高壓噴嘴是用什么原理達到射流效果的?
高壓水射流噴嘴是使用高壓泵打出高壓水,并經(jīng)過一定管路到達噴嘴,再把高壓力低流速的水轉(zhuǎn)換為高壓力高流速的射流,然后射流以其很高的沖擊動能,連續(xù)不斷地作用在被清洗表面,從而使垢物脫落,最終實現(xiàn)清洗目的。高壓水射流清洗噴嘴是高壓水射流應用的一個重要方面,作為一種獨特的清洗新技術(shù),具有高能量密度、良好的射流可控性與材料適應性,能滿足各類清洗工程的需要。與傳統(tǒng)的機械式、化學式清洗相比,具有廣泛的通用性和相對環(huán)境無害性等獨特優(yōu)點。隨著社會環(huán)保意識的增強,水射流噴嘴清洗技術(shù)的應用倍受關(guān)注,前景十分廣闊。下面我們來詳細介紹高壓水射流噴嘴的原理特點以及在工業(yè)中的應用。
一、高壓水射流噴嘴的工作原理
高壓水射流噴嘴切割的原理是將水增至超高壓100,420MPa,經(jīng)節(jié)流小孔,使水壓熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞鲃幽?流速高達800-1000mm/s)。用這種高速密集的水射流進行切割。磨料水射流切割則是再往水射流中混入磨料粒子,經(jīng)混沙管形成磨料射流進行切割。在掙料射流中,水射流作為載體使磨料粒子加速,由于磨料質(zhì)量大、硬度高,磨料水射流較之水射流其射流動能更大,切割效能更強。
高壓水射流噴嘴是水流經(jīng)過小口徑的噴嘴射出形成的不同形狀的高速水流束,射流的流速取決于噴嘴出口截面前后的壓力差。通常,壓力柱塞泵在蓄水池進行吸水,對水分進行加壓后輸送到高壓管線,使其以較高的速度經(jīng)過噴嘴,通常情況下噴嘴的孔徑比高壓管線的內(nèi)徑要小很多,因此水流在經(jīng)過噴嘴后會以更高的速度噴出,經(jīng)過噴嘴孔加速后凝聚形成的水束就稱之為射流。
經(jīng)過噴嘴/噴槍高速射出的射流打擊在物件表面上稱之為射流作業(yè)。高速的射流本身具有較高的剛性,當其沖擊到物體表面時,會產(chǎn)生極高的沖擊動壓,并形成渦流,當產(chǎn)生的瞬時沖擊應力大于塑性材料本身的最大拉應力時,即材料中某一點的法向拉應力超過其臨界值,該點會發(fā)生斷裂,材料表面會產(chǎn)生裂紋,隨著高壓水流束的持續(xù)作用,裂紋不斷擴散,從而破壞和移除高壓水射流沖擊的材料,可達到金屬材料表面清洗或切割的目的。
二、高壓水射流噴嘴的優(yōu)點
1、清洗質(zhì)量好
2、清洗速度快
3、無環(huán)境污染
4、適用范圍廣
5、易于機械化、自動化
6、節(jié)能、省水、清洗成本低
三、高壓水射流噴嘴材料的選擇原則
高壓水射流噴嘴的材料還應根據(jù)槽液的化學特性來確定:
1、對非腐蝕性槽液可根據(jù)加工的難易,采用青銅鑄造或塑料壓鑄;
2、為防止腐蝕,可采用非金屬材料;
3、對硫酸、鹽酸等強腐蝕槽液,可采用尼龍塑料;
4、用于磷化槽液的噴嘴材料一般采用耐酸的不銹鋼;
5、防止銹蝕的噴嘴也可直接選用不銹鋼或尼龍材質(zhì)制作。
四、高壓水射流噴嘴在工業(yè)中的應用
根據(jù)水射流的工作原理,高壓水射流噴嘴在工業(yè)中的主要應用有三個:清洗、切割和破碎。高速水流經(jīng)過噴嘴后通常的形狀是圓柱形射流。圓柱形的射流攜帶的射流能量最為集中和有效,但它打擊在物體表面上的接觸面積也是最小的,清洗效率較低。通常在進行大面積的清洗作業(yè)時,可以通過改變噴嘴/槍頭的形狀來改變射流的形狀,例如采用扇形射流,其特點是射流會以一條線形沖擊在物件表面,隨著噴嘴的移動,會形成一個較大的清洗帶,清洗效率會大大提高。
在進行高壓水射流噴嘴切割時,射流的介質(zhì)不再僅限于水,通常會根據(jù)切割材料的不同而用到更多的液態(tài)物質(zhì)或混合物。例如在進行含糖食品的切割時,考慮到使用水切割時水會溶化食物中的糖分從而破壞食品,會選擇采用植物油或其他食用油來進行切割。在進行某些射流切割時還需要用到乳化液作為介質(zhì),業(yè)界泛稱的水射流同時也包括了其他液體的射流。