本發明設計屬于冰粒氣體射流技術領域，尤其涉及到一種冰粒氣體射流方法及簡易裝置。

背景技術：

冰粒射流是一種新型的清洗加工技術，可廣泛應用于半導體感光材料的表面清洗、核反應廢料的處理和金屬表面脫漆、除銹等領域。目前，冰粒射流技術按其系統中冰粒的來源主要可分為兩種方法；一種是將大物塊冰物理破碎成微小顆粒，以磨料的形式加入射流系統中，該方法對應的主要技術是利用高壓水引射冰粒形成后混合式冰粒水射流；另一種是將水加入混有制冷劑的射流系統中，由于制冷劑的蒸發吸熱管路內會出現局部低溫環境，水通過時迅速冷凝結冰，該形式對應的主要技術是純水在液氮作用下冷凝成冰形成前混合式冰粒氣體射流以及后混合式冰粒氣體射流。對于冰粒射流技術理論的研究已經相對成熟，但上述兩種實施射流技術的具體方法在實際應用中尚存在以下不足：

（1）采用大物塊冰物理破碎制取的冰粒會存在冰粒尺寸偏大，溫度偏高，形狀不均勻，射流過程不連續化等缺點。

（2）采用系統中加制冷劑制取冰粒會存在成冰條件苛刻，管路要求高，冰粒硬度低，冰粒尺寸偏差大等缺點。

（3）上述兩種混入方式都存在系統中冰粒流態性差，冰粒易融化，工作效率低的缺點。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種冰粒氣體射流方法，同時提供一種冰粒氣體射流簡易裝置是本發明的另一發明目的，本發明為冰粒的快速制備以及冰粒氣體射流提供了一種新的途徑。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種冰粒氣體射流方法，包括以下步驟：

1）先將壓縮氣體與水混合經霧化得到霧化水滴；

2）形成的霧化水滴與壓縮氣體再次混合后，經縮放型噴嘴噴出形成冰粒氣體射流。

所述縮放型噴嘴包括本體，所述本體沿物料輸出方向依次設置收縮段、喉管和擴張段，所述收縮段和擴張段呈錐形，所述喉管呈螺旋狀。

所述壓縮氣體為壓縮空氣。

一種冰粒氣體射流簡易裝置，包括空氣壓縮機、儲氣柜、儲水罐、霧化噴嘴和縮放型噴嘴，所述儲氣柜包括主出氣口和主進氣口，所述儲氣柜的主進氣口與空氣壓縮機的出氣口相連，儲氣罐的出氣口通過三通管連接兩路支管，一路支管通過背壓閥與儲水罐的進氣口相連；另一路支管通過三通分別連接霧化噴嘴的出口和縮放型噴嘴的進口；所述霧化噴嘴設置在儲水罐出口管路上。

所述縮放型噴嘴包括本體，所述本體沿物料輸出方向依次設置收縮段、喉管和擴張段，所述收縮段和擴張段呈錐形，所述喉管呈螺旋狀。

所述儲氣柜內并聯設置一組氣瓶，各氣瓶的出氣口和進氣口分別與儲氣柜的主出氣口和主進氣口相連。

所述各氣瓶的出氣口和進氣口、儲水罐的出口和進口均設置閥門。

本裝置中，空氣壓縮機為整個系統提供一定壓力氣體，并儲存于與之串聯的儲氣柜中；儲氣柜是由多個并聯的氣瓶組成，儲氣柜中的氣瓶通過對氣體的緩沖可以保證射流過程的連續性和整個裝置氣壓的穩定性，通過各個氣瓶不同開關的組合形式可以為系統提供不同壓力梯度的初始動力；從儲氣罐出口端引出兩條管路，一路依次連接背壓閥與儲水罐上端，用于給水提供穩定的氣體壓力，一路依次連接霧化噴嘴出口端和螺旋狀的縮放型噴嘴；霧化噴嘴入口端連接于儲水罐下端，這樣，儲水罐中的水在霧化噴嘴與不同壓力氣體的共同作用下能霧化成固定粒徑的小水滴；進入管路后的霧化小水滴迅速與空氣混合均勻，再經螺旋狀縮放型噴嘴凝結成微細冰粒噴向工作面；最終實現冰粒氣體射流。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1）本發明為冰粒的快速制備以及冰粒氣體射流提供了一種新的途徑，即在不用制冷劑的情況下通過改變管路內空氣的熱力學狀態而連續穩定的產生滿足射流要求的低溫微細冰粒；

2）相比于現有的兩種冰粒射流方法，本發明通過螺旋狀的縮放型噴嘴制備冰粒，能大大縮短冰粒在管路內的時間，降低管路對冰粒的影響，冰粒從成冰到噴向作業面就一直處于超低溫高流速的氣體中；超低溫氣體能極大的提高冰粒的硬度以及冰粒的流態性，高流速氣體能保證霧化水滴凝結的冰粒顆粒形狀大小均勻，還可以保證冰粒的均勻分布；

3）射流系統中設備的選取以及布置，充分考慮到了射流工作的連續性和穩定性，能有效保證整個作業過程中氣體與冰粒在管路內以及噴向工作面時連續穩定，還可滿足高要求的射流作業；

4）同時，相對于原有的射流裝置得到了大大簡化，降低了射流作業的成本，提高了射流作業的效率。

附圖說明

圖1是本裝置的結構示意圖；

圖2是本裝置中縮放型噴嘴的結構示意圖。

具體實施方式

下面以具體實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

一種冰粒氣體射流方法，包括以下步驟：

1）先將壓縮空氣與水混合經霧化得到霧化水滴；

2）形成的霧化水滴與壓縮空氣再次混合后，經縮放型噴嘴噴出形成冰粒氣體射流。所述縮放型噴嘴8如圖2所示，包括本體，所述本體沿物料輸出方向依次設置收縮段81、喉管82和擴張段83，所述收縮段81和擴張段83呈錐形，所述喉管82呈螺旋狀。

實施例2

如圖1和圖2所示的一種簡易制備冰粒并形成冰粒射流的裝置，包括空氣壓縮機1、儲氣柜2、儲水罐6、霧化噴嘴7和縮放型噴嘴8，所述儲氣柜2包括主出氣口和主進氣口，所述儲氣柜2的主進氣口與空氣壓縮機1的出氣口相連，儲氣罐的出氣口通過三通管連接兩路支管，一路支管通過背壓閥與儲水罐6的進氣口相連；另一路支管通過三通分別連接霧化噴嘴7的出口和縮放型噴嘴8的進口；所述霧化噴嘴7設置在儲水罐6出口管路上。

所述縮放型噴嘴8包括本體，所述本體沿物料輸出方向依次設置收縮段81、喉管82和擴張段83，所述收縮段81和擴張段83呈錐形，所述喉管82呈螺旋狀。所述儲氣柜2內并聯設置三個氣瓶3，各氣瓶3的出氣口和進氣口分別與儲氣柜2的主出氣口和主進氣口相連。所述各氣瓶3的出氣口和進氣口、儲水罐6的出口和進口均設置閥門4。

本裝置的具體工作過程為：

（1）工作前進行儀器設備檢查

進行工作前，檢查整套裝置連接的可靠性。第一步，打開所有閥門并試轉空氣壓縮機1；第二步，確定正常后，啟動空氣壓縮機1，待空氣壓縮機1轉速穩定關閉三個氣瓶的出口閥門，十分鐘后關閉入口閥門及空氣壓縮機1，檢查氣瓶接口的密封性，第三步，確定安全后，打開氣瓶出口閥門，依次檢查儲水罐6，霧化噴嘴7，螺旋狀的縮放型噴嘴8接口的密封性。第四步，確定系統設備連接可靠后，關閉所有閥門，開始正常工作。

（2）工作過程的具體操作步驟

在上述設備連接可靠的情況下，開始正常工作。第一步，根據作業要求向儲水罐6中注入合適的水量，同時打開氣瓶入口閥門，啟動空氣壓縮機1給氣瓶加壓，達到作業要求的壓力時關閉空氣壓縮機1；第二步，根據作業要求的壓力梯度，選擇打開氣瓶出口閥門的個數；第三步，根據作業對冰粒粒徑的要求，待氣體流速穩定后，調節背壓閥和霧化噴嘴7，同時打開儲水罐6出口閥門。等到出口的冰粒與氣體穩定后，即可進行冰粒氣體射流作業。

（3）射流作業結束后儀器處置

在射流作業完成后，進行儀器清理。第一步，調節儲水罐6出口閥門以及霧化噴嘴7，加大水流量，排出儲水罐6中的水，第二步，打開三個氣瓶的出口閥門，待螺旋狀的縮放型噴嘴8不出冰，關閉儲水罐6閥門；第三步，直至排完管路內的空氣，依次關閉所有閥門，斷開電源開關。