本申请公开了一种激光截断式脉冲射流发生装置，它涉及水射流强化领域，其包括射流发生系统、激光发生系统和回收系统。本申请通过射流发生系统形成稳定高压射流，再通过激光发射器进行激光发射，利用激光击穿射流束，调节激光脉冲频率对射流进行周期性截断，形成高压脉冲射流，最后通过对射流液分离，实现射流液和磨料的自循环。因此，本申请具利用脉冲激光对射流进行击穿，通过控制脉冲激光的频率，从而产生频率可控的高压脉冲射流，相较于机械截断式射流发生装置，本发明专利技术的能量损失小、对射流形态和集束性的影响小且频率可控，同时实现了射流液和磨料的自循环，减少资源浪费。减少资源浪费。
【技术实现步骤摘要】
一种激光截断式脉冲射流发生装置
[0001]本申请涉及水射流技术的
，尤其涉及一种激光截断式脉冲射流发生装置。
技术介绍
[0002]作为一种高能束流加工技术,水射流技术被广泛地运用在现代工业的大部分行业之中，特别是在石油矿业、机械、清洗、生物处理等领域。在油矿领域，利用高压水射流进行水力破岩和水力开采；在机械工业领域，高压水射流可以对工件进行冷切割；在清洗领域，在高压水的作用下可以有效清除工件器具的污垢；在生物处理领域，可利用水射流的高压冲击破坏藻类结构达到净化水质的效果。而射流又可分为连续射流、脉冲射流、空化射流三种，其中脉冲射流在射流工作过程中会不断形成水锤，在水锤作用下，射流的冲击压力可以瞬间提高十数倍，但是该阶段持续时间较短，往往只有几十纳秒。相对连续射流，脉冲射流由于其可以实现对靶件的尖端冲击，从而重复利用水锤压力作用，产生更强的冲击作用，在工业领域有良好的应用前景。
[0003]目前，脉冲射流的发生方式主要分为自激式脉冲射流和它激式脉冲射流。自激式脉冲射流研究机理复杂，虽然常通过喷嘴结构设计发生脉冲效果，但是脉冲射流脉冲振荡频率难以调节，振荡作用不稳定，会造成较大的射流能量损失，导致射流脉冲特性效果差别大；它激式脉冲射流通过人为干预，利用机械装置将连续射流转换为脉冲射流，而机械截断装置一般使用旋转构建，装置设置较为复杂，可靠性差，对射流形态和集束性有着一定影响。
[0004]与此同时，脉冲激光由于其极短的脉冲宽度以及超高的瞬时激光功率，已被应用在工业领域之中，由于超快激光具有极高的的峰值功率，对水的光致击穿阈值低，极易光致击穿，引起光学破坏，因此能够对水流进行很好的截断。
[0005]因此，为了克服上述高压脉冲水射流发生装置的不足，提出一种创新性的高压脉冲水射流发生装置，提高脉冲水射流冲击能力，同时对射流的脉冲特性进行可控和高频调节。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本申请提供激光截断式脉冲射流发生装置，通过脉冲激光的瞬时高功率击穿射流束，从而截断连续射流进而形成大小、频率可控的脉冲水射流，且系统简单，操作容易。
[0007]本申请提供一种激光截断式脉冲射流发生装置，包括射流发生系统、激光发生系统和水回收系统；
[0008]其中，所述射流发生系统包括依次连通的水箱、第一水泵、稳压器、磨料混合器、射流喷嘴，所述磨料混合器连通有磨料罐；
[0009]所述激光发生系统包括依次电连接的激光发射器、光导纤维、激光截断装置，所述
激光截断装置朝向于所述射流喷嘴的喷水方向；
[0010]所述回收系统包括依次连通的操作回收台、第二水泵、压力计，所述操作回收台用以连通所述水箱。
[0011]可选地，所述水箱通过输水管线与水源相连；所述第一水泵通过软管与水箱相连；所述第一水泵的出口管路装有稳压器，稳压器消除泵的流量对压力的脉动影响；所述稳压器的前方软管上设置单向阀，单向阀防止射流液回流；所述磨料罐的出口管路上装有截止阀，截止阀控制磨料进入量；所述磨料混合器安装在磨料罐下方软管，磨料混合器用于磨料与射流液的混合。
[0012]可选地，所述激光发射器为采用飞秒激光器、皮秒激光器或者纳秒激光器。
[0013]可选地，所述激光发射器的输出功率范围为0.1
‑
10W，所述激光发射器的脉冲频率大于10Hz。
[0014]可选地，所述激光截断装置的外侧装有光束接收器基座，内侧设置光束耦合单元，光束接收基座通过接受光导纤维传输的激光束，再由光束耦合单元对激光束处理后由激光喷嘴发生激光对射流进行截断。
[0015]可选地，所述光束耦合单元包括扩束模块和聚焦模块，对输入的激光束进行聚焦处理，调节激光焦点位置及角度；
[0016]所述扩束模块用于调整激光光束的光束直径及发散角；
[0017]所述聚焦模块对扩束模块处理后的激光光束进行聚焦。
[0018]可选地，所述激光喷嘴安装在射流喷嘴出口处，射流喷嘴与激光截断装置壳体通过螺纹连接固定。
[0019]可选地，所述回收系统包括操作回收台、第二水泵、压力计以及连接它们的管路。
[0020]可选地，所述操作回收台包括操作台桌面、回收水箱和磨料回收网，所述操作台桌面用于工件放置夹持；所述磨料回收网对磨料液进行过滤回收，实现磨料与射流液的分离；所述回收水箱对分离后的纯水进行收集。
[0021]可选地，所述压力计安装在软管上，对回收水箱和水箱间的压力进行检测；所述第二水泵安装在软管上，当压力计的压力到达指定压力，第二水泵对回收水箱内的射流液抽送至水箱，实现系统的射流液循环使用。
[0022]与现有技术相比，本申请具有以下的有益效益：
[0023]1.利用脉冲激光对射流进行击穿，从而产生高压脉冲射流，脉冲射流的脉冲频率可以通过脉冲激光的频率进行控制，稳定射流的脉冲特性。
[0024]2.相较于机械截断式射流发生装置，本专利技术可靠性高、装置简单、体积小、能量损失小、对射流形态和集束性的影响小。
[0025]3.系统实现了射流液和磨料的自体循环，节约水能源，减少资源浪费。
附图说明
[0026]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0027]图1为本申请实施例提供激光截断式脉冲水射流发生装置的装配结构示意图。
[0028]图2为申请实施例提供的激光截断装置的结构示意图；
[0029]图3为申请实施例提供的激光截断原理图。
[0030]图中：1、水箱；2、第一水泵；3、稳压器；4、单向阀；5、磨料混合器；6、磨料罐；7、截止阀；8、激光发射器；9、光导纤维；10、射流喷嘴；101、喷嘴入口；102、高压射流；103、高压脉冲射流；11、激光截断装置；111、螺纹；112、激光截断装置壳体；113、光束接收器基座；114、光束耦合单元；1141、扩束模块；1142、聚焦模块；115、激光喷嘴；116、脉冲激光；12、操作回收台；13、操作台桌面；14、磨料回收网；15、回收水箱；16、软管；17、第二水泵；18、压力计。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]在本申请的描述中，需要理解的是，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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0033]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光截断式脉冲射流发生装置，其特征在于，包括射流发生系统、激光发生系统和水回收系统；其中，所述射流发生系统包括依次连通的水箱(1)、第一水泵(2)、稳压器(3)、磨料混合器(5)、射流喷嘴(10)，所述磨料混合器(5)连通有磨料罐(6)；所述激光发生系统包括依次电连接的激光发射器(8)、光导纤维(9)、激光截断装置(11)，所述激光截断装置(11)朝向于所述射流喷嘴(10)的喷水方向；所述回收系统包括依次连通的操作回收台(12)、第二水泵(17)、压力计(18)，所述操作回收台(12)用以连通所述水箱(1)。2.根据权利要求1所述激光截断式脉冲射流发生装置，其特征在于，所述水箱(1)通过输水管线与水源相连；所述第一水泵(2)通过软管(16)与水箱(1)相连；所述第一水泵(2)的出口管路装有稳压器(3)，稳压器(3)消除泵的流量对压力的脉动影响；所述稳压器(3)的前方软管(16)上设置单向阀(4)，单向阀(4)防止射流液回流；所述磨料罐(6)的出口管路上装有截止阀(7)，截止阀(7)控制磨料进入量；所述磨料混合器(5)安装在磨料罐(6)下方软管，磨料混合器(5)用于磨料与射流液的混合。3.根据权利要求1所述的激光截断式脉冲射流发生装置，其特征在于：所述激光发射器(8)采用飞秒激光器、皮秒激光器或者纳秒激光器。4.根据权利要求1所述的激光截断式脉冲射流发生装置，所述激光发射器(8)的输出功率范围为0.1—10W，所述激光发射器(8)的脉冲频率大于10Hz。5.根据权利要求1所述的激光截断式脉冲射流发生装置，其特征在于：所述激...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡毅，李徳政，康勇，史汉清，李佳敏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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