一种超高压前混合磨料射流磨料量调节送料装置的制作方法

本发明涉及磨料水射流技术领域，更具体地说，涉及一种超高压前混合磨料射流磨料量调节送料装置。

背景技术：

磨料水射流为高压水射流的一种。它是以水为介质，利用高压发生装置获得巨大能量，磨料微粒被高压水射流加速，通过供料与混合装置加入到高压水束中，形成混合射流，依靠磨料和高压水束的高速冲击磨削的工艺。

磨料水射流系统主要由磨料罐、高压泵站、高压水喷嘴及磨料喷头组成。磨料微粒有棱角，且质量比水大，分布在水射流中相同高压条件下，磨料水射流对物体的冲击磨削力比普通水射流大。

磨料水射流的类型:

1、前混合式磨料水射流

系统运行时，接通高压水，使之与磨料斗混合成悬液，流经输送管从喷嘴喷出形成磨料水射流。在高压水喷射之前，磨料与水充分混合后，加压通过喷嘴而形成的高速流体。称为前混合式磨料水射流。

2、后混合式磨料水射流

在驱动压力作用下，高压水通过水喷嘴形成高速水流冲入混合腔。高速水流与磨料微粒在混合腔内相混合，从磨料喷嘴喷出形成磨料水射流。在高压水喷嘴之之后掺混到水中的，称为后混合式磨料水射流。

3、外混合式磨料水射流

磨料浆从喷头中路喷出，高压水射流从四周的水喷嘴射出，并汇聚在浆料射流的一点处，在多股水射流的卷吸作用下，磨料浆被混入水射流束中获得动能形成高速流体。

4、磨料浆体射流

浆体以高粘度的高聚物溶液作为载体，加入适量的磨料配制而成，在射流末端配置而成的高速流体。

目前最常见的磨料水射流技术主要为前混合磨料水射流和后混合磨料水射流。由于后混合磨料水射流不能使磨料与高速流动的水进行充分的混合，明显降低了水介质对磨料的传输效率，因此在相同能耗的情况下，后混合磨料水射流的切削能力远远低于前混合磨料水射流的切削深度。所以对于前混合磨料水射流的研究就成为磨料水射流研究的重点，但是长期以来前混合磨料水射流应用中一个关键性的问题就是磨料量的调控问题。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种超高压前混合磨料射流磨料量调节送料装置，它可以实现由加磨料口加入磨料后接到高压气源出口，调节压力到射流流体的压力，将出料口接到射流管路上，启动调速电机，带动外磁钢座同步旋转，外磁钢与内磁钢平行方向为n、s级，当外磁钢旋转时带动内磁钢旋转，在保证整个调节送料装置密封的同时，内磁钢座通过旋转轴驱动送料螺杆旋转，把磨料送到出料口，单位时间内的送料量由旋转速度和送料螺杆的导程确定，因此调节调速电机的转速可定量调节磨料在射流流体中的比例，实现前混合磨料水射流中的磨料量精准调控，另外设置助磨组件辅助磨料和水的混合，提高均匀混合效果，并使磨料在水中充分加速，使其具有更高的动能，从而提高作业效果。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种超高压前混合磨料射流磨料量调节送料装置，包括磨料筒，所述磨料筒上端安装有磨料罐堵头，所述磨料罐堵头上端安装有相匹配的压帽，所述磨料罐堵头上开凿有竖向分布的加磨料口，所述磨料筒下端右侧安装有连接块，所述连接块外端固定安装有电机座，所述电机座右端固定安装有调速电机，所述调速电机的输出端固定连接有位于电机座内的外磁钢座，所述外磁钢座上安装有外磁钢，所述外磁钢内转动连接有相匹配的内磁钢座，所述内磁钢座上安装有内磁钢，所述内磁钢远离调速电机一端固定连接有旋转轴，所述磨料筒下端左侧安装有送料管，所述送料管内设有与旋转轴之间固定连接的送料螺杆，所述送料螺杆上安装有多个均匀分布的助磨组件，所述送料管左端下侧固连通有出料口，所述出料口上安装有阀门。

进一步的，所述助磨组件包括位于送料螺杆外侧周向分布的不锈钢助磨球，所述不锈钢助磨球外表面上固定连接有双性连接管，所述双性连接管包括固定镶嵌于送料螺杆上的内插硬管和连接于内插硬管和不锈钢助磨球之间的弹性硅胶管，不锈钢助磨球起到促进磨料和液体的均匀混合效果的作用，使得磨料在后续的高压水中充分加速，获得更高的动能，从而提高作业效果，双性连接管起到连接不锈钢助磨球的作用，避免其脱离磁场随磨料一起旋进逃逸，内插硬管提供一定的支撑强度，弹性硅胶管则可以提供一定的形变弹性，可以在磁场和磨料的作用下进行高频动作，进一步提高混合效果。

进一步的，所述送料螺杆为中空结构，所述送料螺杆内固定安装有与微型气泵连接的主气管，所述主气管与多个内插硬管相互连通，且弹性硅胶管与不锈钢助磨球连通，利用气流对不锈钢助磨球的冲击加剧其振动效果，从而提升对磨料和液体的混合促进效果。

进一步的，所述不锈钢助磨球内部开凿有同心设置的储气空腔，所述不锈钢助磨球表面开凿有多个均匀分布的扩胀孔，且扩胀孔和弹性硅胶管均与储气空腔相连通，所述扩胀孔开口处粘接有形变扰动膜，可以将部分气流引导至扩胀孔中挤压形变扰动膜进行变形，实现不锈钢助磨球的局部膨胀和收缩现象，放大对磨料和液体的冲击效果，可以在磨料的有效行程内进行快速促进混合的效果，具体为使得液流在各点所处压力不同,因而使液层间相对运动加强,增加了液层间的湍动,使磨料和液体之间的混合效果得到明显的提高。

进一步的，所述形变扰动膜包括有大于扩胀孔面积的弹性塑料膜，所述弹性塑料膜外表面上固定连接有强化尼龙层，所述强化尼龙层内镶嵌有导热定形网，弹性塑料膜具有弹性形变的能力，且可以防止气体的泄漏，强化尼龙层则起到对弹性塑料膜的保护作用，防止在混合过程中磨料磨损弹性塑料膜的现象发生，导热定形网起到对强化尼龙层的定形和二次保护作用，可以分散和抵消很大一部分磨料的挤压力。

进一步的，所述扩胀孔从内到外直径逐渐变小，且扩胀孔内壁上涂覆有绝热涂层，起到对分散后的气流进行加速的作用，同时可以将气流的冲击力集中到形变扰动膜的中央一小部分区域上，方便挤压形变扰动膜进行快速变形的同时，不易因对形变扰动膜边缘产生过大的冲击力导致脱落现象的发生。

进一步的，所述内插硬管和弹性硅胶管之间固定连接有贴合在送料螺杆表面的定位片，所述定位片中心处开凿有多个均匀分布的透气孔，定位片起到对内插硬管和弹性硅胶管的连接加强作用，同时对弹性硅胶管的形变起到一定限位保护作用，避免形变过大导致疲劳损坏。

进一步的，所述定位片上端固定连接有辅助高弹芯杆，所述辅助高弹芯杆内镶嵌有电热丝，所述电热丝电性连接有安装于储气空腔内的电源，可以在靠近气流冲击前的终点处对其进行加热，使得气流在挤压形变扰动膜发生变形时与磨料和水进行接触，迫使发生一定程度的升温现象，有助于促进分子间的运动速率，在微观上提高混合效果。

进一步的，所述送料管左端安装有第二侧密封堵，所述内磁钢右侧安装有第一侧密封堵头，所述第二侧密封堵靠近送料螺杆一端固定连接有与其相匹配的支撑轴承，且送料螺杆与支撑轴承内环之间过盈配合，保持密封性良好的同时，提高送料螺杆工作状态下的稳定性，进而保证送料量的精确和均匀。

进一步的，所述磨料筒和送料管内壁上均涂覆有纳米防粘涂层，减少磨料在壁面上的沾附，提高磨料的有效利用率，避免浪费的同时有利于提高送料量的精确程度。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现由加磨料口加入磨料后接到高压气源出口，调节压力到射流流体的压力，将出料口接到射流管路上，启动调速电机，带动外磁钢座同步旋转，外磁钢与内磁钢平行方向为n、s级，当外磁钢旋转时带动内磁钢旋转，在保证整个调节送料装置密封的同时，内磁钢座通过旋转轴驱动送料螺杆旋转，把磨料送到出料口，单位时间内的送料量由旋转速度和送料螺杆的导程确定，因此调节调速电机的转速可定量调节磨料在射流流体中的比例，实现前混合磨料水射流中的磨料量精准调控，另外设置助磨组件辅助磨料和水的混合，提高均匀混合效果，并使磨料在水中充分加速，使其具有更高的动能，从而提高作业效果。

(2)助磨组件包括位于送料螺杆外侧周向分布的不锈钢助磨球，不锈钢助磨球外表面上固定连接有双性连接管，双性连接管包括固定镶嵌于送料螺杆上的内插硬管和连接于内插硬管和不锈钢助磨球之间的弹性硅胶管，不锈钢助磨球起到促进磨料和液体的均匀混合效果的作用，使得磨料在后续的高压水中充分加速，获得更高的动能，从而提高作业效果，双性连接管起到连接不锈钢助磨球的作用，避免其脱离磁场随磨料一起旋进逃逸，内插硬管提供一定的支撑强度，弹性硅胶管则可以提供一定的形变弹性，可以在磁场和磨料的作用下进行高频动作，进一步提高混合效果。

(3)送料螺杆为中空结构，送料螺杆内固定安装有与微型气泵连接的主气管，主气管与多个内插硬管相互连通，且弹性硅胶管与不锈钢助磨球连通，利用气流对不锈钢助磨球的冲击加剧其振动效果，从而提升对磨料和液体的混合促进效果。

(4)不锈钢助磨球内部开凿有同心设置的储气空腔，不锈钢助磨球表面开凿有多个均匀分布的扩胀孔，且扩胀孔和弹性硅胶管均与储气空腔相连通，扩胀孔开口处粘接有形变扰动膜，可以将部分气流引导至扩胀孔中挤压形变扰动膜进行变形，实现不锈钢助磨球的局部膨胀和收缩现象，放大对磨料和液体的冲击效果，可以在磨料的有效行程内进行快速促进混合的效果，具体为使得液流在各点所处压力不同,因而使液层间相对运动加强,增加了液层间的湍动,使磨料和液体之间的混合效果得到明显的提高。

(5)形变扰动膜包括有大于扩胀孔面积的弹性塑料膜，弹性塑料膜外表面上固定连接有强化尼龙层，强化尼龙层内镶嵌有导热定形网，弹性塑料膜具有弹性形变的能力，且可以防止气体的泄漏，强化尼龙层则起到对弹性塑料膜的保护作用，防止在混合过程中磨料磨损弹性塑料膜的现象发生，导热定形网起到对强化尼龙层的定形和二次保护作用，可以分散和抵消很大一部分磨料的挤压力。

(6)扩胀孔从内到外直径逐渐变小，且扩胀孔内壁上涂覆有绝热涂层，起到对分散后的气流进行加速的作用，同时可以将气流的冲击力集中到形变扰动膜的中央一小部分区域上，方便挤压形变扰动膜进行快速变形的同时，不易因对形变扰动膜边缘产生过大的冲击力导致脱落现象的发生。

(7)内插硬管和弹性硅胶管之间固定连接有贴合在送料螺杆表面的定位片，定位片中心处开凿有多个均匀分布的透气孔，定位片起到对内插硬管和弹性硅胶管的连接加强作用，同时对弹性硅胶管的形变起到一定限位保护作用，避免形变过大导致疲劳损坏。

(8)定位片上端固定连接有辅助高弹芯杆，辅助高弹芯杆内镶嵌有电热丝，电热丝电性连接有安装于储气空腔内的电源，可以在靠近气流冲击前的终点处对其进行加热，使得气流在挤压形变扰动膜发生变形时与磨料和水进行接触，迫使发生一定程度的升温现象，有助于促进分子间的运动速率，在微观上提高混合效果。

(9)送料管左端安装有第二侧密封堵，内磁钢右侧安装有第一侧密封堵头，第二侧密封堵靠近送料螺杆一端固定连接有与其相匹配的支撑轴承，且送料螺杆与支撑轴承内环之间过盈配合，保持密封性良好的同时，提高送料螺杆工作状态下的稳定性，进而保证送料量的精确和均匀。

(10)磨料筒和送料管内壁上均涂覆有纳米防粘涂层，减少磨料在壁面上的沾附，提高磨料的有效利用率，避免浪费的同时有利于提高送料量的精确程度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明送料螺杆部分的内部结构示意图；

图3为本发明助磨组件正常状态下的结构示意图；

图4为本发明助磨组件工作状态下的结构示意图；

图5为本发明形变扰动膜部分的结构示意图。

图中标号说明：

1加磨料口、2磨料罐堵头、3压帽、4磨料筒、5连接块、6外磁钢、7内磁钢、8第一侧密封堵头、9外磁钢座、10电机座、11调速电机、12旋转轴、13送料螺杆、14送料管、15支撑轴承、16第二侧密封堵头、17出料口、18主气管、19定位片、20内插硬管、21弹性硅胶管、22不锈钢助磨球、23形变扰动膜、24弹性塑料膜、25强化尼龙层、26导热定形网、27储气空腔、28扩胀孔、29辅助高弹芯杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种超高压前混合磨料射流磨料量调节送料装置，包括磨料筒4，磨料筒4上端安装有磨料罐堵头2，磨料罐堵头2上端安装有相匹配的压帽3，磨料罐堵头2上开凿有竖向分布的加磨料口1，磨料筒4下端右侧安装有连接块5，连接块5外端固定安装有电机座10，电机座10右端固定安装有调速电机11，调速电机11的输出端固定连接有位于电机座10内的外磁钢座9，外磁钢座9上安装有外磁钢6，外磁钢6内转动连接有相匹配的内磁钢座，内磁钢座上安装有内磁钢7，内磁钢7远离调速电机11一端固定连接有旋转轴12，磨料筒4下端左侧安装有送料管14，送料管14内设有与旋转轴12之间固定连接的送料螺杆13，送料螺杆13上安装有多个均匀分布的助磨组件，送料管14左端下侧固连通有出料口17，出料口17上安装有阀门，送料管14左端安装有第二侧密封堵16，内磁钢7右侧安装有第一侧密封堵头8，第二侧密封堵16靠近送料螺杆13一端固定连接有与其相匹配的支撑轴承15，且送料螺杆13与支撑轴承15内环之间过盈配合，保持密封性良好的同时，提高送料螺杆13工作状态下的稳定性，进而保证送料量的精确和均匀，磨料筒4和送料管14内壁上均涂覆有纳米防粘涂层，减少磨料在壁面上的沾附，提高磨料的有效利用率，避免浪费的同时有利于提高送料量的精确程度。

请参阅图2，助磨组件包括位于送料螺杆13外侧周向分布的不锈钢助磨球22，不锈钢助磨球22外表面上固定连接有双性连接管，双性连接管包括固定镶嵌于送料螺杆13上的内插硬管20和连接于内插硬管20和不锈钢助磨球22之间的弹性硅胶管21，不锈钢助磨球22起到促进磨料和液体的均匀混合效果的作用，使得磨料在后续的高压水中充分加速，获得更高的动能，从而提高作业效果，双性连接管起到连接不锈钢助磨球22的作用，避免其脱离磁场随磨料一起旋进逃逸，内插硬管20提供一定的支撑强度，弹性硅胶管21则可以提供一定的形变弹性，可以在磁场和磨料的作用下进行高频动作，进一步提高混合效果，送料螺杆13为中空结构，送料螺杆13内固定安装有与微型气泵连接的主气管18，主气管18与多个内插硬管20相互连通，且弹性硅胶管21与不锈钢助磨球22连通，利用气流对不锈钢助磨球22的冲击加剧其振动效果，从而提升对磨料和液体的混合促进效果。

请参阅图3-4，不锈钢助磨球22内部开凿有同心设置的储气空腔27，不锈钢助磨球22表面开凿有多个均匀分布的扩胀孔28，且扩胀孔28和弹性硅胶管21均与储气空腔27相连通，扩胀孔28从内到外直径逐渐变小，且扩胀孔28内壁上涂覆有绝热涂层，起到对分散后的气流进行加速的作用，同时可以将气流的冲击力集中到形变扰动膜23的中央一小部分区域上，方便挤压形变扰动膜23进行快速变形的同时，不易因对形变扰动膜23边缘产生过大的冲击力导致脱落现象的发生，扩胀孔28开口处粘接有形变扰动膜23，可以将部分气流引导至扩胀孔28中挤压形变扰动膜23进行变形，实现不锈钢助磨球22的局部膨胀和收缩现象，放大对磨料和液体的冲击效果，可以在磨料的有效行程内进行快速促进混合的效果，具体为使得液流在各点所处压力不同,因而使液层间相对运动加强,增加了液层间的湍动,使磨料和液体之间的混合效果得到明显的提高。

请参阅图5，形变扰动膜23包括有大于扩胀孔28面积的弹性塑料膜24，弹性塑料膜24外表面上固定连接有强化尼龙层25，强化尼龙层25内镶嵌有导热定形网26，弹性塑料膜24具有弹性形变的能力，且可以防止气体的泄漏，强化尼龙层25则起到对弹性塑料膜24的保护作用，防止在混合过程中磨料磨损弹性塑料膜24的现象发生，导热定形网26起到对强化尼龙层25的定形和二次保护作用，可以分散和抵消很大一部分磨料的挤压力。

内插硬管20和弹性硅胶管21之间固定连接有贴合在送料螺杆13表面的定位片19，定位片19中心处开凿有多个均匀分布的透气孔，定位片19起到对内插硬管20和弹性硅胶管21的连接加强作用，同时对弹性硅胶管21的形变起到一定限位保护作用，避免形变过大导致疲劳损坏，定位片19上端固定连接有辅助高弹芯杆29，辅助高弹芯杆29一方面起到对弹性硅胶管21的弹力支撑作用，避免弹性硅胶管21过度形变后失效，另一方面起到承纳电热丝的作用，辅助高弹芯杆29采用高弹性金属材料制成，辅助高弹芯杆29内镶嵌有电热丝，电热丝电性连接有安装于储气空腔27内的电源，可以在靠近气流冲击前的终点处对其进行加热，使得气流在挤压形变扰动膜23发生变形时与磨料和水进行接触，迫使发生一定程度的升温现象，有助于促进分子间的运动速率，在微观上提高混合效果。

本发明可以实现由加磨料口1加入磨料后接到高压气源出口，调节压力到射流流体的压力，将出料口17接到射流管路上，启动调速电机11，带动外磁钢座9同步旋转，外磁钢6与内磁钢7平行方向为n、s级，当外磁钢6旋转时带动内磁钢7旋转，在保证整个调节送料装置密封的同时，内磁钢座通过旋转轴12驱动送料螺杆13旋转，把磨料送到出料口17，单位时间内的送料量由旋转速度和送料螺杆13的导程确定，因此调节调速电机11的转速可定量调节磨料在射流流体中的比例，实现前混合磨料水射流中的磨料量精准调控，另外设置助磨组件辅助磨料和水的混合，提高均匀混合效果，并使磨料在水中充分加速，使其具有更高的动能，从而提高作业效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。