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CN110052972A - 一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置 - Google Patents

一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置 Download PDF

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Abstract

一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，包括磨料气射流发生系统、低温冷却系统和喷嘴出口湿度控制系统；所述的磨料气射流发生系统包括能产生干燥高速空气射流的气源装置、截止阀、射流发生器、储料罐、单向阀快换接头、磨料气射流管道和射流喷嘴；所述的低温冷却系统包括压力表、自增压液氮罐、截止阀和冷却筒；所述的喷嘴出口湿度控制系统包括压力表、氮气瓶、截止阀、控制器、湿度传感器和套筒。本发明可控制喷嘴出口湿度，避免喷嘴出口结冰造成磨料堵塞的现象，从而可连续顺畅的实现低温磨料气射流加工疏水性聚合物材料。

Description

一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置
技术领域
本发明涉及一种磨料气射流加工领域，尤其是一种低湿磨料射流技术，具体地说是一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料气射流加工装置。
背景技术
近年来，出现了一种新颖的微细加工技术，即用干燥的压缩空气来加速微小磨粒形成磨料射流，将射流喷射到工件表面对工件进行加工，称之为气磨料射流加工技术。磨料气射流加工技术成本较低，加工时可以得到很高的材料去除率，且材料去除率可控。磨料气射流加工技术可用于加工玻璃、陶瓷等硬脆材料和有色金属等。
陶瓷材料由于其自身的局限性，在某些场合并不适用。如陶瓷材料缺乏光学透明性，以及其有限的生物相容性因而在生物医学中的应用受限。基于此，人们开始用聚合物材料来替代陶瓷材料。但聚合物大多数为疏水材料，采用常规的磨料气射流以及水射流技术进行加工时，材料去除率较低。经研究发现在低温下，对聚合物进行磨料射流加工，材料去除率较高。
为实现在低温下对聚合物进行有效加工，发明专利提供了一种低温磨料射流加工装置ZL201710017593.6.；为实现装置的温度可控，发明专利提供了一种智能可控温低温磨料射流加工装置，可对磨料射流和工件进行冷却，工件的加工温度范围在－80℃～－190℃；为实现对低温的有效控制，节约成本，发明专利提供了一种多出口可控温磨料射流冷却装置ZL201710747740.5 ，但上述装置在使用过程中均不同程度的存在喷嘴出口结冰造成磨料堵塞的现象，致使加工无法正常进行。为克服上述装置的缺点，本发明提出一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料气射流加工装置，可有效避免喷嘴出口结冰造成磨料堵塞的现象。
发明内容
本发明的目的是针对现有的低温磨料射流加工装置的喷嘴易堵塞而影响加工效率和质量的问题，设计一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料气射流加工装置。
本发明的技术方案是：
一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，它包括磨料气射流发生系统、低温冷却系统和喷嘴出口湿度控制系统；所述的磨料气射流发生系统包括能产生干燥高速空气射流的气源装置1、第一截止阀2、射流发生器3、储料罐4、单向阀快换接头5、磨料气射流管道12和射流喷嘴10，气源装置1通过第一截止阀2与射流发生器3，射流发生器3通过单向阀快换接头5与磨料气射流管道12的进料端相连，射流喷嘴10与磨料气射流管道12的进料端相连通，所述的储料罐4与射流发生器3相连以便为其提供磨料；所述的低温冷却系统包括自增压液氮罐7、第二截止阀8和冷却筒11，自增压液氮罐7通过第二截止阀8和连通管道与冷却筒11相连通，冷却筒11套装在磨料气射流管道12以使其保持所述的低温状态；其特征是所述的喷嘴出口湿度控制系统包括氮气瓶14、第三截止阀15、控制器16、湿度传感器17和套筒9，套筒9安装在射流喷嘴10上，湿度传感器17安装在射流喷嘴10的出口端并与控制器16相连，控制器16控制第三截止阀15的开度，第三截止阀15的进气端与氮气瓶14相连通，第三截止阀15的出气端通过管路与套筒9相连通，通过调节进入套筒9中的氮气量进而调节射流喷嘴10出口端的湿度。
所述的自增压液氮罐7连接有第一压力表6。
所述的氮气瓶14连接有第二压力表13。
所述的能产生干燥高速空气射流的气源装置1由空气压缩机和干燥器组成，空气压缩机产生高速空气射流，进入干燥器后经干燥形成干燥高速空气射流。
所述的套筒9与喷嘴底部采用快换接头连接。
所述的套筒9的内壁与射流喷嘴10的外壁之间的距离为0.5-1mm。
所述的湿度传感器17为基于红外光谱吸收法的湿度测量传感器。
本发明的有益效果：
1 本发明的射流压力和磨料流量可调节；
2 本发明的射流温度精确可控，误差小，可排除温度波动对加工效果的影响；
3 本发明的喷嘴出口处湿度可控，可有效避免喷嘴出口结冰造成磨料堵塞的现象；
4 本发明的系统结构简单，搭建方便，易操作，安全性高。
5 本发明的射流喷嘴位置固定，加工时将工件固定在一运动平台上，通过控制工件运动来实现各种复杂结构的加工。
6 本发明的加工过程中射流参数波动范围小，无液氮冲击影响，加工精度高。
7 本发明的方案二加工过程中不直接使用液氮，安全性高。
附图说明
图1是本发明的装置示意图。
图2是本发明的带有套筒的喷嘴示意图。
图中：1、气源装置；2、第一截止阀；3、射流发生器；4、储料罐；5、单向阀快换接头；6、第一压力表；7、自增压液氮罐；8、第二截止阀；9、套筒；10、射流喷嘴；11、冷却筒；12、磨料气射流管道；13、第二压力表；14、氮气瓶；15、第三截止阀；16、控制器；17、湿度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示。
一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，它包括磨料气射流发生系统、低温冷却系统和喷嘴出口湿度控制系统，如图1所示；所述的磨料气射流发生系统包括能产生干燥高速空气射流的气源装置1、第一截止阀2、射流发生器3、储料罐4、单向阀快换接头5、磨料气射流管道12和射流喷嘴10，气源装置1由空气压缩机和干燥器组成，空气压缩机产生高速空气射流，进入干燥器后经干燥形成干燥高速空气射流。 气源装置1通过第一截止阀2与射流发生器3，射流发生器3通过单向阀快换接头5与磨料气射流管道12的进料端相连，射流喷嘴10与磨料气射流管道12的进料端相连通，所述的储料罐4与射流发生器3相连以便为其提供磨料；所述的低温冷却系统包括自增压液氮罐7、第二截止阀8和冷却筒11，自增压液氮罐7连接有第一压力表6。自增压液氮罐7通过第二截止阀8和连通管道与冷却筒11相连通，冷却筒11套装在磨料气射流管道12以使其保持所述的低温状态；所述的喷嘴出口湿度控制系统包括氮气瓶14、第三截止阀15、控制器16、湿度传感器17和套筒9，湿度传感器17为基于红外光谱吸收法的湿度测量传感器，氮气瓶14连接有第二压力表13，套筒9安装在射流喷嘴10上，套筒9与喷嘴底部采用快换接头连接，套筒9的内壁与射流喷嘴10的外壁之间的距离为0.5-1mm，如图2所示。湿度传感器17安装在射流喷嘴10的出口端并与控制器16相连，控制器16控制第三截止阀15的开度，第三截止阀15的进气端与氮气瓶14相连通，第三截止阀15的出气端通过管路与套筒9相连通，通过调节进入套筒9中的氮气量进而调节射流喷嘴10出口端的湿度。
本发明的工作过程如下：气源装置1产生的干燥高速空气流经截止阀2进入射流发生器3中与储料罐4中的磨料混合形成高速磨料气射流，自增压液氮罐7中的液氮流经截止阀8进入冷却筒11中，磨料气射流管道12从冷却筒11中穿过并浸没在液氮中，射流发生器3产生的高速磨料气射流经单向阀快换接头5进入磨料气射流管道12，磨料气射流从管道12中流过并被液氮冷却至低温形成低温磨料气射流，低温磨料气射流经射流喷嘴10中喷射到被加工工件表面，压力表6用于监测自增压液氮罐7的压力。当湿度传感器17探测到射流喷嘴10出口处的湿度大于设定值时，控制器16对湿度信号进行处理并发出指令，调节截止阀15的开度，从而调节氮气进入套筒内部的流量大小，进而控制射流喷嘴10出口处的湿度，避免喷嘴出口结冰造成磨料堵塞的现象，最终可连续顺畅的实现低温磨料气射流加工疏水性聚合物材料。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，它包括磨料气射流发生系统、低温冷却系统和喷嘴出口湿度控制系统；所述的磨料气射流发生系统包括能产生干燥高速空气射流的气源装置（1）、第一截止阀（2）、射流发生器（3）、储料罐（4）、单向阀快换接头（5）、磨料气射流管道（12）和射流喷嘴（10），气源装置（1）通过第一截止阀（2）与射流发生器（3），射流发生器（3）通过单向阀快换接头（5）与磨料气射流管道（12）的进料端相连，射流喷嘴（10）与磨料气射流管道（12）的进料端相连通，所述的储料罐（4）与射流发生器（3）相连以便为其提供磨料；所述的低温冷却系统包括自增压液氮罐（7）、第二截止阀（8）和冷却筒（11），自增压液氮罐（7）通过第二截止阀（8）和连通管道与冷却筒（11）相连通，冷却筒（11）套装在磨料气射流管道（12）以使其保持所述的低温状态；其特征是所述的喷嘴出口湿度控制系统包括氮气瓶（14）、第三截止阀（15）、控制器（16）、湿度传感器（17）和套筒（9），套筒（9）安装在射流喷嘴（10）上，湿度传感器（17）安装在射流喷嘴（10）的出口端并与控制器（16）相连，控制器（16）控制第三截止阀（15）的开度，第三截止阀（15）的进气端与氮气瓶（14）相连通，第三截止阀（15）的出气端通过管路与套筒（9）相连通，通过调节进入套筒（9）中的氮气量进而调节射流喷嘴（10）出口端的湿度。
2.根据权利要求1所述的喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，其特征是所述的自增压液氮罐（7）连接有第一压力表（6）。
3.根据权利要求1所述的喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，其特征是所述的氮气瓶（14）连接有第二压力表（13）。
4.根据权利要求1所述的喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，其特征是所述的能产生干燥高速空气射流的气源装置（1）由空气压缩机和干燥器组成，空气压缩机产生高速空气射流，进入干燥器后经干燥形成干燥高速空气射流。
5.根据权利要求1所述的喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，其特征是所述的套筒（9）与喷嘴底部采用快换接头连接。
6.根据权利要求1所述的喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，其特征是所述的套筒（9）的内壁与射流喷嘴（10）的外壁之间的距离为0.5-1mm。
7.根据权利要求1所述的喷嘴出口湿度可控的低温磨料射流加工装置，其特征是所述的湿度传感器（17）为基于红外光谱吸收法的湿度测量传感器。
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