[发明专利]一种冰粒即时制备利用装置和射流方法

说明书

本发明属于冰粒射流技术领域，具体公开一种冰粒即时制备利用装置和射流方法，包括温度控制系统，冰粒生成控制系统和冰粒收集引射系统，所述温度控制系统通过设置的液氮输送管道与冰粒生成控制系统联通，冰粒生成控制系统下部通过冰粒收集腔与冰粒收集引射系统联通，本发明利用液滴生成器生成不同粒径的液滴注射在含有液氮的成冰腔外壁面上，液滴在低温条件相变凝结成冰粒，再经刀片刮落至收集腔内，后经引射管道内高速气流加速形成高速冰粒射流冲蚀工件，完成表面处理工作。

技术领域

本发明属于冰粒射流技术领域，尤其涉及一种冰粒即时制备利用装置和射流方法。

背景技术

冰粒射流技术作为一种新型绿色环保新工艺，表面清洗除垢和表面脱漆领域有广阔的发展前景。冰粒射流属于喷砂脱漆法的一种，是基于磨料射流的原理，利用冰粒具有的强度和硬度，用冰粒替代传统磨料，在高速流体带动下形成的高速冰粒粒子流冲蚀加工件的表面，完成工件表面除漆除锈的目的。

冰粒作为冰粒射流的动力源，其物理力学性质在一定程度上决定了冰粒射流的冲蚀性能，因此制备合适的冰粒是提高冰粒射流冲蚀性能的前提。现有制备冰粒的方法有四种：一是破冰制备法，二是真空速冷法，三是制冷剂直接接触法，四是过冷动态结冰法。破冰制备法制冰效率低，冰在破碎和筛分时易融化，同时破碎形成的冰大多带有棱角，冲蚀工件时会造成工件表面损伤；真空速冷法制取的冰粘结严重，实用性差；制冷剂直接接触法制取冰粒粘结严重；过冷法制取的冰粒生成率低且对设备要求高。

目前，冰粒射流技术广泛采用雾化喷嘴产生的小液滴与制冷剂直接接触方法制取冰粒，然后将制取的冰粒放置引射器内进行引射；此方法制取的冰粒硬度和粒径不可控，生成的冰粒粘结严重、利用率低，能耗高。

发明内容

本发明的目的是提供一种冰粒即时制备利用装置和射流方法，本发明利用液滴生成器生成不同粒径的液滴注射在含有液氮的成冰腔外壁面上，液滴在低温条件相变凝结成冰粒，再经刀片刮落至收集腔内，后经引射管道内高速气流加速形成高速冰粒射流冲蚀工件，完成表面处理工作。该发明克服了制冷剂直接接触法导致的冰粒粘结问题，通过更换不同规格的液滴生成器解决冰粒粒径问题。此外本发明设计温控系统通过液氮流量控制成冰温度，一定程度降低冰粒制备的能耗，将冰粒的引射和加速融合一体，使冰粒具备高速的冲击能力，提高冰粒的利用率，弥补现有冰粒射流技术制备和引射冰粒的不足，对改善冰粒射流技术具有一定意义。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种冰粒即时制备利用装置，包括温度控制系统，冰粒生成控制系统和冰粒收集引射系统，所述温度控制系统通过设置的液氮输送管道与冰粒生成控制系统联通，冰粒生成控制系统下部通过冰粒收集腔与冰粒收集引射系统联通。

进一步的，所述温度控制系统包括液氮罐，设置于液氮罐出口管路上的电磁阀和温度传感器，所述电磁阀和温度传感器与控制柜电连接，液氮罐出口管道伸入至冰粒生成控制系统的成冰腔内，温度控制系统用来检测液氮的温度，便于对液滴生成的温度进行控制，确保整个过程的顺利进行。

进一步的，所述冰粒生成控制系统包括成冰腔，设置于成冰腔体外的刀片控制组件，还包括液滴生成器，所述刀片控制组件包括电机，与电机输出轴固定连接的电动推杆，以及设置于电动推杆末端的刀片安装架，所述刀片安装架底部设有圆环形刀片，所述圆环形刀片的内径与成冰腔外径相匹配用于切除成冰腔外壁的冰粒；所述液滴生成器包括注射器，注射器末端位于成冰腔外壁面处，注射器由机械臂控制左右移动，机械臂由单片机控制，所述单片机与控制柜电连接，注射器由供水箱供水，所述电动推杆包括推杆一，设置于推杆一下部与推杆一铰接的推杆二，设置于推杆二下部与推杆二铰接的推杆三，所述推杆三与成冰腔的中心轴同轴，推杆三末端设置有矩形刀片安装架，所述圆环形刀片位于刀片安装架的底部，冰粒生成控制系统控制冰粒的生成和切割，其使用多段电动推杆的形式便于对环形刀片进行控制，且设置形式省空间。