水切割機射流特性主要用噴射角、噴幅、沖擊力、霧滴平均尺數(shù)表征，不同場合要求的側(cè)重點不一樣。對噴霧或噴涂尺寸細小、均布。為了減小霧滴尺寸，對單純壓力噴嘴可（縮小孔徑）、提高工作壓力、增加噴射角等方法。對于空嘴，則可采用減少液體流量（縮小7L徑）、增加氣體耗量、的方法。隨著壓力的提高，射流用于高難度清洗、剝層、除銹甚至切割，對于細射流，噴射角越小、沖擊力越強越好。
高壓水射流設(shè)備（高壓泵為主機）的壓力范圍通常為10-100MPa，隨著設(shè)備可靠性的提高，提高壓力和功率也就極大地提高了作業(yè)效率和功能，因而高壓范圍也就擴大到150 - 200MPa，甚至250MPa。實心流噴嘴噴出的射流具有晟集中的打擊力及穩(wěn)定的靶距。大多高壓、超高壓噴嘴的特點正在于此，即集聚能量、集束射流，以獲得最大的射流打擊力。這樣，高壓噴嘴的噴iL形狀就很簡單，基本上就是圓柱形和扇形，但為了集束射流，噴孑L的形狀設(shè)計還是有規(guī)律的；到了超高壓噴嘴就只用圓柱形噴孔了。
下面介紹幾例典型的實用噴嘴。
1．外表面清洗噴嘴
外表面清洗噴嘴由于其軸向尺寸不受限制，外形設(shè)計往往最接近理論噴嘴。典型的高壓噴嘴，其壓力范圍可達200MPa，它由噴嘴套與噴管相連接，墊圈與O形圈用作靜密封。根據(jù)壓力．噴嘴可采用不同的材料。這種噴嘴都用于噴槍，收斂段氏度和角度保證了射流集束性。圖b為另一種槍用圓柱形噴嘴，其特點是自身螺紋連接，軸向尺寸較小，使用方便。該噴嘴的工作壓力局限在100MPa。為了延長收斂段的尺寸并便于加工，圖c型噴嘴采取兩段組合，這種方式并不常用。圖d型噴嘴是為了便于0. 5mm噴孔直徑加工，將噴嘴做成噴嘴孔板嵌于噴嘴體內(nèi)。圖e型噴嘴提供了內(nèi)螺紋連接的型式。 高壓扇形噴嘴的成因與低壓扇形噴嘴一致，但由于壓力的不同，其結(jié)構(gòu)也各有特色。由于扇形噴嘴的擴散性，并不要求嚴(yán)格的收斂段。在圖7 - 13中，圖a型噴嘴壓力為75MPa，a為20。～90。這種自帶連接螺紋的缺點是不利于扇形射流位置的調(diào)整，因為扇形射流是有方向性的。噴嘴僅是一個芯體，它的工作壓力最高達到200MPa，d -0. 88mm，a- 10。-20。該噴嘴圓柱段與圖a型截然不同，這就是高壓力要求所致。圖c型噴嘴是一個組合型扇形噴嘴，組合噴嘴看似加工復(fù)雜一些，但成型可靠、材料各異、適應(yīng)面廣、便于系列化，是最為人們所接受的。形噴嘴不同的射流角度與靶距和射流寬度的關(guān)系。扇形噴嘴的特色就在于其射流覆蓋面遠遠大于圓柱形噴嘴。
為了提高水射流的集束性能，各種型式的異形噴嘴也開始由實驗室走向商品化。盡管它們形狀復(fù)雜、加工困難，但標(biāo)新立異的高聚能追求，于研究于應(yīng)用都是非常有價值的。美國AQUA-DYNE公司的異形噴嘴。這些定名為Rankin-Shape Jcts。嘴標(biāo)志著射流噴嘴的新水平。這類射流的共性是以具有銳邊的平面防止空氣卷裹射流。事實上，由于對空氣旋渦的消除，具有銳邊平面的Rankin-Shape射流在較大靶距條件下保持了射流的凝聚性和超常的效率。其噴嘴結(jié)構(gòu)是將這種不同形狀的噴嘴芯置于外螺紋噴嘴體內(nèi)與噴管連接。試驗證明，蘑料射流切割采用異形噴嘴比傳統(tǒng)的圓柱形噴嘴性能有較大提高，同時異形噴嘴可以降低水射流的壓力和功率。
2．內(nèi)表面清洗噴嘴
對內(nèi)表面清洗噴嘴最大的約束條件是徑向尺寸，也正因如此，它的變化特點多在噴嘴孔的數(shù)量上而不是形狀上。管道內(nèi)壁清洗是高壓水射流技術(shù)的主要市場之一，不同直徑的管道、不同材料的垢層、不同形式的堵塞，使得內(nèi)表面清洗噴嘴型式遠遠多于外表面清洗噴嘴。這里所介紹的只能是只鱗片爪，但不難由此舉一反三。
典型的內(nèi)表面清洗噴嘴。圖a型噴嘴的適應(yīng)工況是壓力低(30MPa)、流量大。噴嘴孔一個軸向向前，其他若干個（視流量設(shè)計）呈45。向后。其作用是中心噴孔用于打通被堵塞的管道，向后若干噴孔用于徑向管壁清洗和自進，即水射流的反沖力拖動高壓軟管自動沿管程前行。射流向后還利于垢層的排出。圖b型噴嘴壓力在100-140MPa，噴嘴與軟管或硬管連接采用紫銅墊圈密封。徑向噴孔呈兩層布置，適應(yīng)于高難度管道內(nèi)壁清洗。圖c型噴嘴的特點是直徑小，同樣必須用紫銅墊圈密封。a角度的不同是為了適應(yīng)不同的管徑和垢層。圖d型和圖e型噴嘴是同一類的變型。其徑向前噴射流反沖力可產(chǎn)生一定旋轉(zhuǎn)扭矩，使噴嘴帶動旋轉(zhuǎn)噴桿自動旋轉(zhuǎn)。圖f型噴嘴的特點是以徑向射流為主。圖g型噴嘴是一種純徑向噴嘴，前段堵頭與噴嘴呈兩體螺紋連接圖h型噴嘴的外徑僅10mm，工作壓力75MPa，可以與小直徑軟管直接壓制成一體。為了保證內(nèi)表面清洗噴嘴的噴孔方向，在外形設(shè)計上總要為實現(xiàn)鉆孔工藝創(chuàng)造條件。
引射噴嘴，專用于磨料射流。由這類噴嘴造成的磨料射流稱之為會聚式磨料射流，因為它沿圓周布置的水噴嘴7L與中心磨料通道在磨料噴嘴中心匯聚。該噴嘴的特點是高壓水自徑向輸入經(jīng)若干噴嘴孔變?yōu)檩S向磨料噴嘴混合形成磨料射流。徑向()形圈是為了密封高壓水，而端面O形圈是為了確保引射磨料的真空度。
超高壓噴嘴多用于水切割，其壓力范圍基本在200-400MPa之間。這種噴嘴的特點是噴嘴芯為人造寶石，形狀也與前面討論的噴嘴有很大差別。
水切割的對象是金屬與非金屬板材，其原理是超音速超高壓水射流引射磨料形成磨料細射流，用以破壞材料。
人造寶石超高壓噴嘴及其安裝組件示意圖。其噴嘴直徑一般為o．25mm，最小可達o．08mm.為了保證噴嘴的定位與密封，常要附以噴嘴套和噴嘴體做成組件，也就是說噴嘴組件才適應(yīng)各種場合的裝配，因為噴嘴本身的外形尺寸太小。超高壓噴嘴結(jié)構(gòu)很簡單，但它的制造工藝特殊。
7.3噴嘴的計算
高壓水射流用泵是基于正排量而設(shè)計的。這就是說單位時間內(nèi)泵總是以一個固定的流量經(jīng)排出管線進入噴嘴，自噴孔流出形成射流。如果沒有旁通的話，射流流量也就是泵的流量。泵所有流量通過噴嘴小孔須具備一定的流速，這就要求泵有足夠的壓力來驅(qū)動。也就是說，當(dāng)噴嘴iL口面積確定后，為使泵產(chǎn)生的流量全部經(jīng)噴嘴流出，則泵必須具備相應(yīng)的驅(qū)動壓力；反之，隨著泵的流量和額定壓力參數(shù)的確定，與之相匹配的噴嘴孔徑尺寸也就唯一確定下來。
從前面的分析可以得出，如不計泵出口至噴嘴人口的沿程阻力損失，則泵的額定壓力A就等于射流壓力p。如假定管路沿程損失為△Pi，則驗常數(shù)。損失APi與管路長度、管徑及管路沿程布置高壓及超高壓水射流系統(tǒng)，沿程損失△p．相p．》△A，可以忽略。
噴嘴的計算值與圓整后的實際加工值總是有差別的，而且這種差別有時候還很大，不得不引起人們的重視。比如，人們對噴嘴直徑計算值1. 05mm和1.15mm的噴嘴總是習(xí)慣地圓整到1.Imm。而當(dāng)直徑為1. 05mm時，20L/min的流量以385m/s的流速通過0.865mm-出口截面積的噴嘴；當(dāng)直徑為1. 15mm時，同樣的流量則以321m／s的流速通過1. 038mmz出口截面積的噴嘴。在這一轉(zhuǎn)變過程的同時，壓力也由小直徑的75MPa轉(zhuǎn)變?yōu)榇笾睆降?/span>50MPa。可見，噴嘴直徑很小的變化反映到泵壓力上則有明顯的變化，這從式可以看出。壓力與噴嘴直徑的4次方成反比關(guān)系，即噴嘴直徑增大1倍，則壓力要下降15倍。
使用小直徑噴嘴，當(dāng)流量增加時，不難看到流速和壓力都有較大的變化。由式可得，當(dāng)流量由20L/min增加到23L/min，即增加15%，對于相同的噴嘴，則要求泵壓力增加約30%。
上述討論僅適用于單噴嘴設(shè)計，而實際情況卻經(jīng)常使用多噴嘴。這種情況下，則由每個單獨的噴嘴計算出當(dāng)量噴嘴直徑，也可由當(dāng)量噴嘴直徑計算每個單獨的噴嘴直徑，由當(dāng)量噴嘴直徑代人上述表達式進行噴嘴性能計算。當(dāng)量噴嘴直徑表汞為：
這個直徑則為噴嘴性能的計算值。為了使用方便，人們將噴嘴性能列成圖表，使得水切割機噴嘴的各性能參數(shù)一目了然，值得推薦。
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