一種三相空化磨料水射流切割裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種三相空化磨料水射流切割裝置，包括水箱、過(guò)濾器、空化柱塞泵、安全閥、調(diào)壓閥、三通、磨料罐、旋轉(zhuǎn)噴頭、混合器及切割噴頭，所述過(guò)濾器的一端通過(guò)管道與所述水箱相連通，另一端通過(guò)管道與所述空化柱塞泵的一端相連通，所述安全閥及所述調(diào)壓閥分別通過(guò)管道與所述空化柱塞泵的另一端相連通，所述三通的一個(gè)端口與所述調(diào)壓閥相連通，一個(gè)端口與所述磨料罐相連通，另一個(gè)端口與所述混合器相連通，所述旋轉(zhuǎn)噴頭安裝在所述磨料罐內(nèi)，所述磨料罐的底部與所述混合器相連通，所述混合器的一端與所述水箱相連通，另一端與所述切割噴頭相連通。本實(shí)用新型清洗范圍廣，適用于海上水下的切割環(huán)境，特別是能用于易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境的冷切割。
【專利說(shuō)明】一種三相空化磨料水射流切割裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三相空化磨料水射流切割裝置，屬于水下切割【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的機(jī)械摩擦式切割，不僅速度慢、污染環(huán)境，而且成本高。現(xiàn)有的高壓水(200Mpa)切割，存在切割時(shí)水流壓力大可能引起人體大面積的組織損傷，且切割效率極低的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種切割效率高，既安全又環(huán)保的三相空化磨料水射流切割裝置。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種三相空化磨料水射流切割裝置，包括水箱、過(guò)濾器、空化柱塞泵、安全閥、調(diào)壓閥、三通、磨料罐、旋轉(zhuǎn)噴頭、混合器及切割噴頭，所述過(guò)濾器的一端通過(guò)管道與所述水箱相連通，另一端通過(guò)管道與所述空化柱塞泵的一端相連通，所述安全閥及所述調(diào)壓閥分別通過(guò)管道與所述空化柱塞泵的另一端相連通，所述三通的一個(gè)端口與所述調(diào)壓閥相連通，一個(gè)端口與所述磨料罐相連通，另一個(gè)端口與所述混合器相連通，所述旋轉(zhuǎn)噴頭安裝在所述磨料罐內(nèi)，所述磨料罐的底部與所述混合器相連通，所述混合器的一端與所述水箱相連通，另一端與所述切割噴頭相連通。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0006]1、在本實(shí)用新型三相空化磨料水射流切割裝置使用時(shí)，清洗范圍廣，適用于海上水下的切割環(huán)境，特別是能用于易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境的冷切割。具有切割射流壓力小，為50MPa以下，避免了在超高壓環(huán)境中工作的危險(xiǎn)。
[0007]2、本實(shí)用新型成本低，節(jié)省25%的材料和40%的勞動(dòng)力，生產(chǎn)率提高5倍以上。切割效率高，具有安全、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。利用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)研制一種圍壓淹沒(méi)環(huán)境下的空化磨料水射流切割裝置有較大的經(jīng)濟(jì)意義和重要應(yīng)用價(jià)值。
[0008]切割噴嘴采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，并用耐磨材料研制；空化柱塞泵和混合器等關(guān)鍵技術(shù)采用精確供磨料以及在智能化、數(shù)控化控制等方面技術(shù)。
[0009]空化射流是液體流在一定壓力和一定溫度下發(fā)生的含有數(shù)量不等氣泡的水射流。每當(dāng)降低液流壓力降低液流速度或提高液體溫度等都可使液流發(fā)生空化。空化泡形成、發(fā)展和潰滅不僅與流體的汽化壓力有關(guān)，還與液體中氣核的大小和數(shù)量有直接關(guān)系。影響空化初生的主要因素有:液體本身的特性(表面張力、抗拉強(qiáng)度、溫度、總空氣含量、自由氣體濃度、核譜即空化核的大小和尺度分布、黏性、壓縮性、密度、飽和蒸汽壓等)液體的流體動(dòng)力特性(湍流度、流場(chǎng)中的壓力梯度、壓力隨時(shí)間的變化過(guò)程、熱傳導(dǎo)、氣體擴(kuò)散效應(yīng)等)和沉浸物體面的物化特性(表面浸潤(rùn)性、多孔性、粗糙度等)。其中空化核的存在是液體空化的先決條件，圍壓場(chǎng)的作用是液體空化的外因，壓力幅值和施壓時(shí)間決定液體空化狀態(tài)。由于液流形成水射流能誘發(fā)空化泡，產(chǎn)生具有介孔氣泡的水射流，將它沖擊物面時(shí)，便會(huì)比無(wú)介孔氣泡的水射流有更大的沖蝕動(dòng)能。如果將含有介孔氣泡的水射流為載體，加入適量的磨料粒子配置成一種非牛頓流體，則這種三相磨料水組成的射流稱為三相空化磨料水射流。由于空化磨料水射流可至漿體流均勻化，使空化磨料射流呈現(xiàn)剪切稀化特性，大大降低了流體在輸送管路中的壓力梯度，在圍壓淹沒(méi)環(huán)境下，流體中的空泡不僅起到傳遞能量的作用，形成高速射流時(shí)，射流束表現(xiàn)出顯著的密集型，而且當(dāng)漿體射流沖擊到物體表面時(shí)，又表現(xiàn)為類固體的瞬時(shí)剛性，可以把更多的能量聚集，形成對(duì)物面的打擊合力。由于空化磨料水射流沖擊靶面時(shí)，除滯止壓力、沖蝕和磨削外，還有空化、水錘作用，剪切應(yīng)力、楔劈等多種作用力的聚合，使水下切割在50Mpa以下的條件得以實(shí)現(xiàn)。
[0010]在海洋石油平臺(tái)拆除作業(yè)中，水下廢棄采油井口的切割是其中最重要也是最昂貴的一項(xiàng)工程作業(yè)。利用本實(shí)用新型三相空化磨料水射流切割裝置不僅可以更好地解決海上鉆井平臺(tái)廢棄井口、支架以及各類水下工程的切割問(wèn)題。而且還可以進(jìn)行船舶拆除、易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境的冷切割、玻璃、合金、陶瓷和碳化金屬、熱敏材料、纖維復(fù)合材料等材料的高精度切割及其它復(fù)雜形狀的物體的切割。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0012]進(jìn)一步，所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括壓力表，所述壓力表安裝在所述空化柱塞泵上。
[0013]進(jìn)一步，所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括旋柄蓋及泄壓閥，所述旋柄蓋及泄壓閥分別安裝在所述磨料罐的頂部。
[0014]進(jìn)一步，所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括空化噴嘴，所述空化噴嘴安裝在所述混合器的一端，所述混合器通過(guò)所述空化噴嘴與所述水箱相連通。
[0015]進(jìn)一步，所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括磨料控制閥，所述磨料控制閥位于所述磨料罐及所述混合器之間，所述磨料罐通過(guò)所述磨料控制閥與所述混合器相連通。
[0016]進(jìn)一步，所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括高壓膠管，所述三通通過(guò)所述高壓膠管分別與混合器、調(diào)壓閥及磨料罐相連通；所述磨料控制閥通過(guò)所述高壓膠管分別與所述磨料罐及所述混合器相連通；所述混合器通過(guò)所述高壓膠管與所述切割噴頭相連通。
[0017]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0018]所述空化柱塞泵啟動(dòng)后，水箱的低壓水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入空化柱塞泵加壓，經(jīng)高壓膠管流入三通，通過(guò)壓力表觀察壓力大小。所述調(diào)壓閥控制水射流通過(guò)三通分為兩路，一路進(jìn)入磨料罐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)噴頭，使事先裝入磨料罐中的磨料混合產(chǎn)生渦旋流化砂漿，并經(jīng)磨料罐底部的磨料控制閥進(jìn)入混合；另一路水射流，經(jīng)空化噴嘴射出含有介孔氣泡的水射流射入混合器，使含有介孔氣泡的水流、水砂磨料在混合器中充分剪切混合為三相磨料流體，經(jīng)高壓膠管高速流向切割噴嘴，從切割噴嘴中射出高能量密集的空化磨料水射流，高速?zèng)_蝕物體表面。
[0019]切割噴嘴可安裝在被切割物體內(nèi)外，用于內(nèi)切割和外切割，切割材料無(wú)選擇性，無(wú)熱變形和金相組織變化；切口質(zhì)量高，安全性能好，無(wú)污染，環(huán)保。切割時(shí)無(wú)磨損、無(wú)火花、無(wú)降塵、能量集中等獨(dú)特優(yōu)越性，適合工作在易燃、易爆、熱敏、壓敏、脆性、有毒、危險(xiǎn)及深水等特殊場(chǎng)合?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型三相空化磨料水射流切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0022]1、水箱，2、過(guò)濾器，3、空化柱塞泵，4、壓力表，5、安全閥，6、調(diào)壓閥，7、三通，8、磨料罐，9、旋柄蓋，10、泄壓閥，11、旋轉(zhuǎn)噴頭，12、磨料控制閥，13、空化噴嘴，14、混合器，15、高壓膠管，16、切割噴頭，17、管道。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0024]一種三相空化磨料水射流切割裝置，如圖1所示，包括水箱1、過(guò)濾器2、空化柱塞泵3、安全閥5、調(diào)壓閥6、三通7、磨料罐8、旋轉(zhuǎn)噴頭11、混合器14及切割噴頭16，所述過(guò)濾器2的一端通過(guò)管道17與所述水箱I相連通，另一端通過(guò)管道17與所述空化柱塞泵3的一端相連通，所述安全閥5及所述調(diào)壓閥6分別通過(guò)管道17與所述空化柱塞泵3的另一端相連通，所述三通7的一個(gè)端口與所述調(diào)壓閥6相連通，一個(gè)端口與所述磨料罐8相連通，另一個(gè)端口與所述混合器14相連通，所述旋轉(zhuǎn)噴頭11安裝在所述磨料罐8內(nèi)，所述磨料罐8的底部與所述混合器14相連通，所述混合器14的一端與所述水箱I相連通，另一端與所述切割噴頭16相連通。所述旋轉(zhuǎn)噴頭11產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)水射流，使磨料混合產(chǎn)生渦旋流化砂漿，避免了磨料填塞出料口，降低切割效果?；旌掀?4可根據(jù)實(shí)際需求任意安裝在磨料罐8底部至切割噴嘴16之間。
[0025]所述切割噴嘴16可安裝在被切割物體內(nèi)外，用于內(nèi)切割和外切割，切割材料無(wú)選擇性，無(wú)熱變形和金相組織變化。被切割物體切口質(zhì)量高，安全性能好，無(wú)污染，環(huán)保。切割時(shí)無(wú)磨損、無(wú)火花、無(wú)降塵、能量集中等獨(dú)特優(yōu)越性，適合工作在易燃、易爆、熱敏、壓敏、脆性、有毒、危險(xiǎn)及深水等特殊場(chǎng)合。
[0026]所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括壓力表4，所述壓力表4安裝在所述空化柱塞栗3上。
[0027]所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括旋柄蓋9及泄壓閥10，所述旋柄蓋9及泄壓閥10分別安裝在所述磨料罐8的頂部。
[0028]所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括空化噴嘴13，所述空化噴嘴13安裝在所述混合器14的一端，所述混合器14通過(guò)所述空化噴嘴13與所述水箱I相連通?？栈瘒娮?3射出的水射流含有介孔氣泡，在混合器14中使含有介孔氣泡的水流、水砂磨料充分剪切混合為三相磨料流體，使切割靶面既受到空化泡作用又受到磨料的作用。
[0029]所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括磨料控制閥12，所述磨料控制閥12位于所述磨料罐8及所述混合器14之間，所述磨料罐8通過(guò)所述磨料控制閥12與所述混合器14相連通。
[0030]所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括高壓膠管15，所述三通7通過(guò)所述高壓膠管15分別與混合器14、調(diào)壓閥6及磨料罐8相連通；所述磨料控制閥12通過(guò)所述高壓膠管15分別與所述磨料罐8及所述混合器14相連通；所述混合器14通過(guò)所述高壓膠管15與所述切割噴頭16相連通。
[0031]本實(shí)用新型的工作流程如下:
[0032]如圖1所示，空化柱塞泵3啟動(dòng)后，水箱I的低壓水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器2進(jìn)入空化柱塞泵3加壓，經(jīng)高壓膠管15流入三通，通過(guò)壓力表4觀察壓力大小。調(diào)壓閥6控制水射流通過(guò)三通7分為兩路，一路進(jìn)入磨料罐8內(nèi)的旋轉(zhuǎn)噴頭11，使事先裝入磨料罐8中的磨料混合產(chǎn)生渦旋流化砂漿，并經(jīng)磨料罐8底部的磨料控制閥12進(jìn)入混合器14。三通7分出的另一路水射流，經(jīng)空化噴嘴13射出含有介孔氣泡的水射流射入混合器14，使含有介孔氣泡的水流、水砂磨料在混合器14中充分剪切混合為三相磨料流體，經(jīng)高壓膠管15高速流向切割噴嘴16，從切割噴嘴16中射出高能量密集的空化磨料水射流，高速?zèng)_蝕物體表面。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三相空化磨料水射流切割裝置，其特征在于:包括水箱、過(guò)濾器、空化柱塞泵、安全閥、調(diào)壓閥、三通、磨料罐、旋轉(zhuǎn)噴頭、混合器及切割噴頭，所述過(guò)濾器的一端通過(guò)管道與所述水箱相連通，另一端通過(guò)管道與所述空化柱塞泵的一端相連通，所述安全閥及所述調(diào)壓閥分別通過(guò)管道與所述空化柱塞泵的另一端相連通，所述三通的一個(gè)端口與所述調(diào)壓閥相連通，一個(gè)端口與所述磨料罐相連通，另一個(gè)端口與所述混合器相連通，所述旋轉(zhuǎn)噴頭安裝在所述磨料罐內(nèi)，所述磨料罐的底部與所述混合器相連通，所述混合器的一端與所述水箱相連通，另一端與所述切割噴頭相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相空化磨料水射流切割裝置，其特征在于:所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括壓力表，所述壓力表安裝在所述空化柱塞泵上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相空化磨料水射流切割裝置，其特征在于:所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括旋柄蓋及泄壓閥，所述旋柄蓋及泄壓閥分別安裝在所述磨料罐的頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相空化磨料水射流切割裝置，其特征在于:所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括空化噴嘴，所述空化噴嘴安裝在所述混合器的一端，所述混合器通過(guò)所述空化噴嘴與所述水箱相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相空化磨料水射流切割裝置，其特征在于:所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括磨料控制閥，所述磨料控制閥位于所述磨料罐及所述混合器之間，所述磨料罐通過(guò)所述磨料控制閥與所述混合器相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三相空化磨料水射流切割裝置，其特征在于:所述三相空化磨料水射流切割裝置還包括高壓膠管，所述三通通過(guò)所述高壓膠管分別與混合器、調(diào)壓閥及磨料罐相連通；所述磨料控制閥通過(guò)所述高壓膠管分別與所述磨料罐及所述混合器相連通；所述混合器通過(guò)所述高壓膠管與所述切割噴頭相連通。
【文檔編號(hào)】B24C5/00GK203751969SQ201420167558
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】安祥瑞, 李世棟, 張洪亮 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋工程公司