[发明专利]一种两级加气可调比例气液混合喷嘴装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种两级加气可调比例气液混合喷嘴装置及使用方法，装置包括喷嘴组件、阀体组件以及活塞组件，喷嘴组件包括喷嘴座和喷嘴，阀体组件包括阀体、弹簧、压盖、丝杆和阀芯，活塞组件包括活塞缸，通过喷嘴座的气管接头向装置内通入高压气体，通过向活塞缸的进水接头内通入高压水，将纯水射流变为气液混合的气泡流或者弹状流，高压气体基于喷嘴座实现二次加气，提高了射流冲蚀能力；同时通过调节丝杆改变弹簧的压紧程度，以此控制阀芯与阀体之间的过流环隙，达到控制进水流量，可调气液比例的目的；本申请解决了常规气液两相水射流雾化严重、冲蚀效率低以及气液比例不可调的问题，针对不同的工况条件，可以有效提高射流破岩效率。

技术领域

本发明涉及一种两级加气可调比例气液混合喷嘴装置及使用方法，属于高压水射流工程技术领域。

背景技术

我国矿产资源分布呈现多煤少油的状态，因此煤炭作为支撑经济发展的重要能源之一，需求量十分巨大，随着高压水射流的广泛应用，在煤层瓦斯开采中逐渐演化成了一个热门领域。近年来随着新型高压射流技术如磨料射流、空化射流、脉冲射流、自激振荡射流及气液两相射流的研究与应用，煤矿开采的效率获得了巨大的提高。

但是上述新型的高压射流技术或多或少存在一些如磨料磨损破坏严重，靶距有限，操作复杂等问题，因此衍生出了气液两相射流，因为其能降低射流破岩的门限压力，提高射流破岩效率，在水力破岩领域得到了更为广泛的应用，如今气液两相流广泛应用于：多重管旋喷技术，冲穴造孔，水力清洗等领域；但是常规的气液两相水射流技术存在雾化严重，冲蚀效率低，气液比例不可调的问题，因此亟需一种新的结构可以有效提高射流破岩效率，能够在水力破岩领域得到广泛应用。

发明内容

本发明提供一种两级加气可调比例气液混合喷嘴装置及使用方法，解决了背景技术中指出的常规气液两相水射流雾化严重、冲蚀效率低以及气液比例不可调的问题，可以有效提高射流破岩效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种两级加气可调比例气液混合喷嘴装置，包括喷嘴组件、阀体组件以及活塞组件；

前述的喷嘴组件包括喷嘴座和喷嘴，喷嘴的外圆端部插设在喷嘴座内孔中，且喷嘴通过喷嘴座端面的台阶实现轴向定位；

在喷嘴座内开设若干加气流道，且若干加气流道与喷嘴内孔中轴线垂直开设，喷嘴嵌入喷嘴座的部分布设若干圆锥流道段，圆锥流道段的段数与加气流道个数匹配，且每个加气流道匹配一段圆锥流道段，每段圆锥流道段上开设若干加气流道孔；

每个加气流道配设一个气管接头，在气管接头上安装单向阀；

前述的阀体组件包括阀体、弹簧、压盖、丝杆和阀芯，喷嘴的另一端与阀体的一端螺接，阀体的另一端嵌设在压盖的内孔中；阀芯外部设有凸缘，阀芯的外锥面嵌设在阀体另一端的内孔中，且阀体另一端的内孔内壁为圆锥面，与阀芯的外锥面匹配压紧；阀芯外部靠近圆锥面的位置设置凸缘，阀芯嵌入阀体时，凸缘与阀体另一端内孔内壁配合；还包括弹簧，其套设在阀芯上，且弹簧一端与阀芯的凸缘面接触，弹簧的另一端与压盖的内孔台阶面接触；

丝杆插设在压盖的丝杆螺纹孔内，且与压盖传动连接，通过转动丝杆对弹簧压紧程度进行调节；

前述的活塞组件包括活塞缸，阀芯的另一端设置一个活塞段，活塞段外圆置于活塞缸内，与活塞缸内孔滑动配合；

作为本发明的进一步优选，在喷嘴座内开设第一加气流道以及第二加气流道，在喷嘴嵌入喷嘴座的部分布设第一圆锥流道段以及第二圆锥流道段，第一加气流道与第一圆锥流道段通过若干第一加气流道孔匹配连通，第二加气流道与第二圆锥流道段通过若干第二加气流道孔匹配连通，且第二加气流道靠近喷嘴的外圆端部；

前述的第一圆锥流道段和第二圆锥流道段连通，连通后的内腔呈圆锥状，且第二圆锥流道段的锥度小于第一圆锥流道段的锥度，第二圆锥流道段的长度小于第一圆锥流道段的长度；