[实用新型]一种利用旋转磨料射流减少喷嘴磨损的装置

说明书

一种利用旋转磨料射流减少喷嘴磨损的装置，所述装置包括第一高压管路、第二高压管路、导流部、混合部和喷嘴；导流部包括导流固定筒和套接于导流固定筒内部的气体输送通道，导流固定筒和气体输送通道之间预留有间隙，间隙内设有呈螺旋状的导流叶片，导流叶片沿气体输送通道长度方向设置；导流叶片与导流固定筒内壁和气体输送通道外壁连接；第一高压管路与气体输送通道连通；第二高压管路与间隙连通；混合部包括混合腔，混合腔前端与间隙和气体输送通道连通；喷嘴设于混合腔末端。本实用新型所述的装置可以减少磨料射流对喷嘴的磨损、提高磨料射流的工作效率。

技术领域

本实用新型属于高压磨料气体射流领域，具体涉及一种利用旋转磨料射流减少喷嘴磨损的装置。

背景技术

磨料射流是利用磨料粒子的冲击动能实现对靶体材料的磨削加工和冲蚀破碎，相较于传统的纯气体射流和高压水射流具有作业效率高和射流能力强的特点。磨料射流的效果关键在于射流系统中流体介质的压能转变为磨料粒子的动能。

其中，喷嘴是决定射流工况的直接元件,是提高流体介质速度的主要装置。高压管路内的低速流体经过喷嘴时，在极短的时间内被加速，从而，带动磨料粒子在喷嘴出口处获得较大动能，实现磨料射流加工作业。因此，喷嘴是射流技术中获得高能量利用率的关键因素之一。

旋转射流是指在射流喷嘴不旋转的条件下，利用其内部结构在出口处产生具有三维速度并沿螺旋线轨迹运动的扩散式射流，也称之为旋动射流。这种射流相较于传统的圆柱状射流，其外形呈明显的扩张喇叭状，具有较强的扩散和卷吸周围介质参与流动的能力，能够形成较大的冲击面积。

但上述两种射流技术在实际应用中尚存在以下不足：

（1）圆柱状磨料射流技术存在射流喷嘴磨损严重以及有效冲蚀半径小的问题。喷嘴的磨损主要是发生在收缩段内，由于该段纵向截面沿喷嘴出口方向迅速收缩，硬磨料粒子沿轴向加速过程中会对喷嘴发生严重冲蚀剥削，扩张内壁半径，降低喷嘴加速能力，而磨料射流的冲蚀深度取决于磨料的切向速度，磨料颗粒与喷嘴收缩壁面发生碰撞后，其切向速度减小，降低了磨料气体射流的工作效率。并且受边界层影响，磨料、流体出喷嘴后的轴线速度沿径向呈指数减小。这会导致磨料射流冲击到靶体时，径向边缘冲击动能不足以提供加工所需能量，即有效冲蚀半径小。上述两种现象严重制约了磨料射流在工业上的推广应用。

（2）利用旋转射流进行加工作业时，会出现能量利用率低，靶体材料破坏形状不规则等情况。在离心力作用下，旋转射流流场特性不同于传统射流，其速度和压力高峰区形成在远离射流轴线的一定范围内，中心射流段为能量薄弱区。射流能量密集区域向径向边缘位置偏离，会降低能量利用率和转化率，中心能量薄弱，会造成靶体材料的冲蚀坑出现内凸锥形，不利于对材料的精确加工。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种使用效果好的利用旋转磨料射流减少喷嘴磨损的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的装置可以减少磨料射流对喷嘴的磨损、提高磨料射流的工作效率。相比较现有的磨料射流技术，本实用新型通过第一高压管路和第二高压管路输送两种具有不同性质的磨料颗粒，其中硬磨料直接通过第一高压管路经过气体输送管道输送至混合腔中心处；软磨料通过导向叶轮形成旋转射流，在离心力作用下沿混合腔内壁和喷嘴收缩段螺旋前进，在硬磨料到达喷嘴时与硬磨料发生碰撞，减少硬磨料与喷嘴收缩壁面的直接接触，从而减少喷嘴的磨损；同时，由于硬磨料没有受到导向叶片的阻挡，轴向速度受到影响较小，可以对旋转射流形成的能量薄弱区形成较强的冲击，进而提高旋转磨料射流的工作效率。另外，该装置能够大大延长喷嘴的使用寿命，结构简单，减少了人工工作量，降低了射流作业成本。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；