本發(fā)明涉及磨料水射流機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種漸變式基于流態(tài)化自適應(yīng)機(jī)理臥式超高壓前混合磨料射流發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

水射流是由噴嘴流出形成的不同形狀的高速水流束，射流的流速取決于噴嘴出口截面前后的壓力降。水射流是能量轉(zhuǎn)變與應(yīng)用的最簡(jiǎn)單的一種形式。通常，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)泵通過對(duì)水完成一個(gè)吸、排過程，將一定量的水泵送到高壓管路，使其以一定能量到達(dá)噴嘴。而噴嘴的孔徑要求比高壓管路直徑小得多，因此到達(dá)噴嘴的這一一定量的水要想流出噴嘴孔，必須加速。這樣，經(jīng)過噴嘴孔加速凝聚的水就形成了射流。磨料射流是指磨料在某種外動(dòng)力的作用下被加速后，高速運(yùn)動(dòng)的磨料所形成的射流。傳統(tǒng)的磨料水射流設(shè)備是以水作為介質(zhì)，通過高壓發(fā)生設(shè)備使它獲得巨大能量后，再通過供料裝置將磨料直接注入高壓水中，使其以一種特定的流體運(yùn)動(dòng)方式高速?gòu)膰娮靽娚涑鰜?，形成能量高速集中的一股磨料水射流?/p>

國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者研究表明：磨料因自身重力因素影響，立式狀態(tài)下的磨料罐內(nèi)磨料與水的流態(tài)化效果比立式狀態(tài)下的磨料罐內(nèi)磨料與水的流態(tài)化效果更好。目前，前混合磨料射流設(shè)備的磨料罐容量較小適合立式布置，具有便攜功能，常稱被為便攜式水刀，前混合磨料設(shè)備因受磨料罐體積限制，無法連續(xù)作業(yè)，但隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，延長(zhǎng)前混合磨料設(shè)備作業(yè)時(shí)間，磨料罐的容量加大，磨料罐將由“高、細(xì)”的特點(diǎn)朝“矮、粗”的特點(diǎn)的趨勢(shì)發(fā)展，不便于采用立式的方式布置磨料罐，這將失去便攜式水刀的優(yōu)勢(shì)，尤其國(guó)內(nèi)磨料罐體因材質(zhì)問題無法制造出承載超高壓的罐體，國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)常采用細(xì)直徑和長(zhǎng)度很長(zhǎng)的容積罐體來解決承載高壓?jiǎn)栴}，隨著我國(guó)研究機(jī)構(gòu)的對(duì)磨料罐體材質(zhì)的研究不斷深入，后期會(huì)研究出滿足商用用途的超高壓磨料罐體的材質(zhì)，但是現(xiàn)階段超高壓前混合磨料射流發(fā)生設(shè)備還存在一系列問題，現(xiàn)有的超高壓前混合磨料射流發(fā)生設(shè)備既無法避免高壓罐因材質(zhì)問題無法制造大直徑容積承載高壓的容器罐帶來的問題又不能解決立式大容積超高壓磨料罐體因軸向長(zhǎng)度帶來的重心過高帶來失穩(wěn)等問題；一些超高壓前混合磨料射流發(fā)生設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)臥式低壓砂罐內(nèi)的磨料進(jìn)行橫向輸送，還無法避免磨料因自身重力帶來臥式低壓砂罐下側(cè)磨料堆積問題；有些超高壓前混合磨料射流發(fā)生設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)螺旋精密輸送和節(jié)流輸出砂漿的雙重功能，且無法精確控制砂漿的濃度；還有的超高壓前混合磨料射流發(fā)生設(shè)備雖然能實(shí)現(xiàn)砂漿的輸送功能，但無法使砂漿在臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐內(nèi)充分混合，還不能避免砂漿在升壓閥內(nèi)混合而帶來的砂漿濃度不穩(wěn)定問題，砂漿輸出濃度波動(dòng)范圍非常大。因此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作快捷方便、安全高效的一種漸變式基于流態(tài)化自適應(yīng)機(jī)理臥式超高壓前混合磨料射流發(fā)生裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作快捷方便、安全高效的一種漸變式基于流態(tài)化自適應(yīng)機(jī)理臥式超高壓前混合磨料射流發(fā)生裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種漸變式基于流態(tài)化自適應(yīng)機(jī)理臥式超高壓前混合磨料射流發(fā)生裝置，包括固移兩用車，其中，還包括臥式低壓砂罐、臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐和臥式超高壓罐，臥式低壓砂罐的軸線、臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐的軸線和臥式超高壓罐的軸線均與固移兩用車中垂線相互垂直，所述臥式低壓砂罐的左端安裝有端座，所述端座的上端安裝有注水管道，所述注水管道的中部設(shè)有分流管，所述端座的右端安裝有常開式二位閥，所述常開式二位閥內(nèi)設(shè)有水平流道和下斜流道，所述水平流道的軸線和下斜流道的軸線呈45°～60°夾角，所述常開式二位閥的上側(cè)母線與端座上側(cè)母線重合，所述臥式低壓砂罐與臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐之間安裝有特用閥，所述特用閥內(nèi)設(shè)有水平階梯式節(jié)流流道，所述特用閥內(nèi)還安裝有豎直螺旋輸送器，所述水平階梯式節(jié)流流道的軸線與豎直螺旋輸送器的軸線相互垂直，所述豎直螺旋輸送器還安裝在水平階梯式節(jié)流流道的中部，所述特用閥的右端安裝有旋流器，所述旋流器內(nèi)通過軸承安裝有水平砂漿輸送管，所述水平砂漿輸送管的右端安裝有旋轉(zhuǎn)葉輪，所述水平砂漿輸送管的右端和旋轉(zhuǎn)葉輪均位于臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐內(nèi)，所述旋流器內(nèi)設(shè)有環(huán)形槽，所述環(huán)形槽內(nèi)安裝有水動(dòng)力葉輪，所述水動(dòng)力葉輪固定在水平砂漿輸送管上，所述環(huán)形槽的上側(cè)安裝有進(jìn)水單向閥，所述進(jìn)水單向閥的上端與分流管相連接，所述臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐的右端安裝有升壓閥座，所述升壓閥座經(jīng)高壓砂管與臥式超高壓罐相連接。

所述臥式低壓砂罐的下端安裝有進(jìn)砂管，所述進(jìn)砂管的一側(cè)安裝有濕化砂水管，所述豎直螺旋輸送器上設(shè)有螺旋輸送葉片，所述豎直螺旋輸送器的上端安裝有步進(jìn)電機(jī)，水平砂漿輸送管的左端與水平階梯式節(jié)流流道的右端安裝有密封組件，所述環(huán)形槽的的下側(cè)安裝有出水單向閥，所述出水單向閥經(jīng)高壓膠管與注水管道相連接。

所述固移兩用車的上端安裝有兩層支撐架，所述兩層支撐架的上端c形固定環(huán)甲和c形固定環(huán)乙，所述兩層支撐架的中部設(shè)有h形固定架，所述臥式低壓砂罐通過c形固定環(huán)甲安裝在兩層支撐架上，所述臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐通過c形固定環(huán)乙安裝在兩層支撐架上，所述臥式超高壓罐通過h形固定架安裝在兩層支撐架上。

所述升壓閥座的上端安裝有主輸水管道，所述主輸水管道通過分向閥與注水管道相連接，所述臥式超高壓罐的左端通過超高壓閥座經(jīng)高壓砂管連接有噴頭。

現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，首先，操作人員將靶物固定在三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)上，再將噴頭固定在三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)切割座上，將干砂從進(jìn)砂管罐入臥式低壓砂罐中，與此同時(shí)，將進(jìn)砂管連接在小水泵的輸出端，啟動(dòng)小水泵，干砂經(jīng)水混合轉(zhuǎn)變成濕砂后，逐漸充滿臥式低壓砂罐后，關(guān)閉小水泵，停止向臥式低壓砂罐內(nèi)罐裝干砂，再使靶物與噴頭底部的距離處于有效切割靶距之中，固定噴頭與靶物之間的相對(duì)位置，確定切割噴頭的移動(dòng)方向。

其次，操作人員將固移兩用車移動(dòng)到實(shí)驗(yàn)室非工作區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)固移兩用車上的固定支腿的位置，直至固移兩用車上的移動(dòng)車輪脫離地面一端距離后，將升壓閥座連接到超高壓泵站，開啟超高壓泵站上的啟動(dòng)器，低壓水經(jīng)注水管道進(jìn)入端座內(nèi)，低壓水經(jīng)常開式二位閥內(nèi)水平流道和下斜流道分成兩股水流進(jìn)入臥式低壓砂罐內(nèi)，低壓水與臥式低壓砂罐內(nèi)砂混合后的砂漿進(jìn)入特用閥中的水平階梯式節(jié)流流道內(nèi)，根據(jù)射流輸出濃度參數(shù)，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使豎直螺旋輸送器按照一定速度旋轉(zhuǎn)，砂漿經(jīng)水平砂漿輸送管進(jìn)入臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐內(nèi)。

與此同時(shí)，注水管道內(nèi)的一股水經(jīng)分流管和進(jìn)水單向閥進(jìn)入旋流器中環(huán)形槽內(nèi)，在水動(dòng)力的驅(qū)使下，水動(dòng)力葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，水動(dòng)力葉輪帶動(dòng)水平砂漿輸送管端部的旋轉(zhuǎn)葉輪旋轉(zhuǎn)，將臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐中的砂漿充分混合并實(shí)現(xiàn)流態(tài)化，環(huán)形槽內(nèi)的水流從出水單向閥端部的管道進(jìn)入水箱中，流態(tài)化的砂漿與主輸水管道在升壓閥座內(nèi)超高壓水混合后經(jīng)高壓砂管進(jìn)入臥式超高壓罐內(nèi)，超高壓砂漿依次經(jīng)超高壓閥座和高壓砂管從噴頭噴出。

最后，操作人員啟動(dòng)三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)，使噴頭移動(dòng)，待靶物完成切割作業(yè)后，將臥式低壓砂罐、臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐和臥式超高壓罐內(nèi)的砂漿全部排出后，三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)上的切割座復(fù)位，關(guān)閉超高壓泵站，即可完成超高壓磨料射流切割作業(yè)工作。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用臥式布置方式布置高壓罐體能有效避免高壓罐因材質(zhì)問題無法制造大直徑容積承載高壓的容器罐帶來的問題，還能有效解決立式大容積超高壓磨料罐體因軸向長(zhǎng)度帶來的重心過高帶來失穩(wěn)等一系列問題，采用設(shè)置有水平流道和下斜流道的常開式二位閥能實(shí)現(xiàn)臥式低壓砂罐內(nèi)的磨料進(jìn)行橫向輸送，還能有效避免磨料因自身重力帶來臥式低壓砂罐下側(cè)磨料堆積問題；通過設(shè)置特用閥和豎直螺旋輸送器能實(shí)現(xiàn)螺旋精密輸送和節(jié)流輸出砂漿的雙重功能，還能有效控制砂漿的濃度；通過設(shè)置水平砂漿輸送管和旋轉(zhuǎn)葉輪能實(shí)現(xiàn)砂漿的輸送功能，還能使砂漿在臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐內(nèi)充分混合，避免砂漿在升壓閥內(nèi)混合而帶來的砂漿濃度不穩(wěn)定問題，進(jìn)一步降低砂漿輸出濃度波動(dòng)范圍；通過設(shè)置旋流器和水動(dòng)力葉輪能采用水作為動(dòng)力使水平砂漿輸送管上的旋轉(zhuǎn)葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)注水管道內(nèi)的流量來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)葉輪的轉(zhuǎn)速，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中a處的局部放大圖；

圖3為圖1中b處的局部放大圖；

圖4為圖1中旋流器內(nèi)部組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、固移兩用車；11、兩層支撐架；111、c形固定環(huán)甲；112、c形固定環(huán)乙；113、h形固定架；2、臥式低壓砂罐；21、端座；211、注水管道；2111、分流管；212、常開式二位閥；2121、水平流道；2122、下斜流道；22、進(jìn)砂管；221、濕化砂水管；3、臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐；31、升壓閥座；311、主輸水管道；4、臥式超高壓罐；41、噴頭；5、特用閥；51、水平階梯式節(jié)流流道；52、豎直螺旋輸送器；521、螺旋輸送葉片；522、步進(jìn)電機(jī)；53、旋流器；531、水平砂漿輸送管；5311、旋轉(zhuǎn)葉輪；532、環(huán)形槽；5321、水動(dòng)力葉輪；5322、進(jìn)水單向閥；5323、出水單向閥；6、密封組件。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述一種漸變式基于流態(tài)化自適應(yīng)機(jī)理臥式超高壓前混合磨料射流發(fā)生裝置，包括固移兩用車1，其中，還包括臥式低壓砂罐2、臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3和臥式超高壓罐4，臥式低壓砂罐2的軸線、臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3的軸線和臥式超高壓罐4的軸線均與固移兩用車1中垂線相互垂直，所述臥式低壓砂罐2的左端安裝有端座21，所述端座21的上端安裝有注水管道211，所述注水管道211的中部設(shè)有分流管2111，所述端座21的右端安裝有常開式二位閥212，所述常開式二位閥212內(nèi)設(shè)有水平流道2121和下斜流道2122，所述水平流道2121的軸線和下斜流道2122的軸線呈60°夾角，所述常開式二位閥212的上側(cè)母線與端座21上側(cè)母線重合，所述臥式低壓砂罐2與臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3之間安裝有特用閥5，所述特用閥5內(nèi)設(shè)有水平階梯式節(jié)流流道51，所述特用閥5內(nèi)還安裝有豎直螺旋輸送器52，所述水平階梯式節(jié)流流道51的軸線與豎直螺旋輸送器52的軸線相互垂直，所述豎直螺旋輸送器52還安裝在水平階梯式節(jié)流流道51的中部，所述特用閥5的右端安裝有旋流器53，所述旋流器53內(nèi)通過軸承安裝有水平砂漿輸送管531，所述水平砂漿輸送管531的右端安裝有旋轉(zhuǎn)葉輪5311，所述水平砂漿輸送管531的右端和旋轉(zhuǎn)葉輪5311均位于臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3內(nèi)，所述旋流器53內(nèi)設(shè)有環(huán)形槽532，所述環(huán)形槽532內(nèi)安裝有水動(dòng)力葉輪5321，所述水動(dòng)力葉輪5321固定在水平砂漿輸送管531上，所述環(huán)形槽532的上側(cè)安裝有進(jìn)水單向閥5322，所述進(jìn)水單向閥5322的上端與分流管211相連接，所述臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3的右端安裝有升壓閥座31，所述升壓閥座31經(jīng)高壓砂管與臥式超高壓罐4相連接。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述臥式低壓砂罐2的下端安裝有進(jìn)砂管22，所述進(jìn)砂管22的一側(cè)安裝有濕化砂水管221，所述豎直螺旋輸送器52上設(shè)有螺旋輸送葉片521，所述豎直螺旋輸送器52的上端安裝有步進(jìn)電機(jī)522，水平砂漿輸送管531的左端與水平階梯式節(jié)流流道51的右端安裝有密封組件6，所述環(huán)形槽532的的下側(cè)安裝有出水單向閥5323，所述出水單向閥5323經(jīng)高壓膠管與注水管道211相連接。

如圖1所示，所述固移兩用車1的上端安裝有兩層支撐架11，所述兩層支撐架11的上端c形固定環(huán)甲111和c形固定環(huán)乙112，所述兩層支撐架11的中部設(shè)有h形固定架113，所述臥式低壓砂罐2通過c形固定環(huán)甲111安裝在兩層支撐架1上，所述臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3通過c形固定環(huán)乙112安裝在兩層支撐架1上，所述臥式超高壓罐4通過h形固定架113安裝在兩層支撐架1上。

如圖1所示，所述升壓閥座31的上端安裝有主輸水管道311，所述主輸水管道311通過分向閥與注水管道211相連接，所述臥式超高壓罐4的左端通過超高壓閥座經(jīng)高壓砂管連接有噴頭41。

現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，首先，操作人員將靶物固定在三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)上，再將噴頭41固定在三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)切割座上，將干砂從進(jìn)砂管22罐入臥式低壓砂罐2中，與此同時(shí)，將進(jìn)砂管22連接在小水泵的輸出端，啟動(dòng)小水泵，干砂經(jīng)水混合轉(zhuǎn)變成濕砂后，逐漸充滿臥式低壓砂罐2后，關(guān)閉小水泵，停止向臥式低壓砂罐2內(nèi)罐裝干砂，再使靶物與噴頭41底部的距離處于有效切割靶距之中，固定噴頭41與靶物之間的相對(duì)位置，確定切割噴頭41的移動(dòng)方向。

其次，操作人員將固移兩用車1移動(dòng)到實(shí)驗(yàn)室非工作區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)固移兩用車1上的固定支腿的位置，直至固移兩用車1上的移動(dòng)車輪脫離地面一端距離后，將升壓閥座31連接到超高壓泵站，開啟超高壓泵站上的啟動(dòng)器，低壓水經(jīng)注水管道211進(jìn)入端座21內(nèi)，低壓水經(jīng)常開式二位閥212內(nèi)水平流道2121和下斜流道2122分成兩股水流進(jìn)入臥式低壓砂罐2內(nèi)，低壓水與臥式低壓砂罐2內(nèi)砂混合后的砂漿進(jìn)入特用閥5中的水平階梯式節(jié)流流道51內(nèi)，根據(jù)射流輸出濃度參數(shù)，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)522使豎直螺旋輸送器52按照一定速度旋轉(zhuǎn)，砂漿經(jīng)水平砂漿輸送管531進(jìn)入臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3內(nèi)。

與此同時(shí)，注水管道211內(nèi)的一股水經(jīng)分流管2111和進(jìn)水單向閥5322進(jìn)入旋流器53中環(huán)形槽532內(nèi)，在水動(dòng)力的驅(qū)使下，水動(dòng)力葉輪5321進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，水動(dòng)力葉輪5321帶動(dòng)水平砂漿輸送管531端部的旋轉(zhuǎn)葉輪5311旋轉(zhuǎn)，將臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3中的砂漿充分混合并實(shí)現(xiàn)流態(tài)化，環(huán)形槽532內(nèi)的水流從出水單向閥5323端部的管道進(jìn)入水箱中，流態(tài)化的砂漿與主輸水管道311在升壓閥座31內(nèi)超高壓水混合后經(jīng)高壓砂管進(jìn)入臥式超高壓罐4內(nèi)，超高壓砂漿依次經(jīng)超高壓閥座和高壓砂管從噴頭41噴出。

最后，操作人員啟動(dòng)三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)，使噴頭41移動(dòng)，待靶物完成切割作業(yè)后，將臥式低壓砂罐2、臥式自適應(yīng)砂漿流態(tài)化罐3和臥式超高壓罐4內(nèi)的砂漿全部排出后，三維坐標(biāo)儀工作臺(tái)上的切割座復(fù)位，關(guān)閉超高壓泵站，即可完成超高壓磨料射流切割作業(yè)工作。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。