一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，包括移动小车以及安装在移动小车上的高压水射流主通道，高压水射流主通道设置至少一个，且每个高压水射流主通道底部沿其长度方向可拆卸连接有至少一个多腔室空化高压喷嘴；所述多腔室空化高压喷嘴包括由从上至下依次相连的一级高压喷嘴、二级高压喷嘴及三级高压喷嘴，且所述一级高压喷嘴、二级高压喷嘴、三级高压喷嘴同轴设置，所述一级高压喷嘴的上端与高压水射流主通道连接，所述一级高压喷嘴的下端与二级高压喷嘴的上端连接，二级高压喷嘴的下端与三级高压喷嘴的上端连接。该空化水射流装置通过多腔室空化高压喷嘴可实现在喷嘴内部形成大量空化泡，提高空化射流冲击压力。高空化射流冲击压力。高空化射流冲击压力。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置


[0001]本技术涉及空化水射流处理
，具体涉及一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置。

技术介绍

[0002]目前，对于空化射流技术研究日渐增加，作为一种新型的水射流，拥有工作压力低、射流冲击压力强、环保节能等优点。近年来，空化水射流逐渐被国内外研究学者应用到焊接结构上，用来降低焊接残余应力，提高抗应力腐蚀开裂能力。但目前空化射流装置大多只能处理单条焊缝，难以同时对多条焊缝进行处理，处理过程中效率较低且耗时较长，大大增加了强化成本与耗水量，工业加工需求适应性低。另外，现有的空化射流技术中，利用喷嘴自身结构形成的空化泡数量少、空化射流冲击压力较弱，通常仍需要在淹没状态下实现空化，但淹没状态下对构件尺寸具有很大的局限，不适用于大尺寸焊接构件。因此，需要开发一种高效率处理焊后残余应力的非淹没空化水射流装置。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本技术提供了一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，通过多腔室空化高压喷嘴可以实现在喷嘴内部形成大量空化泡，提高空化射流冲击压力。
[0004]本技术为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
[0005]一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，包括移动小车以及安装在移动小车上的高压水射流主通道，所述高压水射流主通道设置至少一个，且每个所述高压水射流主通道底部沿其长度方向可拆卸连接有至少一个多腔室空化高压喷嘴；
[0006]所述多腔室空化高压喷嘴包括由从上至下依次相连的一级高压喷嘴、二级高压喷嘴及三级高压喷嘴，且所述一级高压喷嘴、二级高压喷嘴、三级高压喷嘴同轴设置，所述一级高压喷嘴的上端与高压水射流主通道连接，所述一级高压喷嘴的下端与二级高压喷嘴的上端连接，所述二级高压喷嘴的下端与三级高压喷嘴的上端连接。
[0007]进一步地，所述一级高压喷嘴包括第一进水段、中间连接段及第一出水段；所述第一进水段呈上宽下窄的锥形筒状，所述中间连接段呈上窄下宽的锥形筒状，所述第一出水段的上部呈ω形，所述第一出水段的下部呈直筒状，所述中间连接段与第一出水段的上部合并形成一级谐振腔；
[0008]所述二级高压喷嘴包括第二进水段及第二出水段，所述第二进水段呈上宽下窄的阶梯状，所述第二出水段的下部呈直筒状；
[0009]所述三级高压喷嘴包括第三进水段及第三出水段；所述第三进水段与第三出水段之间形成三级谐振腔，三级谐振腔的截面呈向内凹陷的矩形结构，所述第三出水段的下部出口呈上窄下宽的锥形筒状。
[0010]在上述一级高压喷嘴中，高压水射流流经一级谐振腔的收缩出口时，会产生自激
压力波动，这种压力波动反馈回一级谐振腔形成反馈压力振荡，通过适当控制谐振腔尺寸与流体的马赫数及斯特劳哈尔数，使反馈压力振荡的频率与谐振腔的固有频率相等，从而在谐振腔内形成声谐共振，使喷嘴出口射流变成断续涡环流，并在涡环射流中心发生空化，使射流的初始空化数能达到常规射流的2～6倍，而且一级谐振腔的截面呈“心”形结构，其回流效果好，这种结构的谐振腔可以加剧射流和周围液体间的剪切效果，更加有利于空化泡的形成和积累；
[0011]从一级高压喷嘴射出的含有大量空化泡的水射流继续射入上述二级高压喷嘴，二级高压喷嘴的腔室呈上宽下窄的阶梯状，其直径逐级减小，可以逐级提高水射流的射流速度，从而提高进入三级高压喷嘴的射流速度，以促进在三级高压喷嘴内产生空化泡，进一步增强射流空化效果；
[0012]从二级高压喷嘴射出的提速后的水射流继续射入三级高压喷嘴，高压水射流流经三级谐振腔的收缩出口时，也会产生自激压力波动，这种压力波动反馈回一级谐振腔形成反馈压力振荡，使喷嘴出口射流变成断续涡环流，并在涡环射流中心发生空化，进一步增加射流的空化数，使射流的总初始空化数达到常规射流的3～10倍；上述三级谐振腔的结构与一级谐振腔有所不同，其截面呈向内凹陷的矩形结构，这种结构的三级谐振腔在增强射流剪切作用产生空化泡的同时，还可以在一定程度上避免回流，使得腔室内形成的空化泡能够及时喷出，且其出口设计为扩张角结构，有利于空化泡的长大，同时增大空化水射流在靶面上的作用范围。
[0013]上述一级、二级、三级喷嘴的顺序不可更改，防止空化泡在喷嘴内部发生溃灭，导致空化射流的强化效果降低。
[0014]进一步地，所述一级高压喷嘴的第一进水段的入口角度为θ1为50～60
°
，所述中间连接段的角度θ2为90～120
°
，第一出水段的顶部ω形结构的角度θ3为70～80
°
，三级谐振腔的顶部凹陷处角度θ4为55～65
°
，第三出水段的下部出口的扩张角度θ5为50～65
°
；
[0015]所述第一进水段的出口直径φ0为1～2mm，所述第一出水段的出口直径φ1为4～6mm；
[0016]所述二级高压喷嘴的第二出水段的出口直径φ2为2～4mm；
[0017]所述三级高压喷嘴的第三出水段的出口缩颈一端直径φ3为4～6mm，扩径一端直径φ4为8～12mm。
[0018]进一步地，所述一级高压喷嘴的第一进水段的高度L1为12～20mm，一级谐振腔的前腔高度L2为6～8mm，第二出水段的高度L3为8～10mm；所述二级高压喷嘴的高度L4为12～18mm；三级高压喷嘴的第三进水段的高度L5为21～30mm，第三出水段的高度L6为9～16mm，第一出水段的顶部ω形结构的开口宽度L3为8～10mm。
[0019]进一步地，所述高压水射流主通道上设置有若干个球形阀，所述球形阀设置在相邻两个多腔室空化高压喷嘴之间。
[0020]进一步地，所述高压水射流主通道的一侧连接有高压水射流发生装置。
[0021]进一步地，所述移动小车设置至少1组，且每组包括2个，2个移动小车分别设置在一个高压水射流主通道的两侧。
[0022]利用上述高压水射流装置进行高效率消除焊接残余应力的方法，包括如下步骤：
[0023](1)确定待处理焊件的类型、尺寸，划分出待处理焊件的焊缝所在区域，确定待处
理焊缝的长度、数量及间隔距离；
[0024](2)根据步骤(1)中确定的焊缝长度、数量及间隔距离确定移动小车的数量、高压水射流主通道的数量及每个高压水射流主通道上的多腔室空化高压喷嘴数量；
[0025](3)将移动小车设置在待处理焊件的侧面，高压水射流主通道及多腔室空化高压喷嘴设置在待处理焊件的上方，设置多腔室空化高压喷嘴与待处理焊件之间的间距以及移动小车的运行速度，使移动小车带动高压水射流主通道及多腔室空化高压喷嘴沿焊缝平行方向移动，完成焊缝的强化处理。
[0026]本技术的有益效果为：
[0027](1)本技术所提供的一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，可根据焊缝数量及焊缝长度设置移动小车数量、高压水射流主通道数量及多腔室空化高压喷嘴数量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，其特征在于，包括移动小车以及安装在移动小车上的高压水射流主通道，所述高压水射流主通道设置至少一个，且每个所述高压水射流主通道底部沿其长度方向可拆卸连接有至少一个多腔室空化高压喷嘴；所述多腔室空化高压喷嘴包括由从上至下依次相连的一级高压喷嘴、二级高压喷嘴及三级高压喷嘴，且所述一级高压喷嘴、二级高压喷嘴、三级高压喷嘴同轴设置，所述一级高压喷嘴的上端与高压水射流主通道连接，所述一级高压喷嘴的下端与二级高压喷嘴的上端连接，所述二级高压喷嘴的下端与三级高压喷嘴的上端连接。2.根据权利要求1所述的一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，其特征在于，所述一级高压喷嘴包括第一进水段、中间连接段及第一出水段；所述第一进水段呈上宽下窄的锥形筒状，所述中间连接段呈上窄下宽的锥形筒状，所述第一出水段的上部呈ω形，所述第一出水段的下部呈直筒状，所述中间连接段与第一出水段的上部合并形成一级谐振腔；所述二级高压喷嘴包括第二进水段及第二出水段，所述第二进水段呈上宽下窄的阶梯状，所述第二出水段的下部呈直筒状；所述三级高压喷嘴包括第三进水段及第三出水段；所述第三进水段与第三出水段之间形成三级谐振腔，所述第三出水段的下部出口呈上窄下宽的锥形筒状。3.根据权利要求2所述的一种高效率消除焊接残余应力的非淹没空化水射流装置，其特征在于，所述一级高压喷嘴...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡齐贤，王若凡，张俏，赵治昂，康晨阳，蒋文春，罗云，郑红祥，臧靖宇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：