CN2709107Y - 高压水射流切割机用磨料供给装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压水射流切割机用磨料供给装置，它由上端外螺纹连接在磨料罐盖板中心的固定螺母上的底部封闭的外套管，紧靠外套管底板的管壁分布的若干个磨料进口，连接在外套管上端外螺纹上的倒凹字形调节螺母，位于外套管管腔内连接在倒凹字形调节螺母中心螺孔中的内套管，固定于内套管底部管壁外的定位翼，设置于外套管上部管壁上的空气调节阀组成。本实用新型结构简单，能使磨料完全流化，磨料浓度稳定并可以连续调节。

Description

高压水射流切割机用磨料供给装置

技术领域

本实用新型涉及高压水射流切割技术，特别是高压水射流切割机用磨料供给装置。

背景技术

高压水射流切割技术具有切缝窄、无毛刺、无热应力、无粉尘、易实现异形切割等优点，对于用传统切割方法无法或难以加工的复合材料、石材、特种玻璃、高硬度材料等，高压水射流切割几乎是唯一经济可行的方法。高压水射流切割机是将普通水压经增压器加至150～38MPa的高压从水喷嘴中喷出形成高速水射流，依靠水的动能进行切割的设备。为增强切割能力，往往在水喷嘴之后加入磨料，被高速水射流吸卷的磨料和水一起进入磨料喷嘴中混合并被加速后从磨料喷嘴中喷射出去形成磨料射流。由于磨料射流的切割能力是纯水射流的几倍至几十倍，因此广泛应用到航空、军工、有色冶金、石化、机械、建材及轻工等行业。磨料射流的技术难点主要在于磨料供给，目前使用的高压水射流切割机用磨料供给装置都是利用磨料的自重来供料，由高速水射流吸卷所产生的真空和(或)压缩空气动力来输送，其结构示意图如图4所示，主要由混合室12、磨料控制调节阀13和磨料罐14组成。磨料罐14中的磨料15在自重的作用下自流通过磨料控制调节阀13进入混合室12，磨料和空气在混合室中混合，然后在水喷头高速喷射产生的真空和(或)压缩空气动力的作用下被输往磨料喷头。混合室12相当于一个三通，它的三个口分别为磨料入口、空气入口和混合流出口，磨料在其空腔中被混合和流化。为了加强混合和流化的效果，空气入口一般比混合流出口要小，同时，采用固定节流口调节进入混合室的空气流量。在有些系统中，采用在空气入口再接入0.3～0.5MPa的压缩空气进一步强化流化效果。磨料控制调节阀13一般采用锥阀，片阀等可截止流量阀。这种磨料供给装置的主要问题是磨料流量不均匀，其原因在于控制调节阀13的特性。由于高压水射流切割机用磨料量很少，约为0.5Kg/min，控制调节阀的阀口开口度势必很小，磨料在阀口处的流动状态不是一个流量恒定的连续流，而是一个不断地“拱顶”和“塌方”的过程，当“拱顶”形成时，磨料的流量为零；而当“拱顶”“塌方”时，磨料的流量又非常大，这样，当磨料和空气混合后被输往喷头的过程中就形成一种非恒定流，其外部表现就是“柱塞流”，如图5所示，在混合室12和磨料喷头间连接管道的长度方向，某一小段磨料浓度非常低，形成“空泡”16；另一小段则磨料浓度非常大，形成“柱塞”17，由于磨料加入不均匀，直接影响切割效果。由于“柱塞流”中的“柱塞”处磨料浓度非常大，当连接管道进水或潮湿时，磨料极容易粘附在管内壁上，造成管路堵塞。此外，由于是通过磨料的自重给料，当磨料比较潮湿时，磨料容易板结在控制调节阀13的阀口上，造成阀口过流面积的变化，严重时会造成磨料堵塞在阀口上。同时，磨料罐的装料量即磨料的装料高度对磨料浓度也有影响，装料高度较高时，由于磨料自重的作用，磨料浓度较大，反之较稀。实践证明，即使磨料采用振动给料方式，由于磨料流量小，均匀给料也有很多问题难解决。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述靠磨料自重供料方式存在的缺陷，设计一种利用空气的流动从磨料罐中主动取料的高压水射流切割机用磨料供给装置，既解决磨料均匀供给的问题，还可实现磨料浓度连续可控。

为实现本发明目的采用的技术方案是：高压水射流切割机用磨料供给装置主要包括安装在磨料罐内的外套管和内套管，外套管由其上端外螺纹连接在固接于磨料罐盖板中心的固定螺母上，它的底部封闭；内套管外径小于外套管的内径，由其上部外螺纹连接在倒凹字形调节螺母的中心螺孔中，位于外套管管腔内；倒凹字形调节螺母由其内螺纹连接在外套管上端外螺纹上，将内套管和外套管连为一体，并可调节二者的底部间隙；紧靠外套管底板的管壁上均匀分布若干个磨料进口，磨料通过该进口自流入外套管内；内套管底部管壁外固定有定位翼，定位翼的伸出臂紧贴外套管内壁，以保证二者的同心度；外套管上部管壁上设置一个空气调节阀，调节空气输入量以调节磨料浓度。

本实用新型的外套管管壁上分布的磨料进口最好为为4～6个。

本实用新型的内套管的内径最好为为4～8mm。

本实用新型的优点在于：能使磨料完全流化，磨料浓度稳定，并可以连续调节；结构简单，无需额外的控制装置和动力源，而且遇到磨料或磨料输送管潮湿时，供料装置也能正常工作。

附图说明

图1为本实用新型磨料供给装置结构原理图；

图2为本实用新型磨料供给装置下部的局部放大图；

图3为图1中A-A剖面的仰视图；

图4为现有技术采用自重供料的磨料供给装置结构原理图；

图5为现有技术采用自重供料的磨料供给装置管道中形成柱塞流示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的磨料供给料装置由内套管调节螺母1、空气调节阀2、外套管固定螺母3、外套管4、磨料罐5、内套管6组成。

外套管4是一根上端管壁有外螺纹，底部一端封闭的圆管，在外套管4紧靠封闭底板的管壁上均匀地开有若干个磨料进口7，磨料进口7最好为4～6个，并应确保磨料进口7有一定的高度，这样磨料罐5中的磨料在自重作用下能自由地流进外套管4的管内，由于磨料进口7的面积较大，不会形成“拱顶”，磨料在磨料进口处的流动状态是一个流量恒定的连续流。同时，较大的磨料进口面积也使磨料罐5中磨料的料位高度对磨料的流动影响比较小。外套管固定螺母3固结在磨料罐5的顶部盖板中心，外套管4上端管壁外螺纹与外套管固定螺母3连接，依靠固定螺母3的支撑，外套管4被固定在磨料罐5的中心，且距离罐底有一定距离。

内套管6依靠其上端管壁的外螺纹连接在倒凹字形内套管调节螺母1的中心螺孔内，内套管调节螺母1再由其内壁螺纹与外套管4上端管壁外螺纹连接，固定在外套管4的顶端，从而把内套管6固定在外套管4的管腔内。内套管调节螺母1还具有调整内套管6和外套管4底部间隙的作用，该间隙的大小应与外套管4的磨料进口7高度相匹配，间隙太大，空气流的速度不够，磨料的浓度小；间隙太小，空气流的流量不够，容易产生“柱塞流”。内套管6的顶部通过管路与高压水射流切割机的磨料喷头连接，底部做成向管壁外扩口的喇叭口形，以改善混合区10内空气的流动方式。为保证内套管6与外套管4的同心度，在内套管6的底部管壁外固定有定位翼8，定位翼8的有多个相同的伸出臂，每个伸出臂端部都紧贴外套管4的内管壁，从而保证内套管6与外套管4的同心度。内套管6外圆直径小于外套管4的内圆直径，使内套管6外壁和外套管4内壁之间形成一个环形间隙，但此环形面积不宜过大，以免使空气的流速太低。内套管6的内径不能太大，最好为4～8mm。

在外套管4上部侧璧上设置一个空气调节阀2，它是一个普通的流量阀，用于调节经内套管6外壁和外套管4内壁之间的环形间隙进入内套管6底部磨料混合区10的空气流量。

本实用新型的工作原理是磨料罐5中的磨料在自重作用下通过外套管4底部的磨料进口7从四周进入到外套管4底部的磨料堆积区9中，此时磨料的运动趋势是堆满整个堆积区，其形态是未流化的。与此同时，在水喷头产生的真空作用下，空气经空气调节阀2、外套管4内壁和内套管6外壁之间的环形间隙进入到堆积区的上方。由于空气的搅动，堆积区的磨料被空气“吹起”，在堆积区的上方形成了磨料和空气的混合区10，此时磨料的形态是半流化的，其浓度是自下而上渐变的，也是不稳定的。随着空气的进一步流动，混合区中的一部分磨料被带至混合区的上方，形成了磨料和空气的流化区11，此时磨料的形态是完全流化的，其浓度也是稳定的。磨料浓度的大小完全由磨料的空气动力学特性和空气的流速及空气的流动方式来决定，即流化区11中磨料浓度是由装置自动调整的。只要空气的流速足够大，就能在磨料堆积区的上方一定范围内形成一个浓度均匀的流化区，该区域的磨料和空气混合体在水喷嘴高速水射流所产生的真空作用下被吸卷，并和水一道被输往磨料喷头。

Claims (3)

1.一种高压水射流切割机用磨料供给装置，其特征在于它是由靠其上端外螺纹连接在固接于磨料罐(5)盖板中心的固定螺母(3)上的底部封闭的外套管(4)，紧靠外套管(4)底板的管壁均匀分布的若干个磨料进口(7)，连接在外套管(4)上端外螺纹上的倒凹字形调节螺母(1)，位于外套管(4)管腔内并由其上部外螺纹连接在倒凹字形调节螺母(1)中心螺孔中的内套管(6)，固定于内套管(6)底部管壁外且其伸出臂紧贴外套管(4)内壁的定位翼(8)，设置于外套管(4)上部管壁上的空气调节阀(2)组成。

2.根据权利要求1所述的高压水射流切割机用磨料供给装置，其特征在于外套管(4)管壁上均匀分布的磨料进口(7)为4～6个。

3.根据权利要求1所述的高压水射流切割机用磨料供给装置，其特征在于内套管(6)的内径为4～8mm。

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