[發(fā)明專利]一種超高壓水切割用寶石噴嘴的寶石座

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010153795.1
• 申請日: 2010-04-22
• 公開（公告）號: CN101823236A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊敏官;王育立;康燦;陳波;程軼倫
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué);南京大地水刀股份有限公司
• 主分類號: B24C5/04
• 分類號: B24C5/04
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種超高壓水切割用寶石噴嘴的寶石座，屬于水切割機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在超高壓水切割過程中，水射流的集束性普遍較差，射流水束的擴(kuò)散速度很快，這主要帶來兩個(gè)方面的問題，一是在使用純水為介質(zhì)進(jìn)行切割時(shí)，純水切割頭的靶距需要控制在很小的范圍內(nèi)；二是在磨料水切割中，磨料水切割頭內(nèi)的磨料混合效率較低，混合室內(nèi)的磨料沉積量大，混合管的磨損十分嚴(yán)重。噴嘴是影響射流質(zhì)量進(jìn)而影響到切割效率的關(guān)鍵設(shè)備，為了增強(qiáng)水射流的集束性，通常的做法是將普通的圓柱形噴孔設(shè)計(jì)成具有良好流線的形狀，如專利號為US4221271美國專利：水射流切割噴嘴的收縮部分(Water?jet?cutting?nozzletransition?section)，該專利中的水射流切割噴嘴的噴孔為截面漸縮的等腰梯形，該專利在理論上可以達(dá)到很好的效果。但是，目前在水切割機(jī)中，寶石噴嘴使用較多，寶石噴嘴是將帶噴孔的寶石鑲嵌在寶石座上。而在噴嘴的實(shí)際制造過程中，要在尺寸很小的寶石噴孔(噴孔直徑在0.1～0.4mm之間)上加工出良好的流線形在工藝上很難實(shí)現(xiàn)，即使可以，加工成本相對高昂且很難保證寶石孔壁面及其他部位的完好，再者，寶石是水切割中最易磨損的部件之一，更換頻繁，因此對寶石噴孔進(jìn)行改造不具備較高的經(jīng)濟(jì)性，在水切割機(jī)行業(yè)內(nèi)類似方案也很少被采用，目前應(yīng)用廣泛的噴孔形狀仍為最普通的圓柱形。寶石嵌配在寶石座上，寶石座的結(jié)構(gòu)對射流特性也有很大影響，目前普遍使用的寶石座結(jié)構(gòu)均十分簡單，其作用僅是單純地作為寶石的載體，而其結(jié)構(gòu)對射流質(zhì)量的影響則很少被關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，本發(fā)明是一種具有良好的出入口流線形和特殊出口結(jié)構(gòu)的寶石座，使射流由寶石孔噴射出來以后所受到的空氣摩擦和流動擾動強(qiáng)度降低，顯著加大了射流的水線長度，提高了水切割的靶距范圍和磨料水射流混合室內(nèi)的混合效率。而且，對寶石座加工工藝相對簡單，因此本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，同時(shí)以更低的制造成本獲得顯著的效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，寶石座的入口流道是剖面為等腰梯形的漸縮錐臺，入口流道對流入的高壓水進(jìn)行整流，降低其流動的湍流強(qiáng)度，減小原始擾動。入口流道下游是寶石嵌孔，寶石嵌孔是剖面為矩形的圓柱，用于鑲嵌寶石。寶石嵌孔下方為寶石座出口流道，出口流道分為兩個(gè)部分，上半部分為出口流道A，出口流道A為圓柱形，下半部分為出口流道B，出口流道B是剖面為等腰梯形的漸擴(kuò)的錐臺，這樣的出口具有良好的流線形，使流道截面的變化有一個(gè)平穩(wěn)的過渡，避免噴射過程中因流道突然變化而對射流產(chǎn)生擾動。出口流道B外的座體特殊輪廓為圓柱形臺階結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以阻擋作業(yè)中噴嘴附近受噴嘴內(nèi)部低壓區(qū)卷吸而向噴嘴內(nèi)側(cè)流動的空氣，使射流在射出噴嘴時(shí)與外界空氣的摩擦減小，。為了保證產(chǎn)生有益于增強(qiáng)射流集束性的效果并考慮到寶石座的承壓能力，出口流道A與出口流道B的長度比定為1∶1，出口流道B的錐角為30°到90°。本發(fā)明的寶石座座體的外部輪廓形狀，除出口流道B外部的出口結(jié)構(gòu)部分，即座體特殊輪廓，其他部分(寶石座座體普通輪廓)根據(jù)寶石座與切割頭主體的配合要求設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的有益效果是，對于水切割中的超高壓射流與空氣的摩擦對射流集束性的不利影響十分顯著。本發(fā)明明顯減弱了噴嘴附近射流與空氣的摩擦強(qiáng)度，使射流擴(kuò)散程度明顯下降，水線長度顯著加長。加大了水切割的有效靶距，也提高了磨料水射流切割頭內(nèi)部的混合效率并減小了其內(nèi)部磨損，產(chǎn)生的總體效果是提高了水切割的效率；同時(shí)由于有效靶距內(nèi)的射流半徑有所減小，也提高了純水切割的切割精度。經(jīng)測試證明，使用本發(fā)明的寶石噴嘴與使用普通寶石座的寶石噴嘴相比，在寶石相同的情況下，400MPa時(shí)的水線長度(射流半徑加倍時(shí)的噴射距離)由12.6mm加長至22.7mm，射流的初始半徑由0.73mm減小至0.46mm。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中心截面剖視圖。

圖2為本發(fā)明與一種純水切割頭的裝配示意圖。

圖3為采用本發(fā)明的噴嘴與采用普通寶石座的噴嘴產(chǎn)生的射流對比。

圖中，1，入口流道；2，寶石嵌孔；3，出口流道A；4，出口流道B；5，座體特殊輪廓；6，座體普通輪廓；7，出口端面；8，寶石座座體；9，高壓水管；10，寶石；11，金屬環(huán)；12，純水切割頭主體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。