磨粒浓度可控的微纳米气泡增强磨粒空化射流抛光装置

本发明涉及了一种射流抛光装置，具体涉及了一种磨粒浓度可控的微纳米气泡增强磨粒空化射流抛光装置。

背景技术：

1、空化射流对于物体表面具有较好的清洗效果。高压水流在通过喷嘴时会产生压力低于蒸气压的区域，溶解于流体中的气体被释放并产生空化气泡，被卷入射流中形成空化射流。空化气泡在撞击到固体表面时破裂，释放微射流和冲击波，清洗物体表面。

2、在空化射流中引入磨粒，通过将磨粒流与空化射流混匀形成磨粒空化射流，具有较好的去除材料的能力。在空化气泡破裂所产生微射流的作用下，磨粒被微射流加速撞击物体表面，产生更强的切削力。磨粒空化射流相比于磨粒射流也具有更强的抛光能力。

3、然而，受限于空化喷嘴，减小空化喷嘴的直径虽然可以提高空化气泡的数量，但也会减少射流的直径和流量。同时，高压的空化射流和低压的磨粒流在混匀的过程中，容易发生高压自发向低压倒流的现象。同时，磨粒浓度通常固定不变，无法实时调节。

4、针对以上情况，有必要提出一种磨粒浓度可控的微纳米气泡增强磨粒空化射流抛光装置。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的混匀倒流问题和磨粒浓度无法实时调节的问题，本发明提出了一种磨粒浓度可控的微纳米气泡增强磨粒空化射流抛光装置。

2、本发明通过使用微纳米气泡水来提高空化射流中空化气泡的数量来提升效率，并在此基础上引入磨粒产生磨粒空化射流，抛光流道工件的内表面。与此同时，还通过容积可调改变磨粒的浓度，调整抛光的效果。

3、本发明所采用的技术方案是：

4、本发明包括微纳米气泡增强空化射流发生系统、磨粒浓度自动控制系统和混流室，微纳米气泡增强空化射流发生系统与混流室的第一输入端口连通，磨粒浓度自动控制系统与混流室的第二输入端口连通，微纳米气泡增强空化射流发生系统用于生成微纳米气泡增强空化射流，磨粒浓度自动控制系统用于生成预设浓度的磨粒流，混流室的输出端口处设置有待抛光流道工件。

5、所述微纳米气泡增强空化射流发生系统包括微纳米气泡发生器、水箱、液位传感器、增压泵、蓄能器、压力调节阀和第一压力表；微纳米气泡发生器与水箱相连，水箱内安装有液位传感器，水箱的出水管中沿出水方向依次设置有增压泵、蓄能器、压力调节阀和第一压力表，出水管中生成微纳米气泡增强空化射流并流入混流室的第一输入端口。

6、所述磨粒浓度自动控制系统包括隔板驱动组件、隔板、过滤器、光敏传感器、过滤水箱、循环水管、第二球阀、第二压力表、隔膜泵和控制板；过滤水箱的中间放置有隔板，隔板将过滤水箱内的液体分割为上下两部分，隔板中安装有过滤器，隔板驱动组件与隔板相连，隔板驱动组件用于上下移动隔板；隔板下的过滤水箱内设置有光敏传感器，过滤水箱的下部分液体中包含磨粒，下部分液体通过循环水管和第一隔膜泵进行自循环，下部分液体通过第二隔膜泵、第二球阀和第二压力表生成磨粒流并流入混流室的第二输入端口，隔板驱动组件与控制板相连。

7、所述微纳米气泡增强磨粒空化射流抛光装置还包括承载水箱、第一球阀、三通阀和主出水管；混流室和待抛光流道工件均放置于承载水箱内，承载水箱的主出水管中沿出水方向依次安装有第一球阀和三通阀，三通阀与磨粒浓度自动控制系统连通。

8、所述混流室包括空化射流管道、磨粒流管道、混流室主体、空化射流喷嘴、混流板密封垫、混流板和连接件；混流室主体中开设有空化射流管道和磨粒流管道，空化射流管道与磨粒流管道内外同轴布置并且空化射流管道与磨粒流管道互不连通，磨粒流管道的上部通过连接管道与磨粒浓度自动控制系统连通，空化射流管道的输入口与微纳米气泡增强空化射流发生系统连通；空化射流管道的输出口处的混流室主体中安装有空化射流喷嘴，空化射流喷嘴下方的混流室主体处固定安装有混流板，混流板与混流室主体之间安装有混流板密封垫，空化射流喷嘴的下表面和混流板的上表面之间间隔布置，空化射流喷嘴的下表面设置为台阶状，混流板的上表面也设置为台阶状，使得空化射流喷嘴的下表面与混流板的上表面之间形成三条流道，磨粒流管道内的磨粒流首先流到混流板上，接着依次经过空化射流喷嘴和混流板之间的三条流道后再与微纳米气泡增强空化射流混合形成微纳米气泡增强磨粒空化射流，混流板的中部开设有喷出流道，微纳米气泡增强磨粒空化射流从混流板的喷出流道喷出，待抛光流道工件通过连接件安装在混流板或者混流室主体下。

9、所述空化射流喷嘴的下表面与混流板的上表面之间形成三条流道的流道宽度均为0.1mm-3mm。

10、所述连接件包括螺纹连接板密封垫、螺纹连接板和螺栓，待抛光流道工件通过螺纹连接板密封垫、螺纹连接板和螺栓与混流板或者混流室主体密封连接。

11、所述磨粒为固体磨粒，具体为碳化硅颗粒或二氧化硅颗粒，粒径尺寸15μm-150μm。

12、所述磨粒浓度自动控制系统中，隔板的移动范围0-400mm，相对应磨粒浓度变化范围0.5％-5％。

13、对于微纳米气泡增强空化射流发生系统，微纳米气泡发生器与水箱双向连通，产生饱和微纳米气泡水；增压泵与水箱连通，泵出饱和微纳米气泡水进入混流室的空化射流喷嘴产生微纳米气泡增强空化射流。对于磨粒浓度自动控制系统，承载水箱与过滤水箱通过水管、三通阀和球阀连通，磨粒在这两个水箱中进行承载；循环水管与气动隔膜泵连通过滤水箱下层的两侧，对磨粒进行混匀搅拌；过滤水箱的上层和下层通过隔板分隔，隔板两侧与橡胶密封垫连接，通过皮带轮可以进行上下移动；过滤器连通过滤水箱的上层与下层，可以滤出多余的水；过滤水箱的下层与电动隔膜泵、球阀、压力表连通，产生磨粒流将磨粒泵入混流室中。对于混流室，混流室主体、混流板密封垫、混流板、螺纹连接板密封垫、螺纹连接板通过螺纹相连接形成连续的流道，磨粒流与空化射流在混流板中交汇，产生磨粒空化射流。微纳米气泡增强空化射流发生系统和磨粒浓度自动控制系统的部分元件通过控制板进行检测和自动控制。

14、本发明的有益效果是：

15、一、本发明利用微纳米气泡发生器产生饱和微纳米气泡水，在增压泵的增压作用下输送到空化射流喷嘴产生空化射流，纳米气泡作气核可以增强流道内部的空化，相比于一般的空化射流可以产生更多的空化气泡，大幅度提高效率。

16、二、本发明设计的混流室可以实现空化射流和磨粒流的均匀混合，并实现了模块化设计方便进行拆解和更换。

17、三、本发明设计的混流室结构在空化射流喷出后再与磨粒流进行混匀，相比传统的磨粒与水混匀后再通过空化射流喷嘴喷出形成磨粒空化射流的方式，空化射流喷嘴具有更长的使用寿命，且不易发生堵塞。

18、四、本发明设计的混流室结构中的混流板与空化射流喷嘴之间具有特定间隙，可以有效阻挡通过空化射流喷嘴的高压水流向低压磨粒流管路进行的逆流，设计简单，工艺性好，易于更换。

19、五、本发明设计的过滤水箱下半部分通过气动隔膜泵进行水力搅拌，可靠性高，易于安装使用。

20、六、本发明设计的过滤水箱使用隔板分隔上下区域，隔板两侧使用橡胶密封垫进行密封，通过皮带轮可以进行上下移动改变过滤水箱上下区域的容积，自由调节磨粒的浓度。

21、七、本发明的关键元器件通过控制板进行连接，可以实时监测数据并进行自动控制。