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《用于安全切割的磨料水射流喷嘴设计理论和方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第2期煤炭学报Vol.30No.22005年4月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYApr.2005文章编号:0253-9993(2005)02-0251-04用于安全切割的磨料水射流喷嘴设计理论和方法李宝玉,郭楚文,林柏泉(中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221008)摘要:介绍了磨料水射流在危险环境下可以安全地切割工件或危险品,有效地避免爆炸发生.在磨料水射流系统中,切割喷嘴是关键部件之一,而喷嘴的几何参数设计直接影响切割性能.喷嘴设计的主要任务就是要使从喷嘴喷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,当喷嘴的圆柱段长
2、度是喷嘴出口直径的215～310倍时,粒子的速度能达到水射流速度的95%.在切割时喷嘴不能紧靠工件,要保持一定靶距,不同情况下存在最佳靶距.关键词:磨料水射流;喷嘴;安全切割中图分类号:TP6文献标识码:ATheoryandmethodofdesigningabrasivewater2jetnozzleinsafetycuttingLIBao2yu,GUOChu2wen,LINBai2quan(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzho
3、u221008,China)Abstract:Introducedabrasivewater2jetsafelycuttingmetalordangerousarticlecanavertexplosiveaccident1Inthecuttingsystem,nozzleisoneofthemostimportantcomponentsanditsgeometricparameterdirectlyinfluencescuttingcharacteristics1Fullyacceleratingabrasiveparticlevelocitytonearwa
4、ter2jetvelocityismainaidofnozzledesign1Thestudyshowedthatwhenlengthofcircularcolumnpartis215～310timesoutletdiameter,abrasivepar2ticlevelocitynearto95%velocityofwater2jet1Indifferentcasethereisdifferentbestlead2ondistance.Keywords:abrasivewater2jet;nozzle;safecutting磨料水射流切割技术与安全工程密切相关
5、,磨料水射流切割是“冷”切割,在切割时不产生高温,切割后的工件立刻就能用手拿,特别适合易燃、易爆环境下的切割工件.美国哈佛大学的西北太平洋国家实验室用高压水射流技术已成功清理了115个核能储藏器.英国流体协会为石油钻井平台研制磨料水射流切割装置,还有一些国家用它清理战争中残留下来的地雷和炸弹,它可以切割掉炸弹上[1]的导火线,而不引起爆炸.笔者已在实验室研制出磨料射流切割装置,其工作原理如图1所示.从高压泵出来的高压水分成两路:一路到磨料罐顶部,依靠图1磨料水射流切割装置原理静压把磨料压入磨料罐底部;一路经过单向阀到达磨料罐底部的混Fig11Principleo
6、fabrasivewater2jetcuttingdivice合腔,依靠水的流动将磨料罐中流下来的磨料携带走,两路的流体混合均匀后从磨料喷嘴流出.磨料水射流以水作为介质,通过高压泵使水获得巨大能量后,加速磨料粒收稿日期:2004-06-04作者简介:李宝玉(1964-),男,河北邯郸人,博士研究生.Tel:0516-3995187,E-mail:lby7777@1631com252煤炭学报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质量和硬度,并带有一定的棱角,因此磨料水射流具有良好的磨削、穿透、冲蚀能力,能完成对金属、非金属以及
7、复合材料的切割.该装置在水压为35MPa以下、流量为30～55L/min的条件下,可以切割金属和硬岩.通过对磨料水射流切割机理研究和在爆炸环境下切割钢板的实验证明,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统中,切割喷嘴是关键部件之一,其性能的好坏直接影响到切割能力和切割能耗等.高效率的切割喷嘴应能较好地加速磨料粒子,使喷嘴出口处粒子与水射流的速度差尽可能地小.要使喷嘴具有良好的加速性能,就必须先了解磨料粒子在喷嘴收缩段、圆柱段的加速机理,从而确定喷嘴的设计原则.1磨料粒子在喷嘴收缩段内的加速过程在磨料水射流系统中,磨料在高压状态下直接进入输
8、送管,在罐内的流速比较低
