五、機械加工

 陶瓷、石材切割：

一般陶瓷、石材加工設備分為兩類：一類為切割設備，一類為后期加工設備。其工藝需要先由陶瓷、石材切割機切割成型，因陶瓷、石材硬度及脆度原因，其邊角會有毛邊及邊齒，所以需要后期加工設備：陶瓷圓弧機、陶瓷磨邊機等進行處理。工藝復雜，成品率低，同時對于曲線、圖形不易控制。

各類工具切割，瓷磚、石材、特別是干切時，會產生大量的粉塵。這些粉塵主要是無水硅酸，又名硅土。長期吸入會引發各類疾病。

水切割設備的出現給了這個行業全新的理念。水切割將陶瓷、石材切割工藝大大簡化，切割、磨邊一次即可完成。可實現圓弧切割，直接數控切割成型各種圖形。解決了原有設備僅能切割直線的歷史。同時水切割非常環保，切割過程無粉塵，極大降低了對人體的危害，也減少了防護環節與措施。

我公司采用獨有技術，精心研制出小型水切割設備，屬于水射流產品，其特點如下：

一、工藝簡單，切割效率高

利用磨料水射流切割技術制作藝術拼花制品時，通過數控進給系統的自動控制功能，將拼花圖案的任一點設置為起割點，因此切割拼花制品時，在編程上具有很大的靈活性，可根據拼花圖案的大小、復雜程度及成品拋光磚或破損拋光磚的形狀大小等設置最短的切割路線，提高切割效率。同時利用低壓磨料水射流技術切割每一條曲線，切割時開啟磨料水，結束時關閉磨料水，然后立即移置下一個切割點。特別適用于加工線條較多且線條之間又不連續的圖案，無需預先打孔，簡化加工工藝，提高切割效率。

二、切割質量高

通過數控系統的自動控制功能精確地帶動割槍運動，從而獲得形狀尺寸，誤差較小、拼縫僅零點幾毫米的藝術拼花制品，且切割面平整光潔。

三、材料利用率高

瓷質拋光磚屬于脆性材料，用傳統方法切割時，因破碎而造成浪費。利用低壓磨料水射流切割技術制作藝術拼花制品時，通過電腦將切割圖形按材料最省原則排列，然后編程切割。切割時割槍與工件不接觸，不會損壞瓷質拋光磚，且割縫細，能最大限度地提高材料的利用率，降低生產成本。

四、通用性強，無需夾具

磨料件通過選用適宜的切割參數，如切割速度、工作壓強及磨料流量等可對不同材質、不同厚度的工件實施切割。

五、無環境污染

磨料水射流切割技術屬于濕態高能量冷切割，切割時工件不會發熱變形，更不會產生有毒氣體及粉塵等污染。水與磨料均可回收利用。

水射流切割技術的推廣應用，必將促進我國墻地磚工業及機械制造業的蓬勃發展。

機械加工：水射流切割是利用具有高動能的高速射流進行的(又稱高速水射流加工)與激光、離子束、電子束一樣是屬于高能束加工范疇。水射流切割作為一項高新特技術在某種意義上講是切割領域的一次革命，有著十分廣闊的應用前景，隨著技術的成熟及對某些局限的克服，對其它切割工藝是一種完美補充。

目前其用途和優勢主要體現在難加工材料方面：如陶瓷、硬質合金、高速鋼、模具鋼、淬火鋼、白口鑄鐵、鎢鉬鈷合金、耐熱合金、鈦合金、耐蝕合金、復合材料、鍛燒陶瓷、高速鋼、不銹鋼、高錳鋼、模具鋼和馬氏體鋼、高硅鑄鐵、可鍛鑄鐵等工程材料。

已在以下行業獲得成功應用：汽車制造與修理、航空航天、機械加工、國防、軍工、兵器、電子電力、石油、采礦、輕工、建筑建材、核工業、化工、船舶、食品、醫療、林業、農業、市政工程等方面。 以金屬切割為例，各種加工手段并存，包括刀具加工、激光、火焰切割（等離子切割）、電火花加工、線切割、水切割等。各種切割手段各有優勢，又都存在一定的局限性。但在眾多的切割手段中，僅有水切割機屬于冷態切割，直接利用加磨料水射流的動能對金屬進行切削而達到切割目的，切割過程中無化學變化，具有對切割材質理化性能無影響，無熱變形，切縫窄，精度高，切面光潔，清潔無污染等優點，可加工傳統加工及其它加工方法無法或難于加工的材料，如玻璃、陶瓷、復合材料、反光材料、化纖、熱敏感材料。隨著人們對水切割技術了解的進一步加深，市場逐漸認識到水切割技術在金屬切割行業的獨特優勢。登陸WWW.ZTJZJN.COM    WWW.SHUIQIEGE.NET

高壓水射流切割與激光切割的區別：激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過材料表面，在極短時間內將材料加熱到幾千至上萬攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質從切縫中吹走，達到切割材料的目的 。而水射流切割實際應用中水中還要加入些微粉磨料，由于是在低溫下完成切割的，特別適合加工易分層、高溫易分解的復合材料，如玻璃鋼、碳纖維復合材料等。

小型輕便式水刀

小型輕便式水刀與超高壓水刀相比，該設備具有工作壓力低、磨料可以回收使用、設備易損件少、使用成本低以及可進行除銹作業等特點。可以在空氣中或水下進行切割（或清洗）作業。其切割對象包括金屬、非金屬、脆性、塑性以及復合材料等幾乎所有的工程材料。為了適應不同用戶的需求，設備分為三種型式。1）簡易輕便型：該機型采用手工加砂，磨料罐體積較小，適用作業時間短、場所不固定且不需要連續作業的場合。2）半自動型：該機型采用機械裝加磨料，手工操作閥組，連續工作的時間較長。3）全自動型：該機型采用機械裝加磨料，電控開啟閥門，操作簡便，連續工作時間較長。三種機型均可以配置數控工作臺，以實現精密切割。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）開挖等。我公司生產的便攜式水切割設備分為8類：汽油驅動，變頻電機驅動，防爆電機驅動，液壓電機驅動（煤礦專用），龍門式小巧圖形切割機，水氣兩用數控圖形切割機，超級無敵滅火器，最新型自激振蕩脈沖水射流切割機。

水刀的用途及特點：

1、 對物料進行冷切割，不存在熱變形、熱硬化等熱影響問題，而且排除了對周圍環境燃火、引爆的可能性，尤其適用于化工廠、煉油廠、煤礦井下等易燃易爆場合。

2、 對物料進行無震動作業，尤其適用于對玻璃等脆性材料的加工。

3、 能產生濃度均勻、沖蝕力強的磨料射流，因而作業效果、效率均佳。用作切割機，切縫整齊光滑；用作除銹機，能使表面呈現出均勻的金屬光澤，并可使表面致密。

4、 所使用的磨料為粒度較均勻的天然河砂或經加工的石英砂等，材料來源廣泛、價格低廉。

5、 噴槍或噴頭與機體僅用一根軟管連接，作業范圍大，可用手工或專用機構夾持噴頭進行作業，操作靈活、使用方便。

6、 配有磨料回收處理配套裝置，在人工的輔助配合下，能夠完成磨料的回收、篩分、輸送裝罐等全部工作，是一個完備實用的技術裝備。

工礦型便攜水刀的主要技術參數及性能指標（以全自動型為例）：

磨料罐容積 18 l     射流中磨料的重量濃度 0﹪～40﹪     工作臺面尺寸 1.2 m×1.2m

控制精度 ±0.02mm   噴頭切割速度 0~ 15 m/min     噴頭Z軸方向調整范圍 0～150 mm

切割精度 ±0.1mm    篩網網孔直徑 0.315mm         整機配套功率 15 kW

篩分裝置效率 ≥35㎏/ min  砂漿泵配套功率 1.5 kW  儲料斗最大儲料量 180 ㎏

灌裝磨料效率 ≥80㎏/ min  砂漿泵輸砂濃度 55﹪～60﹪   噴嘴孔徑 0.8 mm

切割效率（示例）：切割鋼板（δ20），速度50 mm/min；切割大理石板（δ20），速度250 mm/min；切割玻璃（δ16），速度200 mm/min；（δ1），速度2000 mm/min。

除銹效率（壓力12MPa，流量30～40 l/min，單槍作業）：15~20 m2/h。除銹質量達國家標準GB8923-88 Sa2.5級以上（等價于國際標準ISO8901-1 1987 Sa2.5級）。

超級無敵穿墻滅火器

  超高壓細水霧穿墻切割滅火設備是根據現代水切割原理，借鑒當今世界先進的設計理念，并結合現代消防、救援的實際需要，不斷創新開發，研制出的一種新型的革命性的消防設備。到上世紀末，國外消防專家又將現代水切割技術的理念引入到消防領域，生產出用于相對封閉空間（例如船舶火災）的消防、救援行業的超高壓細水霧切割滅火設備。近年來，眾多歐美國家都已開始在消防行業裝備此種設備，將具有水切割滅火功能的設備裝備給軍方，并且首先裝備到艦船上使用。在滅火實踐中取得了良好的滅火效果。

    它的主要作用是可以在較大空間火場的救援工作中，穿墻滅火可作為先導設備實施滅火控制火災的蔓延。穿墻滅火可先行通過穿透墻體，將超高壓水霧送入火場內，實施局部滅火降溫，為消防員進入火場開辟局部安全空間，避免轟燃給消防員造成人身傷害。同時可為其它消防設備開辟使用空間，實現多種消防設備配合，最大限度地發揮各種消防設備的滅火作用。穿墻滅火應用的水噴砂技術，工作時不產生火花，所以可用于大型易燃易爆液體容器、油罐車、危險品運輸車的滅火救援工作，穿墻滅火可在數秒內將容器（罐）外壁擊穿，并根據容器內不同的燃燒液體，噴射加入相應的泡沫滅火劑，以提高滅火效率。

    它的主要優勢：一是隔墻（鋼板/混凝土）滅火，可在不進入失火空間的情況下實施滅火作業，充分保證了消防人員的人身安全。二是滅火迅速 采用水霧滅火，換熱效率高。較之直流常規滅火，大大加快了滅火速度。三是用水量少，水漬損失小 水霧進入失火空間后，大部分在高溫作用下，迅速轉換成水蒸氣，降空間內部溫度，不會造成嚴重的水漬損失。可以使得室內的溫度在數秒內從1500F(815C)降低到200F(93C)。

中天滅火裝置對于撲滅封閉、半封閉空間內的A類、B類火災表現出極高的效率。裝置可以在不進入失火空間的情況下，迅速穿透鋼板、混凝土、墻體等多種障礙，將細水霧送入著火空間，當水霧遇到高溫后迅速蒸發，由于水的相變過程吸收大量的熱量（是通常吸熱量的數百倍）并迅速降低火場溫度。同時其體積聚增數千倍，阻斷氧氣的供應；細水霧降溫和膨脹的過程有效地切斷了著火過程的兩個要素，滅火效果比傳統滅火方法提高一個數量級。

     中天滅火 裝置穿透10mm鋼板僅需要10秒鐘，穿透15cm水泥墻約需要30秒左右，穿透40cm磚混墻也僅需要20秒，至于普通防盜門、硬質木門、玻璃幕墻鋁合金墻體等均可在幾秒內將其穿透。實驗數據表明，裝置撲滅一處50余平米普通住宅的火災，只需要2-3分鐘用水僅需60升。

     中天滅火裝置將墻體擊穿，從建筑外側將細水霧送入建筑物內實施滅火，既避免了轟然造成消防人員傷害，又大大提高了滅火效率。 在大型火場的救援作業中，中天滅火裝置可作為先導設備實施滅火，控制火勢的蔓延。使用裝置穿透墻體，將高壓細水霧送入火場內，實施局部滅火降溫，為消防員進入火場開辟局部安全空間，避免轟燃給消防員造成人身傷害，同時可為其它消防設備開辟使用空間，實現多種消防設備配合，最大限度地發揮各種消防設備的滅火作用。     www.ilinghong.com,  www.shuiqiege.net

    中天滅火裝置應用的水射流噴砂技術，工作時不產生火花，可用于大型易燃易爆液體容器、油罐車、危險品運輸車的滅火救援工作，裝置可在數秒內將容器（罐）外壁擊穿，并根據容器內不同的液體，噴射加入相應的泡沫滅火劑，以提高滅火效率。 裝置在增加附加設備后，還可用于各種破拆作業 本設備特別適合消防隊，大型批發市場，人員密集場所等

小型輕巧式水切割系統

small-sized water jet cutting system

設備特點：

水切割的用途主要有三個，一是切割非可燃性材料，如大理石、磁磚、玻璃、水泥制品等材料，這是熱切割無法加工的材料；二是切割可燃性材料，如鋼板、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠等，以往的熱切割也可以加工這些材料，但容易產生燃燒區和毛刺，但水切割加工不會產生燃燒區和毛刺，被切割材料的物理、機械性能不發生改變，這也是水切割的一大優點；三是切割易燃易爆材料，這是其它加工方法無法取代的。

一般情況下，能夠利用激光、等離子、火焰、線切割、鋸、銑削等加工方法基本滿足加工工藝要求時，則不宜采用水切割加工，畢竟水切割的運行成本較高，噴嘴、導流套、高壓密封件都是進口的耗材，價格較貴。但當您感到激光和等離子所能切割的厚度太薄，所產生的毛刺太大，所產生的熱影響區不利時，您可以考慮選用水切割；當您感到火焰切割的毛刺太大、粗糙度太差、熱影響區太大時，您可以考慮選用水切割；當您感到線切割的速度太慢，并且不能切割非導電材料時，您可以考慮選用水切割；當您感到銑削的方法產生了許多廢屑，造成了很大的浪費時，您也可以考慮選用水切割，因為水切割不會產生廢屑，而是整片切割，水切割加工割分開的材料大多是可利用的；當您感到使用圓鋸和帶鋸太慢，而又不能進行非直線切割時，您照樣可以考慮選用水切割；當您切割易燃易爆材料或在易燃易爆的環境下切割時，更必須考慮選用水切割；當您切割時不想產生毒副氣體、不需二次加工、不想產生熱效應或變形或微裂縫、又想產生良好的切邊品質并能同時切割細小的孔時，您更要考慮選用水切割。總之，水切割是一種萬能的切割方式，但某些場合下的使用并不是最佳的，所以選擇時要做具體分析。

便攜式水切割與龍門式激光切割機相結合構成水氣兩用數控圖形切割機。

雖然水刀的切割性能非常優越，但是因為某些技術限制而導致水刀一直都只能在大型切割機床的行列中，打造出體積小、重量輕的新型水刀成為一批熱衷于技術研究的人群的目標。21世紀初，對于中低壓小型輕巧式水刀的切割正式展開。通過研究人員的不斷努力，在2008年小型輕巧式水切割系統成功將此中低壓水射流切割技術運用到設備研發生產中，在近年的市場實踐中，小型輕巧式水刀也增加了很多新的用法，可切割：鈦合金、銅板、鋼板、鋁板、鑄鐵、花崗巖、大理石、瓷磚、化纖、木材、布匹、紙張、皮革、塑料等材料。已應用到航空、軍工、石材、建筑、裝潢等精加工企業，警用排爆、石化管道切割、危險品處理、易燃易爆品切割等作業中發揮了顯著作用。

小型輕巧式水切割系統體積比傳統水切割系統，縮小了若干倍，重量在280公斤左右，兩人就可以操控，這就大大提高了水切割系統的靈活性和便攜性，改善了傳統水切割系統不可移動，限制工作環境的缺點，同時使水切割系統的的優點應用到了更為廣泛的領域。

如若您對選購等離子切割、火焰切割沒把握，歡迎登錄：水切割http://www.ilinghong.com

水切割、等離子切割和激光切割三種熱切割方式的應用比較及發展:

所謂熱切割，從方式上來說主要包括火焰切割、等離子切割和激光切割三種，根據切割要求及市場售價的不同，三種切割方式目前都占有一定的市場，其技術經濟性對比如下分析：

火焰切割由于氣壓、割嘴高度、以及預熱時間等因素影響，整體切割材料變形尺度較大，適應不了高精度切割的需要，而且切割速度較低，同時由于切割前需預熱，花費時間，難以適應無人化操作的需要。等離子切割具有切割速度快，范圍寬等特點，適合切割低厚度金屬板材及多種非金屬材料，最高切割速度可達10m/min，是火焰切割的10倍。在水下切割能消除切割時產生的噪聲，粉塵、有害氣體和弧光，有利于環保要求。目前隨著大功率等離子切割技術的成熟，切割厚度可達130mm，采用水射流技術的大功率等離子切割已使切割質量接近激光切割的精度下限(±0.2mm)。由于激光切割機價格昂貴，且目前只適合于薄板切割(通常厚板打孔時間長)，而精細等離子切割機切割精度可達激光切割的下限，切割表面質量近似，但切割成本遠低于激光切割，約為其1/3，最大切割厚度可達12mm，因此用精細等離子切割機來取代價格昂貴的激光切割機，有利于以最經濟的方式對用量較大的中、薄板實施高速精細切割。另外，數控等離子切割與自動套料編程軟件配合可以提高材料利用率5%～10%，按年切割2000萬噸計，則年可節省鋼材100～200萬噸，價值幾十億元

（Mpa是壓強單位，讀作兆帕，也就是百萬（M）帕斯卡（Pa）。1MPa＝1000000Pa＝1.00牛／平方毫米＝（1／9.8）千克力／平方毫米，  1標準大氣壓=0.1MPa=760mmHG水銀柱.    1大氣壓=1.03323kg/cm2.的壓力.   1MPA=10大氣壓=10.3323kg/cm2.     即相當于10.332公斤/平方厘米的壓力。）登錄WWW.SHUIQIEGE.NET網址查詢資料。

第二章  水刀的發展及應用

鄭州中天節能公司集中自身優勢，致力于為公安，消防，煤礦，石化、船舶、礦山、水利、電力、鍋爐、油田、冶金、國防、市政工程等諸多領域的射流切割，清洗、除垢、除銹、除鱗等多種行業提供特定用途的高壓清洗和水射流設備及零配件，為鋼鐵行業提供熱軋除鱗系統的技術咨詢和成套設備供應。
    我公司投資800萬元引進國際水射流最先進技術和研制設備進行超高壓、高壓、低壓水射流項目的研究，擁有一支以高校高級工程師、機械科研工程師，水射流專家為骨干的技術研發隊伍，可以根據用戶的特殊要求進行高壓（超高壓）水射流項目專門設計、制作安裝、調試、培訓一條龍服務。我公司憑借精煉的專業技術、完善的售后服務及誠信惟一的經營理念定能贏得您的信任與支持。

設備研發名稱：

1.高壓水刀垂直擺振落煤機    2.高壓水刀鑿巖機  3.電廠煤廠拆遷房屋工程噴霧降塵設備

4.高壓水刀超細粉碎煤塊機    5.管道清洗機組    6.高壓水刀巖層鉆井開槽機

7.高壓水刀噴沖式挖掘機      8.高壓水洗井機組  9.高壓水刀定向鉆機　

高壓磨料射流煤巖鉆割設備研制及切割性能

磨料水射流到目前有20多年的歷史，高壓磨料射流切割技術于上世紀九十年代由國外傳入我國，它是以高壓水為介質，通過磨料發生裝置使磨料獲得能量，磨料與水的混合漿體從噴嘴噴射出來，形成能量高度集中的一股，磨料粒子本身有一定的質量和硬度，因此磨料水射流具有良好的磨削、穿透、沖蝕的能力。因為該技術具有許多獨特的優點，因此得到了較快的發展和應用。目前該技術已廣泛應用于石油業、飛機制造業、汽車制造業、建筑工程煤礦開采，地鐵山洞開挖等行業領域。

高壓磨料射流煤巖鉆割設備以高壓磨料切割技術為基礎，結合鉆機鉆進技術，實現煤巖鉆孔、切割一體化。

1、鉆割設備結構組成及工作原理

1.1設備結構組成

高壓磨料射流煤巖鉆割設備是一種在打鉆完成后，利用鉆機作為切割動力源直接進行割縫的新型鉆孔、切割一體化設備，該設備組成包括高壓泵站；磨料發生裝置；鉆機、高強度鉆桿、鉆割一體實現裝置。

1.2設備工作過程

本設備作業流程如下：在鉆機鉆進過程中，由鉆機配合鉆桿內送入的風或者低壓水進行排粉，與鉆機共同完成鉆進作業。鉆進結束后，鉆機停止轉動，只進行退鉆作業，高壓泵站加壓，水壓達到預定壓力值后，清水與高壓磨料發生裝置產生的磨料粒子相混合，與此同時鉆頭壓控裝置完成射流直向鉆孔到側向割縫的切換，進行切割作業。通過閥門控制高壓磨料射流水的開、關，達到隨時鉆進隨時割縫的要求，從而實現鉆割一體化。

2、鉆割設備切割性能

2.1、高壓磨料射流破煤巖機理分析

磨料水射流是以水為介質，經過增壓器或高壓泵站增壓，使水射流的壓力達到一定高的壓力，然后混入磨料，經磨料噴嘴噴射出固液兩相射流，即高壓磨料射流。水射流沖擊物料時，存在著一個使物料產生破壞的最小噴射壓力，當水射流噴射壓力小于這個壓力時，物理只能產生塑性變形而幾乎不被破壞。當噴射壓力超過這個壓力時，物料將產生躍進式破壞。

因此，通過提高設備的磨料射流噴射壓力，可以提高該設備的切割能力，但是磨料射流系統的壓力不能無限制的增加，受切割設備技術性能等客觀條件的制約，依靠壓力的增加提高切割能力受到一定的限制。

2.2、橫移速度對設備切割能力的影響

噴嘴橫移速度是諸因素中唯一與切割時間有關的一個因素，其實質反映了水射流對物料的沖擊時間。橫移速度越小，切割深度越大，隨著橫移速度的加大，開始時切割深度有明顯的下降，但橫移速度進一步增加時，切割深度減小并不明顯，即：切割深度的增長率隨水射流的沖擊時間的增長而逐漸減小。最終穩定在某一個切割深度上，也就是說在較高的橫移速度下仍保持一定的切割深度不斷增加。

3、鉆割設備應用

目前，該設備主要應用于煤礦瓦斯突出治理，一般情況下，具有突出危險的煤層內部空隙和裂隙都很小。為了增大媒體的透氣性系數，就要人為地采取措施在煤層中造成空隙，溝通及擴展煤層內部的裂隙網。對于單一煤層而言，則只有在煤層內部本身采取措施，張開原有煤層裂隙，造成新裂隙及局部卸壓條件，才能改善煤層內部瓦斯流動狀況。

運用該設備在煤層中先打一個鉆孔，然后在鉆孔內利用高壓水射流對鉆孔二側的煤體進行切割，在鉆空二側形成一條具有一定深度的扁平縫槽。采用本設備鉆孔，磨料射流割縫措施后，首先增加了煤體暴露面積，且扁平縫槽相當于局部范圍內開采了一層極薄的保護層，達到層內自我解放，給煤層內部卸壓、瓦斯釋放和流動創造了良好的條件，其結果是造成了縫槽上下煤體的一定范圍的較充分卸壓，增大了煤層的透氣性能；其次，割縫在媒體中形成的縫槽或空間在地壓的作用下，時縫槽周圍的煤體向縫槽空間移動，因而更擴大了縫槽卸壓、排瓦斯范圍。由于磨料射流割縫的切割、沖擊作用，鉆孔周圍一部分煤體被高壓水擊落沖走，形成扁平縫槽空間，這一縫槽可以使周圍煤體發生激烈的位移和膨脹，增加了煤體中的裂隙，大大改善了煤層中的瓦斯流動狀態，為瓦斯排放提供了有利條件，改變了媒體的原始應力和裂隙狀況，煤體和周巖中的應力緊張狀態得到一定程度緩和，達到突出潛能的大量釋放，使煤巖變硬。這樣，既削弱或消除了突出的動力，又大大改變了突出煤層的物理機械性能。因此可以增大透氣性和提高煤層抽放瓦斯的能力，起到防止煤與瓦斯突出的有效作用。

4、結論

（1）高壓磨料射流煤巖鉆割設備將高壓磨料射流技術和鉆機鉆孔施工技術相結合，以巖體力學、流體力學、多相流理論、機械設計、密封技術等學科理論為基礎。

（2）通過對高壓磨料射流破煤巖機理的理論分析，可以看出設備的切割性能與磨料射流作業工藝參數（即水射流壓力水流量），磨料參數（粒度、濃度）混合參數，噴嘴直徑，切割控制參數（靶距，噴嘴橫移速度）以及被切割材料力學性能等的因素有一定的影響關系。

（3）通過實驗分析，可以得到以下結論：

①切割深度與水射流噴射壓力存在明顯的線性關系，壓力增大，切割深度增大。水射流切割煤巖存在一個臨界壓力。當壓力小于這個臨界壓力時物料只產生塑性變形，而沒有切割深度。在保障設備運行以及人員操作安全的前提下，應該盡可能增大射流噴射的壓力；

②在一定范圍內，切割橫移速度越小，切割深度越大。但橫移速度進一步增加時，切割深度減小量并不明顯，最終穩定在某一個切割深度上。提高切割橫移速度，單位時間內可以增大切割面積；

③物料堅固系數對切割深度也有著重要的影響，試樣的堅固系數大，應提高設備的切割壓力，降低設備切割橫移速度，才能提高設備的切割能力。

（4）目前該設備主要應用于煤礦瓦斯突出災害防治，鑒于高壓磨料射流的特點及切割能力，以及設備的結構特點，該設備還可應用于煤礦煤巖巷道掘進，石門揭煤，公路鐵路隧道掘進，石材切割等領域。

高壓（水刀）水射流的應用

1、利用高壓水射流處理薄片材料的裝置

利用水射流水針處理薄片材料的裝置，其包括高壓水供應主體和分配區。高壓水供應主體由沿所述主體全長延伸的供應腔構成，在供應腔內高壓水引導通過過濾器。沿整個處理寬度分配高壓水的分配區包括帶有許多微孔的板，由此，板上的孔形成了可直接射到待處理的材料表面的水針。本設備特征在于微孔在由硬材料制成的插入體內形成，插入體可插入沿板整個厚度延伸的預制孔中。

2、脈沖空化水射流超細粉碎裝置

利用高壓水射流技術進行物料粉碎的脈沖空化水射流超細粉碎裝置。其結構由加料裝置、振蕩室、加速管、粉碎室、支撐座和底座等部件組成。所說的振蕩室具有一個由定位環和其前端的水噴嘴構件以及其后端的擋塊構件構成的振蕩腔，充分利用高壓水射流發生設備的能量及其原始的脈沖激勵，在振蕩室內形成穩定脈沖，強化空化侵蝕對物料顆粒的粉碎作用，能通過調整靶距等參數，擴大粉碎物料的范圍，提高物料顆粒的粉碎效率。

3、高壓水射流連續推進的定向鉆機

水射流連續推進的定向鉆機，屬于采礦鉆進領域。現有技術的鉆機是采用鉆桿旋轉，驅動鉆頭切削破巖的原理制成的。它的最大缺點是破巖效率低，鉆孔速度慢，定向困難，鉆孔大小完全取決于鉆頭的尺寸。因此，這種鉆機無法滿足礦業及巖土工程的特殊作業。一種適用于地下作業的水射流連續推進的定向鉆機，它由纏繞機構、連續鋼管、鋼管推進機構、鋼管校直機構、水射流鉆頭、隨鉆測斜儀、方向控制系統、高壓水泵、油泵等組成。不僅解決了高壓水射流鉆長孔的連續推進、鉆進方向可控的技術難題，而且具有施工效率高、鉆孔質量高、設備安全可靠的優點，從而滿足了地下工程特殊作業的要求。

4、高壓水射流超細粉碎云母

為了弄清高壓水射流超細粉碎云母的規律，通過假設顆粒中的校裂紋、表面裂紋和體裂紋的擴展概率相互獨立，以及顆粒中發生多少個裂紋擴展的概率服從普哇松分布，推導出粒度特性方程；并認為裂紋擴展概率與水壓成正比，與給料調和平均粒率成反比；然后用粒度特性方程擬合和分析了高壓水射流超細粉碎云母的實驗測試數據，發現高壓水射流超細粉碎云母主要是云母粉中的棱裂紋擴展所致，且粒度分布由水壓和給料調和平均粒度決定

5、水射流技術對煤粉進行超細粉碎

自激振蕩水射流超細粉碎系統對煤粉顆粒的粉碎機理，應用高壓水射流技術對煤粉顆粒進行超細粉碎具有較好的應用前景。高壓水射流超細粉碎機集成系統的優化設計,包括上游噴嘴的大小及形狀、下游噴嘴的大小及形狀、振蕩腔的結構和長徑比、加速段的長度和直徑等參數的優化以及與動力源的配合參數。根據待粉碎物料不同的密度、硬度、形貌特征及粒度要求確定不同形式的射流粉碎機,可設計系列化水射流粉碎機。

6、煤炭深加工前混合水射流濕法粉碎

煤粒經超細粉碎之后得到的煤粉是制備工業用水煤漿的主要原料，由于傳統干法粉碎主要是機械粉碎存在諸多亟待解決的問題，從而為濕法水射流超細粉碎技術的應用與發展帶來了契機，因此探究濕法超細粉碎煤粒機理、提高煤粉超細粉碎質量和效率，對于煤炭深加工、實現其潔凈化利用具有重要的理論和實踐意義 在現有粉體超細粉碎機理分析研究的基礎上，認為濕法水射流粉碎煤粒過程主要是壓力釋放作用、沖擊作用及空化和空蝕的剪切作用等共同作用的結果并在準靜態條件下基于彈性力學及 Hertz接觸理論推導出了煤粒沖擊剛性靶板粉碎的臨界速度，其大小分別與其楊氏模量的-2 次方、泊松比的 4 次方、屈服應力的 2.5 次方及密度的-0.5次方成正比，而與煤粒的直徑無關 數值模擬研究中，得到了前混合水射流超細粉碎煤粒的過程包括①利用計算流體力學CFD商業軟件FLUENT模擬得到了前混合水射流中空化角形噴嘴內二維定常流場速度、壓力分布及煤粒運動軌跡等信息初步得出了前混合水射流中煤粒增速效果明顯，噴嘴出口處煤粒速度能達到水射流速度的97.8％，并且煤粒粒度愈小，煤粒與水之間的混合效果愈好，但粒度小的煤粒在輸運過程中不易靠近軸線的結論②利用顯式算法有限元程序LS-DYNA得到了典型煤粒沖擊，剛性靶板超細粉碎的臨界速度與理論計算結果基本吻合、煤粒破碎過程中裂紋擴展情況及煤粒在低速沖擊靶板過程中存在壓力釋放作用，證明了煤粒超細粉碎的確是沖擊、壓力釋放等綜合作用的結果 利用淹沒條件下前混合水射流超細粉碎實驗分別得到了在不同壓力、料漿比、循環次數三種工況條件下煤粒的超細粉碎效果，經過電鏡掃描及粒度測定分析，最后利用數據處理軟件 Origin 最小二乘原理對實驗數據進行了曲線擬合研究，建立了粉碎粒度小于10μ-20μm的煤粒產率與各粉碎因素之間的數學關系式 。針對煤粒粉碎比較粗糙，粉碎程度不均勻的現狀，采用當前較先進的ZT-ZMD31050信號調理器，ZT-AT89S51單片機以及ZT-MAX202串口電平轉換器實現水射流超細粉碎煤粒壓力自動控制裝置的電路設計，將量化誤差降低到0．002％，有效控制了高壓水節流閥的開啟，解決了因高壓儲料罐壓力不穩而使煤粒粉碎細度不足的難題。開發了一種適合于煤炭物性的水射流超細煤粉試驗裝置,研究了加載壓力、循環碰撞次數和濃度對超細煤粉大小及分布的影響,并利用激光粒度儀對所得超細煤粉進行了粒度分析,用ξ電位實驗研究了超細煤粉顆粒懸浮體系的分散性.試驗表明,采用角形噴嘴淹沒水射流技術,可以在循環碰撞為3～4次、加載壓力為43～50MPa的工藝條件下將料漿比為25%～35%的煤粒粉碎至d50<22.6μm,為采用前混合水射流方法粉碎煤炭制備高性能水煤漿燃料提供了理論基礎和關鍵技術。

7、高壓水射流鉆孔裝置

水射流鉆孔裝置，包括機架、活動架、提升機構以及鉆桿，提升機構設置在機架上，活動架包括第一電機以及活動架本體，在活動架本體內設置有一主軸，第一電機通過傳動件與主軸連接，鉆桿固定在主軸內，在鉆桿的下端設置有一噴流體的噴頭，該噴頭具有至少一個傾斜的噴口，第一齒輪連接在第一電機的輸出軸上，第二齒輪固定在所述的主軸上。與現有技術相比，本鉆孔裝置，在活動架上設置通過電機帶動的旋轉噴管，在噴管的下端安裝噴頭，采用前混合磨料高壓水作為鉆孔的動力，在鉆孔作業過程中，不易產生熱量，對易燃易爆物質不引燃，不引爆，同時也取代了傳統的合金鉆頭，降低了成本，且效率高。

8、磨料射流技術在煤礦大型金屬構件防腐前預處理中的應用

煤礦大型金屬構件的銹蝕不僅浪費鋼材而且威協安全，煤礦大型金屬構件防腐前預處理除銹中的前混合磨料射流技術,該技術是利用水射流技術,對被除銹的金屬物體表面產生高頻撞擊與沖蝕的作用,來實現對煤礦不同規則形體的大型金屬構件表面進行防腐前的清洗、除氧化皮、脫漆、打毛和除銹等防腐前預處理。它具有除銹效率高、比能耗低等特點,可提高煤礦大型金屬構件除銹效果,增強防腐抗蝕能力,為煤礦節約大量鋼材高壓水射流破巖機理。動力來源主要由煤礦巷道內的液壓系統帶動液壓乳化油電機來使高壓泵工作。

9、高壓水射流破巖設備

由于高壓水射流破巖涉及的因素較多 ,且影響因素的作用規律比較復雜 ,致使其破巖機理一直未能被準確揭示 ,從而制約著水射流技術的應用和發展。對水射流破巖理論研究的狀況進行了回顧 ,系統評述了水射流破巖研究中的理論要點 ,在此基礎上指出水射流的沖擊動載荷、巖石的動態本構關系、巖石與水射流的耦合作用以及水射流破碎巖石的數值研究等是水射流破巖機理研究的發展方向。高壓水射流破巖的內在機理和真實物理過程一直未能被準確揭示 ,導致高壓水射流破巖的理論研究滯后于實際應用。在深井、超深井以及復雜結構井的鉆進中 ,如何充分發揮高壓、超高壓水射流破巖或輔助破巖的優勢和潛力顯得越來越重要。我公司開發的高壓水射流破巖設備已在城市地下隧道開挖，地鐵建設，高速鐵路公路穿山洞破巖使用。

10、高壓水射流煤層鉆擴孔系統設備

高壓水射流煤層鉆擴孔系統和方法一種煤層高壓水射流鉆擴孔系統，包括高壓水射流發生系統、鉆機、鉆桿鉆具系統，高壓水射流發生系統包括依次相連的儲水箱、高壓水泵、高壓膠管，鉆機包括鉆機操縱臺和鉆機本體，鉆桿鉆具系統包括高壓旋轉密封裝置、高壓密封鉆桿、具有高壓水射流噴嘴的射流機械葉片組合塔式鉆頭，通過高壓水射流對孔底和孔壁煤體的旋轉切割和機械葉片的切削研磨聯合作用實現煤層孔的鉆進和擴孔，可以有效地避免煤層鉆孔過程中的卡鉆和夾鉆現象，在高地應力、松軟煤層中形成大孔徑的長鉆孔，增大鉆孔周圍煤體的透氣性和卸壓范圍，提高煤層鉆孔的瓦斯抽放效果和防突效果。

11、新型高壓旋轉水射流擴孔鉆具的研制及應用

高壓水射流技術是在水力采煤的基礎上發展起來的一項適合煤礦生產的安全技術，作為一種實用技術，在瓦斯防治方面高壓水射流技術可以發揮其重要的作用。

     目前瓦斯防治所采取的主要手段之一是采用瓦斯預抽排技術，在煤層中預先鉆抽放深孔，在開采之前將煤層中的瓦斯預先抽出來，以減少在開采過程中瓦斯的涌出量，從而避免采煤過程中瓦斯超限的發生。

     在煤層中鉆孔不能太大，否則在礦壓作用下，孔的成形及穩定性會被破壞，達不到順利排放瓦斯的目的，而且大孔的鉆進速度較慢，效率較低，所以只能鉆小孔，但是對于小孔來說，由于其自由面小，瓦斯的排放速度受到了限制，一般都需要經過很長的等待時間，而后才能進行開采作業，影響了生產效率的提高。

     如果在小孔四周切割一些深槽，則可以增加瓦斯抽放的自由面，加快瓦斯的抽排放速度，縮短等待時間，提高勞動生產率。

但傳統的切割工具要想在深孔中切割出細而深的截槽幾乎是不可能的，而利用高壓水射流技術則可很容易地實現深孔中切槽的工藝。高壓水射流的特點是：體積很小的噴嘴中所產生的射流可以攜帶很大的能量，從而只需將噴嘴伸入深孔中就可實現割縫和切槽等程序，并可實現一次切割成形多條切槽的工藝。 這樣由于增加了抽排放孔的自由面，將大大加快瓦斯的排放速度，縮短等待時間，而且還可以減少

12高壓水射流可控自旋轉鉆頭

特點和適用范圍： 本高壓水射流可控自旋轉鉆頭其應用主要在礦業領域，以高壓水（50Mpa以上）為介質，用于在地下或地面實現各種巖礦層的中大孔徑的深孔鉆進，可實現水平、垂直和任意角度的鉆進方案的實施。它可根據不同的媒質或巖層情況通過調節鉆頭內的流量來調節轉速鉆頭內的流量來調節轉速，以便提出高鉆進效率。它設計為多水柱輸出，水柱的排列可根據需求、組合、切割目標的水柱交叉排列，布局合理，蓋切割面積科學，比現有的水力型鉆頭其能量消耗小，設備要求也低，另外它克服了機械鉆進時受鉆桿長度的限制，鉆長孔時無需換鉆桿，勞動強度低。它不受鉆孔長度的限制提高了鉆進了鉆進速，是鉆進100以上深孔的理想選擇。 開發規模的所需費用： 本技術的開發規模可大可小，可視市場大小而定。一般設務種類比較齊全的機械廠即可投產，如各礦的機修廠。主要設備包括精度比較高的車床，鉆床、洗床、內外圓磨床、熱處理設備等。 市場預測： 本技術將在煤層的抽放瓦斯方面，在開采煤層撤離面；在地熱淚盈眶資歷源開發，在解決沖擊地壓問題到大規模的開發，由于上述需要求十分普遍，因此市場非常廣泛

13旋轉高壓水射流洗井工藝

應用旋轉高壓水射流洗井首先應進行水下電視檢測，準確找出重點清洗的部位，然后按下列步驟控制整個洗井過程。

1初步剝離腐蝕層

        啟動增壓構成旋轉高壓水射流沖擊錘，沖洗壓力一般控制在10~20MPa以內，進行首次剝離清洗，沖擊設備提降速度為3m/min，全井段往返3次，井壁腐蝕層剝離厚度一般小于1mm。

2強力剝離腐蝕層

       首次剝離腐蝕層后進行水下電視檢測，評估清洗效果。如效果不明顯則增大水壓至30~50MPa，進行二次剝離清洗，設備提降速度控制在1~23m/min，全井段往返3~5次，剝離銹蝕層厚度一般將大于2mm。如電視檢測效果仍不理想，可繼續加大水壓至50~70MPa，但此過程中應嚴格控制，防止水壓過大對井造成破壞。

3擾動濾料層

經上述2個過程后，應可通過水下電視看到井管內壁平整光亮，濾水管濾孔規整通透，甚至可以看到濾孔外的井壁纏絲。此時，應適當控制水壓強度在20~40 MPa，加快設備提報速度，增大水流的空間擾動能力，進行多次擾動清洗，目的是使井壁外的濾料層受擾動而重新排列，增大出水量鉆孔的數目，提高勞動生產率。

高壓水射流技術是特別適合于煤礦安全生產的一種實用技術，對改善煤礦生產的安全狀況可以發揮重要的積極作用，特別是對高瓦斯礦井可實現連續的安全生產，避免了瓦斯及煤塵爆炸等事故的發生；改善工作面的環境，保護了工人的身體健康。

14旋轉水射流在煤層中鉆孔

沖擊地壓一直是影響煤礦開采安全的一個難題，近年來，利用高壓旋 轉水射流在煤層中鉆孔，以其高效、節能、鉆孔大、孔形規則、破巖效率 高等優點，深受廣大工程技術人員的青睞。而研究決定射流性能的噴頭，成為技術人員關注的熱點。射流的流動規律、破巖機理和噴頭 參數三者之間相互制約、相互依存的關系后，設計并加工制造了內導葉輪， 噴頭和自旋轉噴頭。 通過室內實驗和擬現場實驗，設計內導葉輪噴頭，內導葉輪噴頭 各參數及射流壓力、靶距、打擊時間等參數對鉆孔作業的影響。 采用理論與實驗相結合的方法，依次解決旋轉密封、起始旋轉扭矩、噴嘴布置和限速問題，

設計了自旋轉噴頭，應用直流發電機原理，建立電磁限速的自旋轉噴頭穩態運行時的電路、 力學、能量方程。以此設計出限速部分的參數，射流功率與轉速之間的關系。內導葉輪噴頭形成鉆孔孔徑與噴頭大小相當，有效噴距小，不易排屑和實現其切向剝層優勢；同等條件下，自旋轉噴頭，成孔孔徑大小可依實際需要設計，有效噴距較長，易于發揮其脈沖破巖作用。