專利名稱：一種基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高壓磨料(漿料)射流清洗、切割裝置，尤其是一種基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置。適用于對各種材料的切割、鉆削及表面清洗、除銹、打毛等。
背景技術：
現(xiàn)有的磨料射流發(fā)生裝置，有兩種形式一種是后混合式，即在高壓水噴射之后利用再射流原理進行水和磨料的混合。這種方式的缺點是磨料不易與水均勻混合，切割或鉆削的射流直徑較大，且切縫質量不穩(wěn)定等不良效果；另外，在進行切割時所需的射流壓力較高，一般超過70MPa，因此對高壓水發(fā)生裝置的要求以及對系統(tǒng)中各個元器件的耐壓和密封性要求較高。以上兩個缺點導致該方式整體設備成本較高、加工質量不穩(wěn)等缺陷，因此目前后混合式主要用于材料的清洗，而難于應用于鉆削和切割。
另一種是前混合式，即高壓水與磨料在噴射前混合形成磨料射流。代表專利有英國流體力學研究公司申請的中國專利“磨料水噴射切割裝置”(公告號CN86107576A)，以及淮南礦業(yè)學院的“前混合式磨料射流清洗-切割機”(中國專利號88109149.9)。這種方式的缺點是造價高、操作復雜、磨料與高壓水的混合比例不易控制。磨料與高壓水在高壓狀態(tài)下混合，系統(tǒng)內必須有一個耐高壓磨料混合腔和一個耐高壓磨料桶。而當高壓磨料桶內的磨料快用完時，系統(tǒng)必須發(fā)出信號，要求更換磨料桶。更換磨料桶時必須關閉磨料桶兩端的閥門，并卸掉高壓，方可進行操作。耐高壓磨料桶和閥門等易損元件都使系統(tǒng)的成本很難降下來。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種結構更加簡單、使用更加方便、造價低廉、安全可靠、適用于各種環(huán)境的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置。
本發(fā)明所采用的技術方案是基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，具有噴嘴和連接管路，其特征在于所述裝置由常壓漿料連續(xù)供給機構和高壓磨料射流隔膜泵兩部分組成，上述兩部分之間由漿料吸口管路連接，高壓管路連接于高壓磨料射流隔膜泵和噴嘴之間。
所述高壓磨料射流隔膜泵具有兩個相互連通之腔體的泵體，其中一個腔體內設有活塞，另一個腔體的中間固有撓性隔膜，該隔膜將此腔體分隔為高壓驅動液腔和高壓被驅動液腔，在后者的腔內設有一端支撐于泵體內壁，另一端與撓性隔膜中心部分相連接的復位彈簧，該腔體還通過單向進液閥與漿料吸口管路連通，通過單向出液閥與高壓管路連通，而置有活塞的腔體通過補液單向閥連接上置補液箱，通過泄漏排液口與泄漏液箱連通。
所述常壓漿料連續(xù)供給機構具有常壓漿料箱，其內設有攪拌器，所述漿料吸口管路的一端伸入常壓漿料箱的底部。
所述泵體與活塞的滑動接觸面之間設有密封元件。
所述撓性隔膜由多層橡膠壓制而成，該多層結構的兩側外表面層的材料采用丁腈橡膠，其內夾有相互絕緣的導電橡膠層，導電橡膠層通過引線引出泵體并連接在報警電控裝置的兩端。
所述補液單向閥的開啟壓力大于單向進液閥的開啟壓力，且二者之間的壓差在0.04MPa-0.06MPa之間。
所述常壓漿料連續(xù)供給機構設有磨料裝填機，其出口對準常壓漿料箱，與磨料裝填機相連接的還有電控裝置和電控閥，從外部接入的進水管經電控閥后設于常壓漿料箱的上方。
本裝置僅用一個常壓漿料供給裝置就實現(xiàn)了在常壓狀態(tài)下漿料的供給；并且僅用一個高壓磨料射流隔膜泵就把常壓漿料的壓力提升為高壓漿料并把漿料直接供給噴嘴。其有益效果包括1)高壓磨料射流隔膜泵的工作壓力可達35～45MPa，甚至更高，這使得系統(tǒng)所用漿料中磨料的比例大幅度降低，從而降低了運行成本，并極大地減少了切割、清洗、鉆削等加工過程后的噴射后漿料的處理工作。尤其是在手移動切割戶外作業(yè)時，磨料很難被回收的情況下，這種優(yōu)點就更加突出了；2)適用于各種環(huán)境，不怕粉塵、不怕火焰、不會引起爆炸、耐熱性能好。能夠對各種材料進行切割、鉆削、以及各種表面清洗、除繡、打毛等等作業(yè)。特別適合對脆性材料、柔軟材料、極薄材料、建筑材料、以及任何其他加工方式難以奏效的材料進行加工。能夠適應于各種危險的塵、爆、火、化學品等存在的加工環(huán)境。能夠加工各種尺寸的小型或大型工件；3)解決了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的耐高壓磨料桶價格高、更換繁瑣、以及容易堵塞等問題；4)整機接口簡單、價格低廉、控制簡單、安裝和使用方便。


圖1是本發(fā)明基本實施方式的結構圖。
圖2是本發(fā)明另一種實施方式的結構圖。
具體實施例方式
圖1所示的是一種基本型的實施方式，它主要由常壓漿料連續(xù)供給機構3和高壓磨料射流隔膜泵1兩部分組成，兩部分之間由漿料吸口管路4連接，高壓管路5連接于高壓磨料射流隔膜泵1和噴嘴6之間，所述高壓磨料射流隔膜泵1還與泄漏液箱2和上置補液箱7相連接。
所述高壓磨料射流隔膜泵1具有兩個相互連通之腔體的泵體1A，泵體起到承受壓力、包圍壓力容腔和支撐容腔、提供其他元件安裝位置等功能。其中，一個腔體內設有活塞1B，泵體1A與活塞1B的滑動接觸面之間設有密封元件1D。另一個腔體的中間固定有撓性隔膜1E，該隔膜將此腔體分隔為高壓驅動液腔1J和高壓被驅動液腔1H。在高壓被驅動液腔1H的腔內設有一端支撐于泵體內壁，另一端與撓性隔膜1E中心部分相連接的復位彈簧1G，該腔體還通過單向進液閥1F與漿料吸口管路4連通，通過單向出液閥1I與高壓管路5連通。而置有活塞1B的腔體的壁上開有補液口，通過補液單向閥1K連接上置補液箱7，該腔體的盲端還開有泄漏排液口1C，并與泄漏液箱2連通。
所述常壓漿料連續(xù)供給機構3具有常壓漿料箱3A，其內設有攪拌器3B，攪拌器由電動機或液壓馬達驅動，將漿料箱內漿料中的磨料和水混合均勻，所述漿料吸口管路4的一端伸入常壓漿料箱3A的底部，混合均勻的漿料通過漿料吸口管路4吸入高壓磨料射流隔膜泵1，實現(xiàn)漿料供給之功能。
所述撓性隔膜1E具有隔離液體、傳遞壓力、破損報警等功能，是用多層橡膠壓制而成，該多層結構的兩側外表面層的材料采用丁腈橡膠，其內夾有相互絕緣的導電橡膠層，導電橡膠層通過引線引出泵體并連接在報警電控裝置1L的兩端。當隔膜發(fā)生破損現(xiàn)象時，由于有水通過破損斷面，因此導電橡膠層之間的電阻將迅速減小，報警電控裝置1L檢測到這個電阻變化而報警或使整個裝置停止運行。
所述補液單向閥1K的開啟壓力大于單向進液閥1F的開啟壓力，且二者之間的壓差在0.04MPa-0.06MPa之間。
圖2所示的是另一種實施方式，當需要自動化連續(xù)供給時，還可以增加磨料裝填機3C，它的出口對準常壓漿料箱3A，與磨料裝填機相連接的還有電控裝置3D和電控閥3E，從外部接入的進水管3F經電控閥3E后設于常壓漿料箱3A的上方。磨料裝填機3C的送料速率與進水管3F中水的流量由電控裝置3D協(xié)同控制，使得常壓漿料箱3A里面漿料中磨料和水的比例保持在一定范圍內不變。
本發(fā)明的工作過程是1)準備漿料，在系統(tǒng)開始運行之前，常壓漿料箱3A中已經配好比例的水和磨料在攪拌器3B的作用下攪拌均勻，成為可以被高壓磨料射流隔膜泵1吸入的漿料。如果由于系統(tǒng)的運行，漿料逐漸減少，需要添加的時候，需要將磨料和水按照比例先混合好，然后到入常壓漿料箱3A內，以防止?jié){料的成分突然變化，對切割的質量和速度產生影響。當需要自動化連續(xù)供給時，則按照圖2所示結構進行安裝。
2)高壓磨料射流隔膜泵1吸入漿料的過程，系統(tǒng)開始運行，當泵的活塞1B在外力作用下向左運行時，高壓驅動液腔1J的容積變大，因此壓力降低，使得高壓被驅動液腔1H內的壓力大于高壓驅動液腔1J內的壓力。高壓被驅動液腔1H和高壓驅動液腔1J之間的壓力差推動撓性隔膜1E向左變形(或者說撓性隔膜1E被泵的活塞1B吸向左方)。這樣，高壓被驅動液腔1H內的壓力就會由于該腔內容積的擴大而降低，從而低于外界的大氣壓力。在外界大氣壓力與高壓被驅動液腔1H內壓之間的壓力差作用下，常壓漿料箱3A內的漿料通過漿料吸口管路4和單向進液閥1F向高壓被驅動液腔1H內流動，從而填充了由于撓性隔膜1E向左變形而引起的容積變化。
3)高壓磨料射流隔膜泵1高壓排出漿料的過程，當泵的活塞1B在外力作用下向右運行時，高壓驅動液腔1J的容積變小，因此壓力增大，使得高壓驅動液腔1J內的壓力大于高壓被驅動液腔1H內的壓力。高壓驅動液腔1J和高壓被驅動液腔1H之間的壓力差推動撓性隔膜1E向右變形(或者說撓性隔膜1E被泵的活塞1B壓向右方)。這樣，高壓被驅動液腔1H內的壓力就會由于該腔內容積的縮小而增大。由于漿料可以被看作不可被壓縮的流體，因此該容腔內的漿料就通過單向出液閥1I和高壓管路5，在高壓下被推送到噴嘴6處，產生高壓磨料射流，就可以對準要切割或清洗的工件或材料，進行清洗、除銹、或者鉆削、切割等作業(yè)。
4)高壓磨料射流隔膜泵1的高壓驅動液腔1J內液體的泄漏與補充過程，當泵的活塞1B在外力作用下向右運行時(高壓排出漿料的過程中)，由于高壓驅動液腔1J內液體的壓力較高，并且因為活塞與殼體之間的密封元件1D是動密封，所以或多或少地，會有一部分液體從高壓驅動液腔1J內，經過活塞與殼體之間的密封元件1D滲入泵的活塞1B左邊的液腔，通過泵的泄漏排液口1C流出高壓磨料射流隔膜泵，進入泄漏液箱2。當上述滲漏過程積累較多的時候，由于高壓驅動液腔1J內的液體體積減小，導致?lián)闲愿裟?E被迫向左偏離正常位置，以補償高壓驅動液腔1J內的液體體積變化。隨著撓性隔膜1E被迫向左偏離正常位置越來越遠，撓性隔膜復位彈簧1G的拉力就越來越大，就會導致高壓驅動液腔1J內的壓力降低；當高壓驅動液腔1J內的壓力比外界大氣壓低很多時，補液單向閥1K就會被該壓差所開啟，液體就會從上置補液箱7流入高壓驅動液腔1J，以補償因滲漏造成的液體體積的減小。
權利要求
1.一種基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，具有噴嘴(6)和連接管路，其特征在于所述裝置由常壓漿料連續(xù)供給機構(3)和高壓磨料射流隔膜泵(1)兩部分組成，上述兩部分之間由漿料吸口管路(4)連接，高壓管路(5)連接于高壓磨料射流隔膜泵(1)和噴嘴(6)之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，其特征在于所述高壓磨料射流隔膜泵(1)具有兩個相互連通之腔體的泵體(1A)，其中一個腔體內設有活塞(1B)，另一個腔體的中間固有撓性隔膜(1E)，該隔膜將此腔體分隔為高壓驅動液腔(1J)和高壓被驅動液腔(1H)，在后者的腔內設有一端支撐于泵體內壁，另一端與撓性隔膜(1E)中心部分相連接的復位彈簧(1G)，該腔體還通過單向進液閥(1F)與漿料吸口管路(4)連通，通過單向出液閥(1I)與高壓管路(5)連通，而置有活塞(1B)的腔體通過補液單向閥(1K)連接上置補液箱(7)，通過泄漏排液口(1C)與泄漏液箱(2)連通。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，其特征在于所述常壓漿料連續(xù)供給機構(3)具有常壓漿料箱(3A)，其內設有攪拌器(3B)，所述漿料吸口管路(4)的一端伸入常壓漿料箱(3A)的底部。
4.根據(jù)權利要求2所述的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，其特征在于所述泵體(1A)與活塞(1B)的滑動接觸面之間設有密封元件(1D)。
5.根據(jù)權利要求2所述的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，其特征在于所述撓性隔膜(1E)由多層橡膠壓制而成，該多層結構的兩側外表面層的材料采用丁腈橡膠，其內夾有相互絕緣的導電橡膠層，導電橡膠層通過引線引出泵體并連接在報警電控裝置(1L)的兩端。
6.根據(jù)權利要求2所述的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，其特征在于所述補液單向閥(1K)的開啟壓力大于單向進液閥(1F)的開啟壓力，且二者之間的壓差在0.04MPa-0.06MPa之間。
7.根據(jù)權利要求3所述的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，其特征在于所述常壓漿料連續(xù)供給機構(3)設有磨料裝填機(3C)，其出口對準常壓漿料箱(3A)，與磨料裝填機相連接的還有電控裝置(3D)和電控閥(3E)，從外部接入的進水管(3F)經電控閥(3E)后設于常壓漿料箱(3A)的上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種結構更加簡單、使用更加方便、造價低廉、安全可靠、適用于各種環(huán)境的基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置。解決該問題的技術方案是基于高壓磨料射流隔膜泵的開式裝填磨料的射流裝置，具有噴嘴和連接管路，其特征在于所述裝置由常壓漿料連續(xù)供給機構和高壓磨料射流隔膜泵兩部分組成，上述兩部分之間由漿料吸口管路連接，高壓管路連接于高壓磨料射流隔膜泵和噴嘴之間。本發(fā)明可用于對各種材料的切割、鉆削及表面清洗、除銹、打毛等。
文檔編號B24C9/00GK1935460SQ200610053918
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權日2006年10月20日
發(fā)明者孫威 申請人:孫威