ГИДРОМОНИТОРНАЯ НАСАДКА
WATER JET NOZZLE

Изобретение относится к обработке поверхности изделий струей жидкости высокого давления.
Известна насадка гидромонитора [А.с. СССР №648734, МКИ Е21С 45/00. Насадка гидромонитора. - 1979], выполненная в виде двух, образующих кольцевой канал, соосно расположенных патрубков и клапана, предназначенного для пульсирующего истечения жидкости и гидравлического удара, причем в стенках патрубков выполнены каналы и отверстия, расположенные ярусами и образующие эжекторы, а клапан расположен на периферии наружного патрубка.
Недостатком данного устройства является его низкая производительность, обусловленная воздействием на материал только осевого потока, что приводит к обработке небольшой площади поверхности материала.
7
Прототипом изобретения является гидромониторная насадка [Патент РФ №2165020, МКИ Е21С 45/00. Гидромониторная насадка. - 2001], содержащая корпус с сопловой головкой, размещенной на ее переднем торце, и вторую сопловую головку, размещенную на боковой поверхности корпуса. Ось выходного отверстия первой сопловой головки в плоскости ее переднего торца смещена относительно оси вращения корпуса на некоторое расстояние и наклонена к оси вращения корпуса под углом (5-30)°, а ось выходного отверстия второй сопловой головки наклонена к оси вращения корпуса в сторону его переднего торца под углом (50-80)°. На боковой поверхности корпуса выполнено не менее двух сопловых головок.
Недостатком данного изобретения является его низкая производительность, обусловленная воздействием на материал сплошных струй жидкости, вследствие чего разрушение материала происходит в основном за счет его статического сжатия.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение производительности гидромониторной насадки за счет динамического воздействия на материал пульсирующих струй жидкости.
Поставленная задача решается тем, что гидромониторная насадка, содержащая корпус, имеет две сопловых головки, одна из которых размещена на его переднем торце, а вторая - на боковой поверхности корпуса. Для формирования пульсирующих струй жидкости в канале корпуса размещается устройство прерывания потока, которое содержит диск, закрепленный на оси, и выполненный в виде стакана, дно и боковые стенки которого имеют прорези в форме секторов. Для приведения диска-прерывателя потока во вращение на оси закреплена турбинка, представляющая собой крыльчатку, состоящую из ступицы и лопастного венца, например, с четырьмя лопастями, расположенными под углом к оси насадки. Ось, на которой расположены диск и турбинка, установлена в подшипниках скольжения, один из которых закреплен в корпусе насадки со стороны переднего торца, другой - в центральной части опоры, имеющей форму кольца с ребрами жесткости, с внешним радиусом, равным радиусу проточки, в которой она установлена. Опора зафиксирована в проточке резьбовым кольцом. В процессе работы жидкость, поступающая от насоса высокого давления в корпус насадки, заставляет вращаться турбинку, приводя во вращение ось с диском-прерывателем, сектора которого периодически перекрывают входные отверстия сопел. В результате из переднего и бокового сопел истекают пульсирующие струи жидкости, воздействующие на разрушаемый массив. При этом интенсивность гидроразрушения повышается за счет динамического воздействия пульсирующих струй на массив, создавая в нем сеть микротрещин, уменьшающих прочностные характеристики материала. Для формирования канала в обрабатываемом массиве корпус насадки приводится во вращение вокруг собственной оси и имеет осевую подачу в направлении разрушаемого массива.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид гидромониторной насадки в разрезе и схема воздействия на материал истекающих из расположенных на торцевой и боковой поверхностях корпуса сопловых головок потоков жидкости, на фиг.2а-в - разрезы А-А, Б-Б, В-В фиг.1.
Гидромониторная насадка содержит корпус 1 с двумя сопловыми головками, при этом первая сопловая головка 2 размещена на ее переднем торце 3 в соответствующем отверстии 7 и предназначена для формирования пульсирующей струи 18, которая разрушает материал 16 с образованием центрального канала 17, ось выходного отверстия сопловой головки 2 в плоскости переднего торца 3 корпуса 1 имеет угол наклона к оси вращения корпуса и смещена относительно оси вращения, а вторая сопловая головка 4 размещена на боковой поверхности 5 корпуса 1 в соответствующем отверстии 8 и предназначена для формирования пульсирующей струи 19, которая воздействует на боковую поверхность центрального канала 17, окончательно разрушая обрабатываемую поверхность материала, причем ось выходного отверстия второй сопловой головки 4 наклонена к оси вращения корпуса в сторону его переднего торца 3. В корпусе 1 установлено устройство прерывания потока для обеспечения пульсирующего истечения жидкости из сопловых головок, состоящее из диска 13, выполненного в виде стакана, дно и боковые стенки которого имеют прорези в форме секторов, и турбинки 10, представляющей собой крыльчатку, состоящую из ступицы и лопастного венца, например, с четырьмя лопастями, расположенными под углом к оси насадки. Диск и турбинка закреплены на оси 12, которая установлена в подшипниках скольжения 11, один из которых закреплен в корпусе насадки 1 со стороны ее переднего торца, другой - в центральной части опоры 14, имеющей форму кольца с ребрами жесткости, с внешним радиусом, равным радиусу проточки 6, в которой она установлена. Опора 14, установленная в проточке 6 корпуса насадки, зафиксирована резьбовым кольцом 9.
1
z
2
Работа описанного устройства осуществляется следующим образом: жидкость от насоса через трубку 15 поступает в корпус насадки 1, где она закручивает турбинку 10, которая закреплена на оси 12, установленной в подшипниках скольжения 11, один из которых располагается в корпусе насадки 1 со стороны ее переднего торца 3, другой - в центральной части опоры 14, установленной в проточке 6 корпуса насадки и зафиксированной резьбовым кольцом 9, со скоростью W. При этом диск 13, закрепленный на оси 12, выполненный в виде стакана, дно и боковые стенки которого имеют прорези, периодически перекрывает отверстия 7 и 8, создавая пульсирующие потоки жидкости: один - в первую сопловую головку 2, размещенную на переднем торце 3, другой - во вторую сопловую головку 4, размещенную на боковой поверхности корпуса 5. Сформированная пульсирующая струя 18, истекающая из первой сопловой головки 2, осуществляет разрушение поверхности материла 16 путем формирования центрального канала 17 за счет осевого движения вместе с насадкой со скоростью подачи V и вращения с угловой скоростью W трубки 15. Пульсирующая струя 19, истекающая из второй сопловой головки 4, воздействует на боковую поверхность сформированного центрального канала 17, производя при этом окончательное разрушение обрабатываемой поверхности материала и его извлечение.
Воздействие на поверхность материала пульсирующей струей, сформированной с использованием диска, выполненного в виде стакана с прорезями, позволяет повысить производительность разрушения, так как оно происходит вследствие возникновения и развития микротрещин, вызывающих отрыв мельчайших частиц от основной массы материала, а механическое воздействие скоростного потока жидкости и гидравлические удары способствуют проникновению жидкости в трещины, что значительно снижает прочность материала в зоне взаимодействия струй с разрушаемым массивом.
Таким образом, суммарное воздействие пульсирующих струй на поверхность материала позволяет повысить производительность обработки поверхности материала.