专利名称：磨料水射流切割喷头装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磨料水射流切割领域，具体是一种磨料水射流切割装置中的水切割头。
背景技术：
高压磨料水射流切割技术，是在纯水射流切割技术基础上发展起来，它通过高速水射流卷吸例如金刚砂、石英砂等磨料，在磨料混合腔中与水射流形成混合体，磨料被水射流加速后以混合流形式，由磨料喷射管喷射，形成高速磨料水射流。众所周知，水切割设备被广泛用于各种软硬质材料的切害中，且用途越来越广。在对金属等硬质材料进行切割时， 为了提高切割效率，必须向高压水中加入石榴石等磨料，使磨料在高压水射流的带动下快速冲击被切材料表面辅助切割。现有的各类磨料水射流切割设备中，是利用高压水射流产生的负压将进砂管中的磨料吸入混砂室中与高压水射流一起从磨料喷射管中喷射出冲击被切材料表面。磨料水射流喷头体和磨料供砂装置，是切割机最重要部分之一，直接影响切割质量、效率和可靠性。为保证磨料的正常供料，磨料罐及供料管路的干燥是必须保证，如果磨料罐及供料管路湿化，则会造成细小磨料结块、堵塞不能正常供料，失去切割能力，必须停机清理。而在实际切割过程中，由于磨料的质量、水射流压力的变化以及切割经验等因素， 在切割过程中磨料喷射管的堵塞是不可避免的，磨料喷射管堵塞即产生瞬时高压水回流。 回流的混合流经磨料供料管直接进入磨料供料装置，造成磨料供料系统受潮失效，不能正常供料，必须停机清理，因此其连续使用可靠性差。现有技术磨料水射流切割机磨料喷头体和磨料供砂装置中。例如中国专利实用新型CN 200420109403. 1公开了一种可以防止回水的新型水切割机用防回水控砂阀；发明专利申请号02134867. 7公开了一种水切割机回水控制系统，中国专利申请号 20091003M63.0，公开了一种等负压双向进砂水切割头。现有的超高压水射流切割机中的磨料水射流喷头体和控砂阀主要存在以下不足之处1、故障率较高，不便维修；2、易回水， 难清理，使用麻烦。3、零件多，形状复杂，制造成本高。上述问题的存在严重影响了整机的工作性能的正常发挥，常常因回水造成供砂故障，而产生不必要的停机，清砂。影响到用户的利益，甚至造成用户不必要的损失。以上两大技术障碍，至今未能得到有效解决，因此仍有改进的空间。
发明内容
为克服现有技术中存在的或者故障率较高、不便维修；或者易回水、难清理，使用麻烦；或者结构复杂，制造成本高的不足，本发明提出了一种磨料水射流切割喷头装置。本发明包括水射流喷嘴、磨料混砂腔、喷头体、磨料喷砂管和磨料进砂管；喷头体的中心有通孔，一端为高压进水口，喷头体的另一端的中心孔内安装有磨料喷砂管，弹簧夹头安装在磨料喷砂管安装段的端头处，并通过压紧螺母将所述的弹簧夹头、磨料喷砂管与喷头体固连；水射流喷嘴位于喷头体的高压进水口内；在水射流喷嘴与磨料喷砂管之间的喷头体内孔中形成磨料混砂腔；其特征在于，在喷头体壳体上开有回水出口，所述的回水出口与磨料进口对应；回水出口的中心线与喷头体的中心线之间的夹角为15 30度；所述的磨料混砂腔是由水射流喷嘴与磨料喷砂管之间的喷头体内孔形成。本发明的目的是针对现有的水切割头和磨料供砂装置的进砂口处会因进砂而使负压发生变化导致水射流偏移，使砂喷管内壁受损提前损坏和影响切割效率的问题，以及易回水，难清理，使用麻烦等问题。设计了一种磨料混合腔结构简单，耐磨性好，具有两个对称布置的进砂孔和回水孔，具有高可靠性的高压磨料水射流切割机用防回水磨料水射流切割喷头体装置。由于设置了两个对称布置的进砂孔和回水孔，从而使水射流各向负压相等而不会产生射流偏移现象，回水孔能避免回流造成磨料供料系统失效。本发明将磨料喷头体装置上的磨料供料管设计成对称布置的进砂孔和回水孔。当喷头体堵塞出现回流，可以通过此旁路的回流排出管排出，避免了回流进入供料系统，从而保证了磨料供料系统在任何情况下的干燥，提高了喷头体工作可靠性。为有利于回流排水顺畅，回流排出管与喷头体体轴向夹角小于30度，同时考虑到供料管的安装，最佳为15度，即回流叉管与喷头体体轴向夹角。此外，为避免回流进入磨料供料管，磨料供料管与喷头体体夹角应大于回流排出管设置，供料管与回流排出管夹角为 10-20 度。本发明通过对称均衡布置进砂孔和回水孔，消除由砂喷管6堵塞造成的回水进入到磨料供料阀的现象，因此不会发生回水直接进入磨料供料阀的故障，有利于提高切割过程的可靠性和加工效率。本发明结构简单，加工方便，易于实现。
图1是磨料水射流切割喷头体的结构示意图。图中1.水射流喷嘴 2.单向阀盖 3.回水管 4.圆柱环磨料混砂腔 5.弹簧夹头 6.磨料喷砂管7.压紧螺母8.喷头体9.磨料进砂管
具体实施例方式本实施例是一种磨料水射流切割喷头体，包括水射流喷嘴1、单向阀盖2、圆柱环磨料混砂腔4、喷头体8、磨料喷砂管6和磨料进砂管9。喷头体8的中心有通孔，一端为高压进水口，喷头体8的另一端的中心孔内安装有磨料喷砂管6，弹簧夹头5安装在磨料喷砂管安装段的端头处，并通过压紧螺母7将所述的弹簧夹头5、磨料喷砂管6与喷头体8固连； 水射流喷嘴1位于喷头体的高压进水口内。在水射流喷嘴1与磨料喷砂管6之间的喷头体 8内孔中形成磨料混砂腔4。在喷头体8有高压进水口一端的壳体上，对称的开有两个与喷头体8内腔贯通的通孔；所述的两个通孔分别为磨料进口和回水出口。根据磨料的粒度确定磨料进口的中心线与喷头体8中心线之间的角度，并且所述的磨料进口的中心线与喷头体8中心线之间的角度与磨料粒度成反比，以便于磨料的吸入，磨料进口的中心线与喷头体8的中心线之间的角度为30 45度。本实施例中，磨料进口的中心线与喷头体8的中心线之间的角度为40度。回水出口中心线与喷头体8中心线之间有夹角，该夹角的角度小于磨料进口中心线与喷头体8的中心线之间的角度，为15 30度。本实施例中，回水出口中心线与喷头体8 中心线之间的夹角为20度。进砂管9安装在磨料进口上，回水管3安装在回水出口上。单向阀盖2位于回水管3的出口处。喷头体8与磨料喷砂管6、水射流喷嘴1同轴。喷头体8为中空回转体。喷头体8的外圆表面和内孔表面均为阶梯状。喷头体8 的内孔分为三段位于喷头体8 —端的内孔为该喷头体与高压水管的连接段，所述连接段的内孔表面有与高压水管连接的螺纹；水射流喷嘴1位于连接段的内孔中。喷头体8内孔的中段为磨料混砂腔4，该磨料混砂腔4内孔的直径略小于磨料喷砂管6的外径，对安装在喷头体8内的磨料喷砂管6轴向定位；磨料混砂腔4是由水射流喷嘴1与磨料喷砂管6之间的喷头体8内孔形成。所述中段的内孔与高压水管的连接段之间通过锥面过渡，并且该锥面的长度与水射流喷嘴1锥面的长度相适应。喷头体8的另一端为磨料喷砂管6的安装段。该安装段的内径与磨料喷砂管的外径相同。磨料喷砂管安装段的外径有螺纹，用于与压紧螺母7的内螺纹配合。磨料喷砂管 6装入磨料喷砂管安装段的内孔中，并通过压紧螺母7固紧。喷头体8的外圆表面亦为阶梯状。喷头体8中段外径最大，在该喷头体中段的壳体上对称的分布有磨料进口和回水出口，并且磨料进口的中心线和回水出口的中心线与喷头体8的轴线之间有夹角。根据磨料的粒度确定磨料进口的中心线与喷头体8中心线之间的角度，并且所述的磨料进口的中心线与喷头体8中心线之间的角度与磨料粒度成反比，以便于磨料的吸入，磨料进口的中心线与喷头体8的中心线之间的角度为30 45度。本实施例中，磨料进口的中心线与喷头体8的中心线之间的角度为40度。回水出口中心线与喷头体8中心线之间有夹角，该夹角的角度小于磨料进口中心线与喷头体8的中心线之间的角度，为15 30度。磨料进口和回水出口分别与喷头体8内孔中段的小孔径段连通。在所述的磨料进口上安装有进砂管9 ； 在回水出口上安装有回水管3，在回水管3的出口安装有单向阀盖2。喷头体8的磨料喷砂管安装段的外径与弹簧夹头5的内径相同。水射流喷嘴1位于喷头体8的高压水管连接段的内孔中，并且水射流喷嘴1的锥面与喷头体8内孔的锥面配合。所述的回水管3为中空回转体。回水管3 —端的外表面通过螺纹与喷头体8壳体上的回水出口连接。在所述的回水管3另一端的端头有单向阀盖2。所述的进砂管9为中空回转体。进砂管9 一端的外表面通过螺纹与喷头体8壳体上的磨料进口连接。另一端与磨料进砂管连通。磨料喷砂管6亦为中空回转体，用硬质合金制成。磨料喷砂管6的外径与喷头体8 磨料喷砂管6的安装段的内径相同。磨料喷砂管6的内径根据被切割工件的材质确定，为 0. 5 1mm，本实施例中磨料喷砂管6的内径为0. 8mm。所述磨料喷砂管6 —端为进砂端，该进砂端的内表面为收缩的锥形，形成了磨料喷砂管6的导砂槽，以利于磨料的导入。所述磨料喷砂管6另一端为磨料水射流出口。本实施例中，轴向有通孔的喷头体8与轴向有通孔的压紧螺母7螺纹连接组合。喷头体8轴向通孔前端为与锥形水射流喷嘴1同锥面的锥形孔喷嘴座，后端稍大孔中过盈配合压入有硬质合金制作的圆柱环磨料混砂腔4，磨料混砂腔4的进口端有60度倒角的导砂槽，内孔为圆形直孔，水射流喷嘴1与磨料混砂腔间径向有磨料进砂管9和回水管3，未端更大孔内插放磨料喷砂管6 ；压紧螺帽7轴向通孔也呈台阶结构，中部加工有锥面，放置有定位、抱紧磨料喷射管定位尼龙弹簧夹头5。 组装时，在喷头体8前端锥面孔内放入水射流喷嘴1，通过后端压入可更换式圆环磨料混砂腔4，插入磨料喷砂管6，磨料喷砂管外装有锥形尼龙弹簧夹头5，然后用压紧螺帽 7将磨料喷砂管6与喷头体8组合、压紧。使用一段时间，当磨料混砂腔、磨料喷砂管磨损， 松开螺接的喷头体8和压紧螺帽7，顶推退出磨料混砂腔4，更换一新的磨料混砂腔4、磨料喷砂管6，然后用压紧螺帽7螺接旋紧。
权利要求
1. 一种磨料水射流切割喷头装置，包括水射流喷嘴、磨料混砂腔、喷头体、磨料喷砂管和磨料进砂管；喷头体的中心有通孔，一端为高压进水口，喷头体的另一端的中心孔内安装有磨料喷砂管，弹簧夹头安装在磨料喷砂管安装段的端头处，并通过压紧螺母将所述的弹簧夹头、磨料喷砂管与喷头体固连；水射流喷嘴位于喷头体的高压进水口内；在水射流喷嘴与磨料喷砂管之间的喷头体内孔中形成磨料混砂腔；其特征在于，在喷头体壳体上开有回水出口，所述的回水出口与磨料进口对应；回水出口的中心线与喷头体的中心线之间的夹角为15 30度；所述的磨料混砂腔是由水射流喷嘴与磨料喷砂管之间的喷头体内孔形成。
全文摘要
一种磨料水射流切割喷头装置，喷头体中心有通孔，一端为高压进水口，另一端的中心孔内安装有磨料喷砂管，弹簧夹头安装在磨料喷砂管安装段的端头处。水射流喷嘴位于喷头体的高压进水口内。在水射流喷嘴与磨料喷砂管之间的喷头体内孔中形成磨料混砂腔。在喷头体壳体上开有回水出口，回水出口与磨料进口对应。回水出口的中心线与喷头体的中心线之间的夹角为15～30度。磨料混砂腔是由水射流喷嘴与磨料喷砂管之间的喷头体内孔形成。本发明通过对称均衡布置进砂孔和回水孔，消除由砂喷管6堵塞造成的回水进入到磨料供料阀的现象，有利于提高切割过程的可靠性和加工效率。本发明结构简单，加工方便，易于实现。
文档编号B24C5/04GK102363285SQ20111034733
公开日2012年2月29日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者任保林, 吴继平, 吴英俊, 张微西, 徐合刚, 李春恒, 陈宇 申请人:西安东仪海博机电科技有限责任公司, 西安东风仪表厂