内的磨料为黄原胶与水的混合物。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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