本發(fā)明涉及一種磨料射流噴嘴，具體地指一種旁通管路加速的后混式磨料射流噴嘴。

背景技術(shù)：

磨料水射流是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的加工技術(shù)，其工作介質(zhì)是水和磨料，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、使用范圍廣和無(wú)熱效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)運(yùn)于輕工、機(jī)械、采礦、化工及軍工等各國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。其中，磨料射流噴嘴是最為關(guān)鍵部件之一，對(duì)于磨料水射流的形成、切割效果和能量利用具有重要的影響。

目前廣泛采用的后混式磨料水射流系統(tǒng)主要由數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、超高壓系統(tǒng)、磨料輸送系統(tǒng)和磨料射流噴嘴組成。其中磨料射流噴嘴主要由直管段、高速流體噴嘴、混合室、收斂段和聚焦管組成，磨料加速的主要部位是在混合室和聚焦管。目前對(duì)于磨料射流噴嘴結(jié)構(gòu)的研究，主要集中于對(duì)收斂段的角度、長(zhǎng)度以及聚焦管的直徑和長(zhǎng)度的優(yōu)化。盡管進(jìn)行了大量研究，但由于磨料與水摻混不夠均勻，兩者速度之間的差值較大，使得噴嘴的加速效率低下，能量利用率不高，噴嘴磨損嚴(yán)重、使用周期短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種旁通管路加速的后混式磨料射流噴嘴，可進(jìn)一步提高磨料顆粒的速度，減少因?yàn)槟チ吓c水混合不均勻而導(dǎo)致的聚焦管磨損，提高了磨料水射流的能量利用率和切割性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的旁通管路加速的后混式磨料射流噴嘴，包括直管段、高速流體噴嘴、混合室、收斂段、聚焦管、磨料倉(cāng)，其特殊之處在于：還包括旁通管路，所述高速流體噴嘴、混合室、收斂段、聚焦管依次連通，所述旁通管路入口端與連接高速流體噴嘴的管路連通，出口端依次為錐形預(yù)混段、直管連接段；所述直管連接段與混合室連通，所述錐形預(yù)混段和直管連接段的軸線重合，所述磨料倉(cāng)底部伸入錐形預(yù)混段，且不與錐形預(yù)混段內(nèi)壁接觸，磨料倉(cāng)底部與錐形預(yù)混段形成一個(gè)帶收斂效果的環(huán)形噴嘴。所述磨料倉(cāng)的軸線與錐形預(yù)混段的軸線重合。

進(jìn)一步地，所述旁通管路上設(shè)置有節(jié)流閥，所述節(jié)流閥靠近旁通管路入口端。通過(guò)調(diào)節(jié)旁通管路的工作流體流量，達(dá)到調(diào)節(jié)磨料流量的目的。

更進(jìn)一步地，所述旁通管路出口端還設(shè)置有圓形過(guò)渡段，所述圓形過(guò)渡段在錐形預(yù)混段之前，其軸線與錐形預(yù)混段軸線重合。此結(jié)構(gòu)有利于錐形預(yù)混段的加工，增加了整個(gè)旁通管路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。減少流體在旁通管路的流動(dòng)損失。

再進(jìn)一步地，所述磨料倉(cāng)整體呈漏斗狀，有利于磨料進(jìn)入錐形預(yù)混段。

再進(jìn)一步地，所述收斂段入口口徑大于出口口徑，呈錐體結(jié)構(gòu)。使得磨料與水的混合物都被加速，能提高磨料和水的最終速度。

再進(jìn)一步地，所述混合室與收斂段連接處口徑相同。使流體與磨料混合物更平滑的通過(guò)，減少連接部分對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)。

再進(jìn)一步地，所述收斂段與聚焦管連通處口徑相同。有助于減少顆粒對(duì)壁面的碰撞。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：所設(shè)計(jì)的錐形預(yù)混段與磨料倉(cāng)出口直管段形成的間隙配合，其結(jié)構(gòu)類似環(huán)形射流泵，從旁通管路出流的高壓水流經(jīng)磨料倉(cāng)直管段，形成射流，抽吸來(lái)自磨料倉(cāng)的顆粒，并與流體預(yù)混，利用射流的紊動(dòng)擴(kuò)散作用來(lái)傳遞能量和質(zhì)量，使磨料顆粒得到第一次加速。工作流體經(jīng)由高速流體噴嘴后形成高速射流，將預(yù)混的磨料顆粒和流體的混合液卷吸入混合室，混合液經(jīng)收斂段，通過(guò)射流的紊動(dòng)擴(kuò)散作用，使磨料和水進(jìn)行能量和質(zhì)量的傳遞與交換，達(dá)到對(duì)顆粒加速的目的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)磨料兩次加速的目的。

在混合室內(nèi)部，從高速流體噴嘴流出高速水射流，由于射流的擴(kuò)散作用和卷吸作用，會(huì)在混合室內(nèi)擴(kuò)散，并卷吸預(yù)混后的磨料與水的混合物，使磨料和水進(jìn)一步的摻混加速，最大程度上提高磨料水射流的均勻混合程度，減少因?yàn)槟チ吓c水混合不均勻而導(dǎo)致的聚焦管磨損，提高磨料水射流的能量利用率和切割性能；并且只需在原有噴嘴結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加旁通管路即可構(gòu)成這種結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種旁通管路加速的后混式磨料射流噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為高速流體噴嘴1的局部放大圖。

圖中：高速流體噴嘴1，混合室2、收斂段3、聚焦管4、磨料倉(cāng)5，旁通管路6（其中：錐形預(yù)混段6.1，直管連接段6.2，節(jié)流閥6.3，圓形過(guò)渡段6.4，環(huán)形噴嘴6.5）、直管段7，橫向箭頭為高速流體進(jìn)入方向，縱向箭頭為磨料進(jìn)入方向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

圖中所示的旁通管路加速的后混式磨料射流噴嘴，包括直管段7、高速流體噴嘴1、混合室2、收斂段3、聚焦管4、磨料倉(cāng)5、旁通管路6，所述直管段7、高速流體噴嘴1、混合室2、收斂段3、聚焦管4依次連通，所述旁通管路6入口端與連接高速流體噴嘴1的管路連通，出口端依次為錐形預(yù)混段6.1、直管連接段6.2，所述直管連接段6.2與混合室2連通，錐形預(yù)混段6.1和直管連接段6.2的軸線重合，所述軸線位于混合室上方，磨料倉(cāng)5整體呈漏斗狀，其底部伸入錐形預(yù)混段6.1，且不與錐形預(yù)混段6.1內(nèi)壁接觸，磨料倉(cāng)5的軸線與錐形預(yù)混段6.1軸線重合，形成一個(gè)帶收斂效果的環(huán)形噴嘴6.5，卷吸位于磨料倉(cāng)的磨料進(jìn)行初步混合。

為了便于調(diào)節(jié)旁通管路6的工作流體流量，達(dá)到調(diào)節(jié)磨料流量的目的，旁通管路6上設(shè)置有節(jié)流閥6.3，節(jié)流閥6.3靠近旁通管路6入口端。旁通管路6出口端還設(shè)置有圓形過(guò)渡段6.4，圓形過(guò)渡段6.4在錐形預(yù)混段6.1之前，圓形過(guò)渡段6.4的軸線與錐形預(yù)混段6.1的軸線重合，此結(jié)構(gòu)有利于錐形預(yù)混段的加工，增加了整個(gè)旁通管路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。為方便加工，混合室2入口口徑與出口口徑相同，呈圓柱形結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)還有利于磨料混合均勻。收斂段3入口口徑大于出口口徑，呈錐形結(jié)構(gòu)，使得磨料與水的混合物都被加速，提高了磨料和水的最終速度。為了使得高壓流體平滑的過(guò)渡，減少連接部分對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)，混合室2與收斂段3連接處口徑相同。收斂段3與聚焦管4連通處口徑相同，有助于減少顆粒對(duì)壁面的碰撞。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：高速工作流體經(jīng)直管段7從高速流體噴嘴1進(jìn)入，打開節(jié)流閥6.3調(diào)節(jié)管路通過(guò)的流量，使一定流量的高速流體通過(guò)節(jié)流閥6.3進(jìn)入旁通管路6，高壓水進(jìn)入錐形預(yù)混段6.1結(jié)構(gòu)，磨料倉(cāng)5伸入錐形預(yù)混段6.1，且不與錐形預(yù)混段6.1內(nèi)壁接觸，形成一個(gè)帶收斂效果的環(huán)形噴嘴6.5，卷吸位于磨料倉(cāng)的磨料進(jìn)行初步混合，并輸送到混合室2進(jìn)行再次混合，而后磨料與水的混合流體進(jìn)入收斂段3，最后通過(guò)聚焦管4形成高速射流。

本發(fā)明中磨料倉(cāng)與錐形預(yù)混段形成環(huán)形噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)磨料和水進(jìn)行預(yù)混。環(huán)形噴嘴結(jié)構(gòu)利用流體的紊動(dòng)擴(kuò)散作用來(lái)傳遞能量和質(zhì)量，抽吸磨料顆粒，達(dá)到抽吸摻混和加速的效果。高壓水進(jìn)入環(huán)形噴嘴時(shí)，會(huì)在環(huán)形噴嘴內(nèi)部產(chǎn)生低壓，環(huán)形噴嘴內(nèi)外壓差以及重力作用下，將磨料顆粒吸入噴嘴內(nèi)，通過(guò)紊動(dòng)擴(kuò)散作用使磨料和水進(jìn)行能量和質(zhì)量的傳遞與交換，達(dá)到顆粒加速的目的，對(duì)磨料和水進(jìn)行有效的預(yù)混。

在混合室內(nèi)部，從高速流體噴嘴流出高速水射流，由于射流的擴(kuò)散作用和卷吸作用，會(huì)在混合室內(nèi)擴(kuò)散，并卷吸預(yù)混后的磨料與水的混合物，使磨料和水進(jìn)一步的摻混加速。

本發(fā)明采用旁通管路加速的方式，最大程度上提高磨料水射流的均勻混合程度，減少因?yàn)槟チ吓c水混合不均勻而導(dǎo)致的聚焦管磨損，提高磨料水射流的能量利用率和切割性能；并且只需在原有噴嘴結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加旁通管路即可構(gòu)成這種結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)。