本发明专利技术提供了一种采用多次速度驰豫过程的喷砂装置。它是对只有单次驰豫过程的现有技术的射吸式喷砂装置的革新。虽然砂气射流的形成方式仍属于射吸方式，但由于采用多次速度驰豫过程，它解决了现有技术的采用单次驰豫过程的射吸式喷砂装置的砂粒速度衰减过大，喷砂效率低的普遍问题。由于本发明专利技术不需要加喷砂效率较高的压力式喷砂装置那样的压力容器储砂罐，所以为表面处理工程提供了一种结构简单效率较高的喷砂方法及其喷砂装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采用多次速度弛豫过程的射吸加速式喷砂装置。所谓喷砂，就是高压气体或高速气流，以某种方式将砂料与气流混合形成砂气射流，使砂料具有一定的速度撞击工件表面以获得预期效果的过程。它主要用于工业表面处理，用以达到工件表面毛化、硬化和除漆除锈的目的。现有喷砂技术按照砂料与气流混合形成砂气射流的方式可分为射吸式和压力式两种喷砂方式。射吸式喷砂及其装置的砂气射流的形成方式是高压气体通过喷气嘴形成高速气体射流，高速气流产生负压吸附效应，即常说的汶丘里效应，高速空气射流吸引砂料混入其中并使之加速，再通过砂气喷嘴形成砂气射流。其优点是装置中没有压力罐，形成砂气射流的方法简便，成本低廉，使用方便。缺点是作用力小，喷砂效率低。压力式喷砂的砂气混合方式是采用压力容器储砂罐，气压将砂料通过调节阀压入喷砂管，在喷砂管中砂料与助推气混合后通过砂气喷嘴形成工作砂气射流。其优点是砂气射流作用力大，喷砂效率高；缺点是装置笨重、结构复杂。压力罐的存在给使用及安全管理造成麻烦，而且罐中砂料喷完后必须重新装填砂料，所以造成喷砂操作过程不连续。显然，目前的两种喷砂方式的优缺点恰好相反。也就形成了采用不同喷砂方式的两种类型的喷砂机各取所需、各占半边天的市场格局。喷砂是典型的气固两相流行为。以现有技术的射吸式喷砂为例，在射吸流动发生之前，砂料速度为零，而气流速度为最高，两者存在巨大的速度差(两相物质处于非平衡状态)，在汶丘里射吸过程中，在狭窄空间里两相物质速度由相差很大到趋于一致。两种不同物相物质的速度从不平衡状态趋于平衡状态的过程在两相流气动力学中称之为两相物质的速度弛豫过程。按照两相流的有关理论，气体物质(如空气)与固体物质(如砂料)在速度驰豫过程中速度的变化规律基本上遵从指数衰减或指数增益。射吸式喷砂普遍性的效率低下，有着许多原因和解释。但根据两相流理论中的速度驰豫理论来分析具有更强的实质意义。速度驰豫过程是一个动量守恒的物理过程。砂粒及砂粒群在从空气射流获得速度的同时吸收了气流体的动量，又因为砂粒的密度(单位体积质量)远大于气体的密度，所以，驰豫后气体和砂粒群的平衡速度与砂气射流的含砂量反向。也就是说，喷砂时砂气射流的砂粒浓度越大，砂粒速度越慢；然而，砂气射流中的砂粒质量含量和砂粒速度对于喷砂效率是同等重要的，所以在只有单一驰豫过程的现有的射吸式喷砂方式中，存在关于提高喷砂效率的物理限制。本专利技术的目的是解决现有两种喷砂方式(压力式和射吸式)中喷砂效率与结构复杂性的矛盾。简而言之，就是寻求一种既没有压力容器的结构简单的，同时喷砂效率又不逊于压力式喷砂方式的一种新型喷砂方式。如果解决了现有射吸式喷砂方式中砂气射流含砂量与砂粒速度之间的矛盾，则能达到本专利技术的目的。解决的途径是在传统射吸式喷砂装置的基础上增加驰豫次数，变单次驰豫为多次驰豫。从功能设计上，第一次驰豫侧重于提高砂气射流的含砂量，而第二次及以后的驰豫过程更多的是起到提高砂气射流的最终飞行速度的作用。所谓增加驰豫次数，在结构上体现为增加一个乃至更多的喷气射流环节。本专利技术的目的是这样实现的在第一次射吸行为发生时，砂料和喷气射流在汶丘里效应作用下形成砂气混合射流，与此同时产生第一次两相物质的速度驰豫。在第一次速度驰豫之后，本专利技术设置了第二次乃至更多次的喷气环节，使砂气射流产生第二次乃至更多次的速度驰豫，做功砂料从而获得更多的速度增益。最终提高喷砂效率。本专利技术的优点是在基本保持射吸式喷砂方式及其装置的结构轻巧，成本低廉，使用维护简单明了等优点的同时，砂粒的速度明显提高。这是因为每次高速气流与砂粒的驰豫过程都使砂粒本身速度获得一次指数增益。所以，本专利技术与现有技术的只有一次驰豫过程的射吸式喷砂方式及其装置相比，喷砂效率明显提高。可以达到与压力式喷砂装置相同的喷砂效率。结合附图进一步说明附附图说明图1是本专利技术的采用二次驰豫设计的射吸加速喷砂枪的实施例的装置示意图及气流和砂粒流的速度变化曲线(其中实线代表砂粒群的速度变化、点划线代表砂粒群周边气体的速度变化、虚线代表高速气流的速度变化)。该实施例直接选用现有技术的射吸式喷砂装置作为本专利技术的第一次驰豫装置。高压气体通过气嘴B喷射出高速气流。高速气流在射向砂气喷嘴C的过程中引发供砂管中砂料和管中空气趋近高速气流核心，并沿气流方向作定向运动。抽象地分析，砂粒沿AC的曲线轨迹飞行，高速气流和砂料在C点附近发生速度驰豫，从喷气嘴B喷出的高速气流在驰豫过程中速度呈指数衰减，砂料速度则呈现指数增益，两相物质的速度在狭小空间内很快趋于平衡，如附图中速度曲线所示。在形成砂气射流的砂气喷嘴C的下游位置D设置一处环状喷气嘴，喷气方向与砂气射流运动方向一致。从速度变化曲线可以明显看到，C点驰豫后砂粒群所获得的速度就是现有技术的射吸式喷砂装置所能获得的最高速度。本专利技术在D点增加了喷气嘴及由它形成的二次速度驰豫，砂粒群速度在C点驰豫所获速度的基础上发生了再一次的指数增益。权利要求1.一种采用多次速度驰豫的射吸加速式喷砂装置，其特征是高压气体通过喷气嘴形成的高速气体射流在狭小空间内与引砂管内的砂料混合形成的砂气射流，在有限空间的前进过程中仍受到一次或多次的与砂气射流顺向的高速气流的吹动，使砂气射流再次和多次获得加速。全文摘要本专利技术提供了一种采用多次速度驰豫过程的喷砂装置。它是对只有单次驰豫过程的现有技术的射吸式喷砂装置的革新。虽然砂气射流的形成方式仍属于射吸方式,但由于采用多次速度驰豫过程,它解决了现有技术的采用单次驰豫过程的射吸式喷砂装置的砂粒速度衰减过大,喷砂效率低的普遍问题。由于本专利技术不需要如喷砂效率较高的压力式喷砂装置那样的压力容器储砂罐,所以为表面处理工程提供了一种结构简单效率较高的喷砂方法及其喷砂装置。文档编号B24C5/00GK1342544SQ0113647公开日2002年4月3日 申请日期2001年10月19日 优先权日2001年10月19日专利技术者刘毅 申请人:北京隆源自动成型系统有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用多次速度驰豫的射吸加速式喷砂装置，其特征是高压气体通过喷气嘴形成的高速气体射流在狭小空间内与引砂管内的砂料混合形成的砂气射流，在有限空间的前进过程中仍受到一次或多次的与砂气射流顺向的高速气流的吹动，使砂气射流再次和多次获得加速。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，
申请(专利权)人：北京隆源自动成型系统有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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