高压水射流喷嘴

喷嘴是高压水射流发生装置的执行元件,其作用是通过喷嘴内孔横截面的收缩,将高压水的压力能聚集起来,并转化为动能,最后以高速水射流的形式向外喷出,用以对物料进行清洗、破碎或切割。

喷嘴型式,按形状分有圆柱形喷嘴、扇形喷嘴、异形喷嘴等;按孔数分有单孔喷嘴、多孔喷嘴;按压力分有低压喷嘴、高压喷嘴、超高压喷嘴等。本文按形状分类介绍喷嘴的类型。

1、圆柱形喷嘴

此类喷嘴是在圆锥收敛型喷嘴的基础上发展起来的,是目前最常用的一种连续水射流喷嘴。图l中所示为几种常见的圆柱形喷嘴,a为典型的高压喷嘴,其压力范围可达ZooMPa,用于喷枪,收敛段长度和角度保证了射流集束咨比b为另一种枪用圆柱形喷嘴,其特点是自身螺纹联接,轴向尺寸较小,使用方便,其工作压力局限于100MPa;c型喷嘴为了延长收敛段的尺寸并便于加工,采取两段组合,此方式并不常用;d型喷嘴是为了便于0.5mm喷孔直径加工,将喷嘴做成喷嘴孔板嵌于喷嘴体内;e型喷嘴提供了内螺纹连接的型式。

2、扇形喷嘴

扇型喷嘴直接由喷嘴形状产生平坦均匀的扁平射流,其射流致密性好,扩散角也可在较大范围内变化,其工业应用依据流量、流速、射流射及覆盖面的不同而不同。扇形喷嘴的清洗面积比圆柱形喷嘴大得多,成功应用于混凝土打毛作业中;由于射流的极度扩散,射流的能量以及打击压力损失很大,因此在实际使用中常常需要较高的压力。高压扇形喷嘴的结构见图2,a型喷嘴压力为75MPa。这种自带连接螺纹的缺点是不利于扇形射流位置的调整,因为扇形射流是有方向性的;b型喷嘴仅是一个芯体,它的工作压力最高达到200MPa。该喷嘴圆柱段a型截然不同,这就是高压力要求所致c型喷嘴是一个组合型扇形喷嘴,组合喷嘴看似加工复杂一些,但成型可靠、材料各异、适应面广、便于系列化。

3、异形喷嘴

为了提高水射流的集束性能,各种型式的异形喷嘴也开始由实验室走向商品化,图3所示为美国AQUT一DYNE公司的异形喷嘴,这类喷嘴产生的射流共性是以具有锐边的平面防止空气卷裹射流;其喷嘴结构是将这种不同形状的喷嘴芯置于外螺纹喷嘴体内与喷管联接。试验证明,磨料射流采用异形喷嘴比传统的圆柱形喷嘴性能有较大提高,同时异形喷嘴可以降低水射流的压力和功率。