CN115091375B - 一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及送料喷头技术领域，尤其是涉及一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，包括依次连接的进气管、混合主管、混合副管和出料管，所述混合主管内部设有主混合腔，在所述混合主管外侧周向均布设有轴线共面的四个切向进料口，并与所述主混合腔底部相通，所述混合副管内设有混合防堵结构，所述混合防堵结构包括摆动主体和固定部件，所述摆动主体包括固定杆和主转子，所述主转子套设在所述固定杆上并与固定杆活动连接，所述主转子外侧设有与轴线夹角为60°的拨片，所述固定部件设在所述摆动部件的下方，所述固定杆的下端为球形，所述固定杆下端活动卡接在所述固定部件上并能完成锥摆运动；所述混合副管外侧设有沿轴线对称分布的两个进料口。

Description

一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头

技术领域

本发明涉及送料喷头技术领域，尤其是涉及一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头。

背景技术

射流强化研磨加工是一种冷加工技术，是利用由强化钢丸、研磨粉、研磨液组成的研磨喷料，通过高压气体的作用下，等概率地均匀高速撞击于待加工工件表面，达到微切削与强化表面效果。加工后工件表面产生残余压应力，并形成强化层，大大提高工件的强度、寿命以及降低表面粗糙度。

在射流强化研磨加工过程中，其关键之一在于研磨喷料能均匀覆盖于待加工表面。使用一般喷头进行实际加工时，一般采用前混合式送料(喷料混合后送料)，但由此会带来(1)送料管道弯折导致的送料气压损失(2)混合后的研磨喷料传输途中较长时间受管壁的影响，流层间的黏性阻力会导致混合不均匀等问题。这些问题导致射流强化研磨加工无法较均匀地覆盖待加工工件表面、出现物料打孔情况。为了改善加工效果，时常调整喷头角度后重复加工或者加大送料气压，但伴随而来的是加工效率低以及能耗损失增大等问题；另一方面，在传输过程中，研磨喷料因混合不均匀而导致大量钢球集聚在一起或部分区域过于粘稠，通过喷头收缩段时将出现粘结从而导致堵塞，这不仅降低了长时间加工的稳定可靠性，增加了清理喷头的难度。

因此，亟需一种具有防堵功能、混合性能高，方便拆卸清理的喷头用于强化研磨加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，能够解决喷头内研磨喷料混合不充分、喷料输送压力损失问题。

本发明提供一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，包括依次连接的进气管、混合主管、混合副管和出料管，所述混合主管内部设有主混合腔，在所述混合主管外侧周向均布设有轴线共面的四个切向进料口，并与所述主混合腔底部相通，所述切向进料口用于通入研磨粉和研磨液；所述混合副管内设有混合防堵结构，所述混合防堵结构包括摆动主体和固定部件，所述摆动主体包括固定杆和主转子，所述主转子套设在所述固定杆上并与固定杆活动连接，所述主转子外侧设有与轴线夹角为60°的拨片，所述固定部件设在所述摆动部件的下方，所述固定杆的下端为球形，所述固定杆的下端活动卡接在所述固定部件上并能完成锥摆运动；所述混合副管外侧设有沿轴线对称分布的两个进料口且通向所述混合防堵结构区域。

优选地，所述主转子下方的固定杆上还套设有副转子，所述副转子与所述固定杆活动连接，所述副转子外部设有与所述主转子拨片方向相反、角度相等的拨片。

优选地，所述主转子拨片数量多于所述副转子拨片数量。

优选地，所述副转子内部设有内流道，在所述副转子拨片之间设有连通内流道的孔，所述主转子内部设有与所述副转子内流道相通的流道。

优选地，所述四个切向进料口交替连接研磨粉罐—研磨液筒—研磨粉罐—研磨液筒。

优选地，所述混合副管外侧设有与轴线夹角为80°、沿轴线对称分布的两个进料口，且通向所述混合防堵结构中所述主转子拨片与所述副转子拨片之间的区域，所述进料口用于通入强化钢丸。

优选地，所述固定部件包括固定底板和两块固定副板，所述固定底板为中部镂空的圆板，所述圆板之间设有交叉的辐条，所述辐条的结合部位设有与所述固定杆球形下端匹配的球槽，所述固定杆下端卡接在所述球槽内部，所述固定副板为相对设置的可以拼接成圆形镂空板的结构，所述固定副板内部设有可以拼接形成圆孔的辐条，所述圆孔的直径小于所述球槽的直径，所述圆孔用于防止所述固定杆的下端在所述球槽内逃离出来。

优选地，所述固定杆的上端设有外螺纹，所述副转子中间设有异形孔且异形孔内卡接有套设在所述固定杆外侧的副旋转筒，所述副旋转筒外侧依次套设有套筒以及与所述主转子配合的主旋转筒，所述主旋转筒上端设有端盖，所述端盖通过螺母与所述套筒固定，并限制所述主转子在所述固定杆上的轴向位移。

优选地，所述主转子和所述副转子采用TPX塑料制成。

优选地，所述出料管内部有扩张角度为20°的喷料通道且外部通过螺钉连接混合防堵结构的固定部件并与混合副管固定连接。

有益效果：

1、混合主管的四个切向进料口交替连接研磨粉罐—研磨液筒—研磨粉罐—研磨液筒，通过此布局，当主混合腔形成负压吸入粉液时，将会产生螺旋流，加强了粉液混合效果；并且每个进料口吸入的粉或液，会与后一个进料口吸入的粉或液相撞，实现对冲，提高混合效果。

2、混合防堵结构的摆动部分不仅能绕固定部件在主混合管的粉液混合物的推动下作自适应锥摆运动；并且主副转子会由于拨片方向相反的原因，在喷料的推动下实现同轴反转。主拨片的旋转会切割粉液混合物导致混合物的比表面积的增加，有利于提高粉液混合物与从混合副管进料口吸入的强化钢丸的接触范围，增强混合效果。

3、从混合副管进料口吸入的强化钢丸进入到主副转子拨片之间的区域时，将与主混合管出料口进入的粉液混合物和副转子内腔的粉液混合物实现三个方向上的汇集对冲，实现在收缩段内，结合速度与压力，加强混合效果。并且钢球进入混合副管后，会撞击副转子上的拨片，实现反弹加速。

4、混合防堵结构的摆动部分，可以在主混合管的粉液混合物的推动下，根据混合物在不同位置的聚集程度在喷料的推动下作自适应锥摆运动；在主转子旋转时会产生扭矩，利用副转子与它反转，抵消一部分的扭矩，并且也引导了研磨喷料的前进，同时主副转子的旋转又能带动粘结在壁上的混合物，有效防止堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的三维结构示意图；

图2为本发明沿整体轴线剖视图；

图3为本发明中混合防堵结构摆动主体(A处)结构放大示意图；

图4为本发明出料口方向(B处)放大示意图；

图5为本发明中混合副管内发生的三流道对冲(C处)放大示意图；

图6为本发明中混合防堵结构摆动主体爆炸图；

图7为本发明中混合防堵结构示意图；

图8为本发明中混合主管结构示意图；

图9为本发明中主转子结构示意图；

图10为本发明中副转子结构示意图。

附图标记说明：1-进气管、2-混合主管、201-切向进料口、3-混合副管、301-进料口、4-出料管、5、7-固定副板、6-固定底板、8-固定杆、9-副转子、901-副转子拨片、10-主转子、1001-主转子拨片、11-副旋转筒、12-螺母、13-端盖、14-主旋转筒、15-套筒、16-球槽、17-辐条。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-10所示，本发明提供一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头。包括由进气管1、混合主管2、混合副管3、出料管4以及混料防堵结构组合而成。混合主管2通过铸造成型，在内部形成主混合腔；在外侧周向均布轴线共面的四个切向进料口201，并与主混合腔底部连通；在出料一侧有扩张角度为4°的出料通道。轴向上两侧端部均加工有内螺纹。进气管1内部沿高压气体流动方向加工有扩张—收缩流道，其中收缩角度为10°-15°、扩张角度为13°-15°。混合副管3外侧有与轴线夹角为80°、沿轴线对称分布的两个进料口301，且通向混合防堵结构中主转子拨片1001与副转子拨片901之间的区域，以此实现三通道对冲混合的效果；内部沿喷料流动方向加工有收缩角度为20°的流道。混合防堵结构由摆动主体和固定部件组成；摆动主体主要由固定杆8、副转子9、主转子10组成；固定杆8端部加工成球型，轴向上有用作轴向固定副转子9的凸台，并且固定杆的另一端加工有外螺纹；副转子9外部有若干个与轴线夹角为60°的拨片，为了便于加工，拨片形状可以为任何易加工的形状，拨片边缘对流体起到一定的切割作用以及拨片表面起到一定反弹的作用即可。在副转子9内部加工有内流道，在副转子拨片901之间加工有连通内流道的孔；副转子9中间加工有异形孔与副旋转筒11连接。副旋转筒11外侧依次套有套筒15以及与主转子10配合的主旋转筒14。主转子10外部加工有与副转子9拨片方向相反、角度相等的拨片；在数量上，主转子10拨片数多于副转子9；主转子10内部加工有与副转子9内流道相通的流道。通过上述结构，使主转子10与副转子9在喷料的推动下实现同轴反转。端盖13通过螺母12与套筒15固定，并限制主转子10在固定杆8上的轴向位移。固定部件主要由固定底板6与两块固定副板5、7组成，固定底板6为中部镂空的圆板，圆板之间设有交叉的辐条17，辐条17的结合部位设有与固定杆8球形下端匹配的球槽16，固定杆8下端卡接在球槽16内部，固定副板(5、7)为相对设置的可以拼接成圆形镂空板的结构，固定副板内部设有可以拼接形成圆孔的辐条，圆孔的直径小于球槽的直径，圆孔用于防止固定杆8的下端在球槽16内逃离出来。

选用密度低，耐磨材料制造主转子10和副转子9，如利用TPX塑料成型制造，使拨片有较长的使用寿命。出料管4内部有扩张角度为20°的喷料通道，外部通过螺钉连接固定底板6、固定副板5、7并与混合副管3固定连接。

工作过程：进气管1一端通入高压气体，通过收缩—扩张通道加速后，从混合主管2一端流出；此过程将使混合主管2内腔形成负压，与混合主管2内腔底部相连的四个切向进料口201如图8所示，交替连接研磨粉罐—研磨液筒—研磨粉罐—研磨液筒，通过此布局，内腔形成负压吸入粉液时，将会产生螺旋流，并且每个切向进料口吸入的粉或液，会与后一个切向进料口吸入的粉或液相撞，实现对冲。研磨液与研磨粉在混合主管腔内充分混合后，随着高压气体的带动，进入混合副管3内，由于物料与高压气体的流动，强化钢丸从副混合管3的两侧进料口301被吸入，物料与气体的流动同时推动主转子10和副转子9转动，一次混合后的粉液混合物一部分流通路径为主转子10与混合副管3内壁之间流动，一部分流通路径为主转子10内流道—副转子9内流道—副转子9内流道连通的小孔流出，并与进入的强化钢丸实现三个方向上的汇集对冲如图5所示，混合后形成加工所需的研磨喷料并从出料管4流出。

具体地，混合防堵结构；

混合防堵结构由摆动主体和固定部件组成；固定部件由固定底板6、固定副板5、7组成、其组成中心为可固定固定杆8的球槽，在从混合主管2混合后的粉液混合物与进气管1通入的高压气体作用下，固定杆8可作自适应的锥摆运动，其上的主转子10与副转子9作同轴反转运动。

具体地，固定杆8作自适应的锥摆运动与主转子10、副转子9的旋转运动；

由于物料的传输受到管壁的影响，会产生黏性阻力，不同流层的速度不一致，并且由于研磨喷料具有一定的粘结管壁的可能性，导致在圆管内传输会呈现中间速度较快，管壁附近流体较慢的情况，这可能会导致堵塞现象的出现；因此利用锥摆运动与主转子10、副转子9的旋转，来使粘结在管壁上的物料掉落，并且根据流体的流动情况决定锥摆运动，实现均匀传输，防止堵塞的效果。

具体地，主转子10与副转子9的同轴反转；

利用主转子10与副转子9拨片方向的不同，在高压气体与粉液混合物的推动下，实现同轴异转。由于主转子10旋转时会带来扭矩，会使固定板8向一侧倾斜，因此加入副转子9，以抵消一部分扭矩，并且能改善主转子10拨片边沿流体漩涡的现象，增强了送料速度，减少气压不足带来的影响。

具体地，主转子10与副转子9的拨片

利用主转子10拨片边缘切割粉液混合物，使混合物的比表面积的增加，有利于提高粉液混合物与从混合副管3进料口吸入的强化钢丸的接触范围、并且结合固定杆8自适应的锥摆运动拨片可刮除粘结管壁的粉粒。利用副转子的拨片面反弹从混合副管3进入的强化钢丸，使钢丸加速。主转子10与副转子9的拨片数量：主转子10拨片数量多于副转子9，以防止强化钢丸往出料反方向运动。

具体地混合副管3内的三流道对冲；

一部分粉液混合流通路径为主转子10内流道—副转子9内流道—副转子9内流道连通小孔流出，并与进入的强化钢丸在收缩段上实现三个方向上的汇集对冲如图5所示。利用收缩段的加速与对冲，增强混合效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，包括依次连接的进气管、混合主管、混合副管和出料管，所述混合主管内部设有主混合腔，在所述混合主管外侧周向均布设有轴线共面的四个切向进料口，并与所述主混合腔底部相通，四个所述切向进料口用于交替通入研磨粉、研磨液；所述混合副管内设有混合防堵结构，所述混合防堵结构包括摆动主体和固定部件，所述摆动主体包括固定杆和主转子，所述主转子套设在所述固定杆上并与固定杆活动连接，所述主转子外侧设有与轴线夹角为60°的拨片，所述主转子下方的固定杆上还套设有副转子，所述副转子与所述固定杆活动连接，所述副转子外部设有与所述主转子的拨片方向相反、角度相等的拨片，所述固定部件设在所述摆动主体的下方，所述固定杆的下端为球形，所述固定杆的下端活动卡接在所述固定部件上并能完成锥摆运动；所述混合副管外侧设有沿轴线对称分布的两个进料口且通向所述混合防堵结构区域，所述固定部件包括固定底板和两块固定副板，所述固定底板为中部镂空的圆板，所述圆板之间设有交叉的辐条，所述辐条的结合部位设有与所述固定杆球形下端匹配的球槽，所述固定杆下端卡接在所述球槽内部，在从混合主管混合后的粉液混合物与进气管通入的高压气体作用下，固定杆能够作自适应的锥摆运动，其上的主转子与副转子作同轴反转运动。

2.根据权利要求1所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述主转子的拨片数量多于所述副转子的拨片数量。

3.根据权利要求2所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述副转子内部设有内流道，在所述副转子的拨片之间设有连通内流道的孔，所述主转子内部设有与所述副转子内流道相通的流道。

4.根据权利要求3所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述四个切向进料口交替连接研磨粉罐—研磨液筒—研磨粉罐—研磨液筒。

5.根据权利要求4所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述混合副管外侧设有与轴线夹角为80°、沿轴线对称分布的两个进料口，且通向所述混合防堵结构中所述主转子的拨片与所述副转子的拨片之间的区域，所述进料口用于通入强化钢丸。

6.根据权利要求5所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述固定副板为相对设置的能够拼接成圆形镂空板的结构，所述固定副板内部设有能够拼接形成圆孔的辐条，所述圆孔的直径小于所述球槽的直径，所述圆孔用于防止所述固定杆的下端在所述球槽内逃离出来。

7.根据权利要求6所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述固定杆的上端设有外螺纹，所述副转子中间设有异形孔且异形孔内卡接有套设在所述固定杆外侧的副旋转筒，所述副旋转筒外侧依次套设有套筒以及与所述主转子配合的主旋转筒，所述主旋转筒上端设有端盖，所述端盖通过螺母与所述套筒固定，并限制所述主转子在所述固定杆上的轴向位移。

8.根据权利要求1所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述主转子和所述副转子采用TPX塑料制成。

9.根据权利要求1所述的用于射流强化研磨的混合防堵送料喷头，其特征在于，所述出料管内部有扩张角度为20°的喷料通道且外部通过螺钉连接混合防堵结构的固定部件并与混合副管固定连接。