[发明专利]一种超前预混合磨料水射流设备和发生方法

说明书

本发明公开了一种超前预混合磨料水射流设备和发生方法，包括：搅拌桶、搅拌器、供料泵、注浆泵以及喷嘴；其中，所述搅拌桶中设置有能够对其内部进行循环搅拌的搅拌器；所述搅拌桶的底部采用管路一与所述供料泵的输入端相连通；所述供料泵的输出端采用管路二与三通球阀的进液端相连通；所述三通球阀的其中一个出液端采用管路三与搅拌桶相连通，其另一个出液端采用管路四与注浆泵的注浆泵进料口相连通；所述注浆泵的注浆泵出料口采用高压软管与喷嘴相连通。

技术领域

本发明涉及磨料水射流技术领域，具体涉及一种超前预混合磨料水射流设备和发生方法。

背景技术

磨料水射流技术是近代发展起来的新技术，在工业切割、岩石掘进、表面清洗和钻探开采等方面具有广泛应用。根据加料方式不同，磨料水射流分为前混合磨料水射流和后混合磨料水射流。由于后混合磨料水射流不能使磨料与高速流动的水进行充分的混合，明显地降低了水介质对磨料的传输效率，且对磨料加速时间短、加速不充分，因此在岩石掘进、钻探开采等方面，后混合磨料水射流的破岩能力差，外加上工程环境的限制，无法使用后混合磨料水射流。同时，虽然前混合磨料水射流磨料混合均匀，且磨料加速时间长，破煤岩效果较好，但是限制前混合磨料水射流大规模应用的一个关键难题就是磨料连续供料问题；另外前混合磨料水射流和后混合磨料水射流进行破煤岩时水垫效应较为明显，能量利用率较低，破煤岩效果较脉冲式磨料水射流较差。

为了实现前混合磨料射流真正意义上的连续供料，“一种双罐双泵式前混合磨料射流连续工作系统”(CN107953270B)采用两个高压磨料罐和两个高压水泵进行交替工作实现连续供料，但此设备结构复杂，且不能精确控制混沙比，同时该工作系统为连续性射流，水垫效应明显。

因此，有必要提供一种超前预混合磨料水射流设备和发生方法以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超前预混合磨料水射流设备，包括搅拌桶、搅拌器、供料泵、注浆泵以及喷嘴；

其中，所述搅拌桶中设置有能够对其内部进行循环搅拌的搅拌器；

所述搅拌桶的底部采用管路一与所述供料泵的输入端相连通；

所述供料泵的输出端采用管路二与三通球阀的进液端相连通；

所述三通球阀的其中一个出液端采用管路三与搅拌桶相连通，其另一个出液端采用管路四与注浆泵的注浆泵进料口相连通；

所述注浆泵的注浆泵出料口采用高压软管与喷嘴相连通。

进一步，作为优选，所述注浆泵为柱塞式注浆泵，其最高压力为40MPa。

进一步，作为优选，所述喷嘴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、旋转轴和截断圆盘组成；

其中，所述截断圆盘上布有孔体，所述截断圆盘与所述旋转轴同轴固定相连，所述旋转轴由所述电机所驱动。

进一步，作为优选，所述截断圆盘的最外圈设有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。

进一步，作为优选，所述注浆泵进料口还采用管路五与所述管路三相连通；

所述注浆泵出料口还采用管路六与所述管路五相连通。

进一步，作为优选，所述搅拌器包括：

内转轴，其转动设置于所述搅拌桶中，且由外部搅拌电机所驱动转动，所述内转轴的底部自上而下同轴依次固定有第一螺旋叶、第二螺旋叶以及导流叶片；

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