CN102041795A - 超声波脉冲射流交通标志线清洗车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波脉冲射流交通标志线清洗车。包括运载车和清洗小车，在运载车上安装有水箱、高压水发生装置、超声波发生器和电气控制装置；在清洗小车上安装有超声波脉冲射流旋转喷头装置；超声波脉冲射流旋转喷头装置的高压水入口通过高压水管路与高压水发生装置相连通，超声波脉冲射流旋转喷头装置利用超声波传输电缆与超声波发生器电连接；其特征在于：所述清洗小车上安装有旋转机构和用于驱动旋转机构的气动马达，气动马达经由速度控制阀与安装在运载车上的压缩空气泵相连通；超声波脉冲射流旋转喷头装置安装在旋转机构上，通过旋转机构带动旋转。本发明强化了脉冲射流对物体表面的切割、清洗、剥离和粉碎作用，清洗能力提高3~5倍。

Description

超声波脉冲射流交通标志线清洗车

技术领域

本发明属于超声波及高压水射流清洗设备领域，涉及一种利用超声波脉冲水射流技术进行交通标志线清洗、表面涂层剥离的超声波脉冲射流交通标志线清洗车。

背景技术

伴随着城市化建设及公路交通建设的快速发展，以及各类交通新的规则实施，在城市各类道路交通标志线的改造过程中，必须要对旧的标志线进行清除，在传统的清除办法不外乎烧、铲、刮、磨、凿等，所有这些传统的工艺不仅效率低下、人员劳动强度大、对交通造成影响，还会对所处理的路面造成破坏、带来环境污染、在沥青路面上的油漆进行火烧时所产生的有害气体对操作人员的身体伤害是极大的。近年来，为解决这一难题，有单位研制出超高压水射流交通标志线清洗装置，其利用200~250Mpa压力的高压水，对各类交通标志线进行清除，如中国专利ZL 200520107512.4 中所述，以及美国FLOW 公司的Eliminator 路标去除系统，目前，超高压纯水射流技术及装备是一种广泛地应用于工业清洗、除毛刺、表面涂层剥离、除锈除漆等的新技术。在一般的工业清洗中，绝大多数都是采用连续高压纯水射流。在除锈、除漆及表面涂层剥离等工作领域，所需高压水的压力一般都在150~200Mpa，而在清除交通标志线，则更需要高达200~250Mpa的连续高压纯水射流才能完成。由于连续高压纯水射流需要超高压的缺点，因此，超高压纯水射流交通标志线清洗设备存在能耗大，设备运行及维护费用高，可靠及安全性较低，设备庞大等缺陷。实践证明有必要进一步开发出一种新型清洗技术装置，以减低其清洗压力、降低能耗、提高其清洗效率和安全可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足和缺陷，提出了一种超声波脉冲射流交通标志线清洗车，该清洗车针对各类交通标志线的特点，将超声波脉冲水射流技术应用于交通标志线的清除，利用超声波脉冲水射流技术，提高了高压水射流的能量效率，强化了脉冲射流对物体表面的切割、清洗、剥离和粉碎作用，30~50Mpa的压力下形成的具有脉冲振荡、高速、高能量的超声波脉冲旋转射流，即可进行交通标志线的清除，清洗能力提高了3~5倍。

按照本发明提供的技术方案：超声波脉冲射流交通标志线清洗车，包括运载车和清洗小车，在运载车上安装有水箱、高压水发生装置、超声波发生器和电气控制装置；清洗小车放置在路面上，在清洗小车上安装有超声波脉冲射流旋转喷头装置；超声波脉冲射流旋转喷头装置具有高压水入口和超声信号输入接口，高压水入口通过高压水管路与高压水发生装置相连通，所述超声信号输入接口用于穿入超声波传输电缆，超声波脉冲射流旋转喷头装置利用超声波传输电缆与超声波发生器电连接；其特征在于：所述清洗小车上安装有旋转机构和用于驱动旋转机构的气动马达，所述气动马达经由速度控制阀与安装在运载车上的压缩空气泵相连通，速度控制阀用于控制压缩空气的流速；所述超声波脉冲射流旋转喷头装置安装在旋转机构上，通过旋转机构带动旋转。

作为本发明的进一步改进，所述高压水管路上设置有便于检测高压水压力的压力信号变送器以及用于调节高压水压力的调压阀。

作为本发明的进一步改进，所述清洗小车可以装在运载车的前部、左侧或右侧，也可以单独由清洗操作工手动推行。

作为本发明的进一步改进，所述高压水发生装置采用三柱塞高压泵。

作为本发明的进一步改进，所述超声波脉冲射流旋转喷头装置包括超声波换能器和喷头，所述超声波换能器包括换能器本体和换能器中心轴，换能器本体与所述旋转机构的转轴连接，通过旋转机构带动旋转；换能器中心轴通过旋转装置可转动地安装在换能器本体上，换能器本体旋转时，换能器中心轴保持不动；所述换能器中心轴内开设有轴向的高压水通道，高压水通道上端开口即为高压水入口，所述换能器本体内开设有纵向脉冲射流入口，所述高压水通道与所述脉冲射流入口相连通；所述换能器中心轴外设置有超声波换能振子，所述超声波换能振子固定连接在换能器本体上；所述喷头包括喷头壳体，喷头壳体内设置有振荡腔，所述振荡腔与所述脉冲射流入口相连通；所述喷头壳体上端与所述换能器本体的下端固定连接；所述喷头壳体下端设置有多个喷嘴，所述振荡腔内设置有多头变幅杆，多头变幅杆上端与所述换能器本体相连接，多头变幅杆下端固定连接有与所述多个喷嘴相对应的多个微型变幅头。

作为本发明的进一步改进，所述超声波换能振子为压电陶瓷片，所述压电陶瓷片由压紧块压紧固定，压电陶瓷片与套装在所述换能器中心轴上的旋转电刷电连接，所述旋转电刷通过超声波传输电缆与超声波发生器电连接。

作为本发明的进一步改进，所述换能器本体上端装有换能器护罩，换能器护罩上开有冷却空气进口。

作为本发明的进一步改进，所述旋转装置包括旋转环和旋转体，旋转环通过上轴承和下轴承装配在换能器中心轴上，旋转环下端固定连接旋转体，旋转体下端与换能器本体连接固定；所述旋转体内设置有中心通孔，中心通孔上端与高压水通道相连通，中心通孔下端与脉冲射流入口相连通；所述换能器中心轴下端与旋转体上端利用旋转密封件密封装配。

作为本发明的进一步改进，所述微型变幅头的主体为圆柱体，微型变幅头的头端为锥台体；所述喷嘴上的喷射口内端的形状也对应设置成锥台体。

作为本发明的进一步改进，所述多头变幅杆及所述微型变幅头均采用钛合金材料制成。

本发明与现有的交通标志线清洗技术相比，具有以下的优点：

（1）、本发明采用超声波脉冲水射流技术，有效的将超声波技术、脉冲振荡、涡流共振、高压水射流等技术原理综合利用， 配以专用的超声波脉冲射流旋转喷头装置，在振动腔内设置共振振子，产生高频振荡共振脉冲射流，以提供非连续，或称之为“子弹”、“水锤”的高频脉冲水射流，通过水射流的高频震荡脉冲得到的打击力的放大倍率约为3~5倍，提高能量转换效能，只需要用功率小3~5倍的压力源就可以达到同样的清洗能力，比连续流水射流清洗更经济，节能减排。

（2）、由于超声波脉冲清洗装置可以与更小和更便宜的高压泵一起使用，如可以采用三柱塞高压泵提供压力源，只需30~40Mpa的水压，大大地降低了能耗，降低设备的制造成本和运行维护费用，并提高清洗效率。

（3）、由于超声波脉冲水射流具有很强的打击和剥离能力，除应用于清洗交通标志线外，亦可广泛应用于清洗、切割、去毛刺、除锈除漆、涂层剥离等工业应用，具有机动性强，适应面广，安全实用的特点。它具有多功能性和紧凑的尺寸，能够用于小净空区域、停车场和其他清洗应用。

（4）、本发明采用将清洗小车设置安装在运载车的前部，可以根据现场需要，方便的将清洗小车调整至前左侧方或前右侧方；整个清洗工作可以由运载车司机一人操作，节约人力资源。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中超声波脉冲射流旋转喷头装置的结构示意图。

图3是超声波脉冲射流旋转喷头装置与液压马达的连接状态图。

附图标记说明：1-运载车、2-水箱、3-高压水发生装置、4-超声波发生器、5-压缩空气泵、6-电气控制装置、7-信号变送器、8-调压阀、9-高压水管路、10-冷却管路、11-超声波传输电缆、12-清洗小车、13-速度控制阀、14-旋转机构、14a-转轴、15-气动马达、16-超生波脉冲射流旋转喷头装置、17-换能器中心轴、18-高压水通道、19-换能器护罩、20-旋转电刷、21-旋转环、22-压紧块、23-超声波换能振子、24-旋转体、25-换能器本体、26-中心通孔、27-脉冲射流入口、28-喷头壳体、29-振荡腔、30-多头变幅杆、31-微型变幅头、32-喷嘴、33-喷射口、34-旋转密封件、35-冷却空气进口、36-高压水入口、37-同步皮带、38-主动轮。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示：本发明提供了一种超声波脉冲射流交通标志线清洗车，该清洗车主要由运载车1、水箱2、高压水发生装置3、超声波发生器4、压缩空气泵5、电气控制装置6、信号变送器7、调压阀8、高压水管路9、冷却管路10、超声波传输电缆11、清洗小车12、速度控制阀13、旋转机构14、气动马达15和超生波脉冲射流旋转喷头装置16等部件组成。

如图1所示，水箱2、高压水发生装置3、超声波发生器4和电气控制装置6安装在运载车1上，高压水发生装置3可采用压力在30~40Mpa之间的三柱塞高压泵；清洗小车12放置在路面上，在清洗小车12上安装有超生波脉冲射流旋转喷头装置16；超生波脉冲射流旋转喷头装置16具有高压水入口36和超声信号输入接口，高压水入口36通过高压水管路9与高压水发生装置3相连通，所述超声信号输入接口用于穿入超声波传输电缆11，超生波脉冲射流旋转喷头装置16利用超声波传输电缆11与超声波发生器4电连接；所述清洗小车12上安装有旋转机构14和用于驱动旋转机构14的气动马达15，所述气动马达15经由速度控制阀13与安装在运载车1上的压缩空气泵5相连通，速度控制阀13用于控制压缩空气的流速，进而控制旋转机构14的转速；所述超生波脉冲射流旋转喷头装置16安装在旋转机构14上，通过旋转机构14带动旋转。

如图1所示，所述高压水管路9上设置有便于检测高压水压力的压力信号变送器7以及用于调节高压水压力的调压阀8。

如图1所示，所述清洗小车12可以安装在运载车1的前部，整个清洗工作由运载车1司机一人操作。也可以根据现场需要，将清洗小车12调整至左侧或右侧。清洗小车12也可以单独由清洗操作工手动推行，实现灵活方便的清洗操作。

如图2所示，所述超生波脉冲射流旋转喷头装置16主要由超声波换能器和喷头组成，所述超声波换能器包括换能器本体25和换能器中心轴17，换能器本体25与所述旋转机构14的转轴14a连接，通过旋转机构14带动旋转；换能器中心轴17通过旋转装置可转动地安装在换能器本体25上，换能器本体25旋转时，换能器中心轴17保持不动；所述换能器中心轴17内开设有轴向的高压水通道18，高压水通道18上端开口即为高压水入口36，所述换能器本体25内开设有纵向脉冲射流入口27，所述高压水通道18与所述脉冲射流入口27相连通；所述换能器中心轴17外设置有超声波换能振子23，所述超声波换能振子23固定连接在换能器本体25上；所述喷头包括喷头壳体28，喷头壳体28内设置有振荡腔29，所述振荡腔29与所述脉冲射流入口27相连通；所述喷头壳体28上端与所述换能器本体25的下端固定连接；所述喷头壳体28下端设置有多个喷嘴32，所述振荡腔29内设置有多头变幅杆30，多头变幅杆30上端与所述换能器本体25相连接，多头变幅杆30下端固定连接有与所述多个喷嘴32相对应的多个微型变幅头31。

如图3所示，所述旋转机构14具有一根竖直的与气动马达相连的可转动的转轴14a，该转轴14a通过气动马达15驱动转动，转轴14a下端安装有主动轮38，超生波脉冲射流旋转喷头装置16的下端安装有同步轮36。气动马达通过主动轮38，带动同步皮带37，并通过同步轮36驱动超生波脉冲射流旋转喷头装置16。所述气动马达15经由速度控制阀13与安装在运载车1上的压缩空气泵5相连通，速度控制阀13用于控制压缩空气的流量，以便调节气动马达的转速，从而达到调节超生波脉冲射流旋转喷头装置16的转速；

本发明中，超声波换能振子23可以采用压电陶瓷片，所述压电陶瓷片由压紧块22压紧固定，压电陶瓷片与套装在所述换能器中心轴17上的旋转电刷20电连接，所述旋转电刷20通过超声波传输电缆11与超声波发生器4电连接。

如图1所示，为了提高本发明的防护性能，所述换能器本体25上端装有换能器护罩19，在换能器护罩19上开有冷却空气进口35，换能器护罩19内可以通入冷却空气，以防止超生波脉冲射流旋转喷头装置16由于工作温度过高而损坏。

如图1所示，所述旋转装置包括旋转环21和旋转体24，旋转环21通过上轴承和下轴承装配在换能器中心轴17上，旋转环21下端固定连接旋转体24，旋转体24下端与换能器本体25连接固定；所述旋转体24内设置有中心通孔26，中心通孔26上端与高压水通道18相连通，中心通孔26下端与脉冲射流入口27相连通；所述换能器中心轴17下端与旋转体24上端利用旋转密封件34密封装配。

如图2所示，所述微型变幅头31的主体31a为圆柱体，微型变幅头31的头端31b为锥台体；所述喷嘴32上的喷射口33内端的形状也对应设置成锥台体。所述多头变幅杆30及所述微型变幅头31均采用钛合金材料制成。

本发明的工作原理及工作过程如下：

高压水发生装置3将来自水箱2中的水加压至30~40Mpa，通过调压阀8把水压调节到所需压力，高压水然后通过高压水管路9输送到超生波脉冲射流旋转喷头装置16中的高压水通道18内；超声波发生器4产生超声波信号，超声波信号通过超声波传输电缆11输送到超生波脉冲射流旋转喷头装置16中的旋转电刷20上；压缩空气泵5产生冷却压缩空气，冷却压缩空气分为两路，一路通过冷却管路10输送到超生波脉冲射流旋转喷头装置16中的换能器护罩19内，另一路经由速度控制阀13与气动马达15相连通，以驱动气动马达15；所述超声波信号经由旋转电刷20输送给超声波换能振子23，超声波换能振子23产生超声波振动，通过多头变幅杆30在振荡腔29中与高压水进行能量转换，多头变幅杆30将传输过来的超声波电脉冲转换成高频机械振动，在振荡腔29中与高压水产生共振，把引入的高压水强力扰动，从而产生强力共振脉冲射流；该脉冲射流从喷嘴32的喷射口33中射向待清除的道路标志线表面，以达到高效的剥离、清除的目的。

本发明所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车是一种易于操作的小型路标去除机器人，其具有360度全方位视野，只需一名操作工操作，具有正/反向清洗功能，能够方便地去除路面上的所有标志如长线、箭头线、斜线、箭头以及其他的小障碍物。该清洗车具有功能多样、尺寸紧凑，同样能够应用于小净空区域、停车场等场所。

Claims (10)

1.超声波脉冲射流交通标志线清洗车，包括运载车（1）和清洗小车（12），在运载车（1）上安装有水箱（2）、高压水发生装置（3）、超声波发生器（4）和电气控制装置（6）；清洗小车（12）放置在路面上，在清洗小车（12）上安装有超生波脉冲射流旋转喷头装置（16）；超生波脉冲射流旋转喷头装置（16）具有高压水入口（36）和超声信号输入接口，高压水入口（36）通过高压水管路（9）与高压水发生装置（3）相连通，所述超声信号输入接口用于穿入超声波传输电缆（11），超生波脉冲射流旋转喷头装置（16）利用超声波传输电缆（11）与超声波发生器（4）电连接；其特征在于：所述清洗小车（12）上安装有旋转机构（14）和用于驱动旋转机构（14）的气动马达（15），所述气动马达（15）经由速度控制阀（13）与安装在运载车（1）上的压缩空气泵（5）相连通，速度控制阀（13）用于控制压缩空气的流量；所述超生波脉冲射流旋转喷头装置（16）安装在旋转机构（14）上，通过旋转机构（14）带动旋转。

2.如权利要求1所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述高压水管路（9）上设置有便于检测高压水压力的压力信号变送器（7）以及用于调节高压水压力的调压阀（8）。

3.如权利要求1所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述清洗小车（12）可以装在运载车（1）的前部、左侧或右侧，也可以单独由清洗操作工手动推行。

4.如权利要求1所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述高压水发生装置（3）采用三柱塞高压泵。

5.如权利要求1所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述超生波脉冲射流旋转喷头装置（16）包括超声波换能器和喷头，所述超声波换能器包括换能器本体（25）和换能器中心轴（17），换能器本体（25）与所述旋转机构（14）的转轴（14a）连接，通过旋转机构（14）带动旋转；换能器中心轴（17）通过旋转装置可转动地安装在换能器本体（25）上，换能器本体（25）旋转时，换能器中心轴（17）保持不动；换能器中心轴（17）通过旋转装置可转动地安装在换能器本体（25）上；所述换能器中心轴（17）内开设有轴向的高压水通道（18），高压水通道（18）上端开口即为高压水入口（36），所述换能器本体（25）内开设有纵向脉冲射流入口（27），所述高压水通道（18）与所述脉冲射流入口（27）相连通；所述换能器中心轴（17）外设置有超声波换能振子（23），所述超声波换能振子（23）固定连接在换能器本体（25）上；所述喷头包括喷头壳体（28），喷头壳体（28）内设置有振荡腔（29），所述振荡腔（29）与所述脉冲射流入口（27）相连通；所述喷头壳体（28）上端与所述换能器本体（25）的下端固定连接；所述喷头壳体（28）下端设置有多个喷嘴（32），所述振荡腔（29）内设置有多头变幅杆（30），多头变幅杆（30）上端与所述换能器本体（25）相连接，多头变幅杆（30）下端固定连接有与所述多个喷嘴（32）相对应的多个微型变幅头（31）。

6.如权利要求5所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述超声波换能振子（23）为压电陶瓷片，所述压电陶瓷片由压紧块（22）压紧固定，压电陶瓷片与套装在所述换能器中心轴（17）上的旋转电刷（20）电连接，所述旋转电刷（20）通过超声波传输电缆（11）与超声波发生器（4）电连接。

7.如权利要求5所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述换能器本体（25）上端装有换能器护罩（19），换能器护罩（19）上开有冷却空气进口（35）。

8.如权利要求5所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述旋转装置包括旋转环（21）和旋转体（24），旋转环（21）通过上轴承和下轴承装配在换能器中心轴（17）上，旋转环（21）下端固定连接旋转体（24），旋转体（24）下端与换能器本体（25）连接固定；所述旋转体（24）内设置有中心通孔（26），中心通孔（26）上端与高压水通道（18）相连通，中心通孔（26）下端与脉冲射流入口（27）相连通；所述换能器中心轴（17）下端与旋转体（24）上端利用旋转密封件（34）密封装配。

9.如权利要求5所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述微型变幅头（31）的主体（31a）为圆柱体，微型变幅头（31）的头端（31b）为锥台体；所述喷嘴（32）上的喷射口（33）内端的形状也对应设置成锥台体。

10.如权利要求5所述的超声波脉冲射流交通标志线清洗车，其特征在于：所述多头变幅杆（30）及所述微型变幅头（31）均采用钛合金材料制成。

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