[发明专利]基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴及喷射方法

权利要求书

1.一种基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴，其特征在于，包括：

用于提供高速高压水射流、卷吸磨料粒子并混合的高压水射流单元，其包括喷嘴外壳(7)、设于所述喷嘴外壳(7)内部顶端的高压水流入口(1)、与所述高压水流入口(1)底端连通的宝石喷嘴(2)、与所述宝石喷嘴(2)底端连通的固液两相混合腔(6)以及与所述固液两相混合腔(6)底端连通的大口径圆柱形加速段(8)，所述喷嘴外壳(7)侧面设有一磨料接口，实现水射流的一次加压；

用于提供磨料粒子、为被卷吸的磨料粒子施加三维速度的磨料旋转供给单元，其包括通过所述喷嘴外壳(7)侧面的磨料接口与所述固液两相混合腔(6)连通的磨料管(5)、与所述磨料管(5)顶部连通的磨料进口(3)以及设于所述磨料管(5)内部用于实现磨料粒子经过旋转获得轴向、径向和周向三维速度的旋流片(4)，磨料粒子经过旋流片(4)旋转后具有三维速度被赋予了伪弹性性质，加入后激起高压水射流的振荡和波动，从而实现水射流与磨料粒子的快速混合；

用于磨料粒子与水充分混合、形成大面积扇形射流面的可拆卸拓展喷嘴单元，其包括设于所述大口径圆柱形加速段(8)底端的拓展端口(10)、通过所述拓展端口(10)与所述大口径圆柱形加速段(8)连通的鸭嘴型外置砂管(11)，对一次加压和旋转波动震荡充分混合后的水射流通过所述大口径圆柱形加速段(8)进行二次加压并通过鸭嘴型外置砂管(11)喷射。

2.根据权利要求1所述的基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴，其特征在于，所述大口径圆柱形加速段(8)内径为Φ0.4mm～Φ0.6mm，长度为10～15mm。

3.根据权利要求1所述的基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴，其特征在于，所述鸭嘴型外置砂管(11)长度为30mm～50mm。

4.根据权利要求2所述的基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴，其特征在于，所述鸭嘴型外置砂管(11)从圆柱形内径以线性扩散，不断变窄变长，形成矩形和左右两个半圆的形式结合的鸭嘴形状。

5.根据权利要求1所述的基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴，其特征在于，所述可拆卸拓展喷嘴单元还包括用于固定所述拓展端口(10)与鸭嘴型外置砂管(11)的固定螺栓(9)。

6.根据权利要求5所述的基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴，其特征在于，所述固定螺栓(9)和所述拓展端口(10)固定的外置砂管可方便拆卸，可通过连接不同型号的外置砂管在不同的作业环境下工作。

7.根据权利要求1所述的基于波动震荡混合的钢轨修复水射流喷嘴，其特征在于，所述旋流片(4)包含多个叶片，所述叶片有一定弧度。

8.一种基于波动震荡混合的水射流全覆盖修复钢轨的喷射方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：水流经过宝石喷嘴(2)加压加速，在卷吸固液两相混合腔(6)形成负压卷吸磨料；

步骤二：磨料粒子经过旋流片(4)旋转后具有三维速度，旋转磨料粒子与高压水射流进行波动震荡混合；

步骤三：磨料粒子和水射流在大口径圆柱形加速段(8)进一步混合并进行二次加压，经鸭嘴型外置砂管喷射修复钢轨。

9.根据权利要求8所述的一种基于波动震荡混合的水射流全覆盖修复钢轨的喷射方法，其特征在于，所述旋转磨料粒子与高压水射流进行波动震荡混合包括：磨料粒子在周向速度和水射流卷吸作用下被赋予伪弹性性质，受到扰动后会发生弹性-惯性振荡，旋转磨料粒子激起高压水射流的振荡和波动，快速混合。