[发明专利]一种利用表层水加压控制磨料运动状态减少磨损的装置

说明书

一种利用表层水加压控制磨料运动状态减少磨损的装置，包括磨料箱、第一隔膜式计量泵、喷管和喷嘴，装置还包括储水箱和第二隔膜式计量泵，喷管包括第一段喷管和第二段喷管，第二段喷管的出口设置喷嘴，磨料箱的出口与第一段喷管连接，第一隔膜式计量泵位于第一段喷管上，第一段喷管与第二段喷管之间为喷管接口；储水箱与出水管连接，出水管上设置第二隔膜式计量泵，出水管的出口与喷管接口连接；喷管接口中，中心圈与第一段喷管的出口相接，同心圆环与出水管的入口相接，且第二隔膜式计量泵的入射压力高于第一隔膜式计量泵的入射压力。本发明可以有效控制磨料运动状态使其在碰撞前，将其约束在一定区域内，高效加工工件材料。

技术领域

本发明属于磨料水射流加工技术领域，尤其是涉及一种可利用表层水压力控制磨料运动状态减少喷嘴及管道磨损的装置。

背景技术

早在20世纪60年代，美国、日本和前苏联等国家从高速飞行的飞机受到雨滴的侵蚀这一现象中得到启发，投入了大量的人力、物力研究开发水射流切割技术。并于70年代正式制造出了世界上第一台超高压纯水切割机。将它应用到家具制造行业中，取得了前所未有的经济效益。不过，由于纯水的切割能力不是很强，人们开始着手研究切割能力更加强大的磨料水射流切割技术，并在接下来的几十年中取得巨大进展。磨料水射流技术具有其它加工方法所没有的工件上无热影响区、加工力小、加工范围广和可加工复杂形状等优点。所以其发展为难加工材料提供了切实可行的手段,特别是在加工陶瓷和玻璃脆性材料及复合材料、钛合金等方面显示出巨大的潜力。泵将磨料从磨料箱内吸出，经过加压在短时间内获得一个极强的动能，从喷嘴喷出撞击在工件上对工件进行加工。喷射系统是整个射流加工系统的核心部件。喷嘴是磨料水射流技术应用中获得高能量利用率的关键因素之一,是水射流系统中把压力能转变为动能的一种装置,也是完成水射流加工的执行机构。但是，因为磨料中的磨粒在加速过程中无序撞击，磨料射流会在这短暂的过程中严重磨损管道内壁与喷嘴，并因此损失掉大量加工能量，影响加工效率。因此探索一种有效控制磨料运动，减少磨损，提高磨料射流技术的方法对推动磨料水射流技术的发展有着重要的意义。

发明内容

为了解决磨粒在撞击过程中严重磨损管道内壁与喷嘴并损失掉大量加工能量的问题，本发明提供一种在加工过程中，可以有效控制磨料运动状态使其在碰撞前，将其约束在一定区域内，高效加工工件材料的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用表层水加压控制磨料运动状态减少磨损的装置，包括磨料箱、第一隔膜式计量泵、喷管和喷嘴，其特征在于，所述装置还包括储水箱和第二隔膜式计量泵，所述喷管包括第一段喷管和第二段喷管，第二段喷管的出口设置喷嘴，所述磨料箱的出口与所述第一段喷管连接，所述第一隔膜式计量泵位于第一段喷管上，所述第一段喷管与第二段喷管之间为喷管接口；所述储水箱与出水管连接，所述出水管上设置第二隔膜式计量泵，所述出水管的出口与所述喷管接口连接；

所述喷管接口中，中心圈与所述第一段喷管的出口相接，同心圆环与所述出水管的入口相接，且第二隔膜式计量泵的入射压力高于所述第一隔膜式计量泵的入射压力。

进一步，所述第二隔膜式计量泵的出口同时与外接喷管的入口连接，所述外接喷管的出口与靠近喷嘴的第二段喷管连接。

优选的，所述外接喷管有至少两个，依次并排布置在第二段喷管上。

再进一步，所述装置还包括附加水箱，所述附加水箱与附加水管连接，第三隔膜式计量泵位于附加水管上，所述附加水管与附加外接喷管连接，所述附加外接喷管的出口与靠近喷嘴的第二段喷管连接。

优选的，所述附加外接喷管有至少两个，依次并排布置在第二段喷管上。

更进一步，所述第一段喷管、出水管、外接喷管和附加外接喷管上均设有电磁阀门，所述第一段喷管、出水管、外接喷管、附加外接喷管和二段喷管上也设有压力传感器，所述电磁阀门和压力传感器均与控制器连接。

所述磨料箱上设有搅拌器。