一種集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及空化射流噴嘴，具體涉及集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，可用于材料表面清洗、除銹、脫膠、表面強(qiáng)化以及鉆孔、切割、破巖等。
【背景技術(shù)】
[0002]水射流特種加工利用具有很高動(dòng)能的水射流束來沖蝕材料，從而實(shí)現(xiàn)材料切削，屬于高能束加工范疇。水射流加工屬于無接觸“冷切割”，無機(jī)械應(yīng)力、熱變形、熱影響區(qū)，因而成為對(duì)熱敏感物質(zhì)的最佳切割方法；它適應(yīng)性好、切割品質(zhì)優(yōu)良、切縫窄、材料損耗少，而且介質(zhì)成本低、清潔，切割過程中無塵、無毒、環(huán)境友好，在機(jī)械制造、航空航天、汽車、軍工和陶瓷等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]空化射流是在高速水射流中，人為地使流體某處的局部壓力低于該處的飽和蒸汽壓力，從而在射流中產(chǎn)生空化氣泡，通過控制空化氣泡在目標(biāo)物上破裂時(shí)產(chǎn)生的局部高壓，大大增加其材料的沖蝕能力。
[0004]目前，空化射流技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于材料切割與鉆孔、破巖和工業(yè)清洗等領(lǐng)域。但在應(yīng)用過程中，現(xiàn)有的空化水射流噴嘴存在諸多不足，主要表現(xiàn)在:I)用于清洗的風(fēng)琴管式空化射流噴嘴的空化效果較差，且出口腔不能使水射流能量集中，空化水射流的截面上能量集中度較低；2)用于切割、破巖的傳統(tǒng)空化水射流噴嘴，其射流束速度低、能量不集中且作用面積大，用于鉆孔、切割、破巖時(shí)效果差、效率低。
[0005]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)理論，發(fā)明了一種集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴。該型噴嘴可廣泛用于材料表面清洗、除銹、脫膠、表面強(qiáng)化以及鉆孔、切割、破巖等，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是:針對(duì)現(xiàn)有風(fēng)琴管式空化射流噴嘴的不足，提供一種集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，在同等條件下，集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴的空化效果更好，且水射流能量更集中，大幅提高射流的沖蝕能力。在相同的工況下，水射流所需壓力較低，能耗降低，同時(shí)施工效率更高。
[0007]為完成上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴如圖1、圖2、圖3所示，它由圓柱形入口段(3)、圓柱形諧振腔(4)、圓柱形小孔(5)和圓柱形出口段(6)組成，圓柱形諧振腔(4)位于圓柱形入口段(3)和圓柱形小孔(5)之間，圓柱形出口段(6)位于圓柱形小孔(5)之后，在噴嘴體(I)的圓柱形出口段(6)上沿周向有4個(gè)進(jìn)氣管(2)，進(jìn)氣管(2)通入壓縮空氣。
[0009]上述集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，進(jìn)氣管(2)的內(nèi)孔與圓柱形出口段(6)內(nèi)孔相切，進(jìn)氣管(2)的內(nèi)徑為圓柱形出口段(6)內(nèi)徑與圓柱形小孔(5)內(nèi)徑之差的二分之一。
[0010]上述集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，進(jìn)氣管(2)的內(nèi)孔截面形狀可為圓形、方形，進(jìn)氣管(2)可在噴嘴體(I)的圓柱形出口段(6)沿軸向多列布置。
[0011]如圖2所示，當(dāng)水(或其它流體)從圓柱形入口段(3)進(jìn)入，經(jīng)圓柱形諧振腔(4)從圓柱形小孔(5)射出形成水射流，水(或其它流體)經(jīng)過圓柱形小孔(5)的入口截面時(shí)，由于收縮而產(chǎn)生一個(gè)壓力脈沖，它反射到入口處，與來流的壓力脈沖疊加，形成駐波，當(dāng)振蕩頻率與射流的本征頻率一致時(shí)產(chǎn)生共振，在圓柱形小孔(5)的入口處產(chǎn)生大尺度的渦環(huán)和空化現(xiàn)象，形成空化水射流。
[0012]如圖2、圖3所示，在圓柱形出口段(6)，從多個(gè)進(jìn)氣管(2)引入的壓縮空氣沿切向進(jìn)入，在噴嘴圓柱形出口段內(nèi)形成環(huán)繞水射流的氣體旋流，帶動(dòng)水射流在圓柱形出口段(6)內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流，使空化效果進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)使空化氣泡向水射流中心集中，空化水射流能量更集中，另一方面，增加了射流對(duì)靶材的剪切作用，從而大幅提高空化水射流的沖蝕能力。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，在傳統(tǒng)空化射流噴嘴基礎(chǔ)上，增加圓柱形出口段，在噴嘴圓柱形出口段沿切向布置若干進(jìn)氣管，壓縮空氣從多個(gè)進(jìn)氣管引入，在噴嘴圓柱形出口段內(nèi)形成環(huán)繞水射流的氣體旋流，帶動(dòng)水射流在圓柱形出口段內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流，使空化效果進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)使空化氣泡向水射流軸心集中，空化水射流能量更集中，另一方面，增加了射流對(duì)靶材的剪切作用，大幅提高空化射流的沖蝕能力，與傳統(tǒng)空化水射流噴嘴相比，其沖蝕能力可提高8-12倍，該噴嘴可廣泛用于材料表面清洗、除銹、脫膠、表面強(qiáng)化以及鉆孔、切割、破巖等。
【附圖說明】
[0014]圖1為集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴剖視圖。
[0016]圖3為圖1的右視圖。
[0017]圖4為集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴多列進(jìn)氣管布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:
[0019]參見圖1、圖2和圖3，集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴通過入口段螺紋與高壓水管路連接，噴嘴內(nèi)流道由圓柱形入口段(3)、圓柱形諧振腔(4)、圓柱形小孔(5)和圓柱形出口段
(6)組成，在噴嘴體(I)上沿周向有多個(gè)進(jìn)氣管(2)，進(jìn)氣管(2)通入壓縮空氣，進(jìn)氣管(2)的內(nèi)孔與圓柱形出口段(6)內(nèi)孔相切，進(jìn)氣管(2)的內(nèi)徑為圓柱形出口段(6)內(nèi)徑與圓柱形小孔(5)內(nèi)徑之差的二分之一。
[0020]參見圖2，當(dāng)水(或其它流體)從圓柱形入口段(3)進(jìn)入，經(jīng)圓柱形諧振腔(4)從圓柱形小孔(5)射出形成水射流，水(或其它流體)經(jīng)過圓柱形小孔(5)的入口截面時(shí)，由于收縮而產(chǎn)生一個(gè)壓力脈沖，它反射到入口處，與來流的壓力脈沖疊加，形成駐波，當(dāng)振蕩頻率與射流的本征頻率一致時(shí)產(chǎn)生共振，在圓柱形小孔(5)的入口處產(chǎn)生大尺度的渦環(huán)和空化現(xiàn)象，形成空化水射流。
[0021]參見圖2和圖3，在圓柱形出口段(6)，從多個(gè)進(jìn)氣管(2)引入的壓縮空氣沿切向進(jìn)入，在噴嘴圓柱形出口段內(nèi)形成環(huán)繞水射流的氣體旋流，帶動(dòng)水射流在圓柱形出口段(6)內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流，使空化效果進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)使空化氣泡向水射流中心集中，空化水射流能量更集中，另一方面，增加了射流對(duì)靶材的剪切作用，從而大幅提高空化水射流的沖蝕能力。
[0022]上述集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，進(jìn)氣管(2)的內(nèi)孔截面形狀可為圓形、方形。
[0023]參見圖4，進(jìn)氣管(2)、(7)可在噴嘴體(I)的圓柱形出口段(6)沿軸向多列布置。
[0024]上述實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。凡基于上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實(shí)用新型的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，其特征在于:它由圓柱形入口段(3)、圓柱形諧振腔(4)、圓柱形小孔(5)和圓柱形出口段(6)組成，圓柱形諧振腔(4)位于圓柱形入口段(3)和圓柱形小孔(5)之間，圓柱形出口段(6)位于圓柱形小孔(5)之后，在噴嘴體(I)的圓柱形出口段(6)上沿周向有4個(gè)進(jìn)氣管(2)，進(jìn)氣管(2)通入壓縮空氣。
2.如權(quán)利要求1所述的集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，其特征在于:進(jìn)氣管(2)的內(nèi)孔與圓柱形出口段(6)內(nèi)孔相切，進(jìn)氣管(2)的內(nèi)徑為圓柱形出口段(6)內(nèi)徑與圓柱形小孔(5)內(nèi)徑之差的二分之一。
3.如權(quán)利要求1所述的集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，其特征在于:進(jìn)氣管(2)的內(nèi)孔截面形狀可為圓形、方形，進(jìn)氣管(2)可在噴嘴體(I)的出口段(6)沿軸向多列布置。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種集中式旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，它由圓柱形入口段、圓柱形諧振腔、圓柱形小孔和圓柱形出口段組成，在噴嘴出口段有多個(gè)進(jìn)氣管，進(jìn)氣管的內(nèi)孔與圓柱形出口段內(nèi)孔相切，進(jìn)氣管的內(nèi)徑為圓柱形出口段內(nèi)徑與圓柱形小孔直徑之差的二分之一，進(jìn)氣管的內(nèi)孔截面形狀可為圓形、方形，進(jìn)氣管可在噴嘴體的出口段沿軸向多列布置，進(jìn)氣管通入壓縮空氣，從多個(gè)進(jìn)氣管引入的壓縮空氣沿切向進(jìn)入，在噴嘴出口段內(nèi)形成環(huán)繞水射流的氣體旋流，帶動(dòng)水射流在出口段內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流，使空化效果進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)使空化氣泡向水射流中心集中，空化水射流能量更集中，另一方面，增加了射流對(duì)靶材的剪切作用，從而大幅提高空化射流的沖蝕能力。
【IPC分類】B05B1-06, B05B1-34
【公開號(hào)】CN204338357
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420613222
【發(fā)明人】楊涵, 雷玉勇, 陶歡, 陳玄, 張麗, 唐煉
【申請(qǐng)人】西華大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年10月23日