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《用于安全切割的磨料水射流噴嘴設(shè)計(jì)理論和方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第30卷第2期煤炭學(xué)報(bào)Vol.30No.22005年4月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYApr.2005文章編號(hào):0253-9993(2005)02-0251-04用于安全切割的磨料水射流噴嘴設(shè)計(jì)理論和方法李寶玉,郭楚文,林柏泉(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,江蘇徐州221008)摘要:介紹了磨料水射流在危險(xiǎn)環(huán)境下可以安全地切割工件或危險(xiǎn)品,有效地避免爆炸發(fā)生.在磨料水射流系統(tǒng)中,切割噴嘴是關(guān)鍵部件之一,而噴嘴的幾何參數(shù)設(shè)計(jì)直接影響切割性能.噴嘴設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是要使從噴嘴噴出的磨料粒子得到充分加速,以便接近水射流的速度.研究表明,當(dāng)噴嘴的圓柱段長(zhǎng)
2、度是噴嘴出口直徑的215～310倍時(shí),粒子的速度能達(dá)到水射流速度的95%.在切割時(shí)噴嘴不能緊靠工件,要保持一定靶距,不同情況下存在最佳靶距.關(guān)鍵詞:磨料水射流;噴嘴;安全切割中圖分類號(hào):TP6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ATheoryandmethodofdesigningabrasivewater2jetnozzleinsafetycuttingLIBao2yu,GUOChu2wen,LINBai2quan(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzho
3、u221008,China)Abstract:Introducedabrasivewater2jetsafelycuttingmetalordangerousarticlecanavertexplosiveaccident1Inthecuttingsystem,nozzleisoneofthemostimportantcomponentsanditsgeometricparameterdirectlyinfluencescuttingcharacteristics1Fullyacceleratingabrasiveparticlevelocitytonearwa
4、ter2jetvelocityismainaidofnozzledesign1Thestudyshowedthatwhenlengthofcircularcolumnpartis215～310timesoutletdiameter,abrasivepar2ticlevelocitynearto95%velocityofwater2jet1Indifferentcasethereisdifferentbestlead2ondistance.Keywords:abrasivewater2jet;nozzle;safecutting磨料水射流切割技術(shù)與安全工程密切相關(guān)
5、,磨料水射流切割是“冷”切割,在切割時(shí)不產(chǎn)生高溫,切割后的工件立刻就能用手拿,特別適合易燃、易爆環(huán)境下的切割工件.美國(guó)哈佛大學(xué)的西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室用高壓水射流技術(shù)已成功清理了115個(gè)核能儲(chǔ)藏器.英國(guó)流體協(xié)會(huì)為石油鉆井平臺(tái)研制磨料水射流切割裝置,還有一些國(guó)家用它清理戰(zhàn)爭(zhēng)中殘留下來(lái)的地雷和炸彈,它可以切割掉炸彈上[1]的導(dǎo)火線,而不引起爆炸.筆者已在實(shí)驗(yàn)室研制出磨料射流切割裝置,其工作原理如圖1所示.從高壓泵出來(lái)的高壓水分成兩路:一路到磨料罐頂部,依靠圖1磨料水射流切割裝置原理靜壓把磨料壓入磨料罐底部;一路經(jīng)過(guò)單向閥到達(dá)磨料罐底部的混Fig11Principleo
6、fabrasivewater2jetcuttingdivice合腔,依靠水的流動(dòng)將磨料罐中流下來(lái)的磨料攜帶走,兩路的流體混合均勻后從磨料噴嘴流出.磨料水射流以水作為介質(zhì),通過(guò)高壓泵使水獲得巨大能量后,加速磨料粒收稿日期:2004-06-04作者簡(jiǎn)介:李寶玉(1964-),男,河北邯鄲人,博士研究生.Tel:0516-3995187,E-mail:lby7777@1631com252煤炭學(xué)報(bào)2005年第30卷子,形成能量高度集中的一股磨料水射流.磨料粒子本身有一定的質(zhì)量和硬度,并帶有一定的棱角,因此磨料水射流具有良好的磨削、穿透、沖蝕能力,能完成對(duì)金屬、非金屬以及
7、復(fù)合材料的切割.該裝置在水壓為35MPa以下、流量為30～55L/min的條件下,可以切割金屬和硬巖.通過(guò)對(duì)磨料水射流切割機(jī)理研究和在爆炸環(huán)境下切割鋼板的實(shí)驗(yàn)證明,磨料射流切割安全、可靠,而且切割速度也很快.在磨料水射流切割系統(tǒng)中,切割噴嘴是關(guān)鍵部件之一,其性能的好壞直接影響到切割能力和切割能耗等.高效率的切割噴嘴應(yīng)能較好地加速磨料粒子,使噴嘴出口處粒子與水射流的速度差盡可能地小.要使噴嘴具有良好的加速性能,就必須先了解磨料粒子在噴嘴收縮段、圓柱段的加速機(jī)理,從而確定噴嘴的設(shè)計(jì)原則.1磨料粒子在噴嘴收縮段內(nèi)的加速過(guò)程在磨料水射流系統(tǒng)中,磨料在高壓狀態(tài)下直接進(jìn)入輸
8、送管,在罐內(nèi)的流速比較低
