[发明专利]一种超声空化辅助水射流喷嘴结构

说明书

本发明提供了一种超声空化辅助水射流喷嘴结构，属于水射流喷嘴技术领域，包括喷丸结构，所述喷丸结构由高压喷头、高压管及低压液管组成；水射流结构，所述水射流结构由高压套、高压水管及导流管组成；所述导流管的外侧壁下部滑动安装有导流套；冷却机构，所述导流管的外侧壁上设置有冷却机构。该发明通过采用喷丸结构和水射流结构的相结合，并配合压电陶瓷片形成的空化效应来对金属板材表面进行喷丸抛光，同时在导流套的作用下，能够使抛光液与清水的混合溶液向中部聚拢，进一步提升了整个装置对金属板材表面进行抛光的效果，最后在冷却机构的配合下，能够对水射流结构与喷丸结构进行散热冷却，有保证了整个装置正常的使用寿命。

技术领域

本发明涉及水射流喷嘴领域，具体而言，涉及一种超声空化辅助水射流喷嘴结构。

背景技术

具有复杂形状和超精密表面的光学元件广泛应用于天文、军事、航空航天和生物医学领域的计量和观测设备，其超精密抛光对形状精度和粗糙度均提出了极高的要求。然而，现有的接触式抛光工艺，如小磨头抛光、柔性气囊抛光等，往往存在着物理干涉、工具磨损、接触变形等现象，进而导致去除不可控、精度差、效率低等瓶颈问题。射流抛光是一种基于流体动能的超精密子孔径非接触抛光技术。该工艺使用加压水作为悬浮磨料颗粒(通常为1～5μm)的载体，从小喷嘴中喷出并冲击工件表面，实现材料去除。该工艺对复杂面形具有很强的适应性，且不存在传统工具头的磨损问题，特别适合各种硬脆材料、金属与非金属制成的光学透镜及其模具、微结构孔道等复杂异形件的抛光。

非淹没式空化水射流喷丸不需要将待处理的工件淹没在水中，其特殊的喷嘴结构可形成等同于淹没式空化水射流喷丸的喷丸效果，可用于大型焊接件的喷丸强化处理，但该工艺目前仍存在对去除效率低、且由于喷嘴长期置于空气中，内部的高压高温水流急速通过，会导致喷嘴过热进而影响自身的使用寿命。因此，如何发明一种超声空化辅助水射流喷嘴结构来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种超声空化辅助水射流喷嘴结构，旨在改善了上述背景中提出的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种超声空化辅助水射流喷嘴结构，包括：

喷丸结构，所述喷丸结构由高压喷头、高压管及低压液管组成，喷丸结构用于高速喷射抛光液；

水射流结构，所述水射流结构由高压套、高压水管及导流管组成，水射流结构用于高速喷射抛光液与清水的混合溶液；

所述导流管的外侧壁下部滑动安装有导流套，导流套用于使抛光液与清水的混合溶液向中部聚拢；

冷却机构，所述导流管的外侧壁上设置有冷却机构，冷却机构用于对水射流结构与喷丸结构进行散热冷却。

优选的，所述高压喷头与高压管可拆卸连接，所述高压喷头与高压管相连通，且高压喷头与高压管连接处设置有密封圈，所述低压液管固定安装在高压管的侧壁上，所述低压液管与外部存储有抛光液的存储箱相连通。

优选的，所述高压喷头上设置有直孔段、收缩段、喉管段和扩张段，所述高压喷头的收缩段为上宽下窄的锥形形状，所述高压喷头的直孔段与喉管段均为笔直管道，所述喉管段的内径小于直孔段的内径，所述高压喷头的扩张段是上窄下宽的锥形形状。

优选的，所述高压套可拆卸安装在高压喷头的侧壁上，且连接处设置有密封圈，所述高压水管可拆卸安装在高压套上端面的左右两侧，且所述高压水管与高压套连接处均设置有密封垫，所述导流管固定安装在高压套的下端。

优选的，所述高压套与高压水管相连通，所述高压套与高压喷头相连通，且高压套的下部内腔呈上宽下窄的锥形形状，所述高压管的上端面固定安装压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在高压喷头的同轴位置，压电陶瓷片的圆弧形半径为10～100mm。