[发明专利]一种磨料预浸润型水刀切割器及其磨料预浸润方法

说明书

本发明公开了一种磨料预浸润型水刀切割器，包括切割器主体、输送管、磨料预浸润器、盖板、密封圈、单向阀、排气阀；磨料预浸润器固定在切割器主体上端部分。磨料预浸润器包含其轴线的剖面呈“出”字形，盖板安置在磨料预浸润器的上端时，可使磨料预浸润器形成两个腔室，分别为一级腔室与二级腔室；磨料预浸润器下端面的两个通孔与单向阀连接之后，通过两个对称的输送管与切割器主体上的两个倾斜的通孔相连，并与切割器内部连通。本发明在磨料与高速水射流混合之前，通过二级腔室的磨料预浸润器将磨料粒子彻底湿润，再进入切割器与高速水射流混合，避免了干燥的磨料颗粒在高速碰撞碳钢时产生火花，从而降低水刀在切割易燃易爆品时的安全隐患。

技术领域

本发明涉及高压水射流加工领域，具体的说是一种磨料预浸润型水刀切割器及其磨料预浸润方法。

背景技术

高压水射流技术近些年来发展十分迅速，其在机械加工领域的应用尤为广泛。通过在高压水束中引入磨料，利用磨料从高速水流获得的能量对工件进行磨蚀可极大的提高水射流的切割能力。根据磨料引入的方式不同，磨料水射流可以分为前混合磨料射流与后混合磨料射流。由于前混合磨料射流发生系统需要高压磨料罐，且安全性还存在一些尚未解决的难题。相比之下，后混合磨料射流在当前应用的更为广泛和普遍。当前高压水射流切割技术中所说的水刀即为后混合磨料射流。水刀的广泛应用与其独特的冷态切割优势是密不可分的，其在切割危险品如废弃炮弹、石油燃气管道等领域中发挥着重要作用。但随着相关技术的发展，研究者发现，在利用水刀切割碳钢时还是会有火花形成。例如，纪新刚2016年发表在《中国科技成果》第6期的论文《混合磨料射流切割安全分析》中就指出：由于后混合磨料射流属于三相流，磨料颗粒在空气的包裹下与高速液体混合，在还没来得及浸润之前就被喷射至金属表面；磨料颗粒与金属的高速碰撞、摩擦形成热能火星，在切割化学品、燃油管、燃气管等易燃易爆品时存在着安全隐患。当前，还没有针对解决该问题的相关研究和专利。为了提高水刀在切割易燃易爆品时的安全性，发明一种新型的水刀切割器显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决水刀在切割碳钢过程中产生火花这一难题，提供一种磨料预浸润型水刀切割器及其磨料预浸润方法。通过在现有水刀切割器上设置一磨料预浸润器，在磨料粒子与高速水射流混合之前将磨料粒子彻底浸润，然后再与高速射流混合，减少干燥的磨料颗粒在高速碰撞碳钢时产生的火花，从而降低水刀在切割易燃易爆品时的安全隐患。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磨料预浸润型水刀切割器，主要由切割器主体、输送管、磨料预浸润器、盖板、排气阀组成，所述磨料预浸润器整体为一圆柱形槽，圆柱形槽底部上凹形成一通孔，通孔中上部向外突出形成一圈环形槽将圆柱形槽分成一级腔室和二级腔室，一级腔室和通孔的上端面与二级腔室的上端面平齐；所述切割器主体紧密套在通孔内；所述盖板中部有盖板孔，穿过切割器主体盖在磨料预浸润器上；所述盖板上与二级腔室对应处开有低压水入口和排气孔，排气孔处安装有排气阀，二级腔室底部开有预浸润器底端通孔，预浸润器底端通孔处安装有底端通孔磨料阀；所述盖板上与一级腔室对应处开有磨料入口和自来水入口，所述一级腔室底部开有预浸润器中端通孔，预浸润器中端通孔处安装有中端通孔磨料阀；所述切割器主体外壁宝石喷嘴以下开有切割器通孔，输送管一端连接在切割器通孔处，另一端连接在底端通孔磨料阀上，连通切割器主体和二级腔室，所述自来水入口方向或自来水水流方向平行于通孔切面方向且向下倾斜一定角度，低压水入口方向或低压水流方向平行于一级腔室切面方向且向下倾斜一定角度。

优选地，上述的一种磨料预浸润型水刀切割器，所述通孔、一级腔室、二级腔室的墙壁上端面各开有一个截面为矩形的环形槽，环形槽内装有密封圈。

优选地，上述的一种磨料预浸润型水刀切割器，所述切割器主体外壁向外突出一圈边沿，磨料预浸润器能坐在边沿上。

优选地，上述的一种磨料预浸润型水刀切割器，所述切割器通孔朝底端通孔磨料阀倾斜。