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自激振蕩脈沖磨料水射流切割機

自激振蕩磨料射流是在自激振蕩脈沖射流和前混合磨料射流基礎上，推出的新型射流。為此，對自激振蕩磨料射流噴嘴的結構和工作原理，分析了脈沖頻率和幅值等參數對磨粒加速效果的影響。磨粒速度受脈沖頻率和幅度影響很大，磨粒速度可超過前混合磨料射流中磨粒的速度，最大鉆孔速度比前混合磨料射流提高41%。這一成果將用于堅硬物料的切割和特種加工、石油鉆井、大洋采礦、難采礦體的開采、堅硬巖石巷道（遂道）掘進、表面清洗等領域。13938573552

脈沖水射流現已廣泛應用于石油鉆井、表面清洗等場合。脈沖水射流分阻斷式、擠壓沖擊式和激勵式三種類型，其中自激振蕩脈沖射流最有發展前途。自激振蕩脈沖射流是利用射流的不穩定流動特性，通過調整連續水射流的流動參數和結構參數，對射流的渦量擾動進行閉環反饋和放大，將連續射流改變為壓力脈動的沖擊式射流，射流作用在靶體材料上的力為按一定頻率周期性變化的高頻沖擊載荷。試驗和現場應用證明，這種沖擊力是連續水射流滯止壓力的(1.5～2.5)倍，大大地提高了對靶體材料的沖蝕破壞作用。我公司在石油工業中采用自激振蕩脈沖射流噴嘴的牙輪鉆頭，在相同條件下可提高油井鉆速(15～50)%，提高鉆頭進尺(10～15)%。
80年代出現了磨料射流，磨料射流對靶體材料的沖蝕和切割性能大幅度提高，其中前混合磨料射流的切割效果尤為顯著，系統壓力可降低兩個數量級。
自激振蕩磨料射流（自激振蕩脈沖射流和混合磨料射流相結合）的研究成果：射流中磨粒的最大速度提高了2.5倍，卷吸能力提高1倍，磨料粒子能夠進入射流束中心，與連續磨料射流相比切割速度提高2倍，大大地提高了射流的工作能力。
眾所周知，后混合磨料射流的切割能力遠遠低于前混合磨料射流，為了進一步提高射流的切割和沖蝕效果，我公司研制一種自激振蕩脈沖射流和前混合磨料射流相結合而形成的新型射流——自激振蕩磨料射流。

自激振蕩磨料射流噴嘴工作原理類似一個Helmhotz振蕩器。從前噴嘴噴出的高速磨料射流束在振蕩腔內的氣體作用下，表面產生擾動，形成一連串渦環，渦環撞擊后噴嘴碰撞壁時產生壓力脈沖。www.biyouge.cc www.shuiqiege.net.         www.ztjzjn.com

壓力脈沖一方面使渦環前方的流體加速，另一方面使渦環后面的流體減速。壓力沖擊波沿射流相反方向以聲速傳播至前噴嘴時，與前噴嘴出口壁相撞再次形成壓力脈沖，這個壓力脈沖一方面引起前噴嘴內流體壓力振蕩，誘發產生新的渦旋，另一方面又沿射流向后傳播。若反射波正好與某渦旋同時到達后噴嘴碰撞壁時，碰撞而產生的壓力脈沖得到加強。如此循環往復，構成正反饋閉合回路，使渦旋放大形成大渦結構。振蕩腔內真空度變化規律與振蕩腔結構尺寸、渦旋頻率和幅度有直接關系，振蕩腔結構尺寸一定時就具有一定的固有頻率，對渦環頻率進行選擇性放大，渦環頻率與振蕩腔自振頻率接近時，渦旋得到放大，造成射流壓力和速度大幅度脈動，形成強烈的脈沖射流。

磨料在脈沖射流狀態下的能量交換和加速效果優于普通磨料射流，磨料隨水一起脈動（兩者速度不同）并獲得高于從前噴嘴出來的射流的速度，從而降低射流的比能耗，提高射流的沖蝕效果。