本发明专利技术公开了一种矿用磨料水射流切割方法及装置，利用前混合方式将磨料与部分高压水在高压磨料罐中混合后形成均匀悬浮液，再将悬浮液与切割用高压水在混合室混合，并一起从喷枪的喷口中加速射出，形成具有极高速度的磨料粒子流－磨料射流对待切割物进行切割。前混合方式的磨料粒子加速时间长，获得的能量大，切割效果好，整个装置切割速度快，切割中无火花，不会诱发瓦斯爆炸，无污染、成本低廉，非常适合在矿井下复杂环境中切割使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿
，特别涉及一种矿用磨料水射流切割方法及装置。
技术介绍
在煤矿行业中，巷道开采、采煤巷道支护等都会对岩石、锚杆进行切 割。例如，在地下峒室的掘进中，需要对峒室围岩不破坏的情况下，对其中 某一 区域的地质体现场取岩样或岩心进行地质学与力学测试分析，由于井下 存在许多易燃、易爆的危险性气体，并且峒室内空间狭小、切割条件复杂， 不能使用电气焊等易产生火花的机械切割方式切割，而为满足井下生产需 要，工人不得不将材料运输至地面进行切割， 一方面影响了井下工作的连续 性，另一方面又会耗费很多时间和极大的人力、物力，对于要求现代化生产 的大型矿井来说，其生产成本大大提高，因此井下急需安全、实用的非机械 切割的装备。目前，水射流技术发展迅速，已经被广泛应用在采矿、航空、建筑、化 工、冶金、市政工程、纺织、金属切割、破岩和清洗等诸多领域。在切割方 面，水射流切割是唯一的冷切割方式，避免了热切割过程容易产生火花，易 《1起瓦斯爆炸的缺点，其切割原理主要依靠高速射出的水分子对待切割表面 的冲刷，来形成一定的切割效应。在实际应用中，切割一些表面+>、软或缝 隙较大的材质时效果明显，但对于较为坚硬的岩石或钢铁等则无能为力，特 别是在复杂环境条件下的矿井中，如何利用冷切割方式，设计一种新的切割 方法，提高切割效果就成为本专利技术要解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种前混合磨料水射流方法 及装置，使水射流切割速度更快、切割范围更广、切割效果更明显，特别适 合在矿井中复杂环境条件下使用。本专利技术是通过以下技术方案来实现的矿用磨料水射流切割方法，将磨料加入切割用高压水中，利用混合后的 磨料和高压水混合液从喷口射出，完成对切割表面的切割。所述磨料采用前混合方式与部分高压水在容器中混合后形成均匀悬浮 液，再将悬浮液与切割用高压水混合，并将悬浮液和切割用高压水一起从喷 口中射出。所述磨料添加量不超过容器容量的20%。所述磨料为60-80目的石榴石。所述高压水的7jc压为30-40MPa,喷口直径为0.8mm。一种矿用磨料水射流切割装置，包括高压供水装置、高压磨料罐、混合 室、喷枪和支架，高压磨料罐通过管路连接在高压供水装置和混合室之间， 高压供水装置分别为高压磨料罐和混合室提供高压水，喷枪连接在混合室的 出口上，支架固定在喷枪下方。所述高压供水装置包括相互连接的液压泵、液压马达和高压柱塞泵，高 压柱塞泵的输出端分别与高压磨料罐和混合室连通。所述高压磨料罐上设有进料口和排气阀，进料口上连接有进料阀。所述高压磨料罐通过顶部和底部的进水口分别与高压柱塞泵的输出端连通。所述混合室与高压供水装置、高压磨料罐之间的连接管路上分别设有节 流阀和供料阀。本专利技术所述的矿用磨料水射流切割方法及装置，采用冷切割原理，通过磨料前混合方式，使磨料和高压水在高压磨料罐内均匀混合，形成悬浮液经 管路至混合室后，与混合室内高压水一起从喷枪中喷出，形成具有极高速度 的磨料粒子流-磨料射流。与纯水射流相比，磨料射流将纯水射流对物料的 静压连续作用改变为磨料粒子流对物料的高频撞击与沖蚀作用，其作用效果 大为改观。前混合方式，磨料与水混合均匀、充分，磨料粒子加速时间长、 获得能量高，对物料的作用效果更加突出，故其工作压力可以大大降低，适 应性提高、节省了能源。其装置在切割过程中无火花，不会诱发瓦斯爆炸， 而且还有降尘作用。利用高压磨料水射流对岩样、岩心进行切割，可以实现复杂条件下岩样的提取；对锚杆、锚索和坚硬顶煤等进行切割，安全有效， 保证井下放顶工作的顺利进行。其切割的多样性可满足复杂环境条件下各种 切割工作的要求，节省了大量的人力、物力，切割时使用的介质一一水、磨 料价格低廉、安全卫生，不会带来环境污染，非常适合在矿井下复杂环境中 切割使用。附图说明图1为本专利技术所述矿用磨料水射流切割方法中切深与水压力的关系图； 图2为本专利技术所述矿用磨料水射流切割装置的结构原理图。具体实施例方式本专利技术所述的矿用磨料水射流切割方法，首先，选取80目的石榴石作为 磨料，磨料自身坚硬；接着，以前混合方式将磨料与部分高压水在容器中均 匀混合，形成一种悬浮液，最后，将悬浮液从容器中送出并与切割用高压水 混合，伴随着切割用高压水与悬浮液一起从喷口射出，形成具有极高速度的 磨料粒子流-磨料射流，利用磨料粒子流对物料的高频撞击与沖蚀作用，完 成对待切割表面的切割工作。其中，高压水水压为40MPa,喷口直径为0.8mm,磨料添加量一般不超过容器容量的20%。当然，磨料也可为60 80 目之间的石榴石，高压水的水压也可为3040MPa。如图1所示，选取不同材料进行切割实验试验选取80目石榴石作为磨 料，试验用喷嘴直径0.8mm,使用水压为38MPa,靶距3mm，切割速度为 50mm/min，切割对象为井下用的锚杆锁具，锚杆锁具的切割深度为28mm, 花岗岩切割深度达60mm。如图1所示，在不同压力条件下分别切割锁具当压力为30MPa时切深 分别为18mm，当压力为38MPa时切深分别为28mm。结果表明，随着水压 升高，切深几乎呈线性增加，这是由于水压升高增加了水射流的流速，磨料 被其加速后动能增加，从而增强了对材料的磨削与冲蚀作用。实验中最高压力为38MPa，比后混合式磨料水射流的切割金属材料的压 力大大降低。试验表明，对同样的物体进行切割或除锈，前混合磨料射流所 需的工作压力仅为后混合磨料射流工作压力的1/7~1/10。下面结合附图2对本专利技术所述矿用磨料水射流切割装置做进一步的描述本专利技术所述的矿用磨料水射流切割装置，包括高压供水装置、高压磨料 罐4、混合室3、喷枪8和支架11。其中，高压供水装置包括液压泵10、液压 马达9和高压柱塞泵1，液压泵10、液压马达9和高压柱塞泵1之间相互连接， 高压柱塞泵1的输出端分别与高压磨料罐4和混合室3连通，高压柱塞泵1与混 合室3之间设有节流阀2，节流阀2可以限制流入混合室3中高压水的流量。高 压磨料罐4通过顶部进水口和底部进水口分别与高压柱塞泵1输出端连通。高 压磨料罐4上设有进料口7和排气阀6，进料口上连接有进料阀，磨料通过进 料口7进入到高压磨料罐4中，排气阀6可将高压磨料罐4中的气体排出，防止 罐内产生憋气现象。高压磨料罐4的出口通过管路与混合室3连通，连通管路 上设有控制流量的供料阀5，高压磨料罐4为混合室3提供水和磨料混合后的 悬浮液，喷枪8连接在混合室3出口上，支架11固定在喷枪8下方，支架11将喷枪8固定在待切割物前方，喷枪8将混合室3内液体加速后向待切割物上射 出。工作过程中，启动液压泵10、液压马达9和高压柱塞泵1，液压泵10将乳 化液加压后送入液压马达9中，驱动液压马达9旋转带动高压柱塞泵1工作产 生高压水，高压水从高压柱塞泵1输出端分别被送入高压磨料罐4和混合室3 中，其中进入混合室3内的流量较大，并可通过节流阀2进行流量控制，少部 流入高压磨料罐4中的高压水从高压磨料罐4的顶部和底部进入后，会与从进 料口 7流入的磨料在罐内充分混合，形成一种混合非常均匀的悬浮液在罐内 待用。当接通供料阀5时，高压磨料罐4内的悬浮液进入混合室3中，与混合 室3内的高压水再次混合后，并在喷枪8开启时从本文档来自技高网...
【技术保护点】
矿用磨料水射流切割方法，其特征在于，将磨料加入切割用高压水中，利用混合后的磨料和高压水混合液从喷口射出，完成对切割表面的切割。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：聂百胜，何学秋，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
0来自[未知地区] 2012年07月02日 11:11我希望购买这个专利产品或加盟，我的电话是：09128279751