一种冰粒气体射流方法及简易装置与流程

本发明设计属于冰粒气体射流技术领域，尤其涉及到一种冰粒气体射流方法及简易装置。

背景技术：

冰粒射流是一种新型的清洗加工技术，可广泛应用于半导体感光材料的表面清洗、核反应废料的处理和金属表面脱漆、除锈等领域。目前，冰粒射流技术按其系统中冰粒的来源主要可分为两种方法；一种是将大物块冰物理破碎成微小颗粒，以磨料的形式加入射流系统中，该方法对应的主要技术是利用高压水引射冰粒形成后混合式冰粒水射流；另一种是将水加入混有制冷剂的射流系统中，由于制冷剂的蒸发吸热管路内会出现局部低温环境，水通过时迅速冷凝结冰，该形式对应的主要技术是纯水在液氮作用下冷凝成冰形成前混合式冰粒气体射流以及后混合式冰粒气体射流。对于冰粒射流技术理论的研究已经相对成熟，但上述两种实施射流技术的具体方法在实际应用中尚存在以下不足：

（1）采用大物块冰物理破碎制取的冰粒会存在冰粒尺寸偏大，温度偏高，形状不均匀，射流过程不连续化等缺点。

（2）采用系统中加制冷剂制取冰粒会存在成冰条件苛刻，管路要求高，冰粒硬度低，冰粒尺寸偏差大等缺点。

（3）上述两种混入方式都存在系统中冰粒流态性差，冰粒易融化，工作效率低的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种冰粒气体射流方法，同时提供一种冰粒气体射流简易装置是本发明的另一发明目的，本发明为冰粒的快速制备以及冰粒气体射流提供了一种新的途径。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种冰粒气体射流方法，包括以下步骤：

1）先将压缩气体与水混合经雾化得到雾化水滴；

2）形成的雾化水滴与压缩气体再次混合后，经缩放型喷嘴喷出形成冰粒气体射流。

所述缩放型喷嘴包括本体，所述本体沿物料输出方向依次设置收缩段、喉管和扩张段，所述收缩段和扩张段呈锥形，所述喉管呈螺旋状。

所述压缩气体为压缩空气。

一种冰粒气体射流简易装置，包括空气压缩机、储气柜、储水罐、雾化喷嘴和缩放型喷嘴，所述储气柜包括主出气口和主进气口，所述储气柜的主进气口与空气压缩机的出气口相连，储气罐的出气口通过三通管连接两路支管，一路支管通过背压阀与储水罐的进气口相连；另一路支管通过三通分别连接雾化喷嘴的出口和缩放型喷嘴的进口；所述雾化喷嘴设置在储水罐出口管路上。

所述缩放型喷嘴包括本体，所述本体沿物料输出方向依次设置收缩段、喉管和扩张段，所述收缩段和扩张段呈锥形，所述喉管呈螺旋状。

所述储气柜内并联设置一组气瓶，各气瓶的出气口和进气口分别与储气柜的主出气口和主进气口相连。

所述各气瓶的出气口和进气口、储水罐的出口和进口均设置阀门。

本装置中，空气压缩机为整个系统提供一定压力气体，并储存于与之串联的储气柜中；储气柜是由多个并联的气瓶组成，储气柜中的气瓶通过对气体的缓冲可以保证射流过程的连续性和整个装置气压的稳定性，通过各个气瓶不同开关的组合形式可以为系统提供不同压力梯度的初始动力；从储气罐出口端引出两条管路，一路依次连接背压阀与储水罐上端，用于给水提供稳定的气体压力，一路依次连接雾化喷嘴出口端和螺旋状的缩放型喷嘴；雾化喷嘴入口端连接于储水罐下端，这样，储水罐中的水在雾化喷嘴与不同压力气体的共同作用下能雾化成固定粒径的小水滴；进入管路后的雾化小水滴迅速与空气混合均匀，再经螺旋状缩放型喷嘴凝结成微细冰粒喷向工作面；最终实现冰粒气体射流。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明为冰粒的快速制备以及冰粒气体射流提供了一种新的途径，即在不用制冷剂的情况下通过改变管路内空气的热力学状态而连续稳定的产生满足射流要求的低温微细冰粒；

2）相比于现有的两种冰粒射流方法，本发明通过螺旋状的缩放型喷嘴制备冰粒，能大大缩短冰粒在管路内的时间，降低管路对冰粒的影响，冰粒从成冰到喷向作业面就一直处于超低温高流速的气体中；超低温气体能极大的提高冰粒的硬度以及冰粒的流态性，高流速气体能保证雾化水滴凝结的冰粒颗粒形状大小均匀，还可以保证冰粒的均匀分布；

3）射流系统中设备的选取以及布置，充分考虑到了射流工作的连续性和稳定性，能有效保证整个作业过程中气体与冰粒在管路内以及喷向工作面时连续稳定，还可满足高要求的射流作业；

4）同时，相对于原有的射流装置得到了大大简化，降低了射流作业的成本，提高了射流作业的效率。

附图说明

图1是本装置的结构示意图；

图2是本装置中缩放型喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种冰粒气体射流方法，包括以下步骤：

1）先将压缩空气与水混合经雾化得到雾化水滴；

2）形成的雾化水滴与压缩空气再次混合后，经缩放型喷嘴喷出形成冰粒气体射流。所述缩放型喷嘴8如图2所示，包括本体，所述本体沿物料输出方向依次设置收缩段81、喉管82和扩张段83，所述收缩段81和扩张段83呈锥形，所述喉管82呈螺旋状。

实施例2

如图1和图2所示的一种简易制备冰粒并形成冰粒射流的装置，包括空气压缩机1、储气柜2、储水罐6、雾化喷嘴7和缩放型喷嘴8，所述储气柜2包括主出气口和主进气口，所述储气柜2的主进气口与空气压缩机1的出气口相连，储气罐的出气口通过三通管连接两路支管，一路支管通过背压阀与储水罐6的进气口相连；另一路支管通过三通分别连接雾化喷嘴7的出口和缩放型喷嘴8的进口；所述雾化喷嘴7设置在储水罐6出口管路上。

所述缩放型喷嘴8包括本体，所述本体沿物料输出方向依次设置收缩段81、喉管82和扩张段83，所述收缩段81和扩张段83呈锥形，所述喉管82呈螺旋状。所述储气柜2内并联设置三个气瓶3，各气瓶3的出气口和进气口分别与储气柜2的主出气口和主进气口相连。所述各气瓶3的出气口和进气口、储水罐6的出口和进口均设置阀门4。

本装置的具体工作过程为：

（1）工作前进行仪器设备检查

进行工作前，检查整套装置连接的可靠性。第一步，打开所有阀门并试转空气压缩机1；第二步，确定正常后，启动空气压缩机1，待空气压缩机1转速稳定关闭三个气瓶的出口阀门，十分钟后关闭入口阀门及空气压缩机1，检查气瓶接口的密封性，第三步，确定安全后，打开气瓶出口阀门，依次检查储水罐6，雾化喷嘴7，螺旋状的缩放型喷嘴8接口的密封性。第四步，确定系统设备连接可靠后，关闭所有阀门，开始正常工作。

（2）工作过程的具体操作步骤

在上述设备连接可靠的情况下，开始正常工作。第一步，根据作业要求向储水罐6中注入合适的水量，同时打开气瓶入口阀门，启动空气压缩机1给气瓶加压，达到作业要求的压力时关闭空气压缩机1；第二步，根据作业要求的压力梯度，选择打开气瓶出口阀门的个数；第三步，根据作业对冰粒粒径的要求，待气体流速稳定后，调节背压阀和雾化喷嘴7，同时打开储水罐6出口阀门。等到出口的冰粒与气体稳定后，即可进行冰粒气体射流作业。

（3）射流作业结束后仪器处置

在射流作业完成后，进行仪器清理。第一步，调节储水罐6出口阀门以及雾化喷嘴7，加大水流量，排出储水罐6中的水，第二步，打开三个气瓶的出口阀门，待螺旋状的缩放型喷嘴8不出冰，关闭储水罐6阀门；第三步，直至排完管路内的空气，依次关闭所有阀门，断开电源开关。