一种基于弧热效应作用下的热前混合磨料射流熔切割磨料射流设备

摘要

本发明公开了一种基于弧热效应作用下的热前混合磨料射流熔切割磨料射流设备，包括便携式发生装置、高压泵站和靶物，还包括热熔切割装置，所述热熔切割装置包括切割喷嘴和倾斜热熔喷嘴，所述切割喷嘴竖直设置，所述切割喷嘴的中部通过螺纹安装有调固盘，所述调固盘的外圆处设有环形齿圈和环形限位挡圈，所述环形齿圈还对称分布在调固盘的两侧，所述环形齿圈位于环形限位挡圈内侧，所述调固盘的两侧分别安装有调固螺母，所述调固螺母还安装在切割喷嘴的中部。本发明能实现靶物待切割部位始终处于弧热效应作用下，极大减低切割钢材的工作压力，明显提高靶物切割端面的切割质量，确保待切割靶物处于弧热效应作用下。

说明书

技术领域

本发明涉及磨料水射流机械设备设计技术领域，尤其涉及一种基于弧热效应作用下的热前混合磨料射流熔切割磨料射流设备。

背景技术

水射流是由喷嘴流出形成的不同形状的高速水流束，射流的流速取决于喷嘴出口截面前后的压力降。水射流是能量转变与应用的最简单的一种形式。通常，动力驱动泵通过对水完成一个吸、排过程，将一定量的水泵送到高压管路，使其以一定能量到达喷嘴。而喷嘴的孔径要求比高压管路直径小得多，因此到达喷嘴的这一一定量的水要想流出喷嘴孔，必须加速。这样，经过喷嘴孔加速凝聚的水就形成了射流。磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后，高速运动的磨料所形成的射流。传统的磨料水射流设备是以水作为介质，通过高压发生设备使它获得巨大能量后，再通过供料装置将磨料直接注入高压水中，使其以一种特定的流体运动方式高速从喷嘴喷射出来，形成能量高速集中的一股磨料水射流。

然而，现有的水射流设备无法减低切割钢材的工作压力，无法提高靶物切割端面的切割质量，减少后续精加工工序，降低加工成本，有些水射流设备无法调节调固盘与调节座相对位置，难以保证倾斜热熔喷嘴处于切割喷嘴运动轨迹的正前方，更无法确保靶物处于弧热效应作用下；还有的水射流设备无法限制调固盘与调节座移动轨迹；难以保证倾斜热熔喷嘴和切割喷嘴均处于合适靶距范围内。因此，有必要提供一种结构简单、操作快捷方便、安全高效的一种基于弧热效应作用下的热前混合磨料射流熔切割磨料射流设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作快捷方便、安全高效的一种基于弧热效应作用下的热前混合磨料射流熔切割磨料射流设备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于弧热效应作用下的热前混合磨料射流熔切割磨料射流设备，包括便携式发生装置、高压泵站和靶物，其中，还包括热熔切割装置，所述热熔切割装置包括切割喷嘴和倾斜热熔喷嘴，所述切割喷嘴竖直设置，所述切割喷嘴的中部通过螺纹安装有调固盘，所述调固盘的外圆处设有环形齿圈和环形限位挡圈，所述环形齿圈还对称分布在调固盘的两侧，所述环形齿圈位于环形限位挡圈内侧，所述调固盘的两侧分别安装有调固螺母，所述调固螺母还安装在切割喷嘴的中部，所述倾斜热熔喷嘴的上部安装有调节座，所述调节座上设有弧形空心通孔，所述弧形空心通孔内安装有环形限位挡圈，所述调节座内设有内腔，所述内腔与弧形空心通孔相交，内腔内对称安装有齿轮组件，所述齿轮组件上的齿轮与环形齿圈相啮合，所述倾斜热熔喷嘴的轴线与切割喷嘴的轴线互呈锐角，所述调节座的下侧设有弧形防溅隔板，所述弧形防溅隔板母线与倾斜热熔喷嘴的轴线相互平行，所述弧形防溅隔板位于切割喷嘴和倾斜热熔喷嘴之间，所述倾斜热熔喷嘴底部与靶物之间的竖直方向距离为切割喷嘴底部与靶物之间的竖直方向距离的1.5～3倍。

所述便携式发生装置包括磨料罐、便携推车和混合腔，所述混合腔安装在便携推车的底座上，混合腔的上端安装有磨料罐，所述便携推车的左侧设有U性固定架，所述U性固定架内安装有工业用乙炔罐，所述工业用乙炔罐通过气管与倾斜热熔喷嘴顶部的阀座相连接。

所述高压泵站包括移动架、水箱、控制箱、调压阀和隔膜柱塞泵，所述水箱、控制箱、调压阀和隔膜柱塞泵均安装在移动架上，所述水箱通过高压胶管与隔膜柱塞泵相连接，所述隔膜柱塞泵通过高压胶管经调压阀和高压输入管道与混合腔相连接，所述控制箱的一侧安装有电机，所述电机还与隔膜柱塞泵相连接，所述混合腔的左侧通过高压胶管与切割喷嘴通过矿用接头相连接。

所述环形限位挡圈上设有缺口，所述调节座的两侧对称设有侧耳，所述侧耳上安装有紧固螺钉，所述切割喷嘴底部安装有防溅罩。

现场使用时，首先，操作人员将靶物固定在三维坐标仪工作台上，再将热熔切割装置固定在三维坐标仪工作台悬臂架上，调整靶物右端端面位置，使靶物右端端面处于倾斜热熔喷嘴底部与切割喷嘴底部位置之间，再使靶物与切割喷嘴底部的距离处于有效切割靶距之中，确定切割喷嘴的移动方向，旋转调节座，使内腔内的齿轮组件沿着调固盘上的环形齿圈旋转，确保倾斜热熔喷嘴在切割喷嘴的运动方向的正前方，旋转调固盘两侧的调固螺母，调节调固盘的位置，并使调节座上的倾斜热熔喷嘴底部与靶物之间的距离处于合适的加热温度范围距离内，再旋转调固螺母，固定调固盘的位置，继而，固定倾斜热熔喷嘴与靶物之间的相对位置。

其次，操作人员将移动架移动到实验室非工作区内，再将旋转移动架上的固定支腿上的螺杆，直至移动架上的移动车轮脱离地面一端距离后，将水管接入端安装在水箱的右侧，开启控制箱内的控制器，使电机驱动隔膜柱塞泵工作，高压水进入磨料罐内并在混合腔内与磨料混合，磨料混合液经高压胶管从切割喷嘴喷出，与此同时，先开启工业用乙炔罐上的阀门，再开启上端口阀座的旋钮，在倾斜热熔喷嘴底部点火。

最后，操作人员启动三维坐标仪工作台，使热熔切割装置移动，待靶物完成热熔切割作业后，依次关闭倾斜热熔喷嘴顶部的开关和工业用乙炔罐顶部的阀门并通过控制箱关闭电机、隔膜柱塞泵，即可完成熔切割作业工作。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明能实现靶物待切割部位始终处于弧热效应作用下，极大减低切割钢材的工作压力，明显提高靶物切割端面的切割质量，减少后续精加工工序，降低加工成本，通过设置环形齿圈有助于调节调固盘与调节座相对位置，保证倾斜热熔喷嘴处于切割喷嘴运动轨迹的正前方，保证靶物处于弧热效应作用下；通过设置弧形空心通孔和环形限位挡圈有助于限制调固盘与调节座移动轨迹；通过设置弧形防溅隔板有助于防止水反溅到倾斜热熔喷嘴底部火焰上，影响热影响区域，还有助于防护倾斜热熔喷嘴；倾斜热熔喷嘴底部与靶物之间的竖直方向距离为切割喷嘴底部与靶物之间的竖直方向距离的1.5～3倍，这有助于保证倾斜热熔喷嘴和切割喷嘴均处于合适靶距范围内，且结构简单，操作方便，经济实用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中热熔切割装置的结构示意图；

图3为图1中调节座的局部结构示意图；

图4为图1中调固盘的局部结构示意图；

图5为弧形防溅隔板的结构示意图。

图中：1、便携式发生装置；11、磨料罐；12、便携推车；13、混合腔；121、U性固定架；1211、工业用乙炔罐；2、高压泵站；21、移动架；22、水箱；23、控制箱；231、电机；24、调压阀；25、隔膜柱塞泵；3、热熔切割装置；31、切割喷嘴；311、调固盘；3111、环形齿圈；3112、环形限位挡圈；3113、调固螺母；3114、缺口；312、防溅罩；32、倾斜热熔喷嘴；321、调节座；3211、弧形空心通孔；3212、内腔；3213、齿轮组件；3214、弧形防溅隔板；3215、侧耳；3216、紧固螺钉；4、靶物。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，所述一种基于弧热效应作用下的热前混合磨料射流熔切割磨料射流设备，包括便携式发生装置1、高压泵站2和靶物4，还包括热熔切割装置3，所述热熔切割装置3包括切割喷嘴31和倾斜热熔喷嘴32，所述切割喷嘴31竖直设置，所述切割喷嘴31的中部通过螺纹安装有调固盘311，所述调固盘311的外圆处设有环形齿圈3111和环形限位挡圈3112，所述环形齿圈3111还对称分布在调固盘311的两侧，所述环形齿圈3111位于环形限位挡圈3112内侧，所述调固盘311的两侧分别安装有调固螺母3113，所述调固螺母3113还安装在切割喷嘴31的中部，所述倾斜热熔喷嘴32的上部安装有调节座321，所述调节座321上设有弧形空心通孔3211，所述弧形空心通孔3211内安装有环形限位挡圈3112，所述调节座321内设有内腔3212，所述内腔3212与弧形空心通孔3211相交，内腔3212内对称安装有齿轮组件3213，所述齿轮组件3213上的齿轮与环形齿圈3112相啮合，所述倾斜热熔喷嘴32的轴线与切割喷嘴31的轴线互呈锐角，所述调节座321的下侧设有弧形防溅隔板3214，所述弧形防溅隔板3214母线与倾斜热熔喷嘴32的轴线相互平行，所述弧形防溅隔板3214位于切割喷嘴31和倾斜热熔喷嘴32之间，所述倾斜热熔喷嘴32底部与靶物4之间的竖直方向距离为切割喷嘴31底部与靶物4之间的竖直方向距离的2倍。

如图1和图2所示，所述便携式发生装置1包括磨料罐11、便携推车12和混合腔13，所述混合腔13安装在便携推车12的底座上，混合腔13的上端安装有磨料罐11，所述便携推车12的左侧设有U性固定架121，所述U性固定架121内安装有工业用乙炔罐1211，所述工业用乙炔罐1211通过气管与倾斜热熔喷嘴32顶部的阀座相连接。

如图1所示，所述高压泵站2包括移动架21、水箱22、控制箱23、调压阀24和隔膜柱塞泵25，所述水箱22、控制箱23、调压阀24和隔膜柱塞泵25均安装在移动架21上，所述水箱22通过高压胶管与隔膜柱塞泵25相连接，所述隔膜柱塞泵25通过高压胶管经调压阀24和高压输入管道与混合腔13相连接，所述控制箱23的一侧安装有电机231，所述电机231还与隔膜柱塞泵25相连接，所述混合腔13的左侧通过高压胶管与切割喷嘴31通过矿用接头相连接。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，所述环形限位挡圈3112上设有缺口3114，所述调节座321的两侧对称设有侧耳3215，所述侧耳3215上安装有紧固螺钉3216，所述切割喷嘴31底部安装有防溅罩312。

现场使用时，首先，操作人员将靶物4固定在三维坐标仪工作台上，再将热熔切割装置3固定在三维坐标仪工作台悬臂架上，调整靶物4右端端面位置，使靶物4右端端面处于倾斜热熔喷嘴32底部与切割喷嘴31底部位置之间，再使靶物4与切割喷嘴31底部的距离处于有效切割靶距之中，确定切割喷嘴31的移动方向，旋转调节座321，使内腔3212内的齿轮组件3213沿着调固盘311上的环形齿圈3111旋转，确保倾斜热熔喷嘴32在切割喷嘴31的运动方向的正前方，旋转调固盘311两侧的调固螺母3113，调节调固盘311的位置，并使调节座321上的倾斜热熔喷嘴32底部与靶物4之间的距离处于合适的加热温度范围距离内，再旋转调固螺母3113，固定调固盘311的位置，继而，固定倾斜热熔喷嘴32与靶物4之间的相对位置。

其次，操作人员将移动架21移动到实验室非工作区内，再将旋转移动架21上的固定支腿上的螺杆，直至移动架21上的移动车轮脱离地面一端距离后，将水管接入端安装在水箱22的右侧，开启控制箱23内的控制器，使电机231驱动隔膜柱塞泵25工作，高压水进入磨料罐11内并在混合腔13内与磨料混合，磨料混合液经高压胶管从切割喷嘴31喷出，与此同时，先开启工业用乙炔罐1211上的阀门，再开启32上端口阀座的旋钮，在倾斜热熔喷嘴32底部点火。

最后，操作人员启动三维坐标仪工作台，使热熔切割装置3移动，待靶物4完成热熔切割作业后，依次关闭倾斜热熔喷嘴32顶部的开关和工业用乙炔罐1211顶部的阀门并通过控制箱23关闭电机231、隔膜柱塞泵25，即可完成熔切割作业工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。