現(xiàn)行水刀磨料水懸浮液射流大多采用上節(jié)所述旁路加壓方法,所不同的只是工作壓力及磨料混合方式。
典型的磨料水懸浮液射流系統(tǒng)包括高壓泵站、磨料混合裝置和噴頭(嘴)部分。其中關(guān)鍵在于磨料混合裝置,它應(yīng)能調(diào)節(jié)磨料流量并確保供料均勻通暢。在磨料罐底部有一套由擋罩和迷宮環(huán)組成的裝置來實(shí)現(xiàn)均勻供料。設(shè)有一類似于噴射器的特殊混合元件,同時(shí)磨料罐底部為錐形,通過調(diào)節(jié)兩邊閥的開度來調(diào)節(jié)磨料含量并實(shí)現(xiàn)均勻供料。磨料罐內(nèi)沒有螺旋疏料桿,以使磨料均勻下沉,防止堵塞,同時(shí)旁通水路使罐內(nèi)磨料充分流態(tài)化。磨料罐底部有一特殊混合腔,由于重力作用磨料落入混合腔并與水流混合,通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度即可控制磨料供給量。為了不使磨料沉積,將混合腔做成環(huán)形輪胎狀是一個(gè)成功的實(shí)例。噴嘴是磨料水懸浮液射系統(tǒng)的另一關(guān)鍵。由于噴嘴壽命影響,使用壓力受到限制。裝置中測(cè)量的流量、壓力同噴嘴直徑的關(guān)系,其泵水功率為9. 5kW。
一般磨料水射流系統(tǒng),主要包括高壓泵、供料系統(tǒng)和磨料噴頭。來自高壓泵或增壓器的高壓水與磨料在磨料噴頭內(nèi)混合,系統(tǒng)壓力可由高壓泵上調(diào)壓閥或增壓器系統(tǒng)中低壓油的壓力予以調(diào)節(jié)。磨料的供給應(yīng)均勻、流暢、無堵塞。磨料供給方法有以下幾種:
(1)壓縮空氣輸送磨料:壓縮空氣輸送磨料裝置。0. 4-0. 6MPa的壓縮空氣分為兩股,一股經(jīng)減壓后送至磨料罐上部,一股進(jìn)入噴射器內(nèi),引射磨料罐中磨料。引射器必須靠近磨料罐底部,以防入口堵塞。由于進(jìn)入輸送管中的已是空氣與磨料的混合物,空氣攜帶磨料顆粒進(jìn)入噴頭,從而確保均勻供給磨料。這一系統(tǒng)廣泛用于磨料射流清洗、除銹裝置中。
在切割裝置中,由于壓縮空氣會(huì)引起射流發(fā)散,因而將磨料輸送與磨料供給分開進(jìn)行,即在切割頭上裝設(shè)一小磨料杯,自磨料罐中供給的磨料先進(jìn)入杯中,靠噴頭的真空吸人磨料進(jìn)入混合腔中。磨料桶靠噴嘴較近,直接用真空抽吸磨料。為了確保磨料流動(dòng),可同時(shí)吸人空氣。磨料桶體積不能太大,磨料可用氣壓送入磨料桶中,為控制磨料耗量,磨料桶下應(yīng)安裝磨料闊。
裝有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的磨料控制閥,它可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制??筛鼡Q的計(jì)量孔板卡在一滑板上,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滑板,從而調(diào)節(jié)計(jì)量孔板的位置、控制孔開度,實(shí)現(xiàn)磨料流量的調(diào)節(jié)。
(2)濕式供料:供料原理與干式供料基本相同,僅將壓縮空氣改為低壓水,通過低壓水的流動(dòng)確保磨料在輸送管中無堵塞。為了減少水量,長(zhǎng)距離可采用多級(jí)供水。濕式供料設(shè)備由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相對(duì)龐大,同時(shí)試驗(yàn)表明用液體作為介質(zhì)供給磨料使用效果不理想,因此實(shí)際中應(yīng)用不多。
(3)漿料輸送供給:漿料由磨料與水混合而成,儲(chǔ)存于漿料罐中,經(jīng)渣漿泵輸送至噴頭,。由于這種系統(tǒng)磨料流量大,不適于切割系統(tǒng),目前主要用于鑄件清砂、除磷、除氧化皮等。其優(yōu)勢(shì)在于磨料可實(shí)現(xiàn)循環(huán)回收,從而減少磨料消耗。
磨料漿液射流系統(tǒng)同磨料水懸浮液射流系統(tǒng)的區(qū)別在于其所用介質(zhì)。后者只是簡(jiǎn)單地將磨料置于水中,在輸送過程中力求使其中磨料處于懸浮狀態(tài),不至形成沉淀、淤積。而磨料漿液則不同,它必須是一種含固體顆粒的均勻混合流體,一般由水、高聚合物、磨料組成。它必須經(jīng)過嚴(yán)格的制備,具體配方如下:
(1)采用甲基纖維素高聚合物作為添加劑,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%,溶解于水中形成黏度為12. 7Pa.s的稀溶液;磨料為石榴石,粒度53-106,磨料濃度105. 7g/L。
(2)添加劑為超水(Super Water),即聚丙烯酰胺(PAM),其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 5%,水溶液黏度17. 3-93Pas;磨料同前。
(3)添加劑同,但磨料為硬度更高的剛玉,粒度僅10。由于介質(zhì)的成本較高,故而磨料漿體射流不能用于流量較大的清洗、除銹作業(yè)。又由于漿液濃度、黏度要求,高壓水不能直接給漿液加壓,而必須用活塞隔離。磨料漿液射流切割試驗(yàn)系統(tǒng),兩個(gè)高壓缸配以相應(yīng)的換向閥即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的磨料漿液射流。水刀系統(tǒng)的最高試驗(yàn)壓力達(dá)345MPa。