[发明专利]一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置和方法

权利要求书

1.一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置，其特征在于：包括高压水供给系统、与所述高压水供给系统通过管道相连用以促使所述高压水空化的高压气供给系统、与所述高压水供给系统的出水端相连的喷嘴，待强化试件设于所述喷嘴的水流喷射处，所述装置还包括淹没水供给系统、空气供给系统以及对所述高压水供给系统和所述高压气供给系统的工作状态进行监测的监测系统，所述监测系统分别与所述高压水供给系统以及所述高压气供给系统电连接；所述淹没水供给系统包括通过管道相连的第三阀门组件、第三检测组件、加热器以及冷却器，所述喷嘴具有与所述高压水供给系统的出水端相连的内腔、包裹所述内腔并设于所述内腔外周的外腔，所述内腔与所述外腔在所述喷嘴的出水口相连通，所述淹没水供给系统的出水端与所述喷嘴的所述外腔相连；所述空气供给系统包括气瓶、与所述气瓶通过管道相连的第四阀门组件和第四检测组件，所述空气供给系统与所述喷嘴的所述外腔相连。

2.根据权利要求1所述的一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置，其特征在于：所述装置还包括试验测试系统，所述试验测试系统包括顶部具有开口的水槽以及所述喷嘴，所述喷嘴可水平滑动、可上下升降且可转动的设于所述开口的正上方，所述水槽和所述喷嘴之间设有用以安装所述待强化试件的安装装置，所述喷嘴喷射出的水流进入所述水槽。

3.根据权利要求2所述的一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置，其特征在于：所述安装装置包括设于所述水槽中并位于所述喷嘴下方的样品安装台、以及设于所述喷嘴下方的样品夹具，所述样品夹具与驱动电机的输出端相连，当所述待强化试件为回转类试件时，将所述回转类试件安装于所述样品夹具上。

4.根据权利要求2所述的一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置，其特征在于：所述高压水供给系统至少包括通过管道相连的高压泵、第一阀门组件和第一检测组件，所述高压水供给系统与所述水槽相连，所述水槽与所述高压水供给系统之间依次设有过滤组件和循环泵，所述高压水供给系统、所述喷嘴、所述水槽、所述过滤组件和所述循环泵构成水循环系统。

5.根据权利要求4所述的一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置，其特征在于：所述高压水供给系统还包括设于所述高压泵之后的蓄能器、加热器以及冷却器，所述过滤组件包括第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路的两端分别与所述水槽和所述循环泵相连，所述第一支路上依次设有过滤器以及分别设于所述过滤器两端的两针阀，所述第二支路上设有针阀，所述高压气供给系统设于所述蓄能器与所述高压泵之间，所述高压气供给系统包括通过管道相连的高压气泵、第二阀门组件和第二检测组件。

6.一种使用权利要求5所述的装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将待强化试件设于所述喷嘴下方；

（2）调整所述喷嘴与所述待强化试件之间的竖直距离、水平距离以及喷射角度；

（3）启动所述高压水供给系统和所述高压气供给系统，通过所述监测系统控制所述高压水供给系统中水的压力、流速和温度，并控制所述高压气供给系统向所述高压水中的气体注入流量，保证由所述喷嘴喷出的水流喷射至待强化试件表面；

（4）启动所述空气供给系统，调整所述空气供给系统中的所述第四阀门组件控制通入所述喷嘴的气体流量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）和所述步骤（3）之间还具有如下步骤：调整所述水槽中的水位，使所述喷嘴位于所述水槽的液位以下；或调整所述水槽中的水位使其位于所述待强化试件下方，启动淹没水供给系统并调整所述第三阀门组件控制淹没水供给系统的流速。