自激振荡脉冲磨料水射流切割机

自激振荡磨料射流是在自激振荡脉冲射流和前混合磨料射流基础上，推出的新型射流。为此，对自激振荡磨料射流喷嘴的结构和工作原理，分析了脉冲频率和幅值等参数对磨粒加速效果的影响。磨粒速度受脉冲频率和幅度影响很大，磨粒速度可超过前混合磨料射流中磨粒的速度，最大钻孔速度比前混合磨料射流提高41%。这一成果将用于坚硬物料的切割和特种加工、石油钻井、大洋采矿、难采矿体的开采、坚硬岩石巷道（遂道）掘进、表面清洗等领域。13938573552

脉冲水射流现已广泛应用于石油钻井、表面清洗等场合。脉冲水射流分阻断式、挤压冲击式和激励式三种类型，其中自激振荡脉冲射流最有发展前途。自激振荡脉冲射流是利用射流的不稳定流动特性，通过调整连续水射流的流动参数和结构参数，对射流的涡量扰动进行闭环反馈和放大，将连续射流改变为压力脉动的冲击式射流，射流作用在靶体材料上的力为按一定频率周期性变化的高频冲击载荷。试验和现场应用证明，这种冲击力是连续水射流滞止压力的(1.5～2.5)倍，大大地提高了对靶体材料的冲蚀破坏作用。我公司在石油工业中采用自激振荡脉冲射流喷嘴的牙轮钻头，在相同条件下可提高油井钻速(15～50)%，提高钻头进尺(10～15)%。
　　80年代出现了磨料射流，磨料射流对靶体材料的冲蚀和切割性能大幅度提高，其中前混合磨料射流的切割效果尤为显著，系统压力可降低两个数量级。
　　自激振荡磨料射流（自激振荡脉冲射流和混合磨料射流相结合）的研究成果：射流中磨粒的最大速度提高了2.5倍，卷吸能力提高1倍，磨料粒子能够进入射流束中心，与连续磨料射流相比切割速度提高2倍，大大地提高了射流的工作能力。
　　众所周知，后混合磨料射流的切割能力远远低于前混合磨料射流，为了进一步提高射流的切割和冲蚀效果，我公司研制一种自激振荡脉冲射流和前混合磨料射流相结合而形成的新型射流——自激振荡磨料射流。

自激振荡磨料射流喷嘴工作原理类似一个Helmhotz振荡器。从前喷嘴喷出的高速磨料射流束在振荡腔内的气体作用下，表面产生扰动，形成一连串涡环，涡环撞击后喷嘴碰撞壁时产生压力脉冲。www.hnjzjn.com      www.shuiqiege.net.         www.ztjzjn.com

压力脉冲一方面使涡环前方的流体加速，另一方面使涡环后面的流体减速。压力冲击波沿射流相反方向以声速传播至前喷嘴时，与前喷嘴出口壁相撞再次形成压力脉冲，这个压力脉冲一方面引起前喷嘴内流体压力振荡，诱发产生新的涡旋，另一方面又沿射流向后传播。若反射波正好与某涡旋同时到达后喷嘴碰撞壁时，碰撞而产生的压力脉冲得到加强。如此循环往复，构成正反馈闭合回路，使涡旋放大形成大涡结构。振荡腔内真空度变化规律与振荡腔结构尺寸、涡旋频率和幅度有直接关系，振荡腔结构尺寸一定时就具有一定的固有频率，对涡环频率进行选择性放大，涡环频率与振荡腔自振频率接近时，涡旋得到放大，造成射流压力和速度大幅度脉动，形成强烈的脉冲射流。

磨料在脉冲射流状态下的能量交换和加速效果优于普通磨料射流，磨料随水一起脉动（两者速度不同）并获得高于从前喷嘴出来的射流的速度，从而降低射流的比能耗，提高射流的冲蚀效果。