喷嘴、喷挡阀、以及光整装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种喷嘴、喷挡阀以及光整装置。其中，用于喷挡阀的喷嘴包括从上游至下游依次分布的第一流线段，曲率半径10mm~50mm，长度24mm~40mm，从上游至下游为渐缩结构，最大口径5.94mm~8.1mm；第二斜线段，长度6mm~10mm，倾斜角为30

Nozzle, spray stop valve, and finishing device

【技术实现步骤摘要】
喷嘴、喷挡阀、以及光整装置


[0001]本专利技术涉及内流道的精密加工领域，尤其涉及一种喷嘴、喷挡阀、以及光整装置。

技术介绍

[0002]具有微细复杂内流道结构的零件在航空航天、船舶、核、汽车、模具等工业领域有着极其广泛的应用，特别是与流体动力系统相关的零部件常常具有微细流道、深小孔及微细流道与深小孔联通等复杂内腔结构，起到对流体的输运、交换或施加液压力等功能，如航空/航天/船舶/汽车各类发动机燃油喷嘴、热交换器、液压组件、油路控制节流器等。
[0003]可加工微细复杂内流道的工艺技术包括精密机加工、飞秒/水导/长脉冲激光加工、电火花加工及增材制造(3D打印)等。除增材制造技术外，其他单一工艺加工的微细复杂内流道结构相对简单，且长径比较小，需结合焊接等其他组合工艺才可加工微细复杂内流道。精密机加工的微细复杂内流道会产生毛刺、拐点尖角或接刀台阶等问题；飞秒激光加工的内流道表面会产生粘附的残渣颗粒和表面“台阶”效应；水导/长脉冲激光及电火花加工的内流道表面会产生重熔层；增材制造(3D打印)是一种将复杂三维结构零件模型离散为二维结构进行逐层叠加成形的技术，它使复杂微细复杂内流道零件一体化成型成为可能，因而在航空航天、汽车、模具等工业领域的应用日趋增多。然而，增材制造技术在成型零件过程中因存在温度梯度和逐层成型等自身工艺特点，导致零件内流道表面存在半烧结或粘结的粉末颗粒以及表面“台阶”效应。
[0004]机加工毛刺、飞秒激光加工内流道粘附烧结颗粒、增材制造内流道表面粘结粉末等都会影响零件的使用性能和安全性：当内流道中通入的流体与表层高速摩擦造成毛刺、粘附残渣颗粒或粘结粉末脱落时会成为多余物而随流体到处扩散，或堵塞油路或引起机械磨损故障，从而造成重大安全事故；粗糙度大的内表面在长期使用过程中易成为疲劳裂纹源，若是高温油路系统还易导致积碳现象发生；机加工流道表面的刀纹、拐点尖角或接刀台阶，飞秒激光及增材制造加工内流道表面的“台阶”现象等都会导致流体运动过程产生湍流、涡流和流体沿程阻力急剧增加，甚至造成流体失控，产生振动而降低零件使用寿命。粗糙表面也会使流体中产生大量空化气泡影响燃烧和液力，甚至产生空化腐蚀；对于一些特定材质的零件(如空心叶片)内流道及联通小孔，因重熔层表面易出现微裂纹而导致零件过早失效，因而要求减少重熔层厚度或不允许出现重熔层。
[0005]因此，通过精密机加工、飞秒/水导/长脉冲激光加工、电火花加工、增材制造(3D打印)等技术加工流体动力零部件内流道表面时，会带来毛刺、粘结粉末和烧结颗粒等残留物、表面粗糙及重熔层等不利问题，需要采用合适的表面光整技术消除这些不利影响后才能满足产品的性能要求。
[0006]但目前可以有效地对微细复杂内流道表面光整的技术尚未出现，以至于目前对于增材制造的微细复杂内流道工件，其内表面的粗糙度一般都只具有增材制造后的原始平均粗糙度Ra≥6.3μm，没有出现内流道的表面最优粗糙度Ra小于或等于1.6 μm的产品，对于激光加工、电火花加工的微细复杂内流道工件没有出现内流道的表面最优粗糙度Ra小于或等
于0.8 μm的产品；以及对于机加工的微细复杂内流道工件没有出现内流道的表面最优粗糙度Ra小于或等于0.4μm的产品，而目前微细复杂内流道若具有S型弯、L型弯、U型弯、O型弯等复杂异形流道，无法采用只能进行直线进给的机加工实现，而只能通过增材制造等方式实现，因此目前也没有出现对于增材制造的微细异形复杂内流道表面最优粗糙度Ra小于或等于1.6 μm的产品。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提供一种用于喷挡阀的喷嘴、喷挡阀、以及光整装置。
[0008]第一方面，本申请提供一种用于喷挡阀的喷嘴，包括从上游至下游依次分布的：第一流线段，曲率半径10mm~50mm，长度24mm~40mm，从上游至下游为渐缩结构，最大口径5.94mm~8.1mm；第二斜线段，长度6mm~10mm，倾斜角为30
°
~35
°
；第三直线段，长度3mm~5mm，口径2.2~3mm。
[0009]本申请实施例的技术方案中，喷挡阀喷嘴通过采用第一流线段、第二斜线段、第三直线段的结构，通过三者的协同作用，实现光整介质从喷嘴射出的流体具有稳定、约束不发散的射流状态，其原理在于，通过第一流线段该流线结构起到导流作用并使流体缓慢收缩并加速，使流体加速过程保持较稳的平流状态进入第二斜线段，而第二斜线段对喷嘴内部流体运动产生约束力，同时流体受到的约束力是渐进增大，斜线使流体有一个渐进的约束汇聚过程，保证约束汇聚过程中流体各质量元间运动角度差异逐渐减小，而第三直线段抑制湍流同时使流体完全汇聚且各质量元间的运动角度基本一致，使射出的流体的射流长度和射流稳定性提高，从而保证了喷挡阀中挡板受液体射流作用力的响应速度和运动的稳定性，并且通过所述喷档阀喷嘴各段尺寸以及角度的参数，使得液体既可以得到充分的加速，约束汇聚，又不至于形成湍流而失稳，实现了对流体速度、汇聚后各质量元间的运动角度以及流体平流稳定性的平衡，保证了喷挡阀最终的响应速度以及可靠性。
[0010]在一些实施例中，所述第一流线段的长度、所述第二斜线段的长度、所述第三直线段的长度之比为8:2:1。
[0011]在一些实施例中，所述第一流线段的最大口径与所述第三直线段的口径之比为2.7：1。
[0012]在一些实施例中，所述第一流线段与所述第二斜线段、所述第二斜线段与所述第三直线段的连接处的倒角半径为0.1mm
‑
0.5mm。
[0013]在一些实施例中，所述喷嘴的材料为硬质合金。
[0014]在一些实施例中，喷嘴内壁的表面粗糙度Ra为0.05μm~0.4μm。
[0015]第二方面，本申请提供一种喷挡阀，包括如第一方面所述的喷嘴，以及挡板；其中，流体能够从所述喷嘴喷出以推动挡板至喷挡阀的关闭状态。
[0016]在一些实施例中，所述流体为光整介质，所述光整介质为两相流光整介质，所述光整介质的液体相的黏度小于1000cP，所述光整介质的固体相为磨粒。
[0017]第三方面，本申请提供一种光整装置，包括：推力系统；密封系统，密封系统包括活塞、与所述活塞配合的缸体，用于容纳进行光整加工的光整介质，所述推力系统与所述活塞的一端连通，对所述密封系统提供驱动力，以推动所述光整介质从所述缸体的出口端输出；输送管路系统，所述输送管路系统输送对应的密封系统容纳的所述光整介质至进行光整的
内流道工件的端口，所述输送管路系统的上游端与所述密封系统的出口端连接，下游端用于输出光整介质进行内流道工件的光整；回收系统，包括回收容器、回收管路、回流管路、压力组件、以及控制阀组件，所述控制阀组件包括喷挡阀、第二阀，所述喷挡阀为第二方面所述的喷挡阀，所述回收容器通过所述回收管路连通所述工件，通过所述回流管路连通所述密封系统；所述喷挡阀与所述密封系统以及低压力环境配合，所述第二阀位于所述回流管路，与所述回流容器以及所述密封系统配合，所述压力组件与所述回收容器连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于喷挡阀的喷嘴，其特征在于，包括从上游至下游依次分布的：第一流线段，曲率半径10mm~50mm，长度24mm~40mm，从上游至下游为渐缩结构，最大口径5.94mm~8.1mm；第二斜线段，长度6mm~10mm，倾斜角为30
°
~35
°
；第三直线段，长度3mm~5mm，口径2.2~3mm。2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述第一流线段的长度、所述第二斜线段的长度、所述第三直线段的长度之比为8:2:1。3.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述第一流线段的最大口径与所述第三直线段的口径之比为2.7：1。4.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述第一流线段与所述第二斜线段、所述第二斜线段与所述第三直线段的连接处的倒角半径为0.1mm
‑
0.5mm。5.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，喷嘴的材料为硬质合金。6.如权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，喷嘴内壁的表面粗糙度Ra为0.05μm~0.4μm。7.一种喷挡阀，其特征在于，包括：如权利要求1
‑
6任意一项所述的喷嘴，以及挡板；其中，流体能够从所述喷嘴喷出以推动挡板至喷挡阀的关闭状态。8.如权利要求7所述的喷挡阀，其特征在于，所述流体为光整介质，所述光整介质为两相流光整介质，所述光整介质的液体相的黏度小于1000cP，所述光整介质的固体相为磨粒。9.一种光整装置，其特征在于，包括：推力系统；密封系统，包括活塞、与所述活塞配合的缸体，用于容纳进行光整加工的光整介质，所述推力系统与所述活塞的一端连通，对所述密封系...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷力明，米天健，周新民，王小康，樊林娜，王威，高军帅，
申请(专利权)人：陕西金信天钛材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：