CN101811121A

CN101811121A - 车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置

Info

Publication number: CN101811121A
Application number: CN200910009389A
Authority: CN
Inventors: 任保林; 叶乔; 任吉林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-08-25

Abstract

本发明公开了一种车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，包括运载车1、电源2、电气控制装置7、超声波发生装置3、空气冷却装置6、高压水射流发生装置4及喷头装置，所述喷头装置包括超声波换能振子9、变幅杆10、强力脉冲振荡室8和涡流共振射流喷头5；所述超声波换能振子9与超声波发生装置3通过超声波传输电缆13相连，与空气冷却装置6通过冷却压缩空气管11相连；所述强力脉冲振荡室8与所述高压水射流发生装置4通过高压进水管路12连接。本发明充分利用高压水射流和涡流共振的能量及超声波发生器产生的强力高频机械振动脉冲的能量，在振荡室内形成稳定的涡流强力脉冲共振射流，显著地提高了射流的能量效率，强化了脉冲射流对材料表面的冲蚀和破碎作用，整套装置不需要客户配备额外的电源和冷却气源，自成一体，操作方便，具有更好的清洗效果，尤其适用于野外和机动作业。

Description

车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置

技术领域

本发明涉及一种高压水射流清洗装置，特别是一种车载式的可产生脉冲射流的高压水射流清洗装置。

背景技术

高压水射流技术及装备广泛地应用于工业清洗、切割、除毛刺及表面涂层剥离。根据具体的应用，可分为连续纯水射流、磨料水射流等。在一般的工业清洗中，绝大多数都是采用连续纯水射流。在除锈、除漆等工作领域，所需高压水的压力一般都在150-250Mpa，而在清除一些较硬的金属涂层及除毛刺等工作，则更需要高达350-420Mpa的连续纯水高压射流才能完成。连续流射水设备必须被坚固地设计以经受住所需的极高的水压，所以，喷嘴、水管道和配件体积大、重而且昂贵；为了提供超高压水射流，需要昂贵的超高压水泵，这种超高压泵及设备的制造成本和运行成本均很高，且存在效率低，高能耗等不足。另一方面现有的高压水射流清洗装置多为固定式操作不方便，不能适用于野外和机动作业，不利于大面积的推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适于工业实用的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，使用本发明能极大提高工业清洗、剥离、去毛刺的效率，并且使用极为方便，更适于野外和机动作业。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，包括运载车1、电源2、电气控制装置7、超声波发生装置3、空气冷却装置6、高压水射流发生装置4及喷头装置，所述喷头装置包括超声波换能振子9、变幅杆10、强力脉冲振荡室8和涡流共振射流喷头5；所述超声波换能振子9与超声波发生装置3通过超声波传输电缆13相连，与空气冷却装置6通过冷却压缩空气管11相连；所述强力脉冲振荡室8与所述高压水射流发生装置4通过高压进水管路12连接。

进一步的所述的超声波换能振子9为压电陶瓷材料制成。

为防止管线磨损所带来的危险，所述的超声波传输电缆13和冷却压缩空气管11穿行在强力耐磨管之内，在强力耐磨管和高压进水管路12的外面安装有防磨块18，所述防磨块18可以是圆柱型橡胶块，定距离的固定在管路上并使其悬空5到10mm。

进一步的所述的变幅杆10采用高强度钛合金制成的阶梯圆柱形刚性变幅杆或是由柔性高强度钛合金管线连接的刚性钛合金振子和刚性钛合金变幅头。

进一步的所述涡流共振射流喷头5具有一个或多个涡流共振射流喷咀。

进一步的所述电源2为DC24V汽车电源或小型汽油发电机。

进一步的所述的高压水射流发生装置4优选压力等级为35到140Mpa的三柱塞高压泵。

为取得更好的使用效果，所述喷头装置还包括靶距调节器20，其由调节螺杆21及锁紧螺母22构成。

进一步的所述喷头装置还包括气动旋转装置16。

本发明的有益效果为，充分利用高压水射流和涡流共振的能量及其超声波发生器产生的强力高频机械振动脉冲的能量，在振荡室内形成稳定的涡流强力脉冲共振射流，给予待切割、破碎、清洗、涂层剥离及去毛刺的材料表面以高频水锤打击力及冲蚀力，显著地提高了射流的能量效率，强化了射流对材料表面的冲蚀和破碎作用，大大地降低了能耗，同时降低了设备的制造成本和运行维护费用，提高了该设备的机动性和野外作业的能力。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置的系统及流程示意图；

图2是本发明实施例所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置的具有多个涡流共振射流喷头装置的结构示意图；

图3是本发明实施例所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置的变幅杆的结构示意图。

图中：

1、运载车；2、电源；3、超声波发生装置；4、高压水射流发生装置；5、涡流共振射流喷头；6、空气冷却装置；7、电气控制装置；8、强力脉冲振荡室；9、超声波换能振子；10、变幅杆；11、冷却压缩空气管；12、高压进水管路；13、超声波传输电缆；14、压力监控器；15、清洗执行机构；16、气动旋转装置；17、调压阀；18、防磨块；19、水箱；20、靶距调节器；21、调节螺杆；22、锁紧螺母；23、振幅调节器；24、共振腔；25、稳流器；26、涡流共振发生元件；27、脉冲射流进口；28、共振脉冲射流喷嘴出口。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明实施例所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，包括运载车1、电源2、电气控制装置7、超声波发生装置3、空气冷却装置6、高压水射流发生装置4及喷头装置，所述喷头装置包括超声波换能振子9、变幅杆10、强力脉冲振荡室8和涡流共振射流喷头5；所述超声波换能振子9与超声波发生装置3通过超声波传输电缆13相连，与空气冷却装置6通过冷却压缩空气管11相连；所述强力脉冲振荡室8与所述高压水射流发生装置4通过高压进水管路12连接。

水箱19、电气控制装置7、超声波发生装置3、高压水射流发生装置4及空气冷却装置6均安装于运载车1上，电源2为DC24V汽车电源或小型汽油发电机，大大提高了本发明的机动性及实用性。

压力监控器14监控当压缩空气管11受损而压力下降时，系统自动停机，以保护超声波信号传输电缆13不受外来杂物损伤，以及防止超声波换能振子9过热；所述涡流共振射流喷头5可采用一个或多个涡流共振射流喷咀，每个涡流共振射流喷咀包括脉冲射流进口27、涡流共振发生元件26、共振腔24、振幅调节器23、稳流器25、共振脉冲射流喷嘴出口28。

高压射流发生装置4将水箱19中的引进来的普通水增压成高压水，通过高压管路12进入超声波强力脉冲振荡室8，在高压管路中设置了调压阀17以调节和稳定系统压力，超声发生装置3通过车载电源2的电功率输入供给动力，产生20KHZ的高频电脉冲，并通过超声波换能振子9和变幅杆10将超高频电脉冲转换成高频机械振动脉冲，在涡流共振射流喷头的共振腔24内，高频机械振动脉冲与高压射流进行能量交换后产生共振，通过涡流共振射流嘴出口28形成涡流强力共振脉冲射流，当该机械振动穿过喷嘴时，它能够给予水射流每秒几千次的脉冲，该水射流脉冲给予要切割或清洗的表面水锤压力，由于这种向各目标表面施加水锤压力的小子弹的快速撞击，提高了水射流的冲蚀能力，对于特定的压力源，其向目标表面上能施加约6-8倍的更多的冲击压力。因而，该超声脉动喷嘴的切割清洗能力比现有技术的连续水射流能更有效进行切割和清洗。为了达到同样的冲刷能力，振动喷嘴只需要用功率小6-8倍的压力源运转，所以振动喷嘴可以与更小和更便宜的泵一起使用，比连续纯水射流喷嘴更经济；另外，喷嘴、管道和配件中的水射流压力小，可以将喷嘴设计得更轻。由于高频振荡水锤作用(振荡频率一般为15到20KHz)和涡流共振脉冲射流的水楔作用，从共振脉冲射流喷嘴28中射向待加工的物体表面以达到有效的切割、破碎、剥离、清洗及除毛刺的效果。

作为本发明优化的实施方式，所述喷头装置是具有用于清洗或除去大面积的涂层的多个喷嘴的旋转喷头；所述喷头装置还包括清洗执行机构15，所述清洗执行机构15可以是如图1所示的带有轮子的清洗小车，应用于大面积的表面清洗，也可以是手持式水射流清洗喷枪，用于特定表面的清洗，灵活方便。清洗执行机构15还可以是机械手或数控CNC工作台，用于精确的定位清洗、剥离或去毛刺。喷头装置可以安装气动旋转装置16，也可以是利用水力学原理设计的自旋转喷头装置。在连接喷头装置与主机之间的超声波传输电缆13和高压进水管路12上安装有防磨块18，防磨块可以是圆柱型橡胶块，定距离的固定在电缆和高压管上，由此让电缆和高压管悬空5到10mm，不至于与地面直接摩擦而达到保护管线不受损伤。

喷头装置还包括靶距调节器20(靶距是共振脉冲射流喷咀出口到待加工材料表面之间的距离)，靶距是可调的并有一最佳共振值，对于不同的射流压力、涡流共振频率、以及不同的清洗对象，具有不同的最佳靶距，为了产生最佳的打击效果，本发明所提供的靶距调节器20是通过旋转靶距调节器的螺杆21的高度来调节最佳靶距的，并由锁紧螺母22锁定最佳靶距。

如图3所示，是本车载式涡流强力脉冲共振射流装置的变幅杆10的结构示意图，所示的超声波变幅杆有两种形式，一种是由高强度钛合金制成的阶梯圆柱形刚性变幅杆，适用于产生强力脉冲射流源；另一种是由柔性高强度钛合金管线连接的刚性钛合金振子和刚性钛合金变幅头，适用于长管道或弯管喷头，以及多喷嘴喷头。

本发明优选的实施方式为所述超声波换能振子9为采用压电陶瓷材料制成；所述高压水射流发生装置4优选压力等级为35到140Mpa的三柱塞高压泵；所述空气冷却装置6的空气压缩机的功率优选为500W，流量为20L/min。

本发明整套装置不需要客户配备额外的电源和冷却气源，自成一体，操作方便，具有更好的清洗效果，尤其适用于野外和机动作业。

Claims

1.一种车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于，包括运载车(1)、电源(2)、电气控制装置(7)、超声波发生装置(3)、空气冷却装置(6)、高压水射流发生装置(4)及喷头装置，所述喷头装置包括超声波换能振子(9)、变幅杆(10)、强力脉冲振荡室(8)和涡流共振射流喷头(5)；所述超声波换能振子(9)与超声波发生装置(3)通过超声波传输电缆(13)相连，与空气冷却装置(6)通过冷却压缩空气管(11)相连；所述强力脉冲振荡室(8)与所述高压水射流发生装置(4)通过高压进水管路(12)连接。

2.根据权利要求1所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于所述的超声波换能振子(9)为压电陶瓷材料制成。

3.根据权利要求1所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于所述的超声波传输电缆(13)和冷却压缩空气管(11)穿行在强力耐磨管之内，在强力耐磨管和高压进水管路(12)的外面安装有防磨块(18)，所述防磨块(18)可以是圆柱型橡胶块，定距离的固定在管路上并使其悬空5到10mm。

4.根据权利要求1所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于所述的变幅杆(10)可以是高强度钛合金制成的阶梯圆柱形刚性变幅杆或是由柔性高强度钛合金管线连接的刚性钛合金振子和刚性钛合金变幅头。

5.根据权利要求1所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于，所述涡流共振射流喷头(5)具有一个或多个涡流共振射流喷咀。

6.根据权利要求1所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于，所述电源(2)为DC24V汽车电源或小型汽油发电机。

7.根据权利要求1所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，特征在于所述的高压水射流发生装置(4)为压力等级为35到140Mpa的三柱塞高压泵。

8.根据权利要求5所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于，所述喷头装置还包括靶距调节器(20)，其由调节螺杆(21)及锁紧螺母(22)构成。

9.根据权利要求5所述的车载式涡流强力脉冲共振射流清洗装置，其特征在于，所述喷头装置还包括气动旋转装置(16)。