一种基于耦合场控制的微水流偏转控制装置的制作方法

本实用新型涉及水切割技术领域，具体地说是一种基于耦合场控制的微水流偏转控制装置。

背景技术：

水切割技术是以高压水射流为主的加工方式，其利用水为载体，水通过液体增压原理经特定喷嘴或增压设备将机械能转换为压力能并经由喷嘴小孔射出形成具有较高能量的射流，从而将压力能转换为动能。该工艺降低了生产成本，生产效率和产品质量均得到提升，此外作业环境也进一步改善。该技术作为一项高效的应用技术，在诸多领域有着十分广阔的发展空间。

随着市场需求的要求越来越高，在高压水射流加工领域，对材料加工精度的要求也越来越高，只有高压水射流与机械控制系统实现高度配合，才能够实现三维复杂形状的加工，从而避免由机械结构误差导致的加工零件损伤。但现有技术中，水射流后续加工经常需要繁琐的机械结构控制加工方向，而机械运动引起的振动会影响水射流加工精度，不仅加工精度和加工效率有待进一步提高，加工设备整体结构也比较复杂。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，通过耦合场控制水射流偏转，使后续加工无需繁琐的机械结构控制加工方向，避免了由机械运动的振动引起的对水射流加工精度的影响，大大提高了加工精度及加工效率，精简了加工设备。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，包括座体、喷嘴和耦合场发生元件，其中座体内设有高压水腔和水射流通道，且所述水射流通道与所述高压水腔连通的入水端设有喷嘴，高压水腔内的高压水经所述喷嘴后形成水射流射入所述水射流通道中，所述水射流通道的出水端设有耦合场发生元件，且水射流经过耦合场发生元件中的耦合场后射出。

所述座体在耦合场发生元件下侧的出口为扩口端。

所述耦合场发生元件材料为导电金属、合金或导电复合材料。

所述耦合场强度为2.2×10³～2.2×10⁶n/c。

所述高压水腔内的高压水压力值范围为20mpa～100mpa。

所述喷嘴以宝石体为载体，喷嘴直径为50～200μm。

本实用新型的优点与积极效果为：

1、本实用新型通过耦合场发生元件控制水射流偏转，可以实现水射流的动态扫描加工，使后续加工无需繁琐的机械结构控制加工方向，避免了由机械运动的振动引起的对水射流加工精度的影响，而且精简了加工设备。

2、本实用新型利用耦合场发生元件控制水射流偏转的处理精度优于传统机械结构的控制精度，加工中只需控制耦合场强度就能够控制水射流的加工路径，能量传递单一，大大提高了加工精度及加工效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为图1中的耦合场发生元件俯视图，

图3为本实用新型的工作状态示意图。

其中，1为高压水腔，2为喷嘴，3为耦合场发生元件，4为水射流，5为水分子，6为耦合场，7为偏转水射流。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～3所示，本实用新型包括座体、喷嘴2和耦合场发生元件3，其中如图1所示，所述座体上端内部设有高压水腔1，且所述高压水腔1下侧的座体内设有贯通的水射流通道，并且所述水射流通道与所述高压水腔1连通的入水端设有喷嘴2，高压水腔1内的高压水经所述喷嘴2后形成水射流4射入所述水射流通道中，所述水射流通道的出水端设有耦合场发生元件3，水射流4由耦合场发生元件3之间射出，如图2所示，水射流通道出水端的耦合场发生元件3中形成耦合场6(电场)，当入射的水射流4垂直经过耦合场6时，水射流4中的水分子5在耦合场力作用下会发生偏转，从而如图3所示，水射流4经过耦合场6后会发生偏转形成偏转水射流7，通过耦合场发生元件3的电流大小可控制所述耦合场6的强度大小，进而控制耦合场6内的电荷分布使水分子5发生定向移动，耦合场6强度越大，耦合场6中带电体电荷越多，水射流4偏转越严重，本实用新型通过耦合场6控制垂直的水射流4偏转，进而完成水平平面内的加工。

如图1所示，所述座体在耦合场发生元件3下侧的出口为喇叭状的扩口端，以为水射流4偏转提供足够空间。

本实施例中，所述耦合场发生元件3材料为导电金属、合金(铜合金、铝合金等)等，也可以采用包含导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂、透明导电薄膜等的导电复合材料，上述均为本领公知技术。所述耦合场发生元件3形状可为中间设有通孔供水射流4通过的圆柱形或四棱柱形，或者如图2所示呈两侧平行的形状，水射流4由中间穿过。所述耦合场发生元件3通电内部即产生耦合场6(电场)，此为本领域公知技术。

本实施例中，所述耦合场6强度为2.2×10³～2.2×10⁶n/c。

本实施例中，所述高压水腔1内的高压水压力值范围为20mpa～100mpa。

本实施例中，所述喷嘴2以宝石体为载体，喷嘴2直径为50～200μm。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型利用耦合场6控制水射流4运动方向进行三维加工，其利用极性水分子5在耦合场6中受正负电荷影响发生偏转的原理，使水射流4的加工方向不受限于传统机械结构，且耦合场6控制水射流4偏转的处理精度也优于传统机械结构的控制，而且本实用新型更是简化了水射流三维加工设备，加工中只需控制耦合场6强度就能控制水射流4的加工路径，能量传递单一，避免更多的机械损失，且加工精度高，加工更加灵活。

技术特征：

1.一种基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，其特征在于：包括座体、喷嘴(2)和耦合场发生元件(3)，其中座体内设有高压水腔(1)和水射流通道，且所述水射流通道与所述高压水腔(1)连通的入水端设有喷嘴(2)，高压水腔(1)内的高压水经所述喷嘴(2)后形成水射流(4)射入所述水射流通道中，所述水射流通道的出水端设有耦合场发生元件(3)，且水射流(4)经过耦合场发生元件(3)中的耦合场(6)后射出。

2.根据权利要求1所述的基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，其特征在于：所述座体在耦合场发生元件(3)下侧的出口为扩口端。

3.根据权利要求1所述的基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，其特征在于：所述耦合场发生元件(3)材料为导电金属、合金或导电复合材料。

4.根据权利要求1所述的基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，其特征在于：所述耦合场(6)强度为2.2×10³～2.2×10⁶n/c。

5.根据权利要求1所述的基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，其特征在于：所述高压水腔(1)内的高压水压力值范围为20mpa～100mpa。

6.根据权利要求1所述的基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，其特征在于：所述喷嘴(2)以宝石体为载体，喷嘴(2)直径为50～200μm。

技术总结
本实用新型涉及水切割技术领域，具体地说是一种基于耦合场控制的微水流偏转控制装置，包括座体、喷嘴和耦合场发生元件，其中座体内设有高压水腔和水射流通道，且所述水射流通道与所述高压水腔连通的入水端设有喷嘴，高压水腔内的高压水经所述喷嘴后形成水射流射入所述水射流通道中，所述水射流通道的出水端设有耦合场发生元件，且水射流经过耦合场发生元件中的耦合场后射出。本实用新型通过耦合场控制水射流偏转，使后续加工无需繁琐的机械结构控制加工方向，避免了由机械运动的振动引起的对水射流加工精度的影响，大大提高了加工精度及加工效率，精简了加工设备。

技术研发人员：赵吉宾;乔红超;曹治赫;张旖诺;于永飞
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2020.06.30
技术公布日：2021.01.05