[发明专利]一种旁通管路加速的后混式磨料射流喷嘴

说明书

本发明公开了一种旁通管路加速的后混式磨料射流喷嘴，包括依次连通的直管段、高速流体喷嘴、混合室、收敛段、聚焦管，还包括旁通管路，所述旁通管路入口端与高速流体喷嘴连通，出口端依次为锥形预混段、直管连接段，所述直管连接段与混合室连通，磨料仓底部伸入锥形预混段，且不与锥形预混段内壁接触，形成一个带收敛效果的环形喷嘴，来自旁通管路的高压水抽吸来自磨料仓的磨料颗粒，形成初步混合液一起经直管连接段进入混合室。水和初步混合液通过锥形收敛段，利用射流的紊动扩散作用，使得混合更均匀，减少了因为磨料与水混合不均匀而导致的聚焦管磨损，提高了磨料水射流的能量利用率和切割性能。

技术领域

本发明涉及一种磨料射流喷嘴，具体地指一种旁通管路加速的后混式磨料射流喷嘴。

背景技术

磨料水射流是近几年来发展起来的一种新的加工技术，其工作介质是水和磨料，具有高效、节能、环保、使用范围广和无热效应等优点，广泛应运于轻工、机械、采矿、化工及军工等各国民经济领域。其中，磨料射流喷嘴是最为关键部件之一，对于磨料水射流的形成、切割效果和能量利用具有重要的影响。

目前广泛采用的后混式磨料水射流系统主要由数控机床系统、超高压系统、磨料输送系统和磨料射流喷嘴组成。其中磨料射流喷嘴主要由直管段、高速流体喷嘴、混合室、收敛段和聚焦管组成，磨料加速的主要部位是在混合室和聚焦管。目前对于磨料射流喷嘴结构的研究，主要集中于对收敛段的角度、长度以及聚焦管的直径和长度的优化。尽管进行了大量研究，但由于磨料与水掺混不够均匀，两者速度之间的差值较大，使得喷嘴的加速效率低下，能量利用率不高，喷嘴磨损严重、使用周期短。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种旁通管路加速的后混式磨料射流喷嘴，可进一步提高磨料颗粒的速度，减少因为磨料与水混合不均匀而导致的聚焦管磨损，提高了磨料水射流的能量利用率和切割性能。

为了实现上述目的，本发明所设计的旁通管路加速的后混式磨料射流喷嘴，包括直管段、高速流体喷嘴、混合室、收敛段、聚焦管、磨料仓，其特殊之处在于：还包括旁通管路，所述高速流体喷嘴、混合室、收敛段、聚焦管依次连通，所述旁通管路入口端与连接高速流体喷嘴的管路连通，出口端依次为锥形预混段、直管连接段；所述直管连接段与混合室连通，所述锥形预混段和直管连接段的轴线重合，所述磨料仓底部伸入锥形预混段，且不与锥形预混段内壁接触，磨料仓底部与锥形预混段形成一个带收敛效果的环形喷嘴。所述磨料仓的轴线与锥形预混段的轴线重合。

进一步地，所述旁通管路上设置有节流阀，所述节流阀靠近旁通管路入口端。通过调节旁通管路的工作流体流量，达到调节磨料流量的目的。

更进一步地，所述旁通管路出口端还设置有圆形过渡段，所述圆形过渡段在锥形预混段之前，其轴线与锥形预混段轴线重合。此结构有利于锥形预混段的加工，增加了整个旁通管路结构的稳定。减少流体在旁通管路的流动损失。

再进一步地，所述磨料仓整体呈漏斗状，有利于磨料进入锥形预混段。

再进一步地，所述收敛段入口口径大于出口口径，呈锥体结构。使得磨料与水的混合物都被加速，能提高磨料和水的最终速度。

再进一步地，所述混合室与收敛段连接处口径相同。使流体与磨料混合物更平滑的通过，减少连接部分对流场的扰动。

再进一步地，所述收敛段与聚焦管连通处口径相同。有助于减少颗粒对壁面的碰撞。

本发明的优点在于：所设计的锥形预混段与磨料仓出口直管段形成的间隙配合，其结构类似环形射流泵，从旁通管路出流的高压水流经磨料仓直管段，形成射流，抽吸来自磨料仓的颗粒，并与流体预混，利用射流的紊动扩散作用来传递能量和质量，使磨料颗粒得到第一次加速。工作流体经由高速流体喷嘴后形成高速射流，将预混的磨料颗粒和流体的混合液卷吸入混合室，混合液经收敛段，通过射流的紊动扩散作用，使磨料和水进行能量和质量的传递与交换，达到对颗粒加速的目的，从而实现对磨料两次加速的目的。