相对于连续射流,脉冲射流是断续或单发射流。
    水炮分为低压水炮、高压水炮和超高压水炮。无论它们的脉冲频率差异多大,不连续射流是水炮的共性。水炮设计的原则也就是如何产生这一共性,这种共性恰恰在某种场合达到了连续射流不能比及的作业效果。
1,高压水炮工作原理
    高压水炮有两种形式:一种由装置形成脉冲射流,一种由喷头形成脉冲射流。
    图3-16所示为第一种高压水炮。其原理是用高压小流量水压缩氮气蓄能,然后瞬间释放,以获得大功率和强冲击力的水射流。
    该装置采用32MPa小功率高压泵,由软管2排出的高压水进入活塞式蓄能器前腔,压缩活塞6,由单向充气阀7先期充好的氮气,随泵压升高活塞向后移动体积减小,气压随之升高,待供水压力达到额定值时,打开组合阀3或预先开启针阀5,这时蓄存的高压水在气体推动活塞作用下,在气体由调定压力的30MPa降至预冲气压力的20MPa(蓄能器容积为12L)的瞬间(5~7ms)以大流量释放。这里,喷嘴口径16mm,每发水量3L,该水炮由于功率小、频率低, 适用于煤仓清堵。

    低压水炮的原理同上,不同之处是采用离心泵和消防喷嘴,特点是大流量击发,适应于防暴。
    另一种高压水炮是仅仅在喷头(喷嘴)上做文章。
    图3-17所示为一种高压水炮专用喷头,它一改脉冲装置的复杂机构,在喷嘴前利用超声波形成脉冲射流。其击发特点是高压(70MPa)、高频率(15kHz) ,使水射流在穿孔、开挖、掘进等工程中应用成为现实。

    该喷头的结构特点是在喷嘴内腔置入一个速度调谐的振子,由此调谐超声波产生高频脉冲水射流。图3-18所示是这种高频脉冲水射流在10MPa和13MPa情况下采用高速摄影所拍摄的演示照片。试验表明70MPa的脉冲射流性能与200MPa的连续水射流相当(见图3-19)。


    图3-20为另一种高压水炮专用喷头。在淹没射流状况下,高速水射流和淹没水之间的扰动剪切层产生空化现象,人为地造成一种淹没现象,即介入一束反向射流来裹胁中心射流。这样,反向射流对中心射流的直接冲击扰动或旋涡作用造成中心射流的脉动。图中的中心射流由两束同轴射流裹胁。内层同轴射流与主射流方向相对,外层同轴射流则形成一种覆罩层。反向射流与中心射流相互作用,外层同轴射流则加强了淹没作用。由图3-20可见,中心射流受到两层同轴射流的裹胁,内层的作用是扰动,外层的作用是屏蔽。这里,中心射流压力为70MPa、流量为50L/min,喷嘴直径1mm:反向射流流量在0~6L/min之间变化,它直接影响着脉冲射流的结果。

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