一种连续磨料供给系统及方法与流程

本发明涉及磨料水射流技术领域，尤其涉及一种连续磨料供给系统及方法。

背景技术：

磨料射流技术根据磨料加入方式的不同分为前混合磨料射流和后混合磨料射流。在相同能耗情况下，前混合磨料水射流切割性能更好。但受磨料装填方式的限制，前混合磨料在切割过程中需停机进行加砂作业，大大降低了前混合磨料射流的切割效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种连续磨料供给系统及方法，以克服现有技术中不能连续供砂的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种连续磨料供给系统，包括：进料模块、混料模块、控制模块、检测模块和切换模块；进料模块的出料口与混料模块的进料口连接；进料模块用于将砂、水和磨料进行混合，得到磨料浆体；混料模块用于存储和提供磨料浆体；混料模块包括至少两个磨料存储容器和磨料水输出，其中，至少两个磨料存储容器的开口与进料模块的出料口连接，用于存储磨料浆体；磨料水输出位于磨料存储容器的底部，用于将磨料浆体喷射至待加工体；控制模块与混料模块通信连接，至少用于控制至少两个磨料存储容器交替工作；每一磨料存储容器内均设有检测模块，用于检测磨料存储容器内的磨料浆体的剩余量，得到检测结果；还包括切换模块，设于磨料存储容器外壁，用于当当前提供磨料浆体的磨料存储器的检测结果低于预设阈值时，切换另一磨料存储容器提供磨料浆体。

与现有技术相比，本发明的连续供砂系统通过进料模块将水、砂以及磨料进行混合，得到磨料浆体，并通过混料模块的喷嘴将磨料浆体喷射至待加工体上，其中，磨料存储容器用于存储磨料浆体，并且本发明的连续供砂系统包括至少两个磨料存储容器，至少两个磨料存储容器交替工作，实现磨料浆体的持续供应，解决了前混合磨料中不能连续供砂的问题，提高了前混合磨料射流的切割效率。

可选的，进料模块还包括过滤部，过滤部设置在进料模块的进料口，用于过滤磨料中的杂质。

可选的，混料模块还包括隔膜泵，隔膜泵与磨料存储容器一一对应并连接，用于在磨料存储容器内形成负压环境。

可选的，控制模块与进料模块通信连接，用于控制进料模块的进料。

可选的，连续供砂系统还包括清洗模块，清洗模块用于连续供砂系统停止运转后，清洗磨料存储容器的出水管路。

可选的，磨料包括石榴石。

本发明还提供一种连续供砂方法，包括：获取水、砂以及磨料的进料量；将水、砂以及磨料进行混合，得到磨料浆体；将磨料浆体输送至磨料存储容器中；控制磨料存储容器交替工作，向待加工体提供磨料浆体。

与现有技术相比，本发明的连续供砂方法的有益效果与上述连续供砂系统的有益效果相同，在此不再赘述。

可选的，控制磨料存储容器交替工作，向待加工体提供磨料浆体包括：检测磨料存储容器内的磨料浆体的剩余量，得到检测结果；判断检测结果是否低于预设阈值；若判断结果为是，则切换至另一磨料存储容器提供磨料浆体。

可选的，连续供砂方法还包括：连续供砂系统停止运转后，清洗磨料存储容器的出水管路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的连续供砂系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的混料模块的结构框图；

图3为本发明实施例提供的连续供砂方法的流程图；

图4为本发明另一实施例提供的连续供砂系统的结构图；

图5为本发明实施例提供的连续供砂系统的人机交互示意图。

附图标记：

100.进料模块、200.混料模块、2001.磨料存储容器、300.控制模块、400.检测模块、500.切换模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于磨料装填方式的限制，前混合磨料在切割过程中需停机进行加砂作业，大大降低了前混合磨料射流的切割效率。

针对上述技术问题，如图1所示，本发明实施例提供一种连续磨料供给系统，包括进料模块100、混料模块200、控制模块300、检测模块400和切换模块500；进料模块100的出料口与混料模块200的进料口连接；进料模块100用于将砂、水和磨料进行混合，得到磨料浆体；混料模块200用于存储和提供磨料浆体；混料模块200包括至少两个磨料存储容器2001和磨料水输出，其中，至少两个磨料存储容器2001的开口与进料模块100的出料口连接，用于存储磨料浆体；磨料水输出位于磨料存储容器2001的底部，用于将磨料浆体喷射至待加工体；控制模块300与混料模块200通信连接，至少用于控制至少两个磨料存储容器2001交替工作；每一磨料存储容器2001内均设有检测模块400，用于检测磨料存储容器2001内的磨料浆体的剩余量，得到检测结果；还包括切换模块500，设于磨料存储容器2001外壁，用于当当前提供磨料浆体的磨料存储器的检测结果低于预设阈值时，切换另一磨料存储容器2001提供磨料浆体。

在一种可能的实现方式中，进料模块100包括混砂漏斗、阀门和振动器，其中，混砂漏斗用于将水、砂和磨料进行混合，在混砂漏斗的内部实现水砂初步混合形成的磨料浆体。阀门用于控制物料是否进入混砂漏斗内，当磨料、水或砂进入混砂漏斗内时，阀门打开；当磨料、水或砂停止进入混砂漏斗内时，阀门关闭。应理解，水、砂和磨料不限于上述方式进入混砂漏斗内。例如：可通过输送带将砂输送至混砂漏斗内。振动器带动混砂漏斗上方的振动盖板对磨料进行过滤，应理解，振动器根据磨料的洁净程度选择对磨料是否进行过滤。阀门采用电动阀门，振动器采用电动振动器，并通过控制模块300对阀门和振动器进行控制，提高连续供砂系统的自动化程度。

为了实现连续供砂，混料模块200至少包含两个磨料存储容器2001，至少两个磨料存储容器2001交替进行供砂。控制模块300实现对两个磨料存储容器2001的控制。检测模块400用于检测磨料存储容器2001内的磨料浆体的剩余量，得到检测结果；当当前提供磨料浆体的磨料存储器的检测结果低于预设阈值时，切换另一磨料存储容器2001提供磨料浆体。在本实施例中，磨料存储容器2001的数量为2个，即通过两个磨料存储容器2001交替提供磨料浆体。

其中，磨料存储容器2001的结构可为金属罐体，也可以为复合结构罐体，主要用于磨料的存储。

当检测模块400将检测结果发送至控制模块300，控制模块300控制切换模块500进行磨料存储容器2001的切换。

切换模块500在对磨料存储容器2001进行切换时，在一种可选的实施方式中：

第一种，在磨料存储容器2001内设置时间继电器，根据罐内的磨料的量以及磨料的流速，得到磨料耗尽的时间，并提前设置时间继电器的时间，在磨料耗尽之前将当前工作的磨料存储容器2001切换至下一磨料存储容器2001。

第二种，在磨料存储容器2001的喷嘴出设置传感装置，通过检测喷嘴是否喷出的磨料浆体，得到磨料耗尽的时间点，在磨料耗尽之前将当前工作的磨料存储容器2001切换至下一磨料存储容器2001。传感装置为具有开关量的感应装置。例如：采用超声波检测或红外检测。应理解，本发明的实施例不限于上述检测方法，凡是能实现检测磨料浆体有无的检测方式都可以为本申请所用。

其中，混料模块200还包括阀门、进水管路、抽水管路、加砂管路、泄压管路和冲洗管路。其中，阀门用于控制从进料模块100出来的磨料浆体是否进入磨料存储容器2001内。当预混合磨料进入磨料存储容器2001内时，阀门打开；当预混合磨料停止进入磨料存储容器2001内时，阀门关闭。进水管路用于向磨料存储容器2001内加水；加砂管路用于向磨料存储容器2001内加砂；泄压管路用于对连续供砂系统进行泄压，确保非工作磨料混合系统的安全；冲洗管路用于对管路进行清洗，防止在抽水过程结束后残存的磨料对阀门的损伤，延长连续供砂系统的使用寿命。同时，在进水管路、抽水管路、加砂管路、泄压管路以及冲洗管路上均设置有阀门，通过控制模块300控制阀门的开合，进一步提高了连续供砂系统的自动化程度。

在一种可选的实现方式中，磨料水输出装置用于将磨料浆体喷射至待加工体，实现待加工体的清洗、切割、冲蚀试验、压裂等。例如：待加工体可以为待清洗或待切割的工件，通过调整磨料水输出的流速或流量，实现对待清洗工件的清洗或切割。待加工体可以为待进行冲蚀试验的加工件，通过调整磨料水输出的流速或流量完成对待加工件的冲蚀。

应理解本发明的连续磨料供给系统可与不同装置配合使用，实现清洗、切割、压裂等功能，且本发明的连续磨料供给系统不限于上述功能。例如：将本发明的连续磨料供给系统与切割枪配合使用，即可实现切割功能；将本发明的连续磨料供给系统与清洗枪配合使用，即可实现清洗功能。

控制模块300至少控制混料模块200，在本实施例中，控制模块300可采用由单片机组成的控制电路、可编程控制器、工控机以及其它可实现控制的电路进行控制。

作为一种可能的实现方式，进料模块100还包括过滤部，过滤部设置在进料模块100的进料口，用于过滤磨料中的杂质。

由于磨料的粒径大小直接影响到切割能力，当磨料中存在杂质，即磨料的洁净度不能达到一定要求时，需要对磨料进行过滤。在进料模块100的进料口设置有过滤部，用于过滤磨料。在本实施例中优选为电动振动器，通过产生激振力使磨料发生振动，过滤掉杂质，实现磨料的提纯。电动振动器根据实际磨料粒径的不同，可设置不同的目数。例如：振动器粒径为磨料粒径的1.3～1.5倍。

作为一种可能的实现方式，混料模块200还包括隔膜泵，隔膜泵与磨料存储容器2001一一对应并连接，用于在磨料存储容器2001内形成负压环境。

隔膜泵受控制模块300的控制，接收控制模块300的信号，对预先存储在磨料存储容器2001内的水进行抽吸，使得磨料存储容器2001内形成负压，将磨料浆体抽到磨料存储容器2001内，进一步提高了连续供砂系统的自动化。

作为一种可能的实现方式，控制模块300与进料模块100通信连接，用于控制进料模块100的进料。在本实施例中，进料模块100至少包括一个阀门，控制模块300通过控制阀门的开合实现对进料的控制。通过控制模块300对进料口的阀门进行控制，提高了连续供砂系统的自动化程度。

作为一种可能的实现方式，磨料存储容器2001内设置有检测模块400，检测模块400与磨料存储容器2001一一对应，检测模块400用于检测磨料存储容器2001内的磨料流量，当检测模块400的检测结果低于预设阈值时，切换磨料存储容器2001。

检测模块400可以为时间继电器，通过计算磨料存储容器2001内的磨料浆体的量与磨料的喷射速度，可以计算出使用完磨料存储容器2001内的磨料所需要的时间t1，预先将时间继电器的延时时间进行设定，实现到达预定延时时间时关闭当前磨料存储容器2001的喷嘴。一般延时时间会小于t1，避免磨料存储容器2001内的磨料已经使用完毕，还未进行下一磨料存储容器2001的切换。时间继电器的延时时间与t1的差值用来切换磨料存储容器2001。

为了实现磨料存储器自动的开启，应该设置另一时间继电器，在预设时间内进行开启，实现磨料存储容器2001的切换。

检测模块400可以为超声波检测模块，将超声波检测模块设置在磨料喷嘴处，通过检测喷嘴处有无磨料喷出，作为切换磨料存储容器2001的参考。

作为一种可能的实现方式，检测模块400还可以为红外线检测模块，将红外检测模块设置在磨料喷嘴处，通过检测喷嘴处有无磨料喷出，作为切换磨料存储容器2001的参考。

作为一种可能的实现方式，连续供砂系统还包括清洗模块，清洗模块用于清洗磨料存储容器2001。

由于混料模块200中的抽水管抽水结束后，由于残留的磨料堆积会使得阀门损伤，因此，清洗模块可以对管路进行清洗，避免残余磨料对阀门损伤，影响连续供砂系统的使用寿命。

作为一种可能的实现方式，磨料为金属磨料或非金属磨料中的一种。

磨料为非金属磨料，在本实施例中磨料为石榴石，石榴石的粒度为60～100目。本实施例中优选的为80目。

磨料还可以为金刚砂、刚玉、钢砂、氧化铁颗粒等磨料。

与现有技术相比，本发明实施例提供的连续供砂系统通过进料模块100将水砂以及磨料进行预混合，并在混料模块200进行混合充分后进行使用。同时，混料模块200至少包含两个磨料存储容器2001，通过控制模块300控制两个磨料存储容器2001进行交替工作，保证至少一个磨料存储容器2001进行工作，解决了前混合磨料中不能连续供砂的问题，提高了前混合磨料射流的切割效率。

如图3所示，本发明还提供一种连续供砂方法，包括：

s1、获取水、砂以及磨料的进料量。

根据实际需要确定水和砂的进料量，其中包括水和砂的比例。

s2、将水、砂以及磨料进行混合，得到磨料浆体。

根据实际进料量确定磨料的量，并将磨料添加至水砂混合物中，形成磨料浆体。

s3、将磨料浆体输送至磨料存储容器2001中；

将预混合的磨料浆体输送至磨料存储容器2001内。

s4、控制磨料存储容器2001交替工作，向待加工体提供磨料浆体。

磨料存储容器2001内的磨料浆体交替进行供应，实现连续供砂。

作为一种可能的实现方式，控制磨料存储容器2001交替工作，向待加工体提供磨料浆体包括：检测磨料存储容器2001内的磨料浆体的剩余量，得到检测结果；判断检测结果是否低于预设阈值；若判断结果为是，则切换至另一磨料存储容器2001提供磨料浆体。

作为一种可能的实现方式，连续供砂方法还包括：连续供砂系统停止运转后，清洗磨料存储容器2001的出水管路。

下面，以两个磨料存储容器2001为例对连续供砂的方法进行解释，具体如下：

如图4、图5所示，本实施例包括两个磨料存储容器2001，即磨料存储容器a和磨料存储容器b，以磨料存储容器a为例进行说明。

点击“系统初始化”按钮，系统内部阀门全部处于关闭状态。点击磨料存储容器a加水后面“开始”按钮，开启阀门11、14和16向磨料存储容器a内进行加水，观察磨料存储容器a内的空气是否排尽，当空气排尽之后，会开始排水，此时说明磨料存储容器a内的空气已排尽，水已经加满。点击磨料存储容器a后面的“关闭”按钮，关闭阀门11、14和16。

点击磨料存储容器a加砂后面的“开始”按钮，开启阀门09、14和16，然后通过混砂漏斗附近的阀门打开进行加砂：向混砂漏斗内倒入磨料，打开电动振动器的启动开关，并打开阀门23，注入水，形成砂水混合物，当混砂漏斗内的磨料足够多时，打开隔膜泵的控制开关进行加砂，也可以提前在混砂漏斗内添加磨料，以保证供给。当观察到磨料存储容器a的抽水管开始流出磨料时，说明此时磨料存储容器a已经填满；此时，关闭隔膜泵开关，点击磨料存储容器a加砂后面的“关闭”按钮，打开阀门11，10秒后关闭阀门9,5秒后关闭阀门11和14，开启阀门18,10秒后关闭阀门16和18。

至此已完成对磨料存储容器a内磨料浆体的加工。

磨料存储容器b的操作原理与磨料存储容器a一致。

点击当前使用后面的“当前使用磨料存储容器a”按钮，开启阀门13和15。

在切割过程中，磨料存储容器内的磨料即将耗尽时，点击磨料存储容器a后面的“磨料存储容器a-b”按钮，此时开启阀门03和05，关闭13和15，实现由磨料存储容器a向磨料存储容器b的切换。

磨料存储容器b切换至磨料存储容器a的操作过程与磨料存储容器a切换至磨料存储容器b的操作过程一致。

当完成磨料存储容器a到磨料存储容器b的切换后，需要多磨料存储容器a进行加砂，加砂前需要将磨料存储容器a内的压力释放掉。点击磨料存储容器a后的“磨料存储容器a泄压”按钮，开启阀门17和18,10秒后关闭阀门17和18。

磨料存储容器b的操作原理与磨料存储容器a一致。

点击“系统停机”按钮，系统内部阀门全部关闭，连续供砂系统不再参与作业过程。

在本次工作结束后，并且短时间内不打算使用时，需要对磨料存储容器a内的残余磨料进行清理。点击磨料存储容器a排砂后面的“开始”按钮，开启阀门13和15，磨料开始排除。当出水口没有磨料流出，只有清水时，说明磨料存储容器内已经没有磨料，此时点击磨料存储容器a排砂后面的“停止”按钮，关闭阀门13和15。

磨料存储容器b的操作原理与磨料存储容器a一致。

实际操作过程中，工作部分按钮是激活状态，非工作部分的按钮处于锁死状态，避免误触碰；当前操作完成后，下步工作自动变成激活状态，有一定的导向作用，操作人员操作方便，可有效避免使用过程中的误操作，保护人员和设备的安全。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。