一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法及装置与流程

本发明涉及后混合射流清洗领域，具体地，本发明涉及后混合射流清洗的供砂浓度控制技术，更具体地，本发明涉及一种后混合射流清洗的供砂浓度控制方法及装置。所述后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法及装置主要用于实现对后混合射流系统中供砂管中的砂浆浓度进行有效控制，以实现对不同种类的硬物硬质磨粒料在进行砂浆输送过程中的浓度控制，确保供砂系统能稳定的向喷射系统供应额定浓度的砂浆，保证供砂管不发生堵塞、砂量过少等现象，由此实现对后混合射流特性的严格控制，有效提高后混合射流清洗同一对象的效果稳定性。

背景技术：
后混合射流清洗技术是采用高压水射流带动细小的硬物颗粒，以高压水位载体将硬物颗粒加速至足够高的速度后，向目标靶物进行冲刷、轰击，从而实现对各类制品表面的腐蚀层(如锈蚀层、鳞皮)、油漆层、边角部加工毛刺等的有效清洗。在通常情况下，考虑到清洗操作的方便、快捷性，本领域通常采用一种称为后混合射流的清洗技术。所述技术是通过增压系统，如三柱塞泵，将水压增压至足够高的压力水平，如10Mpa～80Mpa，同时，将此高压水传递至后混合喷嘴处。后混合喷嘴依靠自身的特殊形腔，在通水喷射时自动产生一个对应的自吸力，该自吸力即为砂路供应的基本动力源，该自吸力通过一个插在供砂桶中的抽吸管将混合有一定浓度砂粒的砂浆吸入喷嘴，并在喷嘴内的混合腔内完成混合后向外喷射，如此实现最终的后混合喷射，以此来实现清洗的目的。在所述这种砂浆稳定控制输出方案中，其核心部件是供砂桶。如附图1所示，通常，为了获得抽吸浆料为所需额定浓度的砂浆，供砂管吸砂口7直接插入供砂桶，且所述供砂管吸砂口7需要插入至一定的深度，以确保供砂管吸砂口的浆料浓度正是所需的砂浆浓度。然而，在所述这种砂浆稳定控制输出方案中，因为供砂桶内的介质存量处于不断的动态变化，而浆料的存量又直接影响浆料浓度分布方式，因此，始终保持供砂管吸砂口7在同一高度时，其抽吸的浆料浓度并非完全一致，而是随桶内浆料存量的变化而显著变化。为此，为达到稳定的喷射清洗效果，必须始终保持供砂管吸砂口7点的浆料浓度始终保持一致，这就要求供砂管吸砂口7必须随着桶内浆料存量的变化而进行不断的位置调整，以达到最终所需的喷射流体中所含的固体硬质磨粒料浓度始终保持一致，从而满足清洗效果始终稳定。通过对国内外相关领域内进行的详细调研，未见有相关技术领域内的具针对性的有效的解决方案。

技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的在于：提供一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法及其控制装置，所述后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法及其控制装置能稳定控制供砂管中砂浆浓度，可基于供砂桶内的介质存量的变化特性以及随之影响供砂管吸砂口浓度的变化规律，实现对供砂管吸砂口浓度进行有效的稳定控制。本发明的后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法及装置可适用于单一种类砂粒与液体介质的不同浓度值下的稳定输出控制，且通过对一定长度输出供砂管中介质重量的及时检测，采用一种相应控制算法来实现供砂管吸砂口7的高度变化，来实现对多种不同硬物颗粒的二相混合物进行输出浓度的有效控制，从而提高清洗喷嘴清洗效果的稳定性与一致性，达到对后混合喷嘴清洗效果的有效控制。为达到上述目的，本发明的后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法技术方案如下：一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，系利用重量检测与控制作用来实现对供砂管中的砂浆浓度的稳定控制，从而实现对后混合喷射系统中吸入砂量的稳定控制，所述砂为硬质磨粒料，所述砂浆为含硬质磨粒料及液态介质的浆料，包括：内置含所述浆料的供砂桶6，置于供砂桶6中、具有供砂管吸砂口7的供砂管1，其特征在于：供砂管吸砂口7在升降装置4的作用下插入至供砂桶6中，然后通过供砂管1传递过来的抽吸力直接从供砂桶6中抽吸到含有一定硬质磨粒料浓度及液态介质的浆料，浆料传递至检测系统2，检测系统2测得供砂管内浆料，即含硬质磨粒料及液态介质的浆料的重量参数，将所述浆料的重量参数与实际浆料的密度、各浓度下的重量值进行对比分析，从而确定位于两个支撑点9之间的供砂管1内的浆料浓度是否达到额定的抽送浓度要求，并据此确定供砂管吸砂口7是否需要进行升降位移,检测系统2测得供砂管内浆料的重量值传递至控制系统8内，通过对标准重量值进行对比分析后发现超出额定重量值的允许范围，则表明供砂管1内的介质浓度超标，此时，控制系统8直接控制升降装置4，升降装置4直接将供砂管吸砂口7的位置向上移动，直至检测系统2测得的供砂管内浆料重量值满足额定浓度对应的重量值；检测系统2测得供砂管内浆料的重量值传递至控制系统8内，通过对标准重量值进行对比分析后发现低于额定重量值的允许范围后，则表明供砂管1内的介质浓度过低，则控制系统8直接控制升降装置4，通过升降装置，直接将供砂管吸砂口7的位置向下缓慢移动，直至检测系统2测得的供砂管内浆料重量值满足额定浓度对应的重量值。驱动供砂管吸砂口7移动的升降装置可以为气动/液压活塞缸，或者采用齿轮齿条结构，实现供砂管吸砂口7的垂直升降。所述抽吸力主要由供砂管1连接的喷射系统提供，该抽吸力以负压的方式通过供砂管1传递至供砂管吸砂口7，该喷射系统的抽吸力由喷射的压力参数与流量参数决定，压力越高、流量越大，其抽吸力越大。由此，直接从供砂桶6中抽吸到含有一定硬质磨粒料浓度。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述硬质磨粒料通常为矿物磨粒料或人造磨粒料，所述矿物磨粒料选自石榴石、河沙、石英砂，所述人造磨粒料选自人造钢丸、钢砂、钢丝切丸。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述浆料的硬质磨粒料粒径值在0.05mm～1.5mm，浓度值以硬质磨粒料/浆料的体积比来衡量，体积比在5％～50％。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述浆料的硬质磨粒料粒径值在0.3-0.5mm，所述浓度值以硬质磨粒料/浆料的体积比来衡量，体积比在5％～6％。所述检测系统2测得管内浆料，即含硬质磨粒料的浆料的重量参数包括浆料的密度和各浓度下的重量值。所述重量参数可由两个参数测得，一个是搅拌桶的搅拌参数，一个是搅拌桶内的介质参数，搅拌参数由搅拌器的特性(叶轮直径、倾角、叶片数量、叶片形式与叶片旋转角速度来决定)与桶内硬质磨粒料的粒度、磨粒料密度以及磨粒料与水的体积比。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述含硬质磨粒料的浆料为石榴石与水的混合物。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述硬质磨粒料为矿物质磨粒料时，其密度在2.5～3.3×1000kg/m3，所述硬质磨粒料为人造金属磨粒料时，其密度在7.8×1000kg/m3。由此通过测量值通过与实际砂型(浆料)的密度、各浓度下的重量值进行对比分析，从而确定位于两个支撑点9之间的供砂管1内的浆料浓度是否达到额定的抽送浓度要求。所述额定的抽送浓度要求来之于工艺要求，所述工艺要求与板宽、板面运行速度来决定的：板面越宽、运行速度越高，则所需的抽送浓度越高，否则反之，从而确定供砂管吸砂口7是否需要进行升降位移。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述检测系统2为一重量检测装置，该检测装置由两个端部夹持点9与中间检测夹持架10以及重量检测仪11组成，其中，两个端部夹持点9与供砂管1的外壁面始终保持线接触,两个端部夹持点9之间所夹持供砂管1的长度值视供砂管径的不同而不同，但满足所述端部夹持点的跨度值>10倍的管外径值。因为,如果跨度太低，则管路在一定负压下会造成软管硬化，从而对重量的测量进度造成的误差显著增大，以致无法实现准确测量。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述两个端部夹持点9之间所夹持供砂管1的长度为230-250mm，所述供砂管外径为23-25mm。另外，供砂管的内径通常为10mm～30mm，优选20mm。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述检测系统2通过内部的两个端部支撑点9以及中部的夹持架10与重量 检测仪11，精密测得两个端部支撑点9之间的供砂管管内浆料的重量参数，从而明确供砂管吸砂口7是否需要进行位移。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，检测系统2测得1供砂管的重量值传递至控制系统8内，通过对标准重量值进行对比分析后发现超出额定重量值的允许范围，则表明供砂管1内的介质浓度超标，此时，控制系统8直接控制升降装置4，升降装置4直接将供砂管吸砂口7的位置向上移动，直至检测系统2测得的重量值满足额定浓度对应的重量值；检测系统2测得供砂管的重量值传递至控制系统8内，通过对标准重量值进行对比分析后发现低于额定重量值的允许范围后，则表明供砂管1内的介质浓度过低，则控制系统8直接控制升降装置4，升降装置4通过升降装置，直接将供砂管吸砂口7的位置向下缓慢移动，直至检测系统2测得的重量值满足额定浓度对应的重量值。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，中部夹持架10与供砂管1的外壁面保持较窄的柱面接触，柱面的宽度值<10mm；重量检测仪11获得准确重量值所需的位移变化量必须满足<2mm。这里，柱面接触的意思是中部夹持架10与供砂管1之间有一段圆柱面是完全接触的，这样能保证测量精度。另外，柱面的宽度值<10mm；重量检测仪11的位移变化量必须满足<2mm，即每次移动不大于2mm。因为在负压状态下软管会硬化，硬化后的软管会产生一定的抗挠度能力，如果向下移动距离值较大(如果大于2mm)，则挠度就很大了，这样重量测量仪测量的重量值其实只是部分重量值，另一部分的重量值是通过硬化后的软管自身抵抗掉的，所以每次位移不能超过2mm。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述供砂管1为软管，且管壁具备一定的形状抗压能力，其抗压范围满足正压>＝0.3Mpa，负压<-0.5Mpa。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法，其特征在于，所述端部夹持点9与中部夹持架10的中心点保持在同一个水平线上。本发明的后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置技术方案如下：一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置，系利用重量的检测与控制作用来实现对供砂管中的砂浆浓度的稳定控制，从而实现对后混合喷射系统中吸入砂量的稳定控制，其特征在于：内装有含有一定硬质磨粒料浓度的浆料的供砂桶6，用于使得供砂管吸砂口7在所述供砂桶6内上下移动的升降装置4，通过供砂管1依次连接检测系统2和升降装置4，4升降装置通过升降装置的控制信号线5连接控制系统8，控制系统8通过信号传输线连接检测系统2。根据本发明的后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置，其特征在于，检测系统2为一圆柱杆状结构，内部设置有两个端部支撑点9，中部设置夹持架10，支撑供砂管，供砂管内设置管状重量 检测仪11。当检测系统2测得供砂管1的重量值传递至控制系统8内，通过对标准重量值进行对比分析后发现超出额定重量值的允许范围后，则表明供砂管1内的介质浓度超标，则控制系统8直接控制升降装置4，升降装置4通过升降，直接将供砂管吸砂口7的位置向上缓慢移动。供砂桶6内部的浓度分布规律曲线，即在确定磨粒料种类、磨粒料粒度及其与水的混合体积比的情况下并锁定搅拌参数后，供砂桶6内的浆料浓度与供砂桶6的桶深高度值呈规律分布，即随着深度的增加，浓度增高，直至检测系统2测得的重量值满足额定浓度对应的重量值。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置，其特征在于，所述检测系统2为一重量检测装置，该检测装置由两个端部夹持点9与中间检测夹持架10以及重量检测仪11组成，其中，两个端部夹持点9与供砂管1的外壁面始终保持线接触,两个端部夹持点9之间所夹持供砂管1的长度值视供砂管径的不同而不同，但必须满足所述端部夹持点的跨度值>10倍的管外径值。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置，其特征在于，中部夹持架10与供砂管1的外壁面保持较窄的柱面接触，柱面的宽度值<10mm；重量检测仪11位移变化量满足<2mm。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置，重量 检测仪11为弹簧式力学测量仪器，或普通的位移测量仪，通过位移值转化重量测量值。图示中部夹持架10为环形夹紧装置，即夹紧中间位置的一节管路，通过该夹紧部位的重量下垂量来测量重量值，来实现对管内重量的理论测算，从而达到对抽吸浓度的指导修正作用，其获得准确重量值所需的位移变化量必须满足<2mm。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置，其特征在于，所述供砂管1为软管，且管壁具备一定的形状抗压能力，其抗压范围满足正压>＝0.3Mpa，负压<-0.5Mpa。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制装置，所述端部夹持点9与中部夹持架10的中心点保持在同一个水平线上。根据本发明的一种后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法及其控制装置，所述浓度控制系统可广泛的用于不同种类的/特别是单一种类的硬物颗粒与液体的混合浓度控制，其中硬物硬质磨粒料可为石榴石、铁砂、钢丝切丸、不锈钢丸等，液体介质为液态水、油等。附图说明图1为本发明的砂浆供应供砂管的整体布置示意图；图2为检测系统2的结构示意图。图3为检测系统2内部的详细结构示意图。图中，1供砂管、2检测系统、3信号传输线、4升降装置、5升降装置的控制信号线、6供砂桶、7供砂管吸砂口、8控制系统、9夹持点、10重量测量点的夹持架、11重量检测 仪。具体实施方式以下，以实施例，具体说明本发明的后混合高压射流清洗用供砂浓度控制方法。实施例如上所述，本方案是利用对砂浆抽送供砂管中一段软管内重量的测量来实现对砂浆抽送供砂管1内部浆料浓度进行精确控制的方法，具体如图1～图2所示。为保证本方法具有理想的控制效果，本发明的实施方式如下：首先需要对控制系统8内的额定指标进行实验论证，即在某一种磨粒料(如40目石榴石)、在一定浓度下、采用某一特殊型号的供砂软供砂管1且通过两个端部支撑点9时，重 量检测 仪11实际发生的测量值是多少，通过多次的实验，明确该磨粒料不同浓度下的额定重量值与对应的重量允许范围，作为控制系统8内的控制标准。在进行实际作业时，供砂管吸砂口7在升降装置4的作用下插入至供砂桶6中的某一高度保持不动，然后通过供砂管1传递过来的抽吸力直接从供砂桶6中抽吸到含有一定硬质磨粒料浓度的浆料，此时的浆料浓度正是供砂管吸砂口7所在位置的供砂桶6内部的真实浓度，当浆料流动至检测系统2时，两个端部支撑点9之间保持有200mm的间距。两支撑点均为刚性支撑，故供砂软供砂管1因内部通有浆料而必然产生一定的挠曲，该挠曲在夹持架10与重量检测 仪11的作用下，将重量传递至 重量检测仪11，从而获得该长度200mm内供砂软管及内部介质的一个重量值，该测量值通过信号线3传递至控制系统8进行参数对比。当控制系统8对比分析后发现测量值超出额定重量值的允许范围(具体允许范围采用相对比值进行范围界定，该允许范围为：0％～78％，优选范围为±5％)后，则表明供砂管1内的介质浓度超标，则控制系统8直接控制升降装置4，升降装置4通过升降装置，直接将供砂管吸砂口7的位置向上缓慢移动。对应上述允许范围，按照移动速度为5mm/s、每移动一步的步长为5mm来计算，每次移动距离为20mm，直至检测系统2测得的重量值满足额定浓度对应的重量值即可。当控制系统8对比分析后发现测量值低于额定重量值的允许范围后，则表明供砂管1内的介质浓度过低，则控制系统8直接控制升降装置4，升降装置4通过升降装置，直接将供砂管吸砂口7的位置向下缓慢移动，直至检测系统2测得的重量值满足额定浓度对应的重量值即可。以上借助于具体实施例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定，该发明可用于对硬物颗粒与水的不同比例混合物的重量浓度进行稳定控制，所有这些本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。本发明充分利用对供砂软管内重量值的测量达到对供砂软管内浆料重量比的精确控制，通过合理测量与对比分析即可实现对供砂管1内部的浆料重量比浓度进行稳定控制。由于本发明所采用技术已经成熟，可以实施，推广应用完全可行。另一方面，本发明能提高表面处理的效率与稳定性。因此，本发明在表面处理生产领域具有广阔的应用前景。