[发明专利]一种超前预混合磨料水射流设备和发生方法

权利要求书

1.一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：包括搅拌桶(1)、搅拌器(3)、供料泵(5)、注浆泵(10)以及喷嘴(14)；

其中，所述搅拌桶(1)中设置有能够对其内部进行循环搅拌的搅拌器(3)；

所述搅拌桶(1)的底部采用管路一(4)与所述供料泵(5)的输入端相连通；

所述供料泵(5)的输出端采用管路二(6)与三通球阀(7)的进液端相连通；

所述三通球阀(7)的其中一个出液端采用管路三(8)与搅拌桶(1)相连通，其另一个出液端采用管路四(9)与注浆泵(10)的注浆泵进料口(19)相连通；

所述注浆泵(10)的注浆泵出料口采用高压软管(13)与喷嘴(14)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述注浆泵(10)为柱塞式注浆泵，其最高压力为40MPa。

3.根据权利要求1或2所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述喷嘴(14)的出口处还设置有截断式脉冲射流产生装置，所述截断式脉冲射流产生装置主要由电机(15)、旋转轴(16)和截断圆盘(17)组成；

其中，所述截断圆盘(17)上布有孔体，所述截断圆盘(17)与所述旋转轴(16)同轴固定相连，所述旋转轴(16)由所述电机(15)所驱动。

4.根据权利要求3所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述截断圆盘(17)的最外圈设有24个圆周阵列分布的圆孔，中圈设有12个圆周阵列分布的圆孔，内圈设有6个圆周阵列分布的圆孔，且当所述喷嘴(14)喷出的射流经过圆孔时，射流通过；在未经过圆孔时，射流被截断，从而形成脉冲磨料水射流。

5.根据权利要求4所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述注浆泵进料口(19)还采用管路五(11)与所述管路三(8)相连通；

所述注浆泵出料口(20)还采用管路六(12)与所述管路五(11)相连通。

6.根据权利要求1所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述搅拌器(3)包括：

内转轴(31)，其转动设置于所述搅拌桶(1)中，且由外部搅拌电机(2)所驱动转动，所述内转轴(31)的底部自上而下同轴依次固定有第一螺旋叶(34)、第二螺旋叶(35)以及导流叶片(37)；

外定筒(32)，其固定于所述搅拌桶(1)中，且套设于所述内转轴(31)的外部，且所述外定筒(32)与所述第二螺旋叶(35)相配合能够实现对于磨料混合水的抽吸；

提升筒(36)，其固定于所述外定筒(32)的内部，且用于与所述第一螺旋叶(34)相配合从而实现对于混合液的抽吸；以及

内循环管(33)，其被配置为圆周阵列排布的多个，且各个所述内循环管(33)均与所述外定筒(32)相连通。

7.根据权利要求6所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述第二螺旋叶(35)的外径大于所述第一螺旋叶(34)的外径。

8.根据权利要求6所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述内循环管(33)的出液端沿所述外定筒(32)的径向方向向外延伸分布。

9.根据权利要求6所述的一种超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：所述外定筒(32)的底部连接有套设在导流叶片(37)外部的导向头(38)；

所述导向头(38)包括连接环(381)、导向叶片(383)以及连接座(384)；

其中，所述连接环(381)为上下对称设置的两个，两个所述连接环(381)之间采用多个连接杆(382)相连，且相邻两个所述连接杆之间布设有导向叶片(383)，相邻两个所述导向叶片(383)之间能够形成导流通道；

位于上部的所述连接环(381)采用连接座(384)与所述外定筒(32)相连，所述连接座(384)上开设有循环孔(39)。

10.一种超前预混合磨料水射流设备的发生方法，其采用如权利要求1-9任一项所述的超前预混合磨料水射流设备，其特征在于：其包括如下步骤：

S1.在搅拌桶(1)中加入磨料和水；

S2.调节三通球阀(7)使得管路三(8)与管路二(6)之间为通路；起动搅拌器(3)，对加入搅拌桶(1)中的磨料和水进行内循环混合；同时打开供料泵(5)，此时磨料和水通过管路一(4)、管路二(6)和管路三(8)返回到搅拌桶(1)内，进一步进行外循环混合；

S3.调节三通球阀(7)使得管路四(9)与管路二(6)之间为通路，供料泵(5)将混合均匀得到的磨料混合水供至注浆泵进料口(19)；

S4.打开注浆泵(10)开关，注浆泵进料口(19)处的磨料混合水经注浆泵(10)进行加压后，流出注浆泵出料口(20)，并在耐高压软管(13)和喷嘴(14)处进行加速；其中，流至注浆泵进料口(19)处过量的混合磨料水以及注浆泵出料口(20)处过量混合磨料水分别经管路五(11)和管路六(12)到达管路三(8)，进入搅拌桶(1)内，进一步将磨料和水混合均匀；

S5.根据工况条件，调节注浆泵(10)的频率对磨料射流频率进行调节；当所需频率大于80Hz时，打开电机(15)，带动截断圆盘(17)旋转，通过调节截断圆盘转速和射流经过圆孔位置，改变磨料脉冲水射流频率。