EA040175B1 - MULTIJET ABRASIVE HEAD - Google Patents
MULTIJET ABRASIVE HEAD Download PDFInfo
- Publication number
- EA040175B1 EA040175B1 EA201990490 EA040175B1 EA 040175 B1 EA040175 B1 EA 040175B1 EA 201990490 EA201990490 EA 201990490 EA 040175 B1 EA040175 B1 EA 040175B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- abrasive
- jet
- abrasive head
- liquid
- nozzle
- Prior art date
Links
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Техническое решение относится к области гидравлики. Предметом патента является многоструйная абразивная головка для очистки/удаления поверхностей материалов и разделения/резки материалов струей жидкости, обогащенной твердыми абразивными частицами.The technical solution relates to the field of hydraulics. The subject of the patent is a multi-jet abrasive head for cleaning/removing material surfaces and separating/cutting materials with a liquid jet enriched with hard abrasive particles.
Уровень техникиState of the art
Используемая в настоящее время абразивная головка с подсасыванием газа и абразивов состоит только из одного жидкостного сопла, смесительной камеры и абразивного сопла. Вышеназванные части расположены последовательно друг за другом по оси многоструйной абразивной головки так, чтобы высокоскоростная струя жидкости, создаваемая жидкостным соплом, проходила вдоль всей оси многоструйной абразивной головки. Функцией жидкостного сопла является преобразование энергии давления в кинетическую энергию, что позволяет создать вышеупомянутую высокоскоростную струю жидкости. Тонкая струя жидкости проходит через центр многоструйной абразивной головки либо другие части абразивной головки. Движение струи через центр смесительной камеры вызывает подсасывание газа и абразивов в смесительную камеру. Здесь происходит ускорение газа и абразивных частиц за счет движения высокоскоростной струи жидкости. В качестве жидкости для данного процесса может использоваться вода. В качестве газа для данного процесса может использоваться воздух. Далее сформированная смесь жидкости, газа и абразивных частиц подается в абразивное сопло, через центр которого она проходит. Дальнейшее ускорение газа и абразивных частиц осуществляется за счет высокоскоростной струи жидкости, проходящей по внутренней части корпуса абразивного сопла, состоящей, главным образом, из впускного конуса, соединенного с расположенной до него смесительной камерой, а также длинным цилиндрическим отверстием. В цилиндрической части абразивной головки формируется высокоскоростная профиль описываемой смеси жидкости, газа и абразивных частиц. Недостатком существующих решений, таких как ЕР 2853349 А1, ЕР 0873220 В1 или US 2016/0129551 A1, является сильная центрированность скоростного профиля. С аналогичной проблемой сталкивается и чешская патентная заявка CZ PV2014754, в которой абразивная головка представлена в классической схеме с акцентом на геометрию смесительной камеры. Форма смесительной камеры адаптирована для минимизации деградации абразивных частиц. Это повышает эффективность резки. Наибольшая скорость частиц во всех существующих на настоящий момент схемах сопловых головок достигается в центре цилиндрической части абразивного сопла, где проходит струя жидкости. Далее, по мере приближения к стенке цилиндрической части абразивного сопла, скорость смеси резко падает. Такая форма скоростного профиля определяется самим распределением смеси в цилиндрической части абразивного сопла. Форма скоростного профиля одноструйной абразивной головки обладает вращательной симметрией со значительным максимумом в области оси многоструйной абразивной головки.The currently used abrasive head with the suction of gas and abrasives consists of only one liquid nozzle, a mixing chamber and an abrasive nozzle. The above parts are arranged one after the other along the axis of the multi-jet abrasive head so that the high-speed liquid jet generated by the liquid nozzle passes along the entire axis of the multi-jet abrasive head. The function of the fluid nozzle is to convert the pressure energy into kinetic energy, which makes it possible to create the aforementioned high-velocity fluid jet. A thin jet of liquid passes through the center of the multi-jet abrasive head or other parts of the abrasive head. The movement of the jet through the center of the mixing chamber causes suction of gas and abrasives into the mixing chamber. Here, gas and abrasive particles are accelerated due to the movement of a high-speed liquid jet. Water can be used as the fluid for this process. Air can be used as the gas for this process. Further, the formed mixture of liquid, gas and abrasive particles is fed into the abrasive nozzle, through the center of which it passes. Further acceleration of the gas and abrasive particles is carried out by a high-speed liquid jet passing through the inside of the abrasive nozzle body, consisting mainly of an inlet cone connected to a mixing chamber located before it, as well as a long cylindrical hole. In the cylindrical part of the abrasive head, a high-speed profile of the described mixture of liquid, gas and abrasive particles is formed. The disadvantage of existing solutions, such as EP 2853349 A1, EP 0873220 B1 or US 2016/0129551 A1, is the strong centering of the velocity profile. A similar problem is faced by the Czech patent application CZ PV2014754, in which the abrasive head is presented in a classic layout with an emphasis on the geometry of the mixing chamber. The shape of the mixing chamber is adapted to minimize the degradation of abrasive particles. This improves cutting efficiency. The highest particle velocity in all currently existing schemes of nozzle heads is achieved in the center of the cylindrical part of the abrasive nozzle, where the liquid jet passes. Further, as it approaches the wall of the cylindrical part of the abrasive nozzle, the speed of the mixture drops sharply. This shape of the velocity profile is determined by the very distribution of the mixture in the cylindrical part of the abrasive nozzle. The shape of the speed profile of a single-jet abrasive head has rotational symmetry with a significant maximum in the region of the axis of the multi-jet abrasive head.
Как уже упоминалось, струя жидкости проходит через центр цилиндрической части абразивного сопла. Газ движется вокруг стенок цилиндрической части абразивного сопла.As already mentioned, the liquid jet passes through the center of the cylindrical part of the abrasive nozzle. The gas moves around the walls of the cylindrical part of the abrasive nozzle.
Абразивная частица, оказавшаяся около центра цилиндрической части, эффективно разгоняется до очень высокой скорости (700 м/с или более). Абразивная частица, оказавшаяся у стенки цилиндрической части абразивного сопла, получает в разы меньшее ускорение (скорость 150 м/с и ниже), практически не внося вклада в эффективность процесса резки. Такие разгоняющиеся до низких скоростей частицы снижают собственную эффективность резки соответствующей абразивной головки. Описанный центровой скоростной профиль смеси с приведенным распределением плотности смеси, при котором максимальная плотность приходится на ось цилиндрического отверстия, представляется неэффективным для выполнения резки. Существенным недостатком существующих решений является также рециркуляция потока газа, возникающая при прохождении струи жидкости сквозь многоструйную абразивную головку. Рециркуляционный поток часто направляет абразивные частицы к жидкостному соплу, и таким образом повреждает как его, так и другие части многоструйной абразивной головки. Этот процесс отображен на фиг. 8A.The abrasive particle, which has appeared near the center of the cylindrical part, is effectively accelerated to a very high speed (700 m/s or more). The abrasive particle, which is at the wall of the cylindrical part of the abrasive nozzle, receives several times less acceleration (velocity of 150 m/s and lower), making almost no contribution to the efficiency of the cutting process. Such particles accelerating to low speeds reduce the intrinsic cutting efficiency of the corresponding abrasive head. The described center speed profile of the mixture with the reduced density distribution of the mixture, in which the maximum density falls on the axis of the cylindrical hole, seems to be inefficient for cutting. A significant disadvantage of existing solutions is also the recirculation of the gas flow that occurs when a liquid jet passes through a multi-jet abrasive head. The recirculation flow often directs the abrasive particles towards the fluid nozzle and thus damages both it and other parts of the multijet abrasive head. This process is shown in Fig. 8A.
Схожее техническое решение представлено в документе DE 2928698. В данном документе приведено описание устройства, в котором используется большее количество жидкостных сопел, струи которых, однако, пересекаются лишь в смесительной камере. Смесительная камера заполнена подаваемым абразивным материалом, который захватывается поступающими струями жидкости. Разделенные потоки жидкости захватывают абразивные частицы, передавая им свою кинетическую энергию. В точке пересечений отдельных струй жидкости происходит их изгиб, и они сливаются в одну общую струю. Однако абразивные частицы обладают настолько большой энергией, что не меняют своего направления в точке пересечения, а продолжают движение в прежнем направлении, ударяясь о стенки смесительной камеры, что приводит как к быстрой деградации абразивных частиц, так и к быстрому повреждению абразивной камеры. Деградация абразивных частиц также приводит к быстрому снижению режущей способности такой многоструйной абразивной головки и ее точности.A similar technical solution is presented in DE 2928698. This document describes a device that uses a larger number of liquid nozzles, the jets of which, however, only intersect in the mixing chamber. The mixing chamber is filled with the supplied abrasive material, which is captured by the incoming liquid jets. Separated fluid flows capture abrasive particles, transferring their kinetic energy to them. At the point of intersection of individual jets of liquid, they are bent, and they merge into one common jet. However, the abrasive particles have such a high energy that they do not change their direction at the intersection point, but continue to move in the same direction, hitting the walls of the mixing chamber, which leads to both rapid degradation of the abrasive particles and rapid damage to the abrasive chamber. The degradation of abrasive particles also leads to a rapid decrease in the cutting ability of such a multi-jet abrasive head and its accuracy.
В документе ЕР 1527820 приведено описание комплектующей детали струйной головки с двумя симметрично расположенными отверстиями. Другими документами, представляющими текущий уровень техники, являются, например, CN 2504037 Y или CN 206967310 U.Document EP 1527820 describes an accessory for a jet head with two symmetrically arranged holes. Other documents representing the current state of the art are, for example, CN 2504037 Y or CN 206967310 U.
- 1 040175- 1 040175
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Была разработана новая многоструйная абразивная головка для разделения/резки материала струей жидкости, обогащенной твердыми абразивными частицами с более равномерным плоским скоростным профилем и равномерным профилем плотности смеси жидкости и абразива в цилиндрическом поперечном сечении абразивного сопла, причем наименьшая скорость абразивных частиц на выходе из абразивной головки/сопла превышает 150 м/с при давлении жидкости перед жидкостными соплами величиной в 100 МПа или более. При использовании такой многоструйной абразивной головки мощность резки возрастает в несколько раз. Улучшение формы скоростного профиля и плотности протекающей смеси в абразивном сопле достигается за счет включения большего количества жидкостных сопел в многоструйную абразивную головку. Использование множественных жидкостных сопел по сравнению с обычно используемым одним соплом приводит к тому, что профиль векторов скорости становится более плоским, не вращательно-симметричным, с меньшей долей задерживающихся слоев у цилиндрической стенки абразивного сопла. Струи жидкости в многоструйной абразивной головке накладываются друг на друга, когда в общей точке пересечения происходит их взаимный изгиб и объединение в новую общую струю, скоростной профиль которой в поперечном сечении может иметь звездообразную форму с боковыми выступами, соответствующими исходным струям жидкости или жидкостным соплам.A new multi-jet abrasive head has been developed for separating/cutting material with a jet of liquid enriched with solid abrasive particles with a more uniform flat velocity profile and a uniform density profile of the mixture of liquid and abrasive in the cylindrical cross section of the abrasive nozzle, with the lowest speed of the abrasive particles at the outlet of the abrasive head/ nozzles exceeds 150 m/s at a liquid pressure in front of the liquid nozzles of 100 MPa or more. When using such a multi-jet abrasive head, the cutting power increases several times. Improving the shape of the velocity profile and the density of the flowing mixture in the abrasive nozzle is achieved by including more liquid nozzles in the multi-jet abrasive head. The use of multiple fluid nozzles, as compared to the conventional single nozzle, results in a flatter, non-rotationally symmetric velocity vector profile, with a lower proportion of trapped layers at the cylindrical wall of the abrasive nozzle. Liquid jets in a multi-jet abrasive head are superimposed on each other when, at a common intersection point, they are mutually bent and combined into a new common jet, the velocity profile of which in cross section can be star-shaped with side protrusions corresponding to the original liquid jets or liquid nozzles.
Описание конструкции.Description of the structure.
В направлении от подающего средства воды под давлением к абразивному соплу, то есть в направлении потока, многоструйная абразивная головка состоит из как минимум двух жидкостных сопел, каждое из которых присоединено к подающему каналу. Подающие каналы отдельных сопел или отдельные жидкостные сопла впоследствии сводятся в один общий канал, ведущий в смесительную камеру, на конце которой расположено абразивное сопло. К смесительной камере подсоединены как минимум два подающих канала для газа и абразивной смеси. Подающие каналы для газа и абразивной смеси могут подключаться к газово-абразивному распределителю. Подающий канал или общий канал могут быть снабжены подающим каналом для чистого газа.In the direction from the supply of pressurized water to the abrasive nozzle, ie in the direction of flow, the multi-jet abrasive head consists of at least two fluid nozzles, each of which is connected to the supply channel. The feed channels of the individual nozzles or the individual liquid nozzles are subsequently reduced to one common channel leading to a mixing chamber, at the end of which the abrasive nozzle is located. At least two supply channels for gas and abrasive mixture are connected to the mixing chamber. The supply channels for gas and abrasive mixture can be connected to a gas-abrasive distributor. The feed duct or the common duct may be provided with a clean gas feed duct.
Минимальное количество жидкостных сопел в многоструйной абразивной головке составляет два, их максимальное количество не ограничено. При подключении большего количества жидкостных сопел достигается как более равномерный скоростной профиль, так и более равномерный профиль плотности смеси абразива и жидкости в поперечном сечении струи. Жидкостные сопла расположены в многострунной абразивной головке симметрично, вокруг его продольной оси (далее ось многоструйной абразивной головки), и связаны непосредственно с подающими каналами или ведут в общий канал. Ось жидкостного сопла параллельна оси подающего канала и направлена к оси многоструйной абразивной головки под определенным углом, то есть углом между осью многоструйной абразивной головки и осью жидкостного сопла (далее ось сопла), или же осью подающего канала. Наклон выполнен под углом в диапазоне от 0,5 до 45°, причем симметрично расположенные жидкостные сопла и подающие каналы из одного комплекта должны иметь одинаковый наклон. Идеальная конструкция многоструйной абразивной головки предполагает угол наклона в диапазоне от 2 до 25°.The minimum number of fluid nozzles in a multi-jet abrasive head is two, the maximum number is unlimited. By connecting more liquid nozzles, both a more uniform velocity profile and a more uniform density profile of the mixture of abrasive and liquid in the cross section of the jet are achieved. Liquid nozzles are located in the multi-jet abrasive head symmetrically around its longitudinal axis (hereinafter referred to as the axis of the multi-jet abrasive head), and are connected directly to the supply channels or lead to a common channel. The axis of the liquid nozzle is parallel to the axis of the supply channel and is directed to the axis of the multi-jet abrasive head at a certain angle, that is, the angle between the axis of the multi-jet abrasive head and the axis of the liquid nozzle (hereinafter referred to as the axis of the nozzle), or the axis of the supply channel. The inclination is made at an angle in the range from 0.5 to 45°, and symmetrically located liquid nozzles and supply channels from the same set must have the same inclination. The ideal design of a multi-jet abrasive head is one with an angle of inclination ranging from 2 to 25°.
Жидкостные сопла вокруг оси многоструйной абразивной головки расположены в группах, каждая из которых обладает вращательной симметрией и одинаковым наклоном относительно оси многоструйной абразивной головки, причем одна группа сопел имеет по меньшей мере два или три сопла, расположенных на одной глубине, на окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной направлению потока общей струи.Liquid nozzles around the axis of the multi-jet abrasive head are located in groups, each of which has rotational symmetry and the same inclination relative to the axis of the multi-jet abrasive head, and one group of nozzles has at least two or three nozzles located at the same depth, on a circle lying in the plane , perpendicular to the direction of flow of the common jet.
Возможно, к примеру, объединить пять сопел в одну группу, разместив их с вращательной симметрией и одинаковым наклоном, при условии, что струи жидкости всех пяти сопел группы будут иметь одинаковую скорость потока. Это обеспечит взаимный изгиб струй жидкости и создание единой струи с минимальной потерей энергии.It is possible, for example, to combine five nozzles into one group, placing them with rotational symmetry and the same inclination, provided that the liquid jets of all five nozzles of the group have the same flow velocity. This will ensure the mutual bending of the liquid jets and the creation of a single jet with minimal energy loss.
В альтернативном варианте три сопла могут быть размещены в ряд, с сохранением вращательной симметрии и одинакового наклона, либо же два сопла могут быть размещены с меньшим углом наклона с сохранением вращательной симметрии или друг напротив друга. И в том, и другом случае группы должны располагаться на одном уровне относительно направления потока. Струи жидкости из одной группы должны иметь одинаковую объемную скорость потока. Это обеспечивает взаимный изгиб струй жидкости, то есть объединение трех струй в общую струю, а затем двух струй в уже созданную общую струю жидкости, поскольку при меньшем наклоне пересечение струй достигается дальше по направлению потока, при условии, что два сопла расположены к оси многоструйной абразивной головки под более острым углом, чем первые три.Alternatively, the three nozzles can be placed in a row, with rotational symmetry and the same inclination, or two nozzles can be placed with a smaller angle of inclination, while maintaining rotational symmetry, or opposite each other. In both cases, the groups must be located at the same level relative to the direction of flow. Liquid jets from the same group must have the same volumetric flow rate. This ensures the mutual bending of the liquid jets, that is, the union of three jets into a common jet, and then two jets into an already created common liquid jet, since with a smaller inclination, the intersection of the jets is achieved further in the direction of flow, provided that the two nozzles are located towards the axis of the multi-jet abrasive heads at a sharper angle than the first three.
В альтернативном варианте три сопла могут быть размещены на одной глубине, в один ряд и с сохранением вращательной симметрии, а другие два сопла, под таким же углом наклона, могут быть размещены во второй ряд на другой глубине, ниже по ходу потока. При этом, опять же, должно соблюдаться условие, что струи жидкости из одной группы сопел будут иметь одинаковую объемную скорость потока. Это обеспечивает взаимный изгиб струй и объединение в общую струю, то есть сначала трех струй, затем, ниже по ходу потока, двух других струй, которые далее по ходу потока сливаются с уже имеющейся общей струей.Alternatively, three nozzles can be placed at the same depth, in one row and with rotational symmetry, and the other two nozzles, at the same angle of inclination, can be placed in a second row at a different depth, downstream. In this case, again, the condition must be observed that the liquid jets from the same group of nozzles will have the same volumetric flow rate. This ensures mutual bending of the jets and merging into a common jet, that is, first three jets, then, downstream, two other jets, which further downstream merge with the already existing common jet.
- 2 040175- 2 040175
Таким образом, жидкостные сопла в многоструйной абразивной головке располагаются в группах, при этом в ряд расположены, как минимум, два сопла, имеющие одинаковую объемную скорость потока, одинаковый наклон относительно оси многоструйной абразивной головки, расположенные на одном уровне, то есть в одинаковой удаленности от выпускного отверстия абразивного сопла, и расположенные с вращательной симметрией относительно оси многоструйной абразивной головки или друг напротив друга.Thus, the liquid nozzles in the multi-jet abrasive head are arranged in groups, with at least two nozzles in a row having the same volumetric flow rate, the same inclination relative to the axis of the multi-jet abrasive head, located at the same level, that is, at the same distance from the outlet of the abrasive nozzle, and located with rotational symmetry relative to the axis of the multi-jet abrasive head or opposite each other.
Различные группы сопел могут иметь одинаковый или разный угол наклона и располагаться на одном или разных уровнях. Оси отдельных жидкостных сопел и подающих каналов пересекаются друг с другом и с осью многоструйной абразивной головки в общем подающем канале в одной либо нескольких общих точках - пересечениях, где происходит изгиб и слияние струй жидкости, причем эти пересечения расположены в общем канале перед входом в смесительную камеру. Количество пересечений зависит от количества групп жидкостных сопел, глубины их размещения в многоструйной абразивной головке и угла наклона жидкостных сопел с подающими каналами, поскольку у сопел из двух разных групп, расположенных на разной глубине многоструйной абразивной головки, может иметься только одна точка пересечения, которая определяется углом наклона сопел в обеих группах. Увеличение наклона сокращает расстояние, на котором струи пересекутся.Different groups of nozzles may have the same or different angles and be located at the same or different levels. The axes of individual liquid nozzles and feed channels intersect with each other and with the axis of the multi-jet abrasive head in a common feed channel at one or more common points - intersections where the liquid jets bend and merge, and these intersections are located in the common channel before entering the mixing chamber . The number of intersections depends on the number of groups of fluid nozzles, the depth of their placement in the multi-jet abrasive head and the angle of inclination of the fluid nozzles with the feed channels, since nozzles from two different groups located at different depths of the multi-jet abrasive head can have only one intersection point, which is determined by angle of inclination of nozzles in both groups. Increasing the slope reduces the distance at which the jets will intersect.
Еще одним преимуществом многоструйной абразивной головки, существенно увеличивающим срок ее службы, является подключение подачи чистого газа через подающие каналы в поток жидкости, выходящей из жидкостного сопла. Благодаря этим подающим каналам происходит подсос газа в многоструйной абразивной головке, что ограничивает нежелательную рециркуляцию воздуха вместе с частицами самого абразива, которые повреждают внутренние части многоструйной абразивной головки и, прежде всего, жидкостное сопло. Рециркуляция изображена на фиг. 8, где на фиг. 8А представлена рециркуляция газа и абразива против направления потока вплоть до жидкостного сопла в случае, когда подающий канал чистого газа не установлен, а на фиг. 8В изображен поток чистого газа, движущийся по каналу в направлении струи жидкости, заполняющий канал и тем самым ограничивающий обратную рециркуляцию газа и абразивного материала. Таким образом, подача чистого газа в подающие каналы многоструйной абразивной головки осуществляется отдельно, до подачи абразива.Another advantage of the multi-jet abrasive head, which significantly increases its service life, is the connection of the clean gas supply through the supply channels to the liquid stream exiting the liquid nozzle. Thanks to these supply channels, gas is drawn into the multi-jet abrasive head, which limits unwanted recirculation of air along with particles of the abrasive itself, which damage the internal parts of the multi-jet abrasive head and, above all, the liquid nozzle. Recirculation is shown in Fig. 8, where in FIG. 8A shows the recirculation of gas and abrasive against the flow direction up to the liquid nozzle in the case where the clean gas supply channel is not installed, and in FIG. 8B shows a clean gas flow moving through the channel in the direction of the liquid jet, filling the channel and thereby limiting the recirculation of gas and abrasive material. Thus, the supply of pure gas to the supply channels of the multi-jet abrasive head is carried out separately, before the abrasive is supplied.
Кроме того, общий канал в многоструйной абразивной головке с подачей чистого газа обладает преимуществом, заключающимся в наличии ниже по ходу движения струи, перед смесительной камерой, сужения. При этом сумма диаметров подающих каналов равна или превышает диаметр общего канала, ведущего в камеру смешения, а диаметр последнего, в свою очередь, меньше, чем диаметр выпускного отверстия цилиндрической секции абразивного сопла.In addition, the common channel in a multi-jet clean gas abrasive head has the advantage of having a constriction downstream of the mixing chamber. In this case, the sum of the diameters of the supply channels is equal to or exceeds the diameter of the common channel leading to the mixing chamber, and the diameter of the latter, in turn, is less than the diameter of the outlet of the cylindrical section of the abrasive nozzle.
К смесительной камере подсоединены как минимум два подающих канала для смеси газа и абразива. Смесительная камера переходит в абразивное сопло. Диаметр выпускного отверстия общего канала равен или меньше диаметра цилиндрической части абразивного сопла. Если выходной диаметр общего канала меньше диаметра цилиндрической части абразивного сопла, то смесь газа и абразива поступает в смесительную камеру автоматически, благодаря созданному пониженному давлению. Если выходной диаметр общего канала равен или больше диаметра цилиндрической части абразивного сопла, то смесь газа и абразива должна подаваться в смесительную камеру в смесительную камеру под давлением.At least two feed channels for a mixture of gas and abrasive are connected to the mixing chamber. The mixing chamber passes into the abrasive nozzle. The diameter of the outlet of the common channel is equal to or less than the diameter of the cylindrical part of the abrasive nozzle. If the outlet diameter of the common channel is less than the diameter of the cylindrical part of the abrasive nozzle, then the mixture of gas and abrasive enters the mixing chamber automatically due to the created reduced pressure. If the outlet diameter of the common channel is equal to or greater than the diameter of the cylindrical part of the abrasive nozzle, then the mixture of gas and abrasive must be fed into the mixing chamber into the mixing chamber under pressure.
В многоструйной абразивной головке, в которой не имеется ни подающего канала чистого газа, ни сужения в общем канале, подача газа и абразива может осуществляться автоматически, под давлением.In a multi-jet abrasive head, in which there is neither a pure gas supply channel nor a restriction in the common channel, the supply of gas and abrasive can be carried out automatically, under pressure.
Описание многоструйной абразивной головки в действии.Description of the multi-jet abrasive head in action.
Жидкость подается в многоструйную абразивную головку под давлением через жидкостные сопла. Поток жидкости из жидкостных сопел поступает в отдельные подающие каналы, причем наряду с жидкостью, проходящей по подающему каналу, туда подается чистый газ. Подача чистого газа препятствует рециркуляции потока газа в подающих каналах. Благодаря этому абразив не уносится рециркуляционным потоком газа в направлении против потока жидкости и, таким образом, не происходит повреждения жидкостных сопел и составных частей головки абразивными частицами.Fluid is fed into the multi-jet abrasive head under pressure through fluid nozzles. The liquid flow from the liquid nozzles enters the separate supply channels, and along with the liquid passing through the supply channel, pure gas is supplied there. The supply of clean gas prevents the recirculation of the gas flow in the supply channels. As a result, the abrasive is not carried away by the recirculating gas flow against the liquid flow and thus the liquid nozzles and head components are not damaged by the abrasive particles.
Отдельные струи жидкости, выходящие из отдельных подающих каналов, направляются в общий канал и в зависимости от наклона и глубины расположения групп сопел объединяются в местах пересечения. При углах наклона менее 0,5° требуется наличие длинных подающих каналов, что усложняет использование многоструйной абразивной головки. При наклоне более 45° в месте пересечения происходит расширение струи жидкости, что в результате приводит к потере скорости струи и заполнению общего канала жидкостью, не имеющей достаточной скорости оттока из общего канала. В каждом месте пересечения происходит объединение (смешение) и изгибание потоков жидкости в направлении оси многоструйной абразивной головки.Separate liquid jets emerging from separate supply channels are directed to a common channel and, depending on the inclination and depth of the nozzle groups, are combined at the intersections. At angles of less than 0.5°, long feed channels are required, which complicates the use of a multi-jet abrasive head. At an inclination of more than 45° at the intersection, the liquid jet expands, which results in a loss of jet velocity and filling the common channel with liquid that does not have a sufficient outflow velocity from the common channel. At each intersection, the fluid flows combine (mix) and bend in the direction of the axis of the multi-jet abrasive head.
Далее общая высокоскоростная струя жидкости продолжает двигаться из точки пересечения в направлении оси многоструйной абразивной головки в смесительную камеру. В смесительной камере осуществляется захват смеси газа и абразива высокоскоростной струей жидкости. Если выходной диаметр общего канала меньше диаметра цилиндрической части абразивного сопла, то смесь газа и абразива всасывается самопроизвольно. Далее струя жидкости вместе с абразивными частицами проходит в абразивное сопло и выходит из многоструйной абразивной головки. Созданная таким образом высокоскоростнаяFurther, the common high-speed jet of liquid continues to move from the point of intersection in the direction of the axis of the multi-jet abrasive head into the mixing chamber. In the mixing chamber, a mixture of gas and abrasive is captured by a high-speed liquid jet. If the outlet diameter of the common channel is smaller than the diameter of the cylindrical part of the abrasive nozzle, then the mixture of gas and abrasive is sucked in spontaneously. Next, the liquid jet, together with the abrasive particles, passes into the abrasive nozzle and exits the multi-jet abrasive head. The high-speed
- 3 040175 струя имеет равномерно распределенный профиль скорости и плотности в круговом поперечном сечении абразивного сопла. Объединение струй жидкости обеспечивает их распространение по всему поперечному сечению абразивного сопла и приводит к общему уплощению профиля скорости. Благодаря этому обеспечивается ускорение даже тех абразивных частиц, которые перемещаются у цилиндрической стенки абразивного сопла, до скоростей, значительно превышающих 150 м/с. За счет этого достигается трехкратное увеличение мощности резки для абразивной головки, снабженной тремя соплами. Профиль распределения скоростей на поперечном сечении в такой многоструйной абразивной головке имеет форму звезды с лучами одинаковой длины. Количество вершин звезды соответствует количеству жидкостных сопел в многоструйной абразивной головке.- 3 040175 the jet has a uniformly distributed velocity and density profile in the circular cross section of the abrasive nozzle. The combination of liquid jets ensures their distribution over the entire cross section of the abrasive nozzle and leads to a general flattening of the velocity profile. This ensures that even those abrasive particles that move near the cylindrical wall of the abrasive nozzle are accelerated to velocities significantly exceeding 150 m/s. This achieves a threefold increase in cutting power for an abrasive head equipped with three nozzles. The profile of the distribution of velocities on the cross section in such a multi-jet abrasive head has the shape of a star with rays of the same length. The number of star vertices corresponds to the number of liquid nozzles in the multi-jet abrasive head.
В многоструйной абразивной головке подсос воздуха и абразивных частиц осуществляется в смесительной камере, то есть ниже по направлению потока после точки пересечения. При попадании абразивной частицы в струю жидкости ниже по направлению потока, перед точкой пересечения, струя передала бы частице большую кинетическую энергию, придав ей траекторию движения с наклоном по направлению к оси многоструйной абразивной головки. В точке пересечения струи жидкости смешиваются и изгибаются, в отличие от ускоренных абразивных частиц, которые продолжают движение по той же, наклонной относительно оси многоструйной абразивной головки, траектории, по которой двигались после попадания в струю жидкости до момента пересечения струй.In a multi-jet abrasive head, the suction of air and abrasive particles is carried out in the mixing chamber, that is, downstream after the intersection point. When an abrasive particle hits a stream of liquid downstream, before the point of intersection, the jet would transfer a large kinetic energy to the particle, giving it a trajectory of movement with an inclination towards the axis of the multi-jet abrasive head. At the point of intersection of the jet, the liquids mix and bend, in contrast to the accelerated abrasive particles, which continue to move along the same trajectory, inclined relative to the axis of the multi-jet abrasive head, along which they moved after entering the liquid jet until the jets crossed.
Абразивные частицы движутся под наклоном относительно оси многоструйной абразивной головки, затем сталкиваясь со стенками многоструйной абразивной головки, результатом чего становится очень быстрый износ как основных деталей абразивной головки, так и самих абразивных частиц, что приводит к значительному снижению режущей способности многоструйной абразивной головки.The abrasive particles move obliquely relative to the axis of the multi-jet abrasive head, then collide with the walls of the multi-jet abrasive head, resulting in very rapid wear of both the main parts of the abrasive head and the abrasive particles themselves, which leads to a significant decrease in the cutting ability of the multi-jet abrasive head.
Выполнение конструкции многоструйной абразивной головки.Implementation of the construction of a multi-jet abrasive head.
Конструкция многоструйной абразивной головки должна быть выбрана с учетом степени ее нагрузки. Части многоструйной абразивной головки, подвергающиеся нагрузке, несущие компоненты и сопла могут быть изготовлены из твердой стали или высокопрочной стали, износостойкой в отношении абразивных частиц стали (например, сталь 17-4PH, сталь 17022, сталь 1.4057, сталь 17346 и т.д.), для сопел предпочтительно выбирать очень прочные материалы, например алмаз или сапфир. Для подающих средств и частей многоструйной абразивной головки без нагрузки можно выбрать менее стойкие материалы, например ПВХ.The design of a multi-jet abrasive head must be selected taking into account the degree of its load. Loaded parts of the multi jet abrasive head, bearing components and nozzles can be made of hard steel or high strength steel, abrasive resistant steel (e.g. 17-4PH steel, 17022 steel, 1.4057 steel, 17346 steel, etc.) , for nozzles, it is preferable to choose very hard materials, such as diamond or sapphire. For feed media and parts of the unloaded multi-jet abrasive head, less resistant materials such as PVC can be selected.
Предпочтительно, чтобы многоструйная абразивная головка имела несущий корпус, в который вкладывается внутренняя часть с каналами, ведущими от жидкостных сопел к общему каналу или в смесительную камеру. В верхней части несущего корпуса расположено подключение воды под давлением. Во внутренней части расположены жидкостные сопла. На внутренней части посредством резьбового или прессового соединения, либо другим жестким или разборным способом могут быть присоединены другие компоненты. В нижнюю часть несущего корпуса расположено абразивное сопло. Абразивное сопло может быть зафиксировано в несущем корпусе с помощью резьбового соединения либо прикреплено к корпусу с помощью цанги и гайки. Между внутренней частью, то есть вложенным соплом и абразивным соплом, находится смесительная камера, которая может быть непосредственно составной частью несущего корпуса. Смесь воздуха и абразива может подаваться через несколько симметрично расположенных каналов.Preferably, the multi-jet abrasive head has a carrier body in which an internal part with channels leading from the fluid nozzles to a common channel or mixing chamber is inserted. The pressurized water connection is located in the upper part of the supporting body. Liquid nozzles are located in the inner part. On the inside, other components can be attached by means of a threaded or press connection, or in another rigid or collapsible way. An abrasive nozzle is located in the lower part of the carrier body. The abrasive nozzle can be fixed in the carrier body with a threaded connection or attached to the body with a collet and nut. Between the inner part, i.e. the nested nozzle and the abrasive nozzle, there is a mixing chamber, which can be a direct integral part of the carrier body. The mixture of air and abrasive can be supplied through several symmetrically arranged channels.
Скоростной профиль многоструйной абразивной головки распределен в два-три раза более равномерно по сравнению с многоструйной абразивной головкой с одним водяным соплом, если оценивать равномерность по стандартному отклонению скоростного профиля смеси жидкости и газа на выпуске абразивного сопла.The velocity profile of a multi jet abrasive head is two to three times more evenly distributed than a multi jet abrasive head with a single water nozzle, as measured by the standard deviation of the velocity profile of the liquid/gas mixture at the outlet of the abrasive nozzle.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 - A. Уровень техники. Форма профиля скорости (продольный разрез) в абразивном сопле для абразивной головки с одним жидкостным соплом. B. Уровень техники. Форма профиля скорости (поперечный разрез) в абразивном сопле для абразивной головки с одним жидкостным соплом, используемым в настоящее время;Fig. 1 - A. State of the art. Velocity profile shape (longitudinal section) in the abrasive nozzle for an abrasive head with a single fluid nozzle. B. State of the art. Velocity profile shape (cross section) in the abrasive nozzle for the single fluid nozzle abrasive head currently in use;
фиг. 2 - A. Форма профиля скорости в абразивном сопле (продольный разрез) для многоструйной абразивной головки с тремя жидкостными соплами. B. Форма профиля скорости в абразивном сопле (поперечный разрез) для многоструйной абразивной головки с несколькими жидкостными соплами;fig. 2 - A. Abrasive nozzle velocity profile shape (longitudinal section) for a multi jet abrasive head with three fluid nozzles. B. Abrasive nozzle velocity profile shape (cross section) for a multi jet abrasive head with multiple fluid nozzles;
фиг. 3 - A. Абразивная головка по п.1 с тремя жидкостными соплами 21 с подающим средством 26 чистого газа 96 через отдельные подающие каналы 25 и четыре подающих средства 28 смеси 94 газа и абразива. B. Деталь разреза многоструйной абразивной головки с обозначенными осями;fig. 3 - A. Abrasive head according to claim 1 with three liquid nozzles 21 with a supply means 26 of pure gas 96 through separate supply channels 25 and four supply means 28 of a mixture 94 of gas and abrasive. B. Sectional detail of a multi-jet abrasive head with axes marked;
фиг. 4 - A. Абразивная головка по п.3 с пятью жидкостными соплами 21 в двух группах и подающим средством 26 чистого газа 96 через отдельные подающие каналы 25 и три подающих средства 28 смеси 94 газа и абразива в смесительную камеру 22. B. Деталь разреза многоструйной абразивной головки с обозначенными осями;fig. 4 - A. Abrasive head according to claim 3 with five liquid nozzles 21 in two groups and a supply means 26 of pure gas 96 through separate supply channels 25 and three supply means 28 of a mixture 94 of gas and abrasive into a mixing chamber 22. B. Detail of a section of a multi-jet abrasive head with marked axes;
фиг. 5 - A. Абразивная головка по п.2 с четырьмя жидкостными соплами 21 и подающим средством 26 чистого газа 96 через отдельные подающие каналы 25 и четыре подающих средства 28 смеси 94 газа и абразива в смесительную камеру 22. B. Деталь разреза многоструйной абразивной головки с обозначен- 4 040175 ными осями;fig. 5 - A. Abrasive head according to claim 2 with four liquid nozzles 21 and supply means 26 of pure gas 96 through separate supply channels 25 and four supply means 28 of a mixture 94 of gas and abrasive into a mixing chamber 22. B. Detail of a section of a multi-jet abrasive head with 4 040175 designated axles;
фиг. 6 - изображение отдельных струй жидкости 95, их точка пересечения и общая струя для исполнения многоструйной абразивной головки по п.2 с четырьмя жидкостными соплами 21 и четырьмя отдельными подающими каналами 25;fig. 6 shows the individual liquid jets 95, their point of intersection and the common jet for a multi-jet abrasive head according to claim 2 with four fluid nozzles 21 and four separate feed channels 25;
фиг. 7 - пример расположения пяти жидкостных сопел 21 относительно оси 55 многоструйной абразивной головки;fig. 7 shows an example of the location of five fluid nozzles 21 relative to the axis 55 of a multi-jet abrasive head;
фиг. 8 - A. Уровень техники. Многоструйная абразивная головка без отдельного подающего средства чистого газа 96 с одним жидкостным соплом 21. B. Изображение потока чистого газа 96 по каналу 25 по направлению потока струи жидкости 95;fig. 8-A. State of the art. Multi-jet abrasive head without separate clean gas supply 96 with one liquid nozzle 21. B. Image of the flow of clean gas 96 through channel 25 in the direction of flow of the liquid jet 95;
фиг. 9 - A. Абразивная головка по п.4 с тремя жидкостными соплами 21, отдельными подающими каналами 25 и четырьмя подающими средствами 28 смеси 94 газа и абразива. B. Деталь разреза многоструйной абразивной головки с обозначенными осями;fig. 9 - A. Abrasive head according to claim 4 with three fluid nozzles 21, separate feed channels 25 and four feed means 28 of a mixture 94 of gas and abrasive. B. Sectional detail of a multi-jet abrasive head with axes marked;
фиг. 10 - абразивная головка по п.5 с двумя жидкостными соплами 21 входящими непосредственно в общий канал 27 и с тремя подающими средствами 28 смеси 94 газа и абразива.fig. 10 - abrasive head according to claim 5 with two liquid nozzles 21 entering directly into the common channel 27 and with three supply means 28 of a mixture 94 of gas and abrasive.
Примеры осуществления изобретенияEXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION
Пример 1. Абразивная головка с тремя жидкостными (водяными) соплами и подсосом чистого газа отдельными подающими каналами и четырьмя подающими средствами поступающей смеси газа и абразива.Example 1. Abrasive head with three liquid (water) nozzles and suction of clean gas with separate feed channels and four feed means for the incoming mixture of gas and abrasive.
Фиг. 3 демонстрирует пример исполнения многоструйной абразивной головки с тремя водяными соплами 21, причем водяные сопла 21 расположены вокруг оси 55 многоструйной абразивной головки вращательно симметрично, и находятся за подающим средством 73 жидкости под давлением. Оси 56 водяных сопел 21 и оси отдельных подающих каналов 25 образуют с осью 55 многоструйной абразивной головки угол 8°. Каждое водяное сопло 21 соединено со своим собственным подающим каналом 25 постоянного диаметра, позволяющим высокоскоростной струе 95 жидкости перемещаться из данного водяного сопла 21 в точку пересечения, определяемую пересечением осей 56 жидкостных сопел 21 и оси 55 многоструйной абразивной головки. Каждый подающий канал 25 снабжен подающим средством 26 чистого газа 96, причем чистый газ 96 в поступает в отдельные подающие каналы 25 автоматически. Три отдельных подающих канала 25 объединяются в один общий канал 27 постоянного диаметра. Здесь отдельные струи 95 жидкости объединяются в одну общую, продолжающую движение вдоль оси 55 многоструйной абразивной головки в смесительную камеру 22, к которой подсоединен общий канал 27. К смесительной камере 22 подсоединены четыре подающих средства 28 смеси 94 газа и абразива. Смесь 94 газа и абразива поступает в смесительную камеру 22 через подающие средства 28 смеси 94 газа и абразива под давлением. Смесь 94 газа и абразива, ускоряемая общей высокоскоростной струей 95 жидкости, поступает в абразивное сопло 23, которое соединено со смесительной камерой. Абразивное сопло 23 установлено на конце многоструйной абразивной головки, по ее оси 55. Здесь происходит дальнейшее ускорение описанной смеси до воздействия на разрезаемый материал.Fig. 3 shows an example of a multi-jet abrasive head with three water nozzles 21, the water nozzles 21 being rotationally symmetrical about the axis 55 of the multi-jet abrasive head, and behind the supply means 73 of pressurized fluid. The axes 56 of the water nozzles 21 and the axes of the individual feed channels 25 form an angle of 8° with the axis 55 of the multi-jet abrasive head. Each water nozzle 21 is connected to its own supply channel 25 of constant diameter, allowing a high-speed jet of liquid 95 to move from a given water nozzle 21 to an intersection point defined by the intersection of the axes 56 of the fluid nozzles 21 and the axis 55 of the multijet abrasive head. Each supply channel 25 is provided with a supply means 26 of pure gas 96, wherein the pure gas 96b is fed into the individual supply channels 25 automatically. Three separate supply channels 25 are combined into one common channel 27 of constant diameter. Here, the individual jets 95 of the liquid are combined into one common one, which continues to move along the axis 55 of the multi-jet abrasive head into the mixing chamber 22, to which the common channel 27 is connected. Four supply means 28 of the mixture 94 of gas and abrasive are connected to the mixing chamber 22. The gas-abrasive mixture 94 enters the mixing chamber 22 through pressurized gas-abrasive mixture 94 supply means 28. The mixture 94 of gas and abrasive, accelerated by a common high-speed jet 95 of liquid, enters the abrasive nozzle 23, which is connected to the mixing chamber. The abrasive nozzle 23 is installed at the end of the multi-jet abrasive head, along its axis 55. Here, the described mixture is further accelerated until it affects the material being cut.
Несущий корпус абразивной головки, в котором расположены жидкостные сопла 21, смесительная камера 22 и абразивное сопло 23, содержит отдельные подающие каналы 25, общий канал 27, и изготовлен из стали 17-4РН. Смесительная камера 22 изготовлена из твердой стали. Абразивное сопло 23 также изготовлено из твердой стали. К несущему корпусу абразивной головки подсоединены подающие средства 26 чистого газа 96, изготовленные из стали 17022. К несущему корпусу абразивной головки подсоединены подающие средства 28 смеси 94 газа и абразива, изготовленные из стали 17022.The bearing body of the abrasive head, in which the liquid nozzles 21, the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 are located, contains separate feed channels 25, a common channel 27, and is made of steel 17-4РН. The mixing chamber 22 is made of solid steel. The abrasive nozzle 23 is also made of hard steel. Connected to the abrasive head carrier body are supply means 26 of pure gas 96 made of 17022 steel. Connected to the abrasive head carrier body are supply means 28 of a mixture of gas and abrasive 94 made of 17022 steel.
В многоструйной абразивной головке, изготовленной по п.1, не происходит рециркуляция газа благодаря присутствию средств 26, подающих чистый газ 96 в отдельные подающие каналы 25. Профиль резки и скоростной профиль такой многоструйной абразивной головки благодаря наличию трех жидкостных сопел 21 очень эффективен, профиль резки имеет форму трехконечной звезды, в скоростном профиле такой многоструйной абразивной головки происходит в три раза более равномерное распределение скорости по сравнению с предшествующим уровнем техники - то есть одноструйной абразивной головки без отдельных подающих средств 26 чистого газа 96.In the multi-jet abrasive head made according to claim 1, gas recirculation does not occur due to the presence of means 26 supplying pure gas 96 to separate supply channels 25. The cutting profile and speed profile of such a multi-jet abrasive head due to the presence of three fluid nozzles 21 is very effective, the cutting profile has the shape of a three-pointed star, in the speed profile of such a multi-jet abrasive head there is a three times more uniform velocity distribution compared to the prior art - that is, a single-jet abrasive head without separate supply means 26 of clean gas 96.
Пример 2.Example 2
Абразивная головка с четырьмя жидкостными (водяными) соплами и подсосом чистого газа через отдельные подающие каналы и четырьмя подающими средствами поступающей в смесительную камеру смеси газа и абразива.Abrasive head with four liquid (water) nozzles and suction of clean gas through separate supply channels and four supply means for the mixture of gas and abrasive entering the mixing chamber.
Фиг. 5а и 5b демонстрируют пример исполнения многоструйной абразивной головки с четырьмя водяными соплами 21, причем водяные сопла 21 расположены вокруг оси 55 многоструйной абразивной головки вращательно симметрично и находятся за подающим средством 73 жидкости под давлением. Оси 56 водяных сопел 21 и оси отдельных подающих каналов 25 образуют с осью 55 многоструйной абразивной головки угол 15°. Каждое водяное сопло 21 соединено со своим собственным подающим каналом 25 постоянного диаметра, позволяющим высокоскоростной струе 95 жидкости перемещаться из данного водяного сопла 21 в точку пересечения, определяемую пересечением осей 56 жидкостных сопел 21 и оси 55 многоструйной абразивной головки. Каждый подающий канал 25 снабжен подающим средством 26 чистого газа 96, причем чистый газ 96 поступает в отдельные подающие каналы 25 автоматиче- 5 040175 ски. Подающие средства 26 чистого газа 96 подсоединены к общему распределителю 72 чистого газа 96. Четыре отдельных подающих канала 25 объединяются в один общий канал 27 постоянного диаметра. Здесь отдельные струи 95 жидкости объединяются в одну общую, которая продолжается вдоль оси 55 многоструйной абразивной головки. Общий канал 27 перед входом в смесительную камеру 22 имеет сужение 29. В смесительную камеру 22 входят четыре подающих средства 28 смеси 94 газа и абразива. Смесь 94 газа и абразива поступает в смесительную камеру 22 через подающие средства 28 смеси 94 газа и абразива самопроизвольно воздействием пониженного давления в смесительной камере 22. Подающие средства 28 смеси 94 газа и абразива подключены к общему распределителю 71 смеси 94 газа и абразива. Смесь 94 газа и абразива, ускоряемая общей высокоскоростной струей 95 жидкости, поступает в абразивное сопло 23. Абразивное сопло 23 установлено на конце многоструйной абразивной головки, располагаясь по ее оси 55. Здесь осуществляется дальнейшее ускорение описанной смеси до воздействия на разрезаемый материал.Fig. 5a and 5b show an example of a multi-jet abrasive head with four water nozzles 21, wherein the water nozzles 21 are arranged rotationally symmetrically around the axis 55 of the multi-jet abrasive head and are located behind the supply means 73 of pressurized fluid. The axes 56 of the water nozzles 21 and the axes of the individual feed channels 25 form an angle of 15° with the axis 55 of the multi-jet abrasive head. Each water nozzle 21 is connected to its own supply channel 25 of constant diameter, allowing a high-speed jet of liquid 95 to move from a given water nozzle 21 to an intersection point defined by the intersection of the axes 56 of the fluid nozzles 21 and the axis 55 of the multijet abrasive head. Each supply channel 25 is provided with a supply means 26 of pure gas 96, wherein the pure gas 96 enters the individual supply channels 25 automatically. The supply means 26 of pure gas 96 are connected to a common distributor 72 of pure gas 96. Four separate supply channels 25 are combined into one common channel 27 of constant diameter. Here, the individual jets 95 of liquid are combined into one common one, which continues along the axis 55 of the multi-jet abrasive head. The common channel 27 before entering the mixing chamber 22 has a narrowing 29. The mixing chamber 22 includes four supply means 28 of the mixture 94 of gas and abrasive. The mixture 94 of gas and abrasive enters the mixing chamber 22 through the supply means 28 of the mixture 94 of gas and abrasive spontaneously by the action of reduced pressure in the mixing chamber 22. The supply means 28 of the mixture 94 of gas and abrasive is connected to a common distributor 71 of the mixture 94 of gas and abrasive. The mixture 94 of gas and abrasive, accelerated by a common high-speed jet 95 of the liquid, enters the abrasive nozzle 23. The abrasive nozzle 23 is installed at the end of the multi-jet abrasive head, located along its axis 55. Here, the described mixture is further accelerated until it affects the material being cut.
Несущий корпус абразивной головки, в котором расположены жидкостные сопла 21, сужение 29, смесительная камера 22 и абразивное сопло 23, изготовлен из стали 17-4PH. Корпус сопел, в котором расположены водяные сопла 21, изготовлен из стали 17346. Сужение 29 изготовлено из износостойкой стали 1.4057. Смесительная камера 22 изготовлена из износостойкой стали 1.4057. Абразивное сопло 23 изготовлено из твердой стали. Подающее средство 26 чистого газа 96 изготовлено из ПВХ. Распределитель 72 чистого газа 96 изготовлен из стали 17022. Подающее средство 28 смеси 94 газа и абразива изготовлено из ПВХ. Распределитель 71 смеси 94 газа и абразива изготовлен из стали 17346.The bearing body of the abrasive head, which houses the fluid nozzles 21, the constriction 29, the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23, is made of 17-4PH steel. The nozzle body, in which the water nozzles 21 are located, is made of steel 17346. The constriction 29 is made of wear-resistant steel 1.4057. The mixing chamber 22 is made of wear-resistant steel 1.4057. The abrasive nozzle 23 is made of hard steel. The clean gas supply 26 96 is made of PVC. The distributor 72 of the pure gas 96 is made of steel 17022. The supply means 28 of the gas-abrasive mixture 94 is made of PVC. The distributor 71 of the mixture 94 of gas and abrasive is made of steel 17346.
В многоструйной абразивной головке, изготовленной по п.2, рециркуляция газа не осуществляется благодаря подаче чистого газа 96 подающими средствами 26 в отдельные подающие каналы 25. Профиль резки и скоростной профиль такой многоструйной абразивной головки благодаря наличию четырех жидкостных сопел 21 очень эффективен, профиль резки имеет форму четырехконечной звезды, в скоростном профиле такой многоструйной абразивной головки происходит почти в три раза более равномерное распределение скорости по сравнению с предшествующим уровнем техники - то есть одноструйной абразивной головкой без отдельных подающих устройств 26 чистого газа 96.In the multi-jet abrasive head made according to claim 2, gas recirculation is not carried out due to the supply of pure gas 96 by supply means 26 into separate supply channels 25. The cutting profile and speed profile of such a multi-jet abrasive head due to the presence of four fluid nozzles 21 is very efficient, the cutting profile has in the shape of a four-pointed star, in the speed profile of such a multi-jet abrasive head, there is almost three times more uniform velocity distribution compared to the prior art - that is, a single-jet abrasive head without separate feeders 26 of pure gas 96.
Пример 3. Абразивная головка с пятью жидкостными (водяными) соплами, расположенными на двух глубинах устройства, подсосом чистого газа через отдельные подающие каналы, и тремя подающими устройствами поступающей в смесительную камеру смеси газа и абразива.Example 3. An abrasive head with five liquid (water) nozzles located at two depths of the device, suction of clean gas through separate supply channels, and three supply devices for a mixture of gas and abrasive entering the mixing chamber.
Фиг. 4 демонстрирует пример исполнения многоструйной абразивной головки с пятью водяными соплами 21, расположенными в две группы, причем водяные сопла 21 расположены на двух глубинах вокруг оси 55 многоструйной абразивной головки вращательно симметрично и находятся за подающим устройством 73 жидкости под давлением. Оси 56 водяных сопел 21 в первой группе и оси отдельных подающих каналов 25 образуют с осью 55 многоструйной абразивной головки угол 12°. Оси 56 водяных сопел 21 во второй группе и оси отдельных подающих каналов 25 образуют с осью 55 многоструйной абразивной головки угол 10°. Каждое водяное сопло 21 соединено со своим собственным подающим каналом 25 постоянного диаметра, позволяющим высокоскоростной струе 95 жидкости проходить из данного водяного сопла 21 в точку пересечения, определяемую пересечением осей 56 жидкостных сопел 21 и оси 55 многоструйной абразивной головки. В многоструйной абразивной головке имеются два пересечения. Сначала первые три оси 56 жидкостных сопел 21 пересекаются с осью 55 многоструйной абразивной головки. Затем другие две оси 56 жидкостных сопел 21 пересекаются с осью 55 многоструйной абразивной головки и с объединенной струей первых трех жидкостных сопел 21 во второй точке пересечения. Каждый подводящий канал 25 оснащен подводящим устройством 26 чистого газа 96, причем чистый газ 96 поступает в отдельные подающие каналы 25 автоматически. Подающие устройства 26 чистого газа 96 подсоединены к общему распределителю 72 чистого газа 96. Три отдельных подающих канала 25 объединяются в один общий канал 27 постоянного диаметра. Здесь отдельные струи 95 жидкости объединяются в одну общую, которая продолжает движение вдоль оси 55 многоструйной абразивной головки. Общий канал 27 перед входом в смесительную камеру 22 имеет сужение 29. Первая точка пересечения находится в общем канале 27, а вторая точка пересечения находится в сужении 29. Здесь происходит объединение всех струй 95 жидкости в одну общую струю, которая вдоль оси 55 многоструйной абразивной головки проходит в смесительную камеру 22. В смесительную камеру 22 входят четыре подающих устройства 28 смеси 94 газа и абразива. Смесь 94 газа и абразива поступает в смесительную камеру 22 через подающие устройства 28 смеси 94 газа и абразива автоматически, за счет пониженного давления в смесительной камере 22. Подающие устройства 28 смеси 94 газа и абразива подключены к общему распределителю 71 смеси 94 газа и абразива. Смесь 94 газа и абразива, ускоряемая общей высокоскоростной струей 95 жидкости, поступает в абразивное сопло 23. Абразивное сопло 23 установлено на конце многоструйной абразивной головки, по ее оси 55. Здесь происходит дальнейшее ускорение описанной смеси до воздействия на разрезаемый материал.Fig. 4 shows an example of a multi-jet abrasive head with five water nozzles 21 arranged in two groups, the water nozzles 21 being located at two depths around the axis 55 of the multi-jet abrasive head in a rotationally symmetrical manner and located behind a feeder 73 of pressurized fluid. The axes 56 of the water nozzles 21 in the first group and the axes of the individual feed channels 25 form an angle of 12° with the axis 55 of the multi-jet abrasive head. The axes 56 of the water nozzles 21 in the second group and the axes of the individual feed channels 25 form an angle of 10° with the axis 55 of the multi-jet abrasive head. Each water nozzle 21 is connected to its own supply channel 25 of constant diameter, allowing a high-velocity liquid jet 95 to pass from a given water nozzle 21 to an intersection point defined by the intersection of the axes 56 of the fluid nozzles 21 and the axis 55 of the multijet abrasive head. There are two intersections in the multi-jet abrasive head. First, the first three axes 56 of the fluid nozzles 21 intersect with the axis 55 of the multijet abrasive head. Then the other two axes 56 of the fluid nozzles 21 intersect with the axis 55 of the multi-jet abrasive head and with the combined jet of the first three fluid nozzles 21 at the second point of intersection. Each supply channel 25 is provided with a supply device 26 for pure gas 96, whereby the pure gas 96 enters the individual supply channels 25 automatically. Feeders 26 of pure gas 96 are connected to a common distributor 72 of pure gas 96. Three separate feed channels 25 are combined into one common channel 27 of constant diameter. Here, the individual jets 95 of liquid are combined into one common one, which continues to move along the axis 55 of the multi-jet abrasive head. The common channel 27 before entering the mixing chamber 22 has a narrowing 29. The first point of intersection is in the common channel 27, and the second point of intersection is in the narrowing 29. Here, all jets of liquid 95 are combined into one common jet, which is along the axis 55 of the multi-jet abrasive head passes into the mixing chamber 22. The mixing chamber 22 includes four feeders 28 of a mixture 94 of gas and abrasive. The mixture 94 of gas and abrasive enters the mixing chamber 22 through the feeders 28 of the mixture 94 of gas and abrasive automatically, due to the reduced pressure in the mixing chamber 22. The feeders 28 of the mixture 94 of gas and abrasive are connected to a common distributor 71 of the mixture 94 of gas and abrasive. The mixture 94 of gas and abrasive, accelerated by a common high-speed jet 95 of liquid, enters the abrasive nozzle 23. The abrasive nozzle 23 is installed at the end of the multi-jet abrasive head, along its axis 55. Here, the described mixture is further accelerated until it affects the material being cut.
Несущий корпус абразивной головки, в котором расположены жидкостные сопла 21, сужение 29, которое является корпусом вложенного сопла, смесительная камера 22 и абразивное сопло 23, изготовлен из стали 17346. Смесительная камера 22 изготовлена из износостойкой стали 1.4057. Абразивное сопло 23 изготовлено из твердой стали. Подающее средство 26 чистого газа 96 изготовлено из стали 17- 6 040175The bearing body of the abrasive head, in which the liquid nozzles 21 are located, the constriction 29, which is the nested nozzle body, the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23, is made of steel 17346. The mixing chamber 22 is made of wear-resistant steel 1.4057. The abrasive nozzle 23 is made of hard steel. Clean gas supply 26 96 made of steel 17-6 040175
4РН. Распределитель 72 чистого газа 96 изготовлен из стали 17022. Подающее средство 28 смеси 94 газа и абразива изготовлено из ПВХ. Распределитель 71 смеси 94 газа и абразива изготовлен из стали 17346.4RN. The distributor 72 of the pure gas 96 is made of steel 17022. The supply means 28 of the gas-abrasive mixture 94 is made of PVC. The distributor 71 of the mixture 94 of gas and abrasive is made of steel 17346.
В многоструйной абразивной головке, изготовленной по п.3, не происходит рециркуляции газа благодаря присутствию подающих средств 26 чистого газа 96 в отдельные подающие каналы 25. Профиль резки и скоростной профиль такой многоструйной абразивной головки благодаря наличию пяти жидкостных сопел 21 очень эффективен, профиль резки имеет форму пятиконечной звезды, в скоростном профиле такой многоструйной абразивной головки происходит более чем в три раза равномерное распределение скорости по сравнению с предшествующим уровнем техники - то есть одноструйным устройством без отдельных подающих средств 26 чистого газа 96.In the multi-jet abrasive head made according to claim 3, gas recirculation does not occur due to the presence of supply means 26 of pure gas 96 into separate supply channels 25. The cutting profile and speed profile of such a multi-jet abrasive head due to the presence of five fluid nozzles 21 is very efficient, the cutting profile has the shape of a five-pointed star, in the speed profile of such a multi-jet abrasive head there is more than three times the uniform distribution of speed compared to the prior art - that is, a single-jet device without separate supply means 26 of pure gas 96.
Пример 4. Абразивная головка с тремя жидкостными (водяными) соплами без подсоса чистого газа отдельными подающими каналами и четырьмя подающими средствами поступающей смеси газа и абразива.Example 4. Abrasive head with three liquid (water) nozzles without pure gas suction, separate feed channels and four feed means for the incoming mixture of gas and abrasive.
Фиг. 9 демонстрирует пример исполнения многоструйной абразивной головки с тремя водяными соплами 21, причем водяные сопла 21 вращательно симметрично расположены вокруг оси 55 многоструйной абразивной головки за подающим средством 73 жидкости под давлением. Оси 56 водяных сопел 21 и оси отдельных подающих каналов 25 образуют с осью 55 многоструйной абразивной головки угол 25°. Каждое водяное сопло 21 соединено со своим собственным подающим каналом 25 постоянного диаметра, позволяющем высокоскоростной струе 95 жидкости из данного водяного сопла 21 перемещаться в точку пересечения, определяемую пересечением осей 56 жидкостных сопел 21 и оси 55 многоструйной абразивной головки. Три отдельных подающих канала 25 объединяются в один общий канал 27 постоянного диаметра. Здесь отдельные струи 95 жидкости объединяются в одну общую, которая продолжает движение вдоль оси 55 многоструйной абразивной головки в смесительную камеру 22, к которой подсоединяется общий канал 27. Со смесительной камерой 22 соединены три подающих устройства 28 смеси 94 газа и абразива. Смесь 94 газа и абразива поступает в смесительную камеру 22 через подающие устройства 28 смеси 94 газа и абразива под давлением. Смесь 94 газа и абразива, ускоряемая общей высокоскоростной струей 95 жидкости, поступает в абразивное сопло 23, которое соединено со смесительной камерой. Абразивное сопло 23 установлено на конце многоструйной абразивной головки, по ее оси 55. Здесь происходит дальнейшее ускорение описанной смеси до воздействия на разрезаемый материал.Fig. 9 shows an example of a multi-jet abrasive head with three water nozzles 21, the water nozzles 21 being rotationally symmetrical about the axis 55 of the multi-jet abrasive head downstream of the pressurized fluid delivery means 73. The axes 56 of the water nozzles 21 and the axes of the individual feed channels 25 form an angle of 25° with the axis 55 of the multi-jet abrasive head. Each water nozzle 21 is connected to its own supply channel 25 of constant diameter, allowing a high-velocity liquid jet 95 from a given water nozzle 21 to move to an intersection point defined by the intersection of the axes 56 of the fluid nozzles 21 and the axis 55 of the multijet abrasive head. Three separate supply channels 25 are combined into one common channel 27 of constant diameter. Here, the individual jets 95 of the liquid are combined into one common one, which continues to move along the axis 55 of the multi-jet abrasive head into the mixing chamber 22, to which the common channel 27 is connected. Three feeders 28 of the mixture 94 of gas and abrasive are connected to the mixing chamber 22. The mixture 94 of gas and abrasive enters the mixing chamber 22 through the supply devices 28 of the mixture 94 of gas and abrasive under pressure. The mixture 94 of gas and abrasive, accelerated by a common high-speed jet 95 of liquid, enters the abrasive nozzle 23, which is connected to the mixing chamber. The abrasive nozzle 23 is installed at the end of the multi-jet abrasive head, along its axis 55. Here, the described mixture is further accelerated until it affects the material being cut.
Несущий корпус абразивной головки, в котором расположены жидкостные сопла 21, смесительная камера 22 и абразивное сопло 23, содержит отдельные подающие каналы 25, общий канал 27, и изготовлен из стали 17-4РН. Смесительная камера 22 изготовлена из твердой стали. Абразивное сопло 23 изготовлено также из твердой стали. К несущему корпусу абразивной головки подсоединены подающие устройства 26 чистого газа 96, изготовленные из стали 17022. К несущему корпусу абразивной головки подсоединены подающие устройства 28 смеси 94 газа и абразива, изготовленные из стали 17022.The bearing body of the abrasive head, in which the liquid nozzles 21, the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 are located, contains separate feed channels 25, a common channel 27, and is made of steel 17-4РН. The mixing chamber 22 is made of solid steel. The abrasive nozzle 23 is also made of hard steel. Connected to the abrasive head carrier body are 96 pure gas feeders 26 made of 17022 steel. Attached to the abrasive head carrier body are 17022 gas and abrasive mixture 94 feeders 28.
В многоструйной абразивной головке, изготовленной по п.4, хотя и происходит рециркуляция газа, но профиль резки и скоростной профиль такой многоструйной абразивной головки благодаря наличию трех жидкостных сопел 21 очень эффективен. Профиль резки имеет форму трехконечной звезды, в скоростном профиле такой многоструйной абразивной головки происходит в два раза более равномерное распределение скорости по сравнению с предшествующим уровнем техники - то есть одноструйной абразивной головкой.In the multi-jet abrasive head made according to claim 4, although gas is recirculated, the cutting profile and speed profile of such a multi-jet abrasive head due to the presence of three fluid nozzles 21 is very efficient. The cutting profile has a three-pointed star shape, in the speed profile of such a multi-jet abrasive head, there is twice the more even distribution of speed compared to the prior art - that is, a single-jet abrasive head.
Пример 5. Абразивная головка с двумя жидкостными (водяными) соплами с подсосом чистого газа в общий канал и тремя подающими средствами поступающей смеси газа и абразива.Example 5. Abrasive head with two liquid (water) nozzles with suction of pure gas into a common channel and three supply means for the incoming mixture of gas and abrasive.
Фиг. 10 демонстрирует пример исполнения многоструйной абразивной головки с двумя водяными соплами 21, причем водяные сопла 21 расположены друг напротив друга вокруг оси 55 многоструйной абразивной головки за подающим средством 73 жидкости под давлением. Оси 56 водяных сопел 21 образуют с осью 55 многоструйной абразивной головки угол 2°. Оба водяных сопла 21 входят напрямую в общий канал 27. В общем канале 27 отдельные струи 95 жидкости объединяются в одну общую, которая продолжает движение вдоль оси 55 многоструйной абразивной головки в смесительную камеру 22, к которой подключен общий канал 27. К смесительной камере подсоединены 22 три подающих устройства 28 смеси 94 газа и абразива. Смесь 94 газа и абразива поступает в смесительную камеру 22 через подающие устройства 28 смеси 94 газа и абразива автоматически, благодаря пониженному давлению в смесительной камере 22. Смесь 94 газа и абразива, ускоряемая общей высокоскоростной струей 95 жидкости, поступает в абразивное сопло 23, соединенное со смесительной камерой. Абразивное сопло 23 установлено на конце многоструйной абразивной головки, по ее оси 55. Здесь происходит дальнейшее ускорение описанной смеси до воздействия на разрезаемый материал.Fig. 10 shows an example of a multi-jet abrasive head with two water nozzles 21, the water nozzles 21 being located opposite each other around the axis 55 of the multi-jet abrasive head behind the supply means 73 of pressurized fluid. The axes 56 of the water nozzles 21 form an angle of 2° with the axis 55 of the multi-jet abrasive head. Both water nozzles 21 enter directly into the common channel 27. In the common channel 27, individual jets 95 of liquid are combined into one common one, which continues to move along the axis 55 of the multi-jet abrasive head into the mixing chamber 22, to which the common channel 27 is connected. 22 are connected to the mixing chamber. three feeders 28 of a mixture 94 of gas and abrasive. The mixture 94 of gas and abrasive enters the mixing chamber 22 through the feeders 28 of the mixture 94 of gas and abrasive automatically, due to the reduced pressure in the mixing chamber 22. The mixture 94 of gas and abrasive, accelerated by a common high-speed jet 95 of the liquid, enters the abrasive nozzle mixing chamber. The abrasive nozzle 23 is installed at the end of the multi-jet abrasive head, along its axis 55. Here, the described mixture is further accelerated until it affects the material being cut.
Несущий корпус абразивной головки, в котором расположены жидкостные сопла 21, смесительная камера 22 и абразивное сопло 23, содержит общий канал 27, и изготовлен из стали 17-4РН. Смесительная камера 22 изготовлена из твердой стали. Абразивное сопло 23 также изготовлено из твердой стали. К несущему корпусу абразивной головки подсоединены подающие средства 26 чистого газа 96, изготовленные из стали 17022. К несущему корпусу абразивной головки подсоединены подающие средства 28 смеси 94 газа и абразива, изготовленные из стали 17-4РН.The bearing body of the abrasive head, in which the liquid nozzles 21, the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 are located, contains a common channel 27, and is made of steel 17-4РН. The mixing chamber 22 is made of solid steel. The abrasive nozzle 23 is also made of hard steel. To the bearing body of the abrasive head is connected to the supply means 26 of pure gas 96, made of steel 17022. To the bearing body of the abrasive head is connected to the supply means 28 of the mixture 94 of gas and abrasive, made of steel 17-4RN.
- 7 040175- 7 040175
Профиль резки и скоростной профиль такой многоструйной абразивной головки благодаря наличию двух жидкостных сопел 21 эффективен, профиль резки имеет форму двухконечной звезды, в скоростном профиле такой многоструйной абразивной головки происходит в два раза более равномерное распределение скорости по сравнению с предшествующим уровнем техники - то есть одноструйной абразивной головкой.The cutting profile and speed profile of such a multi-jet abrasive head is efficient due to the presence of two fluid nozzles 21, the cutting profile is in the form of a two-pointed star, in the speed profile of such a multi-jet abrasive head, the speed distribution is twice as uniform compared to the prior art - that is, a single-jet abrasive head.
Перечень ссылочных позицийList of reference positions
- Жидкостное сопло;- Liquid nozzle;
- смесительная камера;- mixing chamber;
- абразивное сопло;- abrasive nozzle;
- подающий канал;- supply channel;
- подающие средства чистого газа 96;- supply means of pure gas 96;
- общий канал;- common channel;
- подающие средства смеси 94 газа и абразива;- supply means of a mixture 94 of gas and abrasive;
- сужение общего канала 27;- narrowing of the common channel 27;
- ось многоструйной абразивной головки;- axis of the multi-jet abrasive head;
- ось жидкостного сопла 21;- axis of the liquid nozzle 21;
- форма профиля скорости смеси одноструйной абразивной головки;- the shape of the velocity profile of the mixture of a single-jet abrasive head;
- форма профиля скорости смеси многоструйной абразивной головки;- the shape of the velocity profile of the mixture of the multi-jet abrasive head;
- распределитель смеси 94 газа и абразива;- the distributor of the mixture 94 of gas and abrasive;
- распределитель чистого газа 96;- distributor of clean gas 96;
- подающее средство жидкости под давлением;- supply means of liquid under pressure;
- цилиндрическая часть абразивного сопла 23;- cylindrical part of the abrasive nozzle 23;
- общая струя жидкости;- total liquid jet;
- смесь газа и абразива;- a mixture of gas and abrasive;
- струя жидкости;- jet of liquid;
- чистый газ.- pure gas.
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
Очистка материалов, удаление поверхностного слоя материалов, деление или резка материалов струей жидкости, обогащенной твердыми абразивными частицами.Cleaning materials, removing the surface layer of materials, splitting or cutting materials with a jet of liquid enriched with hard abrasive particles.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZPV2018-124 | 2018-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA040175B1 true EA040175B1 (en) | 2022-04-27 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5009356B2 (en) | Finishing device for substrate surface by jet | |
| US20190240632A1 (en) | Fertilizer production system | |
| RU2511808C2 (en) | Duplex nozzle and method of fluid spraying thereby | |
| US11396084B2 (en) | Multi-jet abrasive head | |
| CA1231235A (en) | Method and apparatus for forming a high velocity liquid abrasive jet | |
| CN101124035A (en) | Device for injecting fluids inside a rotary fluidized bed | |
| CN108772218A (en) | A kind of eddy current type cleaning injection apparatus | |
| EP1782887A1 (en) | Ring jet nozzle and process of using the same | |
| WO2019176768A1 (en) | Slurry storage and stirring device and slurry stirring method | |
| TWI251509B (en) | Liquid atomizer | |
| JP5910933B2 (en) | Wet blasting nozzle and blasting apparatus equipped with the nozzle | |
| US7520451B2 (en) | Spiked axisymmetric nozzle and process of using the same | |
| JPWO2013146624A1 (en) | Liquid ejecting apparatus and liquid ejecting method | |
| JPH01123012A (en) | Nozzle for manufacturing fine powder | |
| CN104903054A (en) | Nozzle for fine-kerf cutting in an abrasive jet cutting system | |
| TW201117921A (en) | Injection nozzle for blast machining | |
| SE505253C2 (en) | Method and apparatus for the formation of snow | |
| EA040175B1 (en) | MULTIJET ABRASIVE HEAD | |
| CN1681603A (en) | Apparatus for regulating fluid flow through a spray nozzle | |
| TWI848049B (en) | Nozzle, jet processing device and jet processing method | |
| JP2013146852A (en) | Nozzle for performing dry and wet blasting and blasting apparatus provided with the nozzle | |
| CN208895908U (en) | A kind of nozzle and spray head | |
| WO2016071866A1 (en) | A high velocity abrasive fluid jet cutting device | |
| JP2005118725A (en) | Pulverization nozzle, feed nozzle, and jet mill provided with them, and method of crushing materials to be pulverized using the same | |
| CN1028849C (en) | Cutting method and apparatus |