[發明專利]用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流裝置及方法

在審

• 申請號: 202010191400.0
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111390767A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王巖;王莉;張國榮;楊昆;花煜昌
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B24C1/04
• 分類號: B24C1/04;B24C5/04;B24C7/00;B24C9/00;B24C11/00;B63B35/08
• 代理公司: 合肥興東知識產權代理有限公司 34148
• 代理人: 王偉

本發明提供了用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流裝置及方法，通過設置依次連接的增壓器、電磁感應加熱裝置和混砂管；所述增壓器的輸入端與水源連接；所述混砂管上還設有磨料供給系統，用于向混砂管內的水流輸送磨料；所述混砂管的輸出端設有噴嘴，用于實現所述混砂管內的磨料水射流通過噴嘴噴出射流。由于高溫的磨料水射流可以延緩射流凝結，提高射流切割冰層的能力，并且射流本身具有高溫，可以一定程度上沖蝕、融化冰層，提高破冰效果；同時，磨料水射流具有極強的切割能力，大大提高了可切割冰層的厚度。本申請用于傳統的撞擊或者壓裂式破冰船的輔助破冰，可大大提升破冰船破冰效率，值得推廣。

技術領域

本發明涉及船舶與海洋工程技術領域，具體涉及用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流裝置及方法。

背景技術

磨料水射流技術作為一種新技術，具有成本低、效率高、環保等優點，目前已被廣泛應用于石油天然氣勘探開發、超高壓水射流鉆井、鋼材除銹、水力噴射分段壓裂、高速水射流清洗等多種實際工況。在極地航行以及河流破冰過程中，水資源可以隨時進行補充并且安全環保；且高速水射流產生瞬間形成的沖擊波作用于冰面可以引起冰板的變形和破壞，并且磨料水射流可以直接沖擊冰面使其產生裂紋或破碎，射流形成的滯后流還可以對碎冰進行清理和二次破損。由此可見，磨料水射流技術可以作為一種新型的輔助破冰方式，應用潛力巨大。

傳統的撞擊或者壓裂式破冰船的輔助破冰，破冰船破冰效率較低；其中，特別是射流本身在極低環境溫度下會凝結，影響切割效果，亟待改進。

發明內容

本發明的目的是提供用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流裝置及方法，旨在提升破冰船破冰效率。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流裝置，包括依次連接的增壓器、電磁感應加熱裝置和混砂管；

所述增壓器的輸入端與水源連接；

所述混砂管上還設有磨料供給系統，用于向混砂管內的增壓水流輸送磨料；

所述混砂管的輸出端設有噴嘴，用于實現增壓水流通過所述混砂管輸出磨料水射流。

可選地，所述增壓器通過高壓管道與所述電磁感應加熱裝置連接。

可選地，所述噴嘴豎直于冰面設置。

可選地，所述噴嘴距離冰面的距離為5-8mm。

可選地，所述磨料供給系統內的磨料為石榴砂或金剛砂。

可選地，所述水源為連續的水流供給，可實現高溫高速的磨料水射流的連續破冰。

一種用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流的方法，基于上述用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流裝置，水流依次通過增壓器、電磁感應加熱裝置和混砂管后從噴嘴噴出高溫高速的磨料水射流，并對冰面進行打擊來實現破冰。

可選地，所述用于輔助破冰的電感加熱磨料水射流裝置安裝在破冰船的船首位置。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本申請通過水流依次通過增壓器、電磁感應加熱裝置、混砂管和磨料供給系統，來形成具有高溫的磨料水射流；高溫的磨料水射流可以延緩射流凝結，提高射流切割冰層的能力，并且射流本身具有高溫，可以一定程度上沖蝕、融化冰層，提高破冰效果；同時，磨料射流具有極強的切割能力，大大提高了可切割冰層的厚度。本申請用于傳統的撞擊或者壓裂式破冰船的輔助破冰，可大大提升破冰船破冰效率，值得推廣。

附圖說明