鄭州中天建筑節(jié)能有限公司
自激振蕩脈沖磨料水射流切割機(jī)
自激振蕩磨料射流是在自激振蕩脈沖射流和前混合磨料射流基礎(chǔ)上，推出的新型射流。為此，對(duì)自激振蕩磨料射流噴嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了脈沖頻率和幅值等參數(shù)對(duì)磨粒加速效果的影響。磨粒速度受脈沖頻率和幅度影響很大，磨粒速度可超過前混合磨料射流中磨粒的速度，最大鉆孔速度比前混合磨料射流提高41%。這一成果將用于堅(jiān)硬物料的切割和特種加工、石油鉆井、大洋采礦、難采礦體的開采、堅(jiān)硬巖石巷道（遂道）掘進(jìn)、表面清洗等領(lǐng)域。13938573552
脈沖水射流現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油鉆井、表面清洗等場(chǎng)合。脈沖水射流分阻斷式、擠壓沖擊式和激勵(lì)式三種類型，其中自激振蕩脈沖射流最有發(fā)展前途。自激振蕩脈沖射流是利用射流的不穩(wěn)定流動(dòng)特性，通過調(diào)整連續(xù)水射流的流動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)射流的渦量擾動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)反饋和放大，將連續(xù)射流改變?yōu)閴毫γ}動(dòng)的沖擊式射流，射流作用在靶體材料上的力為按一定頻率周期性變化的高頻沖擊載荷。試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，這種沖擊力是連續(xù)水射流滯止壓力的(1.5～2.5)倍，大大地提高了對(duì)靶體材料的沖蝕破壞作用。我公司在石油工業(yè)中采用自激振蕩脈沖射流噴嘴的牙輪鉆頭，在相同條件下可提高油井鉆速(15～50)%，提高鉆頭進(jìn)尺(10～15)%。
80年代出現(xiàn)了磨料射流，磨料射流對(duì)靶體材料的沖蝕和切割性能大幅度提高，其中前混合磨料射流的切割效果尤為顯著，系統(tǒng)壓力可降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
自激振蕩磨料射流（自激振蕩脈沖射流和混合磨料射流相結(jié)合）的研究成果：射流中磨粒的最大速度提高了2.5倍，卷吸能力提高1倍，磨料粒子能夠進(jìn)入射流束中心，與連續(xù)磨料射流相比切割速度提高2倍，大大地提高了射流的工作能力。
眾所周知，后混合磨料射流的切割能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前混合磨料射流，為了進(jìn)一步提高射流的切割和沖蝕效果，我公司研制一種自激振蕩脈沖射流和前混合磨料射流相結(jié)合而形成的新型射流——自激振蕩磨料射流。
自激振蕩磨料射流噴嘴工作原理類似一個(gè)Helmhotz振蕩器。從前噴嘴噴出的高速磨料射流束在振蕩腔內(nèi)的氣體作用下，表面產(chǎn)生擾動(dòng)，形成一連串渦環(huán)，渦環(huán)撞擊后噴嘴碰撞壁時(shí)產(chǎn)生壓力脈沖。www.mgsd.com.cn www.shuiqiege.net. www.ztjzjn.com
壓力脈沖一方面使渦環(huán)前方的流體加速，另一方面使渦環(huán)后面的流體減速。壓力沖擊波沿射流相反方向以聲速傳播至前噴嘴時(shí)，與前噴嘴出口壁相撞再次形成壓力脈沖，這個(gè)壓力脈沖一方面引起前噴嘴內(nèi)流體壓力振蕩，誘發(fā)產(chǎn)生新的渦旋，另一方面又沿射流向后傳播。若反射波正好與某渦旋同時(shí)到達(dá)后噴嘴碰撞壁時(shí)，碰撞而產(chǎn)生的壓力脈沖得到加強(qiáng)。如此循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成正反饋閉合回路，使渦旋放大形成大渦結(jié)構(gòu)。振蕩腔內(nèi)真空度變化規(guī)律與振蕩腔結(jié)構(gòu)尺寸、渦旋頻率和幅度有直接關(guān)系，振蕩腔結(jié)構(gòu)尺寸一定時(shí)就具有一定的固有頻率，對(duì)渦環(huán)頻率進(jìn)行選擇性放大，渦環(huán)頻率與振蕩腔自振頻率接近時(shí)，渦旋得到放大，造成射流壓力和速度大幅度脈動(dòng)，形成強(qiáng)烈的脈沖射流。
磨料在脈沖射流狀態(tài)下的能量交換和加速效果優(yōu)于普通磨料射流，磨料隨水一起脈動(dòng)（兩者速度不同）并獲得高于從前噴嘴出來的射流的速度，從而降低射流的比能耗，提高射流的沖蝕效果。
自激振蕩磨料射流噴嘴的特點(diǎn)和工作原理，磨粒速度受振蕩頻率和幅度影響很大，磨料越細(xì)、頻率越低，磨粒加速效果越好。自激振蕩磨料射流鉆孔深度優(yōu)于前混合磨料射流，L/d1=5.68時(shí)，最大鉆孔速度提高41%，顯示了自激振蕩磨料射流優(yōu)越性。
中天自激振蕩磨料射流是一種十分有應(yīng)用前景的新型射流，用于石油鉆井、大洋采礦、難采礦體的開采、堅(jiān)硬巖石巷道（遂道）的掘進(jìn)、設(shè)備表面清洗、及對(duì)堅(jiān)硬的金屬及非金屬材料進(jìn)行切割和特種加工等場(chǎng)合咨詢13938573552 13783 |
