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磨料射流原理
来源: 时间:2025-12-02 浏览:237
高压水刀及超高压水射流系统连接形式繁多,主要有管件与管件连接、管件与零件连接、零件与零件连接3大类,连接方式则包括管接头连接、法兰连接或螺栓(柱)压紧连接。 高压软管间通常采用管接头连接,基本上不直接连接。

高压水刀及超高压水射流系统连接形式繁多,主要有管件与管件连接、管件与零件连接、零件与零件连接3大类,连接方式则包括管接头连接、法兰连接或螺栓(柱)压紧连接。

高压软管间通常采用管接头连接,基本上不直接连接。好处有两点:

其一,可统一软管总成接头的型式,方便使用;

其二,经常拆卸不易损坏软管接头。

    对于软管与零件的连接,有两种形式,一种是将零件连接部位加工成外螺纹,密封形式与软管接头相适应,直接将软管拧在零件上;另一种是零件表面不能加工出外螺纹,则中间可加上过渡接头,接头与零件的连接密封方式可参照软管接头执行。

    快速接头也常用于软管的连接中。快速接头采用弹簧、钢珠结构卡接,其工作压力仅限于50MPa以内。

  100MPa以下硬管可直接用螺纹连接在螺母或零件内,大多其端部采用紫铜垫作为密封件,也有少数加工成锥螺纹,利用螺纹密封。管子可用管钳拧紧,也可在管子上加工相对平面用扳手拧紧。管子端部表面粗糙度应在R6.3m以上,螺纹必须有足够的强度和较高的加工精度。当不适宜直联时,过渡接头。接头起变径作用,接头则可用于管件加长连接。

    当工作压力在100MPa以上。它通过螺母3压紧螺套2,从而使管端锥面与被连接件紧密贴合,其相连件可以是零件也可以是管接头,防松套4主要用于防止接头螺母因管道振动以及管子安装时刚性较差引起的松动。对于这种连接方式,应注意以下几个问题:

    (1)管端锥角一般小于孔锥角1°-2°,如孔锥角为60°则管端锥角可取58°-59°;

    (2)管端必须保持尖角,不得倒钝;

    (3)管端螺纹旋向应与接头螺母旋向相反;

    (4)螺套与螺母的接触应是面接触,螺套的位置应确保锥面能压紧。

    当管子通径大于15mm时,必须采用法兰连接。由于超高压水射流系统中几乎不使用大直径管,本节不予叙述,读者可参考“高压零件的连接”部分。

    高压流体经高压泵、各种阀至喷枪、喷头喷出,其间要经过各种形状的零部件,这些零部件统称为高压零部件。高压零部件须承受较高工作压力及脉冲压力,其间的连接要求牢固、可靠,由于连接不当造成的事故经常发生,因此在设计、制造、装配的过程中都应引起特别的重视。

    归结起来,高压零件的连接不外乎螺母与螺栓(柱)连接。螺母压接的基本型式。这种连接方式中,螺母3位于两被连接件12的一侧,被连接件间不存在相对运动,这一点对于高压密封十分有利,同时螺母本身不承受流体的压力,是一种应用最广的连接方式。图。所示结构可用于小流量泵阀座、泵体出水口等零件间,结构可用于压力表与表座、喷嘴等件的连接。

    利用接头直接连接,它主要用于两个较大尺寸的零件间。接头2位于两连接件1.3之间。接头既是连接件又是承压零件,结构避免了这种情况。为了确保两件的相对位置,螺母两端螺纹应有不同的旋向。为防止因密封失效,造成螺纹受力过大,通常应在螺纹端部开设安全孔,安全孔漏水即显示未压紧或密封失效,必须重新降压紧固或停机更换密封。螺栓(柱)把接用于各类大尺寸零件间的连接,如上泵体、阀与高压缸之间。螺栓(柱)把接的典型结构。这种连接螺栓(柱)受力较大,必须具有足够的强度和刚度。被连接件1厚度不大,可通过一过渡接管直接连接。如果被连接件为细长型,靠法兰压紧。由于受力较大,法兰必须有足够的厚度。

    在水射流束中混入磨料颗粒即成为磨料射流( Abrasive Jet)。磨料射流的引入大大提高了液体射流的作用效果,使得射流在较低压力下即可进行除锈、清砂及切割作业;或者在同等压力下,极大地增加作业速度或效率。自1983年首台商用磨料射流系统用于玻璃切割以来,已有近千台磨料射流系统用于世界各地的板材切割和铸件成型加工。

磨料射流的关键是射流中磨料颗粒的存在。而磨料的引入方式很多,包括前混合式、引射式、外部混合式及磨料层。前混合式,指磨料先与液体在磨料罐中混合,再加压送至喷嘴。采用这种方式,液体与磨料混合得最均匀,磨料颗粒获得的能量也就最高,故而作业效果最好。引射式依据喷射器的抽吸混合原理,将磨料颗粒引入液体射流中,依靠高速液体射流给磨料颗粒加速形成磨料射流。根据射流形式与引入磨料的位置,引射式有以下几种:

(1)单束射流侧向供给磨料;

    (2)多束交叉或平行射流侧向供给磨料;

    (3)多束交叉或平行射流中心供给磨料;

    (4)环状水射流中心供给磨料。

    外部混合式则为独自的磨料流与液体射流在到达工作表面之前交叉混合。这种方式多用于清洗作业,如果使用得当,可比单纯空气喷砂效率更高。磨料层方法是将磨料铺于工件表面。这是初期磨料射流方法,由于效率太低,实际作业中几乎不使用。

    磨料射流的主要特征是工作介质和磨料的引入方式,据此,虽然磨料射流种类很多,叫法也各不相同,但基本上可归于2大类,即前混合磨料射流和后混合磨料射流(简称磨料水射流)。由于工作介质的不同,前混合磨料射流包括:以水磨料两相流为工作介质的磨料水悬浮液射流(AWSJ),早期称为前混合磨料水射流(Prema Water Jet)或直接注入式磨料射流(DIA Jet);以水、高聚合物、磨料组成的非牛顿流体为工作介质的磨料浆液射流(ASJ)。后混合磨料射流主要指以水为工作介质的引射式磨料射流,或称磨料水射流(AWJ),它是目前应用最为广泛的一种磨料射流。其他如磨料低温射流、磨料脉冲射流、磨料空化射流等都属于后混合磨料射流的范畴。归述如下:

  对前混合磨料射流而言,影响作业的主要参数为磨料液的压力。3种不同的加压方式。直接泵送式。因受泵的压力和寿命的影响,这种方式应用不多。间接泵送式。系统的关键构成是带活塞的贮液罐。来自高压泵的高压水用于推动活塞向下运动,使得混合后的悬浮液被泵送至磨料喷嘴。使用这一方式不可能在工作过程中改变磨料含量。该系统的试验压力可高达345MPa,并且具有良好的切割性能,但喷嘴磨损十分严重。旁路式。来自高压泵的高压水一部分用于悬浮液加压,另一部分直接与有压悬浮液在管内混合,压送至喷嘴。由于这一方式既能调节磨料含量,又可实现高压力,故而对其研究最多。

    影响磨料水射流作业的参数涉及流体参数(水射流压力、水流量)、磨料参数(磨料耗量、粒度、材质)、混合参数(混合管长度、直径、混合方式)和作业参数(靶距、移动速度、射流数、入射角)等。鉴于水刀磨料水射流系统参数多,实际应用中,必须通过大量试验予以优选。

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