CN210499823U

CN210499823U - 一种胶状磨料气体射流装置

Info

Publication number: CN210499823U
Application number: CN201921549842.7U
Authority: CN
Inventors: 崔家玮; 刘勇; 李志飞; 吴姣姣
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2029-09-18

Abstract

本实用新型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，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，装置还包括空压机、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；本实用新型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；本实用新型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

一种胶状磨料气体射流装置

技术领域

本实用新型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。

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

本实用新型的目的是提供一种胶状磨料气体射流装置，由于本实用新型提出使用胶状磨料，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，本实用新型采用的技术方案是：

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。

本实用新型具有的优点是：

1.本实用新型适用性广，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是本实用新型结构示意图。

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。

本实用新型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

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。