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高压水射流的工作原理和应用《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:06:02 阅读: 来源:胶条厂家

2017-08-16 10:57:22来源: 贤集网

高压水射流技术的发展可大致分为四个不同的阶段:第一阶段是20世纪60年代,处于以低压水射流采矿为主的初期阶段,这一阶段为高压水射流技术未来发展奠定了良好的基础;第二阶段为20世纪70年代,主要针对采煤机、清洗机进行了大量的水射流工业试验,该阶段主要研究方向是提高高压设备的压力和可靠性,同时研究了多种形式的射流;第三阶段是20世纪80年代至90年代的高压水射流技术迅速发展的阶段,该阶段水射流向着超高压、大型化、成套化、专用化方向发展,并且新型水射流形成标准化、规模化、产品化,凭借其清洗、除锈、切割应用的高效性、安全性等优势,高压水射流的应用迅速拓展至各个工业部门;第四阶段是20世纪90年代至今,在这个阶段高压水射流技术开始专注于一些高难度研究,诸如智能多维水切割、深水水下切割、干冰切割等难题。目前高压水射流技术已经发展成为一门独立的综合性的新学科。

高压水射流是水流经过小口径的喷嘴射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差。通常,压力柱塞泵在蓄水池进行吸水,对水分进行加压后输送到高压管线,使其以较高的速度经过喷嘴,通常情况下喷嘴的孔径比高压管线的内径要小很多,因此水流在经过喷嘴后会以更高的速度喷出,经过喷嘴孔加速后凝聚形成的水束就称之为射流。

经过喷嘴/喷枪高速射出的射流打击在物件表面上称之为射流作业。高速的射流本身具有较高的刚性,当其冲击到物体表面时,会产生极高的冲击动压,并形成涡流,当产生的瞬时冲击应力大于塑性材料本身的最大拉应力时,即材料中某一点的法向拉应力超过其临界值,该点会发生断裂,材料表面会产生裂纹,随着高压水流束的持续作用,裂纹不断扩散,从而破坏和移除高压水射流冲击的材料,可达到金属材料表面清洗或切割的目的。

根据水射流的工作原理,高压水射流在工业中的主要应用有三个:清洗、切割和破碎。高速水流经过喷嘴后通常的形状是圆柱形射流。圆柱形的射流携带的射流能量最为集中和有效,但它打击在物体表面上的接触面积也是最小的,清洗效率较低。通常在进行大面积的清洗作业时,可以通过改变喷嘴/枪头的形状来改变射流的形状,例如采用扇形射流,其特点是射流会以一条线形冲击在物件表面,随着喷嘴的移动,会形成一个较大的清洗带,清洗效率会大大提高。

在进行高压水射流切割时,射流的介质不再仅限于水,通常会根据切割材料的不同而用到更多的液态物质或混合物。例如在进行含糖食品的切割时,考虑到使用水切割时水会溶化食物中的糖分从而破坏食品,会选择采用植物油或其他食用油来进行切割。在进行某些射流切割时还需要用到乳化液作为介质,业界泛称的水射流同时也包括了其他液体的射流。

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