[發明專利]一種前混合磨料水射流連續作業系統及方法

有效

• 申請號: 201610618774.X
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN106112821B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 湯積仁;盧義玉;章文峰;陸曉輝;夏彬偉;葛兆龍;李良偉;李倩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B24C3/02
• 分類號: B24C3/02;B24C7/00;B24C9/00;B24C1/00;F04F5/10
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及流體機械領域，具體是一種前混合磨料水射流連續作業系統及方法。

背景技術

磨料水射流技術是近代發展起來的新技術，在工業切割、巖石掘進、表面清洗和鉆探開采等方面具有廣泛應用。根據加料方式不同，磨料水射流分為前混合磨料水射流和后混合磨料水射流。由于后混合磨料水射流不能使磨料與高速流動的水進行充分的混合，明顯地降低了水介質對磨料的傳輸效率，在相同的耗能的情況下，后混合磨料水射流的切割深度只能達到前混合磨料水射流切割深度的一半，且在巖石掘進、鉆探開采等方面，由于后混合磨料水射流的破巖能力差，外加上工程環境的限制，無法使用后混合磨料水射流。因此，前混合磨料水射流的研究尤為重要，但是限制前混合磨料水射流大規模應用的一個關鍵難題就是磨料連續供料問題。

在現有技術中，前混合磨料水射流的供料裝置大部分采用單料罐的前混合式磨料射流供料裝置。如CN 103100984 B公開的一種磨料自動供給裝置及使用方法，涉及的前混合磨料水射流供給磨料的磨料自動供給裝置，該裝置主要由料斗、射流泵、高壓磨料罐、安裝在高壓磨料罐上部的閥座及下部的混合腔構成，閥座上連接有加沙管路、高壓水管路、低壓水管路和安全閥，混合腔上亦連接有高壓水管路、磨料管路和磨料水射流管路。這種供料系統存在如下問題：(1)系統中由于磨料的自重造成板結及其他結構問題，出料口和管道易造成堵塞。(2)由于只采用一個料罐，在料罐中磨料用完后必須停機再裝磨料，不能連續供料，影響生產效率。

另外，目前也出現了一種前混合式磨料射流雙罐連續供料裝置，如CN 2574834Y公開的混合式磨料射流雙罐連續供料裝置，該裝置是由兩個由料罐、進料管、進水管和漿料管組成的前混合式磨料射流供料系統并聯成一個整體裝置。雖然該裝置能夠在一定程度上實現“不間斷”工作，但事實上它是一個料罐里的料用完后，再用另一個料罐里的料，而且料罐需要經過泄壓—裝料—升壓—供料等復雜繁瑣的過程，不但需要承壓較高的料罐，而且每個料罐的裝料時間長，工作時間較短。特別是在兩個料罐交替過程中系統會出現供料的空檔期，所以該前混合式磨料射流雙料罐連續供料裝置不能完全實現連續供料。

又如CN 104552027 A公開的一種前混合磨料射流連續供料系統，該系統包括主水箱、高壓泵、低壓泵、連續供料系統和混合腔，該裝置可以連續供料，但是結構復雜，不便于維護。

為了能促進前混合磨料水射流在工程上的應用，提出結構簡單的前混合磨料射流連續作業系統顯得十分有必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種前混合磨料水射流連續作業系統及方法，其能夠解決現有技術中磨料不能連續供料的問題。

本發明的技術方案如下：

一種前混合磨料水射流連續作業系統，其包括射流泵和輸出高壓水的高壓泵裝置，所述高壓泵裝置通過高壓水管路與射流泵的輸入端連接，射流泵的吸料口連接有磨料罐，所述射流泵的輸出端通過磨料水射流管路連接有磨料射流噴嘴。

進一步的，本系統還包括第一三通和第二三通，所述第一三通的一端與磨料罐連接，第一三通的另一端與射流泵的吸料口連接，第一三通的第三端與第二三通的一端管路連接；第二三通的另一端與磨料罐連接，第二三通的第三端連接有供水的水管；第一三通和第二三通的每個端口均安裝有閥門。

進一步的，所述射流泵包括射流泵噴嘴、吸料口、負壓腔室、喉管和擴散管；所述射流泵噴嘴的噴射端連接在負壓腔室的一端，射流泵噴嘴的入口端與所述高壓水管路連接；所述吸料口設置在負壓腔室的頂部，吸料口的中心軸與射流泵噴嘴的中心軸垂直；所述喉管的一端連接于負壓腔室的另一端，喉管的另一端與擴散管連接；擴散管、喉管、負壓腔室以及射流泵噴嘴的中心軸重合。

進一步的，所述射流泵噴嘴的入口端內徑為d0，射流泵噴嘴的噴射端內徑為d1，所述吸料口的內徑為d2，所述喉管的內徑為d3，所述擴散管連接喉管一端的內徑也為d3，擴散管另一端的內徑為d4，所述負壓腔室的直徑為d5，則有：d12/d32＝K13，d5/d0＝K50，d4/d3＝K43，d2/d5＝K25，其中K13∈[0.208，0.28]，K50∈[1，6]，K43∈[2，4]，K25∈[0.2，0.8]。

進一步的，所述射流泵噴嘴與所述喉管間的距離為L1，喉管的長度為L2，擴散管的長度為L3，擴散管的擴散角為θ，則有：L1/d1＝Y11，L3/d3＝Y33，L4/d3＝Y43，其中Y11∈[0.5，1]，Y33∈[5，7]，Y43∈[2.9，10]，5°≤θ≤8°。