[实用新型]一种三相空化磨料水射流切割装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三相空化磨料水射流切割装置，属于水下切割技术领域。

背景技术

现有的机械摩擦式切割，不仅速度慢、污染环境，而且成本高。现有的高压水（200Mpa）切割，存在切割时水流压力大可能引起人体大面积的组织损伤，且切割效率极低的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种切割效率高，既安全又环保的三相空化磨料水射流切割装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种三相空化磨料水射流切割装置，包括水箱、过滤器、空化柱塞泵、安全阀、调压阀、三通、磨料罐、旋转喷头、混合器及切割喷头，所述过滤器的一端通过管道与所述水箱相连通，另一端通过管道与所述空化柱塞泵的一端相连通，所述安全阀及所述调压阀分别通过管道与所述空化柱塞泵的另一端相连通，所述三通的一个端口与所述调压阀相连通，一个端口与所述磨料罐相连通，另一个端口与所述混合器相连通，所述旋转喷头安装在所述磨料罐内，所述磨料罐的底部与所述混合器相连通，所述混合器的一端与所述水箱相连通，另一端与所述切割喷头相连通。

本实用新型的有益效果是：

1、在本实用新型三相空化磨料水射流切割装置使用时，清洗范围广， 适用于海上水下的切割环境，特别是能用于易燃易爆危险环境的冷切割。具有切割射流压力小，为50MPa以下，避免了在超高压环境中工作的危险。

2、本实用新型成本低，节省25％的材料和40％的劳动力，生产率提高5倍以上。切割效率高，具有安全、环保的优点。利用本实用新型设计研制一种围压淹没环境下的空化磨料水射流切割装置有较大的经济意义和重要应用价值。

切割喷嘴采用优化设计，并用耐磨材料研制；空化柱塞泵和混合器等关键技术采用精确供磨料以及在智能化、数控化控制等方面技术。

空化射流是液体流在一定压力和一定温度下发生的含有数量不等气泡的水射流。每当降低液流压力降低液流速度或提高液体温度等都可使液流发生空化。空化泡形成、发展和溃灭不仅与流体的汽化压力有关，还与液体中气核的大小和数量有直接关系。影响空化初生的主要因素有：液体本身的特性（表面张力、抗拉强度、温度、总空气含量、自由气体浓度、核谱即空化核的大小和尺度分布、黏性、压缩性、密度、饱和蒸汽压等）液体的流体动力特性（湍流度、流场中的压力梯度、压力随时间的变化过程、热传导、气体扩散效应等）和沉浸物体面的物化特性（表面浸润性、多孔性、粗糙度等）。其中空化核的存在是液体空化的先决条件，围压场的作用是液体空化的外因，压力幅值和施压时间决定液体空化状态。由于液流形成水射流能诱发空化泡，产生具有介孔气泡的水射流，将它冲击物面时，便会比无介孔气泡的水射流有更大的冲蚀动能。如果将含有介孔气泡的水射流为载体，加入适量的磨料粒子配置成一种非牛顿流体，则这种三相磨料水组成的射流称为三相空化磨料水射流。由于空化磨料水射流可至浆体流均匀化，使空化磨料射流呈现剪切稀化特性，大大降低了流体在输送管路中的压力梯度，在围压淹没环境下，流体中的空泡不仅起到传递能量的作用，形成高速射流时，射流束表现出显著的密集型，而且当浆体射流冲击到物体表面时，又表现为类固体 的瞬时刚性，可以把更多的能量聚集，形成对物面的打击合力。由于空化磨料水射流冲击靶面时，除滞止压力、冲蚀和磨削外，还有空化、水锤作用，剪切应力、楔劈等多种作用力的聚合，使水下切割在50Mpa以下的条件得以实现。

在海洋石油平台拆除作业中，水下废弃采油井口的切割是其中最重要也是最昂贵的一项工程作业。利用本实用新型三相空化磨料水射流切割装置不仅可以更好地解决海上钻井平台废弃井口、支架以及各类水下工程的切割问题。而且还可以进行船舶拆除、易燃易爆危险环境的冷切割、玻璃、合金、陶瓷和碳化金属、热敏材料、纤维复合材料等材料的高精度切割及其它复杂形状的物体的切割。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述三相空化磨料水射流切割装置还包括压力表，所述压力表安装在所述空化柱塞泵上。

进一步，所述三相空化磨料水射流切割装置还包括旋柄盖及泄压阀，所述旋柄盖及泄压阀分别安装在所述磨料罐的顶部。

进一步，所述三相空化磨料水射流切割装置还包括空化喷嘴，所述空化喷嘴安装在所述混合器的一端，所述混合器通过所述空化喷嘴与所述水箱相连通。