五、机械加工

 陶瓷、石材切割：

一般陶瓷、石材加工设备分为两类：一类为切割设备，一类为后期加工设备。其工艺需要先由陶瓷、石材切割机切割成型，因陶瓷、石材硬度及脆度原因，其边角会有毛边及边齿，所以需要后期加工设备：陶瓷圆弧机、陶瓷磨边机等进行处理。工艺复杂，成品率低，同时对于曲线、图形不易控制。

各类工具切割，瓷砖、石材、特别是干切时，会产生大量的粉尘。这些粉尘主要是无水硅酸，又名硅土。长期吸入会引发各类疾病。

水切割设备的出现给了这个行业全新的理念。水切割将陶瓷、石材切割工艺大大简化，切割、磨边一次即可完成。可实现圆弧切割，直接数控切割成型各种图形。解决了原有设备仅能切割直线的历史。同时水切割非常环保，切割过程无粉尘，极大降低了对人体的危害，也减少了防护环节与措施。

我公司采用独有技术，精心研制出小型水切割设备，属于水射流产品，其特点如下：

一、工艺简单，切割效率高

利用磨料水射流切割技术制作艺术拼花制品时，通过数控进给系统的自动控制功能，将拼花图案的任一点设置为起割点，因此切割拼花制品时，在编程上具有很大的灵活性，可根据拼花图案的大小、复杂程度及成品抛光砖或破损抛光砖的形状大小等设置最短的切割路线，提高切割效率。同时利用低压磨料水射流技术切割每一条曲线，切割时开启磨料水，结束时关闭磨料水，然后立即移置下一个切割点。特别适用于加工线条较多且线条之间又不连续的图案，无需预先打孔，简化加工工艺，提高切割效率。

二、切割质量高

通过数控系统的自动控制功能精确地带动割枪运动，从而获得形状尺寸，误差较小、拼缝仅零点几毫米的艺术拼花制品，且切割面平整光洁。

三、材料利用率高

瓷质抛光砖属于脆性材料，用传统方法切割时，因破碎而造成浪费。利用低压磨料水射流切割技术制作艺术拼花制品时，通过电脑将切割图形按材料最省原则排列，然后编程切割。切割时割枪与工件不接触，不会损坏瓷质抛光砖，且割缝细，能最大限度地提高材料的利用率，降低生产成本。

四、通用性强，无需夹具

磨料件通过选用适宜的切割参数，如切割速度、工作压强及磨料流量等可对不同材质、不同厚度的工件实施切割。

五、无环境污染

磨料水射流切割技术属于湿态高能量冷切割，切割时工件不会发热变形，更不会产生有毒气体及粉尘等污染。水与磨料均可回收利用。

水射流切割技术的推广应用，必将促进我国墙地砖工业及机械制造业的蓬勃发展。

机械加工：水射流切割是利用具有高动能的高速射流进行的(又称高速水射流加工)与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及对某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。

目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料、锻烧陶瓷、高速钢、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢、高硅铸铁、可锻铸铁等工程材料。

已在以下行业获得成功应用：汽车制造与修理、航空航天、机械加工、国防、军工、兵器、电子电力、石油、采矿、轻工、建筑建材、核工业、化工、船舶、食品、医疗、林业、农业、市政工程等方面。 以金属切割为例，各种加工手段并存，包括刀具加工、激光、火焰切割（等离子切割）、电火花加工、线切割、水切割等。各种切割手段各有优势，又都存在一定的局限性。但在众多的切割手段中，仅有水切割机属于冷态切割，直接利用加磨料水射流的动能对金属进行切削而达到切割目的，切割过程中无化学变化，具有对切割材质理化性能无影响，无热变形，切缝窄，精度高，切面光洁，清洁无污染等优点，可加工传统加工及其它加工方法无法或难于加工的材料，如玻璃、陶瓷、复合材料、反光材料、化纤、热敏感材料。随着人们对水切割技术了解的进一步加深，市场逐渐认识到水切割技术在金属切割行业的独特优势。登陆WWW.ZTJZJN.COM    WWW.SHUIQIEGE.NET

高压水射流切割与激光切割的区别：激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的 。而水射流切割实际应用中水中还要加入些微粉磨料，由于是在低温下完成切割的，特别适合加工易分层、高温易分解的复合材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。

小型轻便式水刀

小型轻便式水刀与超高压水刀相比，该设备具有工作压力低、磨料可以回收使用、设备易损件少、使用成本低以及可进行除锈作业等特点。可以在空气中或水下进行切割（或清洗）作业。其切割对象包括金属、非金属、脆性、塑性以及复合材料等几乎所有的工程材料。为了适应不同用户的需求，设备分为三种型式。1）简易轻便型：该机型采用手工加砂，磨料罐体积较小，适用作业时间短、场所不固定且不需要连续作业的场合。2）半自动型：该机型采用机械装加磨料，手工操作阀组，连续工作的时间较长。3）全自动型：该机型采用机械装加磨料，电控开启阀门，操作简便，连续工作时间较长。三种机型均可以配置数控工作台，以实现精密切割。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）开挖等。我公司生产的便携式水切割设备分为8类：汽油驱动，变频电机驱动，防爆电机驱动，液压电机驱动（煤矿专用），龙门式小巧图形切割机，水气两用数控图形切割机，超级无敌灭火器，最新型自激振荡脉冲水射流切割机。

水刀的用途及特点：

1、 对物料进行冷切割，不存在热变形、热硬化等热影响问题，而且排除了对周围环境燃火、引爆的可能性，尤其适用于化工厂、炼油厂、煤矿井下等易燃易爆场合。

2、 对物料进行无震动作业，尤其适用于对玻璃等脆性材料的加工。

3、 能产生浓度均匀、冲蚀力强的磨料射流，因而作业效果、效率均佳。用作切割机，切缝整齐光滑；用作除锈机，能使表面呈现出均匀的金属光泽，并可使表面致密。

4、 所使用的磨料为粒度较均匀的天然河砂或经加工的石英砂等，材料来源广泛、价格低廉。

5、 喷枪或喷头与机体仅用一根软管连接，作业范围大，可用手工或专用机构夹持喷头进行作业，操作灵活、使用方便。

6、 配有磨料回收处理配套装置，在人工的辅助配合下，能够完成磨料的回收、筛分、输送装罐等全部工作，是一个完备实用的技术装备。

工矿型便携水刀的主要技术参数及性能指标（以全自动型为例）：

磨料罐容积 18 l     射流中磨料的重量浓度 0﹪～40﹪     工作台面尺寸 1.2 m×1.2m

控制精度 ±0.02mm   喷头切割速度 0~ 15 m/min     喷头Z轴方向调整范围 0～150 mm

切割精度 ±0.1mm    筛网网孔直径 0.315mm         整机配套功率 15 kW

筛分装置效率 ≥35㎏/ min  砂浆泵配套功率 1.5 kW  储料斗最大储料量 180 ㎏

灌装磨料效率 ≥80㎏/ min  砂浆泵输砂浓度 55﹪～60﹪   喷嘴孔径 0.8 mm

切割效率（示例）：切割钢板（δ20），速度50 mm/min；切割大理石板（δ20），速度250 mm/min；切割玻璃（δ16），速度200 mm/min；（δ1），速度2000 mm/min。

除锈效率（压力12MPa，流量30～40 l/min，单枪作业）：15~20 m2/h。除锈质量达国家标准GB8923-88 Sa2.5级以上（等价于国际标准ISO8901-1 1987 Sa2.5级）。

超级无敌穿墙灭火器

  超高压细水雾穿墙切割灭火设备是根据现代水切割原理，借鉴当今世界先进的设计理念，并结合现代消防、救援的实际需要，不断创新开发，研制出的一种新型的革命性的消防设备。到上世纪末，国外消防专家又将现代水切割技术的理念引入到消防领域，生产出用于相对封闭空间（例如船舶火灾）的消防、救援行业的超高压细水雾切割灭火设备。近年来，众多欧美国家都已开始在消防行业装备此种设备，将具有水切割灭火功能的设备装备给军方，并且首先装备到舰船上使用。在灭火实践中取得了良好的灭火效果。

    它的主要作用是可以在较大空间火场的救援工作中，穿墙灭火可作为先导设备实施灭火控制火灾的蔓延。穿墙灭火可先行通过穿透墙体，将超高压水雾送入火场内，实施局部灭火降温，为消防员进入火场开辟局部安全空间，避免轰燃给消防员造成人身伤害。同时可为其它消防设备开辟使用空间，实现多种消防设备配合，最大限度地发挥各种消防设备的灭火作用。穿墙灭火应用的水喷砂技术，工作时不产生火花，所以可用于大型易燃易爆液体容器、油罐车、危险品运输车的灭火救援工作，穿墙灭火可在数秒内将容器（罐）外壁击穿，并根据容器内不同的燃烧液体，喷射加入相应的泡沫灭火剂，以提高灭火效率。

    它的主要优势：一是隔墙（钢板/混凝土）灭火，可在不进入失火空间的情况下实施灭火作业，充分保证了消防人员的人身安全。二是灭火迅速 采用水雾灭火，换热效率高。较之直流常规灭火，大大加快了灭火速度。三是用水量少，水渍损失小 水雾进入失火空间后，大部分在高温作用下，迅速转换成水蒸气，降空间内部温度，不会造成严重的水渍损失。可以使得室内的温度在数秒内从1500F(815C)降低到200F(93C)。

中天灭火装置对于扑灭封闭、半封闭空间内的A类、B类火灾表现出极高的效率。装置可以在不进入失火空间的情况下，迅速穿透钢板、混凝土、墙体等多种障碍，将细水雾送入着火空间，当水雾遇到高温后迅速蒸发，由于水的相变过程吸收大量的热量（是通常吸热量的数百倍）并迅速降低火场温度。同时其体积聚增数千倍，阻断氧气的供应；细水雾降温和膨胀的过程有效地切断了着火过程的两个要素，灭火效果比传统灭火方法提高一个数量级。

     中天灭火 装置穿透10mm钢板仅需要10秒钟，穿透15cm水泥墙约需要30秒左右，穿透40cm砖混墙也仅需要20秒，至于普通防盗门、硬质木门、玻璃幕墙铝合金墙体等均可在几秒内将其穿透。实验数据表明，装置扑灭一处50余平米普通住宅的火灾，只需要2-3分钟用水仅需60升。

     中天灭火装置将墙体击穿，从建筑外侧将细水雾送入建筑物内实施灭火，既避免了轰然造成消防人员伤害，又大大提高了灭火效率。 在大型火场的救援作业中，中天灭火装置可作为先导设备实施灭火，控制火势的蔓延。使用装置穿透墙体，将高压细水雾送入火场内，实施局部灭火降温，为消防员进入火场开辟局部安全空间，避免轰燃给消防员造成人身伤害，同时可为其它消防设备开辟使用空间，实现多种消防设备配合，最大限度地发挥各种消防设备的灭火作用。     www.hnjzjn.com,  www.shuiqiege.net

    中天灭火装置应用的水射流喷砂技术，工作时不产生火花，可用于大型易燃易爆液体容器、油罐车、危险品运输车的灭火救援工作，装置可在数秒内将容器（罐）外壁击穿，并根据容器内不同的液体，喷射加入相应的泡沫灭火剂，以提高灭火效率。 装置在增加附加设备后，还可用于各种破拆作业 本设备特别适合消防队，大型批发市场，人员密集场所等

小型轻巧式水切割系统

small-sized water jet cutting system

设备特点：

水切割的用途主要有三个，一是切割非可燃性材料，如大理石、磁砖、玻璃、水泥制品等材料，这是热切割无法加工的材料；二是切割可燃性材料，如钢板、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡胶等，以往的热切割也可以加工这些材料，但容易产生燃烧区和毛刺，但水切割加工不会产生燃烧区和毛刺，被切割材料的物理、机械性能不发生改变，这也是水切割的一大优点；三是切割易燃易爆材料，这是其它加工方法无法取代的。

一般情况下，能够利用激光、等离子、火焰、线切割、锯、铣削等加工方法基本满足加工工艺要求时，则不宜采用水切割加工，毕竟水切割的运行成本较高，喷嘴、导流套、高压密封件都是进口的耗材，价格较贵。但当您感到激光和等离子所能切割的厚度太薄，所产生的毛刺太大，所产生的热影响区不利时，您可以考虑选用水切割；当您感到火焰切割的毛刺太大、粗糙度太差、热影响区太大时，您可以考虑选用水切割；当您感到线切割的速度太慢，并且不能切割非导电材料时，您可以考虑选用水切割；当您感到铣削的方法产生了许多废屑，造成了很大的浪费时，您也可以考虑选用水切割，因为水切割不会产生废屑，而是整片切割，水切割加工割分开的材料大多是可利用的；当您感到使用圆锯和带锯太慢，而又不能进行非直线切割时，您照样可以考虑选用水切割；当您切割易燃易爆材料或在易燃易爆的环境下切割时，更必须考虑选用水切割；当您切割时不想产生毒副气体、不需二次加工、不想产生热效应或变形或微裂缝、又想产生良好的切边品质并能同时切割细小的孔时，您更要考虑选用水切割。总之，水切割是一种万能的切割方式，但某些场合下的使用并不是最佳的，所以选择时要做具体分析。

便携式水切割与龙门式激光切割机相结合构成水气两用数控图形切割机。

虽然水刀的切割性能非常优越，但是因为某些技术限制而导致水刀一直都只能在大型切割机床的行列中，打造出体积小、重量轻的新型水刀成为一批热衷于技术研究的人群的目标。21世纪初，对于中低压小型轻巧式水刀的切割正式展开。通过研究人员的不断努力，在2008年小型轻巧式水切割系统成功将此中低压水射流切割技术运用到设备研发生产中，在近年的市场实践中，小型轻巧式水刀也增加了很多新的用法，可切割：钛合金、铜板、钢板、铝板、铸铁、花岗岩、大理石、瓷砖、化纤、木材、布匹、纸张、皮革、塑料等材料。已应用到航空、军工、石材、建筑、装潢等精加工企业，警用排爆、石化管道切割、危险品处理、易燃易爆品切割等作业中发挥了显著作用。

小型轻巧式水切割系统体积比传统水切割系统，缩小了若干倍，重量在280公斤左右，两人就可以操控，这就大大提高了水切割系统的灵活性和便携性，改善了传统水切割系统不可移动，限制工作环境的缺点，同时使水切割系统的的优点应用到了更为广泛的领域。

如若您对选购等离子切割、火焰切割没把握，欢迎登录：水切割http://www.hnjzjn.com

水切割、等离子切割和激光切割三种热切割方式的应用比较及发展:

所谓热切割，从方式上来说主要包括火焰切割、等离子切割和激光切割三种，根据切割要求及市场售价的不同，三种切割方式目前都占有一定的市场，其技术经济性对比如下分析：

火焰切割由于气压、割嘴高度、以及预热时间等因素影响，整体切割材料变形尺度较大，适应不了高精度切割的需要，而且切割速度较低，同时由于切割前需预热，花费时间，难以适应无人化操作的需要。等离子切割具有切割速度快，范围宽等特点，适合切割低厚度金属板材及多种非金属材料，最高切割速度可达10m/min，是火焰切割的10倍。在水下切割能消除切割时产生的噪声，粉尘、有害气体和弧光，有利于环保要求。目前随着大功率等离子切割技术的成熟，切割厚度可达130mm，采用水射流技术的大功率等离子切割已使切割质量接近激光切割的精度下限(±0.2mm)。由于激光切割机价格昂贵，且目前只适合于薄板切割(通常厚板打孔时间长)，而精细等离子切割机切割精度可达激光切割的下限，切割表面质量近似，但切割成本远低于激光切割，约为其1/3，最大切割厚度可达12mm，因此用精细等离子切割机来取代价格昂贵的激光切割机，有利于以最经济的方式对用量较大的中、薄板实施高速精细切割。另外，数控等离子切割与自动套料编程软件配合可以提高材料利用率5%～10%，按年切割2000万吨计，则年可节省钢材100～200万吨，价值几十亿元

（Mpa是压强单位，读作兆帕，也就是百万（M）帕斯卡（Pa）。1MPa＝1000000Pa＝1.00牛／平方毫米＝（1／9.8）千克力／平方毫米，  1标准大气压=0.1MPa=760mmHG水银柱.    1大气压=1.03323kg/cm2.的压力.   1MPA=10大气压=10.3323kg/cm2.     即相当于10.332公斤/平方厘米的压力。）登录WWW.SHUIQIEGE.NET网址查询资料。

第二章  水刀的发展及应用

郑州中天节能公司集中自身优势，致力于为公安，消防，煤矿，石化、船舶、矿山、水利、电力、锅炉、油田、冶金、国防、市政工程等诸多领域的射流切割，清洗、除垢、除锈、除鳞等多种行业提供特定用途的高压清洗和水射流设备及零配件，为钢铁行业提供热轧除鳞系统的技术咨询和成套设备供应。
    我公司投资800万元引进国际水射流最先进技术和研制设备进行超高压、高压、低压水射流项目的研究，拥有一支以高校高级工程师、机械科研工程师，水射流专家为骨干的技术研发队伍，可以根据用户的特殊要求进行高压（超高压）水射流项目专门设计、制作安装、调试、培训一条龙服务。我公司凭借精炼的专业技术、完善的售后服务及诚信惟一的经营理念定能赢得您的信任与支持。

设备研发名称：

1.高压水刀垂直摆振落煤机    2.高压水刀凿岩机  3.电厂煤厂拆迁房屋工程喷雾降尘设备

4.高压水刀超细粉碎煤块机    5.管道清洗机组    6.高压水刀岩层钻井开槽机

7.高压水刀喷冲式挖掘机      8.高压水洗井机组  9.高压水刀定向钻机　

高压磨料射流煤岩钻割设备研制及切割性能

磨料水射流到目前有20多年的历史，高压磨料射流切割技术于上世纪九十年代由国外传入我国，它是以高压水为介质，通过磨料发生装置使磨料获得能量，磨料与水的混合浆体从喷嘴喷射出来，形成能量高度集中的一股，磨料粒子本身有一定的质量和硬度，因此磨料水射流具有良好的磨削、穿透、冲蚀的能力。因为该技术具有许多独特的优点，因此得到了较快的发展和应用。目前该技术已广泛应用于石油业、飞机制造业、汽车制造业、建筑工程煤矿开采，地铁山洞开挖等行业领域。

高压磨料射流煤岩钻割设备以高压磨料切割技术为基础，结合钻机钻进技术，实现煤岩钻孔、切割一体化。

1、钻割设备结构组成及工作原理

1.1设备结构组成

高压磨料射流煤岩钻割设备是一种在打钻完成后，利用钻机作为切割动力源直接进行割缝的新型钻孔、切割一体化设备，该设备组成包括高压泵站；磨料发生装置；钻机、高强度钻杆、钻割一体实现装置。

1.2设备工作过程

本设备作业流程如下：在钻机钻进过程中，由钻机配合钻杆内送入的风或者低压水进行排粉，与钻机共同完成钻进作业。钻进结束后，钻机停止转动，只进行退钻作业，高压泵站加压，水压达到预定压力值后，清水与高压磨料发生装置产生的磨料粒子相混合，与此同时钻头压控装置完成射流直向钻孔到侧向割缝的切换，进行切割作业。通过阀门控制高压磨料射流水的开、关，达到随时钻进随时割缝的要求，从而实现钻割一体化。

2、钻割设备切割性能

2.1、高压磨料射流破煤岩机理分析

磨料水射流是以水为介质，经过增压器或高压泵站增压，使水射流的压力达到一定高的压力，然后混入磨料，经磨料喷嘴喷射出固液两相射流，即高压磨料射流。水射流冲击物料时，存在着一个使物料产生破坏的最小喷射压力，当水射流喷射压力小于这个压力时，物理只能产生塑性变形而几乎不被破坏。当喷射压力超过这个压力时，物料将产生跃进式破坏。

因此，通过提高设备的磨料射流喷射压力，可以提高该设备的切割能力，但是磨料射流系统的压力不能无限制的增加，受切割设备技术性能等客观条件的制约，依靠压力的增加提高切割能力受到一定的限制。

2.2、横移速度对设备切割能力的影响

喷嘴横移速度是诸因素中唯一与切割时间有关的一个因素，其实质反映了水射流对物料的冲击时间。横移速度越小，切割深度越大，随着横移速度的加大，开始时切割深度有明显的下降，但横移速度进一步增加时，切割深度减小并不明显，即：切割深度的增长率随水射流的冲击时间的增长而逐渐减小。最终稳定在某一个切割深度上，也就是说在较高的横移速度下仍保持一定的切割深度不断增加。

3、钻割设备应用

目前，该设备主要应用于煤矿瓦斯突出治理，一般情况下，具有突出危险的煤层内部空隙和裂隙都很小。为了增大媒体的透气性系数，就要人为地采取措施在煤层中造成空隙，沟通及扩展煤层内部的裂隙网。对于单一煤层而言，则只有在煤层内部本身采取措施，张开原有煤层裂隙，造成新裂隙及局部卸压条件，才能改善煤层内部瓦斯流动状况。

运用该设备在煤层中先打一个钻孔，然后在钻孔内利用高压水射流对钻孔二侧的煤体进行切割，在钻空二侧形成一条具有一定深度的扁平缝槽。采用本设备钻孔，磨料射流割缝措施后，首先增加了煤体暴露面积，且扁平缝槽相当于局部范围内开采了一层极薄的保护层，达到层内自我解放，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件，其结果是造成了缝槽上下煤体的一定范围的较充分卸压，增大了煤层的透气性能；其次，割缝在媒体中形成的缝槽或空间在地压的作用下，时缝槽周围的煤体向缝槽空间移动，因而更扩大了缝槽卸压、排瓦斯范围。由于磨料射流割缝的切割、冲击作用，钻孔周围一部分煤体被高压水击落冲走，形成扁平缝槽空间，这一缝槽可以使周围煤体发生激烈的位移和膨胀，增加了煤体中的裂隙，大大改善了煤层中的瓦斯流动状态，为瓦斯排放提供了有利条件，改变了媒体的原始应力和裂隙状况，煤体和周岩中的应力紧张状态得到一定程度缓和，达到突出潜能的大量释放，使煤岩变硬。这样，既削弱或消除了突出的动力，又大大改变了突出煤层的物理机械性能。因此可以增大透气性和提高煤层抽放瓦斯的能力，起到防止煤与瓦斯突出的有效作用。

4、结论

（1）高压磨料射流煤岩钻割设备将高压磨料射流技术和钻机钻孔施工技术相结合，以岩体力学、流体力学、多相流理论、机械设计、密封技术等学科理论为基础。

（2）通过对高压磨料射流破煤岩机理的理论分析，可以看出设备的切割性能与磨料射流作业工艺参数（即水射流压力水流量），磨料参数（粒度、浓度）混合参数，喷嘴直径，切割控制参数（靶距，喷嘴横移速度）以及被切割材料力学性能等的因素有一定的影响关系。

（3）通过实验分析，可以得到以下结论：

①切割深度与水射流喷射压力存在明显的线性关系，压力增大，切割深度增大。水射流切割煤岩存在一个临界压力。当压力小于这个临界压力时物料只产生塑性变形，而没有切割深度。在保障设备运行以及人员操作安全的前提下，应该尽可能增大射流喷射的压力；

②在一定范围内，切割横移速度越小，切割深度越大。但横移速度进一步增加时，切割深度减小量并不明显，最终稳定在某一个切割深度上。提高切割横移速度，单位时间内可以增大切割面积；

③物料坚固系数对切割深度也有着重要的影响，试样的坚固系数大，应提高设备的切割压力，降低设备切割横移速度，才能提高设备的切割能力。

（4）目前该设备主要应用于煤矿瓦斯突出灾害防治，鉴于高压磨料射流的特点及切割能力，以及设备的结构特点，该设备还可应用于煤矿煤岩巷道掘进，石门揭煤，公路铁路隧道掘进，石材切割等领域。

高压（水刀）水射流的应用

1、利用高压水射流处理薄片材料的装置

利用水射流水针处理薄片材料的装置，其包括高压水供应主体和分配区。高压水供应主体由沿所述主体全长延伸的供应腔构成，在供应腔内高压水引导通过过滤器。沿整个处理宽度分配高压水的分配区包括带有许多微孔的板，由此，板上的孔形成了可直接射到待处理的材料表面的水针。本设备特征在于微孔在由硬材料制成的插入体内形成，插入体可插入沿板整个厚度延伸的预制孔中。

2、脉冲空化水射流超细粉碎装置

利用高压水射流技术进行物料粉碎的脉冲空化水射流超细粉碎装置。其结构由加料装置、振荡室、加速管、粉碎室、支撑座和底座等部件组成。所说的振荡室具有一个由定位环和其前端的水喷嘴构件以及其后端的挡块构件构成的振荡腔，充分利用高压水射流发生设备的能量及其原始的脉冲激励，在振荡室内形成稳定脉冲，强化空化侵蚀对物料颗粒的粉碎作用，能通过调整靶距等参数，扩大粉碎物料的范围，提高物料颗粒的粉碎效率。

3、高压水射流连续推进的定向钻机

水射流连续推进的定向钻机，属于采矿钻进领域。现有技术的钻机是采用钻杆旋转，驱动钻头切削破岩的原理制成的。它的最大缺点是破岩效率低，钻孔速度慢，定向困难，钻孔大小完全取决于钻头的尺寸。因此，这种钻机无法满足矿业及岩土工程的特殊作业。一种适用于地下作业的水射流连续推进的定向钻机，它由缠绕机构、连续钢管、钢管推进机构、钢管校直机构、水射流钻头、随钻测斜仪、方向控制系统、高压水泵、油泵等组成。不仅解决了高压水射流钻长孔的连续推进、钻进方向可控的技术难题，而且具有施工效率高、钻孔质量高、设备安全可靠的优点，从而满足了地下工程特殊作业的要求。

4、高压水射流超细粉碎云母

为了弄清高压水射流超细粉碎云母的规律，通过假设颗粒中的校裂纹、表面裂纹和体裂纹的扩展概率相互独立，以及颗粒中发生多少个裂纹扩展的概率服从普哇松分布，推导出粒度特性方程；并认为裂纹扩展概率与水压成正比，与给料调和平均粒率成反比；然后用粒度特性方程拟合和分析了高压水射流超细粉碎云母的实验测试数据，发现高压水射流超细粉碎云母主要是云母粉中的棱裂纹扩展所致，且粒度分布由水压和给料调和平均粒度决定

5、水射流技术对煤粉进行超细粉碎

自激振荡水射流超细粉碎系统对煤粉颗粒的粉碎机理，应用高压水射流技术对煤粉颗粒进行超细粉碎具有较好的应用前景。高压水射流超细粉碎机集成系统的优化设计,包括上游喷嘴的大小及形状、下游喷嘴的大小及形状、振荡腔的结构和长径比、加速段的长度和直径等参数的优化以及与动力源的配合参数。根据待粉碎物料不同的密度、硬度、形貌特征及粒度要求确定不同形式的射流粉碎机,可设计系列化水射流粉碎机。

6、煤炭深加工前混合水射流湿法粉碎

煤粒经超细粉碎之后得到的煤粉是制备工业用水煤浆的主要原料，由于传统干法粉碎主要是机械粉碎存在诸多亟待解决的问题，从而为湿法水射流超细粉碎技术的应用与发展带来了契机，因此探究湿法超细粉碎煤粒机理、提高煤粉超细粉碎质量和效率，对于煤炭深加工、实现其洁净化利用具有重要的理论和实践意义 在现有粉体超细粉碎机理分析研究的基础上，认为湿法水射流粉碎煤粒过程主要是压力释放作用、冲击作用及空化和空蚀的剪切作用等共同作用的结果并在准静态条件下基于弹性力学及 Hertz接触理论推导出了煤粒冲击刚性靶板粉碎的临界速度，其大小分别与其杨氏模量的-2 次方、泊松比的 4 次方、屈服应力的 2.5 次方及密度的-0.5次方成正比，而与煤粒的直径无关 数值模拟研究中，得到了前混合水射流超细粉碎煤粒的过程包括①利用计算流体力学CFD商业软件FLUENT模拟得到了前混合水射流中空化角形喷嘴内二维定常流场速度、压力分布及煤粒运动轨迹等信息初步得出了前混合水射流中煤粒增速效果明显，喷嘴出口处煤粒速度能达到水射流速度的97.8％，并且煤粒粒度愈小，煤粒与水之间的混合效果愈好，但粒度小的煤粒在输运过程中不易靠近轴线的结论②利用显式算法有限元程序LS-DYNA得到了典型煤粒冲击，刚性靶板超细粉碎的临界速度与理论计算结果基本吻合、煤粒破碎过程中裂纹扩展情况及煤粒在低速冲击靶板过程中存在压力释放作用，证明了煤粒超细粉碎的确是冲击、压力释放等综合作用的结果 利用淹没条件下前混合水射流超细粉碎实验分别得到了在不同压力、料浆比、循环次数三种工况条件下煤粒的超细粉碎效果，经过电镜扫描及粒度测定分析，最后利用数据处理软件 Origin 最小二乘原理对实验数据进行了曲线拟合研究，建立了粉碎粒度小于10μ-20μm的煤粒产率与各粉碎因素之间的数学关系式 。针对煤粒粉碎比较粗糙，粉碎程度不均匀的现状，采用当前较先进的ZT-ZMD31050信号调理器，ZT-AT89S51单片机以及ZT-MAX202串口电平转换器实现水射流超细粉碎煤粒压力自动控制装置的电路设计，将量化误差降低到0．002％，有效控制了高压水节流阀的开启，解决了因高压储料罐压力不稳而使煤粒粉碎细度不足的难题。开发了一种适合于煤炭物性的水射流超细煤粉试验装置,研究了加载压力、循环碰撞次数和浓度对超细煤粉大小及分布的影响,并利用激光粒度仪对所得超细煤粉进行了粒度分析,用ξ电位实验研究了超细煤粉颗粒悬浮体系的分散性.试验表明,采用角形喷嘴淹没水射流技术,可以在循环碰撞为3～4次、加载压力为43～50MPa的工艺条件下将料浆比为25%～35%的煤粒粉碎至d50<22.6μm,为采用前混合水射流方法粉碎煤炭制备高性能水煤浆燃料提供了理论基础和关键技术。

7、高压水射流钻孔装置

水射流钻孔装置，包括机架、活动架、提升机构以及钻杆，提升机构设置在机架上，活动架包括第一电机以及活动架本体，在活动架本体内设置有一主轴，第一电机通过传动件与主轴连接，钻杆固定在主轴内，在钻杆的下端设置有一喷流体的喷头，该喷头具有至少一个倾斜的喷口，第一齿轮连接在第一电机的输出轴上，第二齿轮固定在所述的主轴上。与现有技术相比，本钻孔装置，在活动架上设置通过电机带动的旋转喷管，在喷管的下端安装喷头，采用前混合磨料高压水作为钻孔的动力，在钻孔作业过程中，不易产生热量，对易燃易爆物质不引燃，不引爆，同时也取代了传统的合金钻头，降低了成本，且效率高。

8、磨料射流技术在煤矿大型金属构件防腐前预处理中的应用

煤矿大型金属构件的锈蚀不仅浪费钢材而且威协安全，煤矿大型金属构件防腐前预处理除锈中的前混合磨料射流技术,该技术是利用水射流技术,对被除锈的金属物体表面产生高频撞击与冲蚀的作用,来实现对煤矿不同规则形体的大型金属构件表面进行防腐前的清洗、除氧化皮、脱漆、打毛和除锈等防腐前预处理。它具有除锈效率高、比能耗低等特点,可提高煤矿大型金属构件除锈效果,增强防腐抗蚀能力,为煤矿节约大量钢材高压水射流破岩机理。动力来源主要由煤矿巷道内的液压系统带动液压乳化油电机来使高压泵工作。

9、高压水射流破岩设备

由于高压水射流破岩涉及的因素较多 ,且影响因素的作用规律比较复杂 ,致使其破岩机理一直未能被准确揭示 ,从而制约着水射流技术的应用和发展。对水射流破岩理论研究的状况进行了回顾 ,系统评述了水射流破岩研究中的理论要点 ,在此基础上指出水射流的冲击动载荷、岩石的动态本构关系、岩石与水射流的耦合作用以及水射流破碎岩石的数值研究等是水射流破岩机理研究的发展方向。高压水射流破岩的内在机理和真实物理过程一直未能被准确揭示 ,导致高压水射流破岩的理论研究滞后于实际应用。在深井、超深井以及复杂结构井的钻进中 ,如何充分发挥高压、超高压水射流破岩或辅助破岩的优势和潜力显得越来越重要。我公司开发的高压水射流破岩设备已在城市地下隧道开挖，地铁建设，高速铁路公路穿山洞破岩使用。

10、高压水射流煤层钻扩孔系统设备

高压水射流煤层钻扩孔系统和方法一种煤层高压水射流钻扩孔系统，包括高压水射流发生系统、钻机、钻杆钻具系统，高压水射流发生系统包括依次相连的储水箱、高压水泵、高压胶管，钻机包括钻机操纵台和钻机本体，钻杆钻具系统包括高压旋转密封装置、高压密封钻杆、具有高压水射流喷嘴的射流机械叶片组合塔式钻头，通过高压水射流对孔底和孔壁煤体的旋转切割和机械叶片的切削研磨联合作用实现煤层孔的钻进和扩孔，可以有效地避免煤层钻孔过程中的卡钻和夹钻现象，在高地应力、松软煤层中形成大孔径的长钻孔，增大钻孔周围煤体的透气性和卸压范围，提高煤层钻孔的瓦斯抽放效果和防突效果。

11、新型高压旋转水射流扩孔钻具的研制及应用

高压水射流技术是在水力采煤的基础上发展起来的一项适合煤矿生产的安全技术，作为一种实用技术，在瓦斯防治方面高压水射流技术可以发挥其重要的作用。

     目前瓦斯防治所采取的主要手段之一是采用瓦斯预抽排技术，在煤层中预先钻抽放深孔，在开采之前将煤层中的瓦斯预先抽出来，以减少在开采过程中瓦斯的涌出量，从而避免采煤过程中瓦斯超限的发生。

     在煤层中钻孔不能太大，否则在矿压作用下，孔的成形及稳定性会被破坏，达不到顺利排放瓦斯的目的，而且大孔的钻进速度较慢，效率较低，所以只能钻小孔，但是对于小孔来说，由于其自由面小，瓦斯的排放速度受到了限制，一般都需要经过很长的等待时间，而后才能进行开采作业，影响了生产效率的提高。

     如果在小孔四周切割一些深槽，则可以增加瓦斯抽放的自由面，加快瓦斯的抽排放速度，缩短等待时间，提高劳动生产率。

但传统的切割工具要想在深孔中切割出细而深的截槽几乎是不可能的，而利用高压水射流技术则可很容易地实现深孔中切槽的工艺。高压水射流的特点是：体积很小的喷嘴中所产生的射流可以携带很大的能量，从而只需将喷嘴伸入深孔中就可实现割缝和切槽等程序，并可实现一次切割成形多条切槽的工艺。 这样由于增加了抽排放孔的自由面，将大大加快瓦斯的排放速度，缩短等待时间，而且还可以减少

12高压水射流可控自旋转钻头

特点和适用范围： 本高压水射流可控自旋转钻头其应用主要在矿业领域，以高压水（50Mpa以上）为介质，用于在地下或地面实现各种岩矿层的中大孔径的深孔钻进，可实现水平、垂直和任意角度的钻进方案的实施。它可根据不同的媒质或岩层情况通过调节钻头内的流量来调节转速钻头内的流量来调节转速，以便提出高钻进效率。它设计为多水柱输出，水柱的排列可根据需求、组合、切割目标的水柱交叉排列，布局合理，盖切割面积科学，比现有的水力型钻头其能量消耗小，设备要求也低，另外它克服了机械钻进时受钻杆长度的限制，钻长孔时无需换钻杆，劳动强度低。它不受钻孔长度的限制提高了钻进了钻进速，是钻进100以上深孔的理想选择。 开发规模的所需费用： 本技术的开发规模可大可小，可视市场大小而定。一般设务种类比较齐全的机械厂即可投产，如各矿的机修厂。主要设备包括精度比较高的车床，钻床、洗床、内外圆磨床、热处理设备等。 市场预测： 本技术将在煤层的抽放瓦斯方面，在开采煤层撤离面；在地热泪盈眶资历源开发，在解决冲击地压问题到大规模的开发，由于上述需要求十分普遍，因此市场非常广泛

13旋转高压水射流洗井工艺

应用旋转高压水射流洗井首先应进行水下电视检测，准确找出重点清洗的部位，然后按下列步骤控制整个洗井过程。

1初步剥离腐蚀层

        启动增压构成旋转高压水射流冲击锤，冲洗压力一般控制在10~20MPa以内，进行首次剥离清洗，冲击设备提降速度为3m/min，全井段往返3次，井壁腐蚀层剥离厚度一般小于1mm。

2强力剥离腐蚀层

       首次剥离腐蚀层后进行水下电视检测，评估清洗效果。如效果不明显则增大水压至30~50MPa，进行二次剥离清洗，设备提降速度控制在1~23m/min，全井段往返3~5次，剥离锈蚀层厚度一般将大于2mm。如电视检测效果仍不理想，可继续加大水压至50~70MPa，但此过程中应严格控制，防止水压过大对井造成破坏。

3扰动滤料层

经上述2个过程后，应可通过水下电视看到井管内壁平整光亮，滤水管滤孔规整通透，甚至可以看到滤孔外的井壁缠丝。此时，应适当控制水压强度在20~40 MPa，加快设备提报速度，增大水流的空间扰动能力，进行多次扰动清洗，目的是使井壁外的滤料层受扰动而重新排列，增大出水量钻孔的数目，提高劳动生产率。

高压水射流技术是特别适合于煤矿安全生产的一种实用技术，对改善煤矿生产的安全状况可以发挥重要的积极作用，特别是对高瓦斯矿井可实现连续的安全生产，避免了瓦斯及煤尘爆炸等事故的发生；改善工作面的环境，保护了工人的身体健康。

14旋转水射流在煤层中钻孔

冲击地压一直是影响煤矿开采安全的一个难题，近年来，利用高压旋 转水射流在煤层中钻孔，以其高效、节能、钻孔大、孔形规则、破岩效率 高等优点，深受广大工程技术人员的青睐。而研究决定射流性能的喷头，成为技术人员关注的热点。射流的流动规律、破岩机理和喷头 参数三者之间相互制约、相互依存的关系后，设计并加工制造了内导叶轮， 喷头和自旋转喷头。 通过室内实验和拟现场实验，设计内导叶轮喷头，内导叶轮喷头 各参数及射流压力、靶距、打击时间等参数对钻孔作业的影响。 采用理论与实验相结合的方法，依次解决旋转密封、起始旋转扭矩、喷嘴布置和限速问题，

设计了自旋转喷头，应用直流发电机原理，建立电磁限速的自旋转喷头稳态运行时的电路、 力学、能量方程。以此设计出限速部分的参数，射流功率与转速之间的关系。内导叶轮喷头形成钻孔孔径与喷头大小相当，有效喷距小，不易排屑和实现其切向剥层优势；同等条件下，自旋转喷头，成孔孔径大小可依实际需要设计，有效喷距较长，易于发挥其脉冲破岩作用。