[发明专利]一种溶气式水射流装置及溶气式水射流发生方法

说明书

本发明公开了一种溶气式水射流装置及溶气式水射流发生方法，溶气式水射流装置包括溶气装置和水射流装置；溶气装置包含水箱、二氧化碳钢瓶、减压阀、气体流量计、气体增压泵、压力传感器、气泡细化器和加热带；水射流装置包括柱塞泵、电机、变频器、压力管道、移动平台和喷嘴。溶气装置作用是把定量二氧化碳气体溶解于水箱的清水中，射流装置作用是把携溶解有二氧化碳气体的水流在从喷嘴喷出，从喷嘴喷出后气体从高速水流中析出，增强水射流的冲击力。通过本发明方法可以显著提高水射流的冲击冲蚀能力，提高水射流的冲击效率。

技术领域

本发明属于水射流领域，涉及一种水射流装置，具体涉及一种溶气式水射流装置及溶气式水射流发生方法。

背景技术

作为一种高能束流加工技术,高压水射流切割因其独特的切割模式,被广泛应用于机械加工、食品医疗、海洋工程等领域。纯水射流在冲击切割时系统压力高、设备能耗大，给设备的使用寿命和安全性带来了极大的挑战。为了增强纯水射流切割能力，高压气液两相流作为一种高效射流，在较低压力条件下的冲蚀效果就能达到中高压力连续射流的水平，可以很好的解决纯水射流面临的问题。研究数据表明：两相流破煤岩效率大大提高，破煤岩门限压力降低，冲孔孔径及冲孔孔深是普通射流的2倍。

传统高压气液两相流的进气方式通常是在喷嘴处吸入空气，对喷嘴结构要求较高。虽然在高压水射流中进气方式多种多样，但气液混合往往不够均匀，导致冲击效果不够稳定。为了解决传统高压气液两相流气液混合不均的问题，发明一种新型溶气式水射流装置和方法具有重要的意义。

发明内容

为了克服上述的问题和不足之处，本发明提出了一种溶气式水射流装置及溶气式水射流发生方法，并依据此方法设计了一套装置，以保证该方法可以提高水射流冲击效率，增强水射流的冲击效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种溶气式水射流装置，其特征在于：包括溶气装置和水射流装置，所述溶气装置包括水箱、二氧化碳供气装置、空气供气装置、加热装置、压力检测装置和控制器，所述二氧化碳供气装置通过二氧化碳供气管与水箱底部相连，用于对水箱底部供给二氧化碳气体，所述空气供气装置通过空气供气管与水箱上部相连，用于对水箱内顶部供给空气，所述加热装置用于对水箱内加热，维持水箱内水处于设定温度，所述压力检测装置用于检测水箱内顶部气压，所述水箱底部通过出水管连接水射流装置，为水射流装置供给溶解有二氧化碳的水源，所述控制器接收压力检测装置的压力信号，并通过控制二氧化碳供气装置、空气供气装置的供给量保证水箱内二氧化碳溶解量的稳定，所述水箱上部设有带阀门的进水口，水箱顶部设有带阀门的通气口。

进一步地，所述二氧化碳供气装置包括二氧化碳钢瓶和设于二氧化碳钢瓶顶部出口的减压阀，所述减压阀为通过控制器控制的电动减压阀，所述减压阀出口与二氧化碳供气管相连，二氧化碳供气管上设有用于检测供给二氧化碳流量的二氧化碳气体流量计，二氧化碳气体流量计检测的二氧化碳流量反馈给控制器，控制器通过控制减压阀大小来控制二氧化碳供气量。

进一步地，所述空气供气装置包括气体增压泵和空气流量计，所述气体增压泵的出口与空气供气管相连，所述空气流量计设于空气供气管上，用于测量对水箱供给的空气量。

进一步地，所述水箱内底部设有用于将二氧化碳气泡分散的气泡细化器，二氧化碳供气管的出口与气泡细化器的入口相连。

进一步地，所述气泡细化器为低压细化气盘石。

进一步地，所述加热装置包括加热带和温度传感器，所述加热带为围绕安装在水箱的内壁四周的电阻丝发热带，所述温度传感器用于测量水温，并将水温信号反馈给控制器，所述控制器接收水温信号并控制加热带的加热功率。

进一步地，所述压力检测装置为带现场显示功能的压力传感器。

进一步地，所述水射流装置包括柱塞泵和喷嘴，所述柱塞泵的入口与水箱底部的出水管相连，柱塞泵的出口与喷嘴入口通过压力水管相连。