[發明專利]用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流噴嘴及裝置

有效

• 申請號: 202010210306.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111270060B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 羅云;蔣文春;鄭紅祥;胡效東;楊濱;張玉財;宋明;周凡;陳建飛;任林昌
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C21D9/50;C22F1/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流噴嘴，其特征在于，包括進水段(11)、空化段(12)和出水段(13)，所述進水段(11)包括進水端口(17)和上部空化腔(18)，所述進水端口(17)為上寬下窄的錐形筒狀，其尾端為進水端收縮端口，進水端口(17)通過進水端收縮端口與上部空化腔(18)相通；

所述空化段(12)包括下部空化腔(19)、夾持端(20)和最終引入端上部(25)，最終引入端上部(25)的上段為上寬下窄的錐形筒狀，下段為最終引入端口；

空化段(12)的上端與進水段(11)的下端相連，將上部空化腔(18)與下部空化腔(19)相接形成完整的空化腔，空化腔直徑為進水端收縮端口直徑的3~5倍；

所述出水段(13)包括位于其上段的最終引入端下部(21)和位于其下段的出口(22)，出水段(13)與所述夾持端(20)可拆卸相連，將最終引入端上部(25)與最終引入端下部(21)相接形成完整的最終引入端；所述出口(22)為上窄下寬的橢圓形錐形筒狀；

所述進水端收縮端口直徑 為1~2mm；所述最終引入端口直徑 為0.3~ 0.5mm；

所述出口(22)的出口端半長軸距離a為出口端半短軸距離b的3~5倍；出口端半短軸距離b為1~2mm。

2.根據權利要求1所述的一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流噴嘴，其特征在于，所述進水端口(17)的進水端收縮角θ₂為15°～30°；所述最終引入端上部(25)的上段的最終引入端收縮角θ₃為90°～120°。

3.根據權利要求1所述的一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流噴嘴，其特征在于，進水端口高度H₁為10-15mm；空化腔高度H₂為15-20mm；最終引入端高度H₃為5-10mm；出口端高度H₄為20-40mm。

4.一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流裝置，其特征在于，包括權利要求1-3任一項所述的用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流噴嘴，還包括水射流噴嘴支撐系統、脈沖射流發生系統和水射流噴嘴主通道(10)；

所述水射流噴嘴支撐系統包括水射流噴丸移動小車(23)和設置在水射流噴丸移動小車(23)上的水射流噴嘴移動支撐架(6)；

所述水射流噴嘴主通道(10)安裝在所述水射流噴嘴移動支撐架(6)上，其一端連接至高壓水射流進水管道(5)，另一端與高壓水射流噴嘴相連，通過水射流噴丸移動小車(23)的移動帶動水射流噴嘴移動支撐架(6)、水射流噴嘴主通道(10)進而帶動高壓水射流噴嘴移動。

5.根據權利要求4所述的一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流裝置，其特征在于，所述高壓水射流噴嘴為多個，每個高壓水射流噴嘴上均設有水射流噴嘴流量控制閥(24)；所述水射流噴嘴主通道(10)包括主通道進水段(14)、主通道脈沖發生段(15)和若干個主通道出水段(16)，水射流噴嘴主通道(10)通過每個主通道出水段(16)分別與每個高壓水射流噴嘴一一相通，主通道進水段(14)為前寬后窄的圓錐形，高壓水射流自主通道進水段(14)進入，而后經主通道脈沖發生段(15)，產生脈沖射流，最后經主通道出水段(16)流至各單個高壓水射流噴嘴。

6.根據權利要求5所述的一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流裝置，其特征在于，所述水射流噴嘴主通道(10)上還設有控制各自單個高壓水射流噴嘴的流量調節閥(9)，用以控制每個高壓水射流噴嘴的開啟與關閉。

7.根據權利要求5所述的一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流裝置，其特征在于，所述主通道進水段(14)的主通道進水段收縮角θ₁為5°～10°；相鄰主通道出水段(16)間的中心距L為5-10mm。

8.根據權利要求5至7任一項所述的一種用于降低全場焊接殘余應力的高壓水射流裝置，其特征在于，還包括脈沖射流發生系統，所述脈沖射流發生系統包括脈沖發生器(7)和與脈沖發生器(7)控制相連的超聲發生裝置(8)，所述脈沖發生器(7)與主通道脈沖發生段(15)相連。