[發明專利]一種溶氣式水射流裝置及溶氣式水射流發生方法

有效

• 申請號: 202010752904.5
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111921395B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 李登;康勇;史漢清;王曉川;汪祖安;袁淼;潘海增
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B01F25/20
• 分類號: B01F25/20;B01F23/232;B01F23/236;B01F35/83;B01F35/93;B01F35/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種溶氣式水射流裝置及溶氣式水射流發生方法，溶氣式水射流裝置包括溶氣裝置和水射流裝置；溶氣裝置包含水箱、二氧化碳鋼瓶、減壓閥、氣體流量計、氣體增壓泵、壓力傳感器、氣泡細化器和加熱帶；水射流裝置包括柱塞泵、電機、變頻器、壓力管道、移動平臺和噴嘴。溶氣裝置作用是把定量二氧化碳氣體溶解于水箱的清水中，射流裝置作用是把攜溶解有二氧化碳氣體的水流在從噴嘴噴出，從噴嘴噴出后氣體從高速水流中析出，增強水射流的沖擊力。通過本發明方法可以顯著提高水射流的沖擊沖蝕能力，提高水射流的沖擊效率。

技術領域

本發明屬于水射流領域，涉及一種水射流裝置，具體涉及一種溶氣式水射流裝置及溶氣式水射流發生方法。

背景技術

作為一種高能束流加工技術,高壓水射流切割因其獨特的切割模式,被廣泛應用于機械加工、食品醫療、海洋工程等領域。純水射流在沖擊切割時系統壓力高、設備能耗大，給設備的使用壽命和安全性帶來了極大的挑戰。為了增強純水射流切割能力，高壓氣液兩相流作為一種高效射流，在較低壓力條件下的沖蝕效果就能達到中高壓力連續射流的水平，可以很好的解決純水射流面臨的問題。研究數據表明：兩相流破煤巖效率大大提高，破煤巖門限壓力降低，沖孔孔徑及沖孔孔深是普通射流的2倍。

傳統高壓氣液兩相流的進氣方式通常是在噴嘴處吸入空氣，對噴嘴結構要求較高。雖然在高壓水射流中進氣方式多種多樣，但氣液混合往往不夠均勻，導致沖擊效果不夠穩定。為了解決傳統高壓氣液兩相流氣液混合不均的問題，發明一種新型溶氣式水射流裝置和方法具有重要的意義。

發明內容

為了克服上述的問題和不足之處，本發明提出了一種溶氣式水射流裝置及溶氣式水射流發生方法，并依據此方法設計了一套裝置，以保證該方法可以提高水射流沖擊效率，增強水射流的沖擊效果。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種溶氣式水射流裝置，其特征在于：包括溶氣裝置和水射流裝置，所述溶氣裝置包括水箱、二氧化碳供氣裝置、空氣供氣裝置、加熱裝置、壓力檢測裝置和控制器，所述二氧化碳供氣裝置通過二氧化碳供氣管與水箱底部相連，用于對水箱底部供給二氧化碳氣體，所述空氣供氣裝置通過空氣供氣管與水箱上部相連，用于對水箱內頂部供給空氣，所述加熱裝置用于對水箱內加熱，維持水箱內水處于設定溫度，所述壓力檢測裝置用于檢測水箱內頂部氣壓，所述水箱底部通過出水管連接水射流裝置，為水射流裝置供給溶解有二氧化碳的水源，所述控制器接收壓力檢測裝置的壓力信號，并通過控制二氧化碳供氣裝置、空氣供氣裝置的供給量保證水箱內二氧化碳溶解量的穩定，所述水箱上部設有帶閥門的進水口，水箱頂部設有帶閥門的通氣口。

進一步地，所述二氧化碳供氣裝置包括二氧化碳鋼瓶和設于二氧化碳鋼瓶頂部出口的減壓閥，所述減壓閥為通過控制器控制的電動減壓閥，所述減壓閥出口與二氧化碳供氣管相連，二氧化碳供氣管上設有用于檢測供給二氧化碳流量的二氧化碳氣體流量計，二氧化碳氣體流量計檢測的二氧化碳流量反饋給控制器，控制器通過控制減壓閥大小來控制二氧化碳供氣量。

進一步地，所述空氣供氣裝置包括氣體增壓泵和空氣流量計，所述氣體增壓泵的出口與空氣供氣管相連，所述空氣流量計設于空氣供氣管上，用于測量對水箱供給的空氣量。

進一步地，所述水箱內底部設有用于將二氧化碳氣泡分散的氣泡細化器，二氧化碳供氣管的出口與氣泡細化器的入口相連。

進一步地，所述氣泡細化器為低壓細化氣盤石。

進一步地，所述加熱裝置包括加熱帶和溫度傳感器，所述加熱帶為圍繞安裝在水箱的內壁四周的電阻絲發熱帶，所述溫度傳感器用于測量水溫，并將水溫信號反饋給控制器，所述控制器接收水溫信號并控制加熱帶的加熱功率。

進一步地，所述壓力檢測裝置為帶現場顯示功能的壓力傳感器。

進一步地，所述水射流裝置包括柱塞泵和噴嘴，所述柱塞泵的入口與水箱底部的出水管相連，柱塞泵的出口與噴嘴入口通過壓力水管相連。