CN100560227C - 高压水射流多路切换控制方法和多工位自动清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压水射流多路切换控制方法和高压水射流多工位自动清洗装置。其特征是高压水泵输出管路与高压多通阀块之间的管路中串接了可以泄放掉该管路中压力的电控溢流阀。在高压水泵不必停止工作的条件下，通过电控溢流阀、电控截止阀的相互配合动作来实现各支路之间的自动通断切换。电控截止阀每次动作前增加卸载环节，即电控溢流阀要先回到溢流状态，使电控截止阀在低压下动作，实现防高压冲击保护，提高设备的使用寿命。具有结构简单，功能完备，性能稳定，控制可靠，适用压力范围广等优点。具有很好的推广使用价值。主要应用于焦化、冶金、化工、矿山等领域的高压水射流清洗、作业。

Description

高压水射流多路切换控制方法和多工位自动清洗装置

技术领域

本发明公开了高压水射流多路切换控制方法和高压水射流多工位自动清洗装置，属于工业设备高压水射流作业、清洗技术领域。

背景技术

高压水射流清洗技术已在工业生产各个领域得到了很好的应用，其主要使用方式为人工单工位操作或多工位同时操作。对于50MPa-100MPa压力范围及以上的超高压水射流清洗、作业，实现多条支路间的自动通断切换，从而实现程序控制，相当困难。原因是在高压水泵不停止工作的情况下实现多个高压水支路之间的通断切换，对于工作在高压下的高压水泵和控制阀门受到高压冲击，会造成系统的损伤。此外，北方应用高压水射流作业的用户，冬季工作介质的结冰问题，也制约着设备的正常使用。以上问题都一直没有一个很好的解决方案。

发明内容

本发明针对已有技术的不足，提供一种可以在高压水泵不停止工作的前提下，多个高压水支路之间实现通断切换的高压水射流多路切换控制方法和高压水射流多工位自动清洗装置。

本发明的技术特征是：通过电控溢流阀、电控截止阀的相互配合动作来实现各支路之间的自动通断切换。电控截止阀每次动作前，增加卸载环节，即将电控溢流阀置于溢流状态，这样使电控截止阀在低压下动作，可以很好的对电控截止阀和整个系统实现防高压冲击保护，提高设备的使用寿命。压力变送器可以将系统的输出压力传送给程序控制系统，对系统压力进行实时监控，对系统的超压等故障实施保护。

此外，针对北方应用高压水射流作业的用户，冬季水介质结冰使设备不能正常使用的问题，利用电控溢流阀溢流口关闭可以耐受高压，自由状态可以反向开启的特性，将压缩空气经过低压电磁截止阀引入该溢流口，通过各条支路上的电控截止阀的开闭，通入压缩空气，实现对相应支路内剩余存水的排空，从而避免冬季高压水管路的结冰问题。将PLC编程等控制系统引入该装置，以上动作均可实现电气自动控制。

综上所述，一种可以在高压水泵不停止工作的前提下，多个高压水支路之间实现通断切换的高压水射流多路切换控制方法，其特征是多路切换时，先打开连接高压水泵出口与各支路截止阀之间的电控溢流阀，泄放掉高压水泵出口管路的压力，然后关闭和开启与高压水泵出口管路相连的各相应电控截止阀，再关闭接入高压水泵出口与各支路截止阀之间的的电控溢流阀，恢复系统内的正常工作压力，实现多路高压水射流之间的切换。

避免冬季高压水管路结冰的方法是：将压缩空气管经过低压电磁截止阀连接溢流阀的溢流口，使压缩空气引入高压管路，同时利用低压电磁截止阀与溢流水回路隔离，再经过各条支路上的电控截止阀分别到达相应支路，从而实现对其内的剩余存水的排空吹干，避免高压水管路低温结冰。

本发明所述的高压水射流多工位自动清洗装置，是一种能够实现多条高压水支路之间的自动通断切换的清洗装置，由集成于一个箱体内依次连接构成高压供水系统的高压水泵、高压多通阀块、压力变送器、电控溢流阀、电控截止阀以及相应的高压管路和执行部件构成，其特征是高压水泵输出管路与高压多通阀块之间的管路中串接了一个可以泄放掉该管路中工作介质压力的电控溢流阀。

能够实现多条高压水支路的自动排空装置，其特征是电控溢流阀的溢流口管路接入三通接头，三通接头一个接口连接低压电磁截止阀与压缩空气管道相连通；另一个接口连接低压电磁截止阀与回水管路相连通。

其中高压水泵提供高压水源，它的参数根据使用要求选择，电控溢流阀、电控截止阀都具有很好的耐高压性能。工作时，电控截止阀每次动作前，电控溢流阀打开，将高压水泵输出的高压水泄放回水箱里，此时再关闭和开启控制各工作高压水路通断的电控截止阀，实现多路高压水射流的切换。从而完成了多路切换，避免了高压水泵的频繁启闭。

本发明解决了北方冬季使用环境温度在冰点以下结冰的问题，利用水路自动排水吹干功能。此功能的前提条件是清洗完毕，高压水泵已经停止。其具体结构是在电控溢流阀的溢流管路中接入三通接头，通过连接低压电磁阀分别与水箱和压缩空气源相连接。打开压缩空气源的低压电磁阀，同时关闭通向水箱的低压电磁阀，此时压缩空气源与高压水路连通，与高压水泵和水箱装置隔离，分别控制各水路支路的相应电控截止阀得电打开，即可使压缩空气通过，将相应水路内的余水排出并吹干。如此即可防止管路和设备的冬季结冰问题。以上动作也可以由手动控制完成。

本发明可以实现多条高压水支路之间的自动通断切换，与现有技术相比，该发明的装置具有结构简单，功能完备，性能稳定，控制可靠，适用压力范围广等优点。利用电控元件与微处理器相连接，组成自动控制系统。能很好的将高压水射流自动分配到各个工位，以实现智能化高压水射流作业。因而，具有很好的推广使用价值。主要应用于焦化、冶金、化工、矿山等需要实现高压水射流多工位自动清洗、自动作业的领域，如焦炉炉门的高压水射流清洗。

附图说明

附图1为高压水射流多工位自动清洗装置总图。

附图2为高压水射流多工位自动清洗装置集成高压水泵机组。

附图3为高压水射流多工位自动清洗装置原理图。

附图4为电控截止阀结构图。

附图5为电控溢流阀结构图。

附图6、7为高压水管余水吹干流程图，分别是手动控制和自动程序控制。

附图8为高压水射流多工位自动清洗流程图。

附图是以3个工位、3条高压水支路配置的。图中：1-进水过滤器、2-水箱装置、3-出水过滤器、4-高压水泵机组、5-高压管路、6-执行部件(如高压旋转喷枪、各类喷嘴)、7-箱体、8-高压水泵、9-低压电磁截止阀、10-低压电磁截止阀、11-空气过滤器、12-单向阀、13-电控溢流阀、14-高压软管、15-压力变送器、16-高压多通阀块、17-防震器、18-电控截止阀(包括18a、18b、18c分别对应支路1、2、3)、19-驱动气压缸、20-电磁换向阀、21-空气滤清器、22-高压截止阀阀体、23-支架、24-高压水出水口、25-高压水进水口、26-驱动气压缸、27-电磁换向阀、28-空气滤清器、29-高压溢流阀阀体、30-高压水进水口、31-支架、32-溢流口、33-高压水出水口。

具体实施方式

实施例是以3个工位、3条高压水支路为例说明的，实际应用时可以根据具体情况增减其相关部件的配制和各控制流程环节。

一种能够实现多条高压水支路之间的自动通断切换的多工位自动清洗装置，由集成于一个箱体7内依次连接构成高压供水系统的高压水泵8、高压多通阀块16、压力变送器15、电控溢流阀13、电控截止阀18以及相应的高压管路和执行部件6构成。其特征是高压水泵8输出管路与高压多通阀块16之间的管路中串接了一个可以泄放掉该管路中工作介质压力的电控溢流阀13与高压供水系统构成控制回路。

电控溢流阀13的溢流口管路接入低压电磁截止阀9与回水管路相连通。能够实现多条高压水支路的自动排空装置，其特征是电控溢流阀13的溢流口管路中接入三通接头，三通接头一个接口连接低压电磁截止阀10与压缩空气管道相连接，另一个接口连接低压电磁截止阀9与水箱装置2相连接。

实施例中的电控截止阀18、电控溢流阀13是采用了电控气动结构的高压阀，所以阀本身与压缩空气管路构成控制回路。

具体结构主要由进水过滤器1、水箱装置2、出水过滤器3、高压水泵机组4、高压管路5、执行部件(如高压旋转喷枪、各类喷嘴)6构成(参照附图1)。其中高压水泵机组4的构成部件有：箱体7、高压水泵8、低压电磁截止阀9、低压电磁截止阀10、空气过滤器11、单向阀12、电控溢流阀13、高压软管14、压力变送器15、高压多通阀块16、电控截止阀18(包括18a、18b、18c…分别对应支路1、2、3…)、及相关管路附件等构成(参照附图2)。此外与其配套的外围设备还有空气压缩机、自动控制系统等。其中的高压水泵8提供高压水源，它的参数根据使用要求选择。电控溢流阀13、电控截止阀18的阀体都具有很好的耐高压性能，并可以由电磁换向阀控制压缩空气驱动气压缸带动阀体动作，从而实现电气自动控制。

先结合附图4、5对该装置所涉及的的主要控制部件电控截止阀(18a、18b、18c)和电控溢流阀13的构造、原理说明一下。

如图4所示，电控截止阀由驱动气压缸19、电磁换向阀20、空气滤清器21、高压截止阀阀体22、支架23等组成。它主要有一个高压水进水口25，一个高压水出水口24，作用是控制各个高压水支路的通断，它是一个常闭型的阀门，当需要某个高压水支路导通时，程序可以控制相应电控截止阀的电磁换向阀20得电换向，压缩空气将进入气压缸19，气压缸19动作驱动高压截止阀阀体22，使截止阀开启，此时该高压水支路即导通。当需要该高压水支路截止时，程序可以控制相应电控截止阀失电复位，使截止阀关闭，此时该高压水支路即截止。

如图5所示，电控溢流阀由驱动气压缸26、电磁换向阀27、空气滤清器28、高压溢流阀阀体29、支架31等组成。它主要有一个高压水进水口30，一个高压水出水口33和一个溢流口32，作用是高压水泵刚启动时，可以使水泵出水口的水流通过该阀的溢流口32流回水箱装置2，当相应的电控截止阀(18a、18b、18c)得电打开后，程序可以控制电磁换向阀27得电换向，压缩空气将进入气压缸26，气压缸26动作驱动高压溢流阀阀体29，使溢流口32关闭，此时水泵出水口的水流将全部通过该阀的出水口33，再通过打开的电控截止阀进入工作水路，一直到达喷枪等执行部件6。此时电控溢流阀起到的是高压泵加载的作用。此外，当高压水各支路之间需要自动通断切换时，为减少高压对电控截止阀的直接冲击，可以在电控截止阀每次动作前，先将电控溢流阀的溢流口32打开卸载，使电控截止阀在低压下动作，即可以增加其使用寿命。

下面结合附图对本发明作以下详细地说明。

如附图1、2、3所示，电控溢流阀13为常开型，电控截止阀(18a、18b、18c)为常闭型，水箱装置2设有进水过滤器1、出水过滤器3，开启高压水泵8，水经过过滤进入高压水泵8被增压，然后高压水经高压软管14进入电控溢流阀13(此时为溢流状态)，再经溢流口32流回水箱2，此时高压水为低压循环状态。当工位1需要作业时，电控截止阀18a先得电打开，电控溢流阀13再得电关闭溢流口，此时高压水支路1导通，可以进行相应的作业。当工位1作业结束，工位2需要作业时，常规动作方法是电控截止阀18b得电打开，电控截止阀18a失电关闭，此时高压水支路2导通，可以进行相应的作业。为了更好的对电控截止阀和整个系统实现防高压冲击保护，在电控截止阀动作前，先让电控溢流阀13失电打开溢流口卸载，等电控截止阀动作完成后，再让电控溢流阀13得电关闭溢流口加载，这样就可以使各个电控截止阀的动作都在低压状态下完成，即达到对它们的保护作用。同理，对于其中各支路的通断选择均可参照以上过程执行。如果需要多条支路同时进行作业时，则可使相应各支路的电控截止阀(18a、18b、18c)同时动作即可。因为各个阀的动作都是在很短时间内完成的，所以如果需要各个支路单独自由通断，它们之间也基本不存在干扰性；并且可以对系统增加保压环节使系统更加稳定。以上动作过程可以参照附图8。

如附图2、3、7所示，当北方冬季使用时的环境温度在冰点以下时，可以利用本发明的水路自动排水吹干功能。此功能的前提条件是清洗完毕，高压水泵8已经停止。此时气源对“吹干”气路供气，打开低压电磁阀10，同时低压电磁阀9得电关闭，这样可以使气路引入水路，同时与高压水泵8和水箱装置2隔离(高压水泵8的出水口是单向的)，然后分别使1、2、3…各水路支路的相应电控截止阀(18a、18b、18c…)得电打开，即可使压缩空气导通，分别将各水路内的余水排出并吹干。如此即可防止管路和设备的冬季结冰问题。以上动作也可以由手动控制完成，动作流程见附图6。

本发明中除外围设备的各个主要部件均集成于一个箱体7内，见附图2，结构合理紧凑，便于安装使用；高压水泵8与底座间安装防震器17，使设备的震动和噪音情况得到了很大的改善。对于此发明所涉及的控制方法和装置，具有结构简单，功能完备，性能稳定，控制可靠，适用压力范围广等优点。所以具有很好的推广使用价值。

Claims (3)

1、一种可以在高压水泵不停止工作的前提下，多个高压水支路之间实现通断切换的高压水射流多路切换控制方法，其特征是多路切换时，先打开连接高压水泵出口与各支路电控截止阀之间的电控溢流阀，泄放掉高压水泵出口管路的压力，然后关闭和开启与高压水泵出口管路相连的各相应电控截止阀，再关闭接入高压水泵出口与各支路电控截止阀之间的电控溢流阀，恢复系统内的正常工作压力，实现多路高压水射流之间的切换；清洗完毕后，高压水泵(8)已经停止以后，将压缩空气管经过第一低压电磁截止阀连接溢流阀的溢流口，使压缩空气引入高压管路，同时利用第二低压电磁截止阀与溢流水回路隔离，再经过各条支路上的电控截止阀分别到达相应支路，从而实现对其内的剩余存水的排空吹干，避免高压水管路低温结冰。

2、一种能够实现多条高压水支路之间的自动通断切换的多工位自动清洗装置，由集成于一个箱体(7)内依次连接构成高压供水系统的高压水泵(8)、高压多通阀块(16)、压力变送器(15)、电控截止阀(18)以及相应的高压管路和执行部件(6)构成，其特征是高压水泵(8)输出管路与高压多通阀块(16)之间的管路中串接了一个可以泄放掉该管路中工作介质压力的电控溢流阀(13)与高压供水系统构成控制回路，电控溢流阀(13)的溢流口管路接入三通接头，三通接头再分别连接第一低压电磁截止阀(10)与压缩空气管道相连通；连接第二低压电磁截止阀(9)与回水管路相连通。

3、根据权利要求2所述的多工位自动清洗装置，其特征是：电控截止阀(18)、电控溢流阀(13)是采用了电控气动结构的阀，阀体本身与压缩空气管路构成控制回路。

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