專利名稱：礦用速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 實用新型涉及ー種形成磨料水射流切割エ況的直接元件，適用于煤礦技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨料水射流切割是ー種“冷切割”加工方式，切割過程中基本無火花產(chǎn)生，適宜在易燃易爆高瓦斯煤礦井下危險工作環(huán)境下使用，磨料水射流噴嘴是形成水射流エ況的直接元件，是影響磨料水射流切割性能的重要元件，噴嘴的作用是通過內(nèi)孔橫截面收縮，將高壓水的壓カ能轉(zhuǎn)化為動能，向外噴出形成高速水射流，因此磨料水射流成套設備以噴嘴為中心，噴頭是鑲嵌噴嘴的執(zhí)行元件，因此研究設計出性能良好、材料適宜與主機匹配的噴頭，將極大提高磨料水射流成套設備的轉(zhuǎn)換效率，噴嘴的完善是前混合磨料水射流成套設備技術(shù)水平提高的重要標志之一，所以，對噴頭、噴嘴機理、性能、材料和エ藝的研究至關(guān)重要。噴頭置有ー個或多個噴嘴，并由此形成磨料水射流的切割執(zhí)行部件，噴頭限制了水和磨料的過流面積，對磨料和水起到加速和形成所需射流形狀的目的，歷來都是前混合磨料水射流切割研究的熱點。如上所述噴嘴、噴頭是前混合磨料水射流切割技術(shù)的重要元件，決定了最終所形成的磨料水射流切割エ況，同時又制約著系統(tǒng)各個部件的運行狀態(tài)。另外根據(jù)不同的目的和需求，噴嘴、噴頭的型式非常豐富，根據(jù)不同的分類標準會有不同的分類，因篇幅所限，不再贅述。目前，適用于煤礦井下安全高效切割用噴嘴大多是圓錐收斂型噴嘴。圓錐收斂型噴嘴的幾何參數(shù)主要有噴嘴的收縮角，入口和出口過渡形狀及倒角的曲率半徑，出口直徑，圓柱段長度與直徑的比值，還有噴嘴長度及內(nèi)壁表面粗糙度等。由于噴嘴結(jié)構(gòu)較為復雜，內(nèi)徑一般只有Imm左右，所以如果使用金剛石、紅寶石或人造寶石(如三氧化ニ鋁)等材料價格昂貴，勢必増加該技術(shù)的加工和使用成本。由于煤礦井下安全切割對精度要求低，考慮到經(jīng)濟性和適用性，經(jīng)過長期摸索確定采用硬質(zhì)合金(如WC)材質(zhì)的切割噴嘴，使用該噴嘴可以大大降低加工和使用成本，但噴頭的使用壽命有限，需要經(jīng)常更換噴嘴；另外由于井下切割環(huán)境比較惡劣，噴嘴內(nèi)徑非常小，有時會有雜質(zhì)堵塞噴嘴，這時也需要拆下噴嘴進行清洗?；诿旱V井下特殊切割環(huán)境下，
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭，能方便的與磨料噴嘴匹配，可以實現(xiàn)快速連接和快速更換功能且密封性能好，滿足煤礦井下危險環(huán)境切割要求。一種礦用速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭，其特征是噴頭由標準快速接頭、噴頭管體、噴頭螺帽、密封墊、噴嘴組成；噴頭一端設計為標準快速接頭，另一端設計為通過螺紋與密封墊連接方式來鑲嵌的噴嘴，噴頭螺帽與噴頭管體通過螺紋連接。[0007]本實用新型所采用的技術(shù)方案通過理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場應用，結(jié)合自主研制的安全高效前混合磨料水射流切割設備的柱塞泵流量，以及煤礦井下切割要求，確定了速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭尺寸參數(shù)。與安全高效前混合磨料水射流切割設備匹配，該噴頭能方便的與磨料噴嘴匹配，可以實現(xiàn)快速連接和快速更換功能且密封性能好，該噴頭可以鑲嵌各種不同圓柱段和圓錐段組合的噴嘴，適用范圍廣泛；另外該噴頭采用快速接頭與自主研制的安全高效前混合磨料水射流切割設備或煤礦井下其他設備匹配，較螺紋連接快速方便，密封效果好，安全性高，且結(jié)構(gòu)簡單、加工成本低、使用方便，切割所需壓力低、切割效果好、不產(chǎn)生火花，滿足煤礦井下危險環(huán)境切割要求。

圖I為礦用速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭，I-快速接頭；2_噴頭管體；3_噴頭螺帽；4_密封墊；5_噴嘴。圖2為切割噴頭噴嘴部分的放大圖。
噴嘴外徑D，噴嘴長L，噴嘴內(nèi)孔直徑為d，噴嘴圓柱段部分I
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型進ー步說明。試驗裝置實驗在自主研制的前混合式磨料水射流發(fā)生裝置上進行，系統(tǒng)額定壓カ40MPa。切割實驗所用的各種參數(shù)如下噴嘴材質(zhì)為A3鋼硬質(zhì)合金YG6，噴嘴長徑比Ι/d = 7. 5 ;噴嘴直徑為O. 8mm ;切割壓カ為30MPa 38MPa ;磨料濃度控制在4% 20%之間；磨料采用天然石榴石；磨料粒徑(目/英寸)為80#。試驗時，將前混合磨料水射流切割磨料罐出ロ端和圖I所示的速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭中的快速接頭I采用礦用阻燃防爆高壓膠管連接，連接方式為標準快速接頭。通過自制的切割支架將圖I所示的速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭管件2和被切割物體固定，保持合適靶距，然后開啟設備進行切割。通過井下切割試驗，切割壓カ控制在30MPa 38MPa，靶距控制在IOmm左右，切割速度控制在50mm/min時，使用速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭可以實現(xiàn)對碳鋼制作的錨桿鎖具的安全切割，達到預定效果。試驗表明，應用設計的速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭對物體進行切割，前混合磨料水射流在工作壓カ為30MPa 38MPa時即可實現(xiàn)對井下金屬的安全切割?？梢钥闯霰緦嵱眯滦途哂性趯崿F(xiàn)速接速換功能基礎(chǔ)上實現(xiàn)安全切割的目的，具有節(jié)約作業(yè)時間的優(yōu)點，應用前景廣泛。
權(quán)利要求1.一種礦用速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭，其特征是噴頭由標準快速接頭(1)、噴頭管體(2)、噴頭螺帽(3)、密封墊(4)、噴嘴(5)組成；噴頭一端設計為標準快速接頭，另一端設計為通過螺紋與密封墊連接方式來鑲嵌的噴嘴(5)，噴頭螺帽(3)與噴頭管體(2)通過螺紋連接。
2.如權(quán)利要求I所述ー種礦用速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭，其特征是噴嘴(5)外徑D為6. 32mm,長L為12mm,內(nèi)孔直徑為d為0. 8mm I. 2mm,圓柱段長徑比1/d介于5 10之間,材質(zhì)為A3鋼硬質(zhì)合金。
專利摘要一種礦用速接速換式前混合磨料水射流切割噴頭，屬于高壓水射流技術(shù)領(lǐng)域，適用于煤礦井下易燃易爆危險環(huán)境的磨料水射流“冷切割”速接速換式噴頭。噴頭由快速接頭(1)、噴頭管體(2)、噴頭螺帽(3)、密封墊(4)、噴嘴(5)組成；噴頭一端設計為標準快速接頭，另一端設計為通過螺紋與密封墊連接方式來鑲嵌的噴嘴(5)，噴頭螺帽(3)與噴頭管體(2)通過螺紋連接。標準快速接頭(1)可以與煤礦井下其他設備快速匹配，該噴頭結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，使用方便，可滿足煤礦井下危險環(huán)境安全高效切割要求。
文檔編號B24C5/04GK202399152SQ20112046486
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者孟筠青, 聶百勝 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)