專利名稱：高壓水射流切割機用磨料供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高壓水射流切割技術(shù)，特別是高壓水射流切割機用磨料供給裝置。
背景技術(shù)：
高壓水射流切割技術(shù)具有切縫窄、無毛刺、無熱應(yīng)力、無粉塵、易實現(xiàn)異形切割等優(yōu)點，對于用傳統(tǒng)切割方法無法或難以加工的復(fù)合材料、石材、特種玻璃、高硬度材料等，高壓水射流切割幾乎是唯一經(jīng)濟可行的方法。高壓水射流切割機是將普通水壓經(jīng)增壓器加至150～38MPa的高壓從水噴嘴中噴出形成高速水射流，依靠水的動能進行切割的設(shè)備。為增強切割能力，往往在水噴嘴之后加入磨料，被高速水射流吸卷的磨料和水一起進入磨料噴嘴中混合并被加速后從磨料噴嘴中噴射出去形成磨料射流。由于磨料射流的切割能力是純水射流的幾倍至幾十倍，因此廣泛應(yīng)用到航空、軍工、有色冶金、石化、機械、建材及輕工等行業(yè)。磨料射流的技術(shù)難點主要在于磨料供給，目前使用的高壓水射流切割機用磨料供給裝置都是利用磨料的自重來供料，由高速水射流吸卷所產(chǎn)生的真空和(或)壓縮空氣動力來輸送，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，主要由混合室12、磨料控制調(diào)節(jié)閥13和磨料罐14組成。磨料罐14中的磨料15在自重的作用下自流通過磨料控制調(diào)節(jié)閥13進入混合室12，磨料和空氣在混合室中混合，然后在水噴頭高速噴射產(chǎn)生的真空和(或)壓縮空氣動力的作用下被輸往磨料噴頭。混合室12相當于一個三通，它的三個口分別為磨料入口、空氣入口和混合流出口，磨料在其空腔中被混合和流化。為了加強混合和流化的效果，空氣入口一般比混合流出口要小，同時，采用固定節(jié)流口調(diào)節(jié)進入混合室的空氣流量。在有些系統(tǒng)中，采用在空氣入口再接入0.3～0.5MPa的壓縮空氣進一步強化流化效果。磨料控制調(diào)節(jié)閥13一般采用錐閥，片閥等可截止流量閥。這種磨料供給裝置的主要問題是磨料流量不均勻，其原因在于控制調(diào)節(jié)閥13的特性。由于高壓水射流切割機用磨料量很少，約為0.5Kg/min，控制調(diào)節(jié)閥的閥口開口度勢必很小，磨料在閥口處的流動狀態(tài)不是一個流量恒定的連續(xù)流，而是一個不斷地“拱頂”和“塌方”的過程，當“拱頂”形成時，磨料的流量為零；而當“拱頂”“塌方”時，磨料的流量又非常大，這樣，當磨料和空氣混合后被輸往噴頭的過程中就形成一種非恒定流，其外部表現(xiàn)就是“柱塞流”，如圖5所示，在混合室12和磨料噴頭間連接管道的長度方向，某一小段磨料濃度非常低，形成“空泡”16；另一小段則磨料濃度非常大，形成“柱塞”17，由于磨料加入不均勻，直接影響切割效果。由于“柱塞流”中的“柱塞”處磨料濃度非常大，當連接管道進水或潮濕時，磨料極容易粘附在管內(nèi)壁上，造成管路堵塞。此外，由于是通過磨料的自重給料，當磨料比較潮濕時，磨料容易板結(jié)在控制調(diào)節(jié)閥13的閥口上，造成閥口過流面積的變化，嚴重時會造成磨料堵塞在閥口上。同時，磨料罐的裝料量即磨料的裝料高度對磨料濃度也有影響，裝料高度較高時，由于磨料自重的作用，磨料濃度較大，反之較稀。實踐證明，即使磨料采用振動給料方式，由于磨料流量小，均勻給料也有很多問題難解決。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述靠磨料自重供料方式存在的缺陷，設(shè)計一種利用空氣的流動從磨料罐中主動取料的高壓水射流切割機用磨料供給裝置，既解決磨料均勻供給的問題，還可實現(xiàn)磨料濃度連續(xù)可控。
為實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是高壓水射流切割機用磨料供給裝置主要包括安裝在磨料罐內(nèi)的外套管和內(nèi)套管，外套管由其上端外螺紋連接在固接于磨料罐蓋板中心的固定螺母上，它的底部封閉；內(nèi)套管外徑小于外套管的內(nèi)徑，由其上部外螺紋連接在倒凹字形調(diào)節(jié)螺母的中心螺孔中，位于外套管管腔內(nèi)；倒凹字形調(diào)節(jié)螺母由其內(nèi)螺紋連接在外套管上端外螺紋上，將內(nèi)套管和外套管連為一體，并可調(diào)節(jié)二者的底部間隙；緊靠外套管底板的管壁上均勻分布若干個磨料進口，磨料通過該進口自流入外套管內(nèi)；內(nèi)套管底部管壁外固定有定位翼，定位翼的伸出臂緊貼外套管內(nèi)壁，以保證二者的同心度；外套管上部管壁上設(shè)置一個空氣調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)空氣輸入量以調(diào)節(jié)磨料濃度。
本實用新型的外套管管壁上分布的磨料進口最好為為4～6個。
本實用新型的內(nèi)套管的內(nèi)徑最好為為4～8mm。
本實用新型的優(yōu)點在于能使磨料完全流化，磨料濃度穩(wěn)定，并可以連續(xù)調(diào)節(jié)；結(jié)構(gòu)簡單，無需額外的控制裝置和動力源，而且遇到磨料或磨料輸送管潮濕時，供料裝置也能正常工作。


圖1為本實用新型磨料供給裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本實用新型磨料供給裝置下部的局部放大圖；圖3為圖1中A-A剖面的仰視圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)采用自重供料的磨料供給裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)采用自重供料的磨料供給裝置管道中形成柱塞流示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。
本實用新型的磨料供給料裝置由內(nèi)套管調(diào)節(jié)螺母1、空氣調(diào)節(jié)閥2、外套管固定螺母3、外套管4、磨料罐5、內(nèi)套管6組成。
外套管4是一根上端管壁有外螺紋，底部一端封閉的圓管，在外套管4緊靠封閉底板的管壁上均勻地開有若干個磨料進口7，磨料進口7最好為4～6個，并應(yīng)確保磨料進口7有一定的高度，這樣磨料罐5中的磨料在自重作用下能自由地流進外套管4的管內(nèi)，由于磨料進口7的面積較大，不會形成“拱頂”，磨料在磨料進口處的流動狀態(tài)是一個流量恒定的連續(xù)流。同時，較大的磨料進口面積也使磨料罐5中磨料的料位高度對磨料的流動影響比較小。外套管固定螺母3固結(jié)在磨料罐5的頂部蓋板中心，外套管4上端管壁外螺紋與外套管固定螺母3連接，依靠固定螺母3的支撐，外套管4被固定在磨料罐5的中心，且距離罐底有一定距離。
內(nèi)套管6依靠其上端管壁的外螺紋連接在倒凹字形內(nèi)套管調(diào)節(jié)螺母1的中心螺孔內(nèi)，內(nèi)套管調(diào)節(jié)螺母1再由其內(nèi)壁螺紋與外套管4上端管壁外螺紋連接，固定在外套管4的頂端，從而把內(nèi)套管6固定在外套管4的管腔內(nèi)。內(nèi)套管調(diào)節(jié)螺母1還具有調(diào)整內(nèi)套管6和外套管4底部間隙的作用，該間隙的大小應(yīng)與外套管4的磨料進口7高度相匹配，間隙太大，空氣流的速度不夠，磨料的濃度??；間隙太小，空氣流的流量不夠，容易產(chǎn)生“柱塞流”。內(nèi)套管6的頂部通過管路與高壓水射流切割機的磨料噴頭連接，底部做成向管壁外擴口的喇叭口形，以改善混合區(qū)10內(nèi)空氣的流動方式。為保證內(nèi)套管6與外套管4的同心度，在內(nèi)套管6的底部管壁外固定有定位翼8，定位翼8的有多個相同的伸出臂，每個伸出臂端部都緊貼外套管4的內(nèi)管壁，從而保證內(nèi)套管6與外套管4的同心度。內(nèi)套管6外圓直徑小于外套管4的內(nèi)圓直徑，使內(nèi)套管6外壁和外套管4內(nèi)壁之間形成一個環(huán)形間隙，但此環(huán)形面積不宜過大，以免使空氣的流速太低。內(nèi)套管6的內(nèi)徑不能太大，最好為4～8mm。
在外套管4上部側(cè)璧上設(shè)置一個空氣調(diào)節(jié)閥2，它是一個普通的流量閥，用于調(diào)節(jié)經(jīng)內(nèi)套管6外壁和外套管4內(nèi)壁之間的環(huán)形間隙進入內(nèi)套管6底部磨料混合區(qū)10的空氣流量。
本實用新型的工作原理是磨料罐5中的磨料在自重作用下通過外套管4底部的磨料進口7從四周進入到外套管4底部的磨料堆積區(qū)9中，此時磨料的運動趨勢是堆滿整個堆積區(qū)，其形態(tài)是未流化的。與此同時，在水噴頭產(chǎn)生的真空作用下，空氣經(jīng)空氣調(diào)節(jié)閥2、外套管4內(nèi)壁和內(nèi)套管6外壁之間的環(huán)形間隙進入到堆積區(qū)的上方。由于空氣的攪動，堆積區(qū)的磨料被空氣“吹起”，在堆積區(qū)的上方形成了磨料和空氣的混合區(qū)10，此時磨料的形態(tài)是半流化的，其濃度是自下而上漸變的，也是不穩(wěn)定的。隨著空氣的進一步流動，混合區(qū)中的一部分磨料被帶至混合區(qū)的上方，形成了磨料和空氣的流化區(qū)11，此時磨料的形態(tài)是完全流化的，其濃度也是穩(wěn)定的。磨料濃度的大小完全由磨料的空氣動力學(xué)特性和空氣的流速及空氣的流動方式來決定，即流化區(qū)11中磨料濃度是由裝置自動調(diào)整的。只要空氣的流速足夠大，就能在磨料堆積區(qū)的上方一定范圍內(nèi)形成一個濃度均勻的流化區(qū)，該區(qū)域的磨料和空氣混合體在水噴嘴高速水射流所產(chǎn)生的真空作用下被吸卷，并和水一道被輸往磨料噴頭。
權(quán)利要求1.一種高壓水射流切割機用磨料供給裝置，其特征在于它是由靠其上端外螺紋連接在固接于磨料罐(5)蓋板中心的固定螺母(3)上的底部封閉的外套管(4)，緊靠外套管(4)底板的管壁均勻分布的若干個磨料進口(7)，連接在外套管(4)上端外螺紋上的倒凹字形調(diào)節(jié)螺母(1)，位于外套管(4)管腔內(nèi)并由其上部外螺紋連接在倒凹字形調(diào)節(jié)螺母(1)中心螺孔中的內(nèi)套管(6)，固定于內(nèi)套管(6)底部管壁外且其伸出臂緊貼外套管(4)內(nèi)壁的定位翼(8)，設(shè)置于外套管(4)上部管壁上的空氣調(diào)節(jié)閥(2)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水射流切割機用磨料供給裝置，其特征在于外套管(4)管壁上均勻分布的磨料進口(7)為4～6個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水射流切割機用磨料供給裝置，其特征在于內(nèi)套管(6)的內(nèi)徑為4～8mm。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓水射流切割機用磨料供給裝置，它由上端外螺紋連接在磨料罐蓋板中心的固定螺母上的底部封閉的外套管，緊靠外套管底板的管壁分布的若干個磨料進口，連接在外套管上端外螺紋上的倒凹字形調(diào)節(jié)螺母，位于外套管管腔內(nèi)連接在倒凹字形調(diào)節(jié)螺母中心螺孔中的內(nèi)套管，固定于內(nèi)套管底部管壁外的定位翼，設(shè)置于外套管上部管壁上的空氣調(diào)節(jié)閥組成。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，能使磨料完全流化，磨料濃度穩(wěn)定并可以連續(xù)調(diào)節(jié)。
文檔編號B24C7/00GK2709107SQ200420068218
公開日2005年7月13日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者廖興斌, 祝爽, 林峰, 劉小林 申請人:長沙礦山研究院