CN102189058A - 中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置 - Google Patents

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本发明涉及一种中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，包括超声波换能器及与其固定连接的喷头；所述超声波换能器包括由换能器壳体及换能器上盖构成的换能器腔室，所述换能器腔室内固定有纵向贯穿的高压水进水管，所述高压水进水管中开设有纵向高压水通道，所述高压水进水管的外部固定有压电陶瓷片；所述喷头包括喷头壳体，所述喷头壳体内设置有振荡腔，所述振荡腔与所述高压水通道相连通，所述喷头壳体的上端与所述高压水进水管的下端固定连接，所述喷头壳体的下端设置有喷嘴，所述振荡腔内设置有变幅杆，所述变幅杆的上端与所述高压水进水管的下端相连接。本发明将高压水的射流管路设置在超声波换能器内，结构紧凑，体积小，不会干涉。

Description

中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置
技术领域
本发明涉及超声波脉冲射流喷射装置，具体地说是一种中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置。
背景技术
脉冲高压水射流技术是20世纪90年代发展起来的一种广泛地应用于工业清洗、切割、去毛刺、表面涂层剥离、除锈除漆等的高新技术，经过十几年的快速发展，已经形成非定常水射流、空穴水射流、自然脉冲水射流、超声波脉冲水射流等几大领域。其中，超声波脉冲水射流技术可提供非连续，或称之为“子弹束”的高频脉冲水射流；由于水锤现象引起的打击力，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。为了达到同样的清洗能力，只需要用功率小3~5倍的压力源运转，比连续流水射流清洗更经济，系统更为稳定。
在现有的超声波脉冲水射流装置中，中国发明专利201020516744.6中公开了一种涡流脉冲共振射流喷头装置。该装置虽然清洗效果较好，但是还存在以下各种问题和缺点：1、将射流管路设置在超声波换能器外，体积大，容易干涉；2、超声波换能器的散热效果差，易发热，影响超声波换能器的稳定工作。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，该装置体积小，不会与其他零件干涉。
按照本发明提供的技术方案，一种中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，包括超声波换能器及与其固定连接的喷头；所述超声波换能器包括由换能器壳体及换能器上盖构成的换能器腔室，所述换能器腔室内固定有纵向贯穿的高压水进水管，所述高压水进水管中开设有纵向高压水通道，所述高压水进水管的外部固定有压电陶瓷片；所述喷头包括喷头壳体，所述喷头壳体内设置有振荡腔，所述振荡腔与所述高压水通道相连通，所述喷头壳体的上端与所述高压水进水管的下端固定连接，所述喷头壳体的下端设置有喷嘴，所述振荡腔内设置有变幅杆，所述变幅杆的上端与所述高压水进水管的下端相连接。
所述超声波换能器上设置有与所述换能器腔室相通的冷却用压缩空气入口及冷却空气通道。
所述冷却用压缩空气入口位于所述换能器上盖上，所述冷却空气通道位于所述高压水进水管中，所述换能器壳体的下端固定有密封垫。
所述变幅杆为单头变幅杆，所述喷头壳体的下端设置有与所述单头变幅杆相对应的单个所述喷嘴。
所述振荡腔内设置有共振振子，所述喷头壳体外设置有振幅频率调节器。
所述变幅杆为多头变幅杆，所述喷头壳体的下端设置有所述多头变幅杆相对应的多个所述喷嘴。
所述喷嘴上部的喷嘴安装孔内设置有共振振子。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明将高压水的射流管路设置在超声波换能器内，结构紧凑，体积小，不会干涉；在超声波换能器上设置有压缩空气入口及冷却空气通道，利用压缩空气对换能器进行强制散热，散热效果好，换能器工作稳定；在振荡腔内或喷嘴安装孔内设置有共振振子，可提高能量转换效能。
附图说明
图1是本发明采用单头变幅杆的结构示意图。
图2是本发明采用多头变幅杆的结构示意图。
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。
图1、图2中，包括喷嘴座1、喷嘴2、变幅杆3、喷头壳体4、换能器壳体5、压紧螺母6、超声波信号输入接口7、高压水进水管8、高压射流入口9、冷却用压缩空气入口10、压电陶瓷片11、换能器密封圈12、冷却空气通道13、高压水通道14、喷头体压紧螺母15、喷头体上密封圈16、喷头体下密封圈17、喷头体接头18、共振振子19、喷嘴压盖20、振荡腔21、喷嘴密封圈22、喷嘴滑套23、密封压盖24、密封垫25、变蝠杆连接螺母26、振幅频率调节器27、微型变幅头28、换能器上盖29等。
如图1、图2所示，本发明是一种中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，包括超声波换能器及与其固定连接的喷头。
超声波换能器包括由换能器壳体5及换能器上盖29构成的换能器腔室。换能器腔室内固定有纵向贯穿的高压水进水管8，高压水进水管8中开设有纵向高压水通道14，高压水通道14的上端设置有高压射流入口9，高压水通道14的下端设置有分支。高压水进水管8的外部设置有台阶，该台阶上由压紧螺母6固定有压电陶瓷片11，压电陶瓷片11与设置在换能器上盖29上的超声波信号输入接口7电连接。
为了加强散热，在超声波换能器上设置有与换能器腔室相通的冷却用压缩空气入口10及冷却空气通道13。冷却用压缩空气入口10位于换能器上盖29上，冷却空气通道13位于高压水进水管8中，换能器壳体5的下端通过密封压盖24固定有密封垫25，密封垫25的内圈压在高压水进水管8的外壁上。密封垫25起单向阀的作用，从冷却用压缩空气入口10进入换能器腔室的压缩空气冷却压电陶瓷片11后，从冷却空气通道13中经密封垫25排出。
喷头包括喷头壳体4，喷头壳体4内设置有振荡腔21，振荡腔21与高压水通道14相连通。喷头壳体4的上端与高压水进水管8的下端固定连接，并用喷头体压紧螺母15压紧；在喷头壳体4与高压水进水管8之间还设置有起密封作用的喷头体上密封圈16。喷头壳体4的下端设置有喷嘴2，振荡腔21内设置有变幅杆3，变幅杆3的上端与高压水进水管8的下端通过变蝠杆连接螺母26相连接。
变幅杆3有两种型式：单头变幅杆或多头变幅杆。
图1所示的实施例中，变幅杆3采用单头变幅杆，单头变幅杆为外径递减的阶梯状圆柱体，相邻两段圆柱之间通过圆锥面平滑过渡，变幅杆3的下端设置有单个微型变幅头28。在喷头壳体4的下端固定有喷头体接头18，喷头体接头18与喷头壳体4之间设置有喷头体下密封圈17。微型变幅头28伸入位于喷头体接头18内的振荡腔21内。振荡腔21内还可以设置有共振振子19，喷头壳体4外设置有振幅频率调节器27，振幅频率调节器27与共振振子19配合使用，用于调节共振振子19的振荡频率与振幅。喷头体接头18的下端设置有与单头变幅杆相对应的单个喷嘴2，具体为：喷头体接头18的下端安装有喷嘴滑套23，喷嘴滑套23内装配有喷嘴座1，喷嘴座1内装配有喷嘴2并用喷嘴密封圈22密封。
图2所示的实施例中，变幅杆3采用多头变幅杆，变幅杆3的下端设置有多个微型变幅头28。喷头壳体4的下端设置有多头变幅杆相对应的多个喷嘴2。喷嘴2装配在喷嘴座1内并用喷嘴密封圈22密封。在喷嘴2上部的喷嘴安装孔内还可以设置有共振振子19。
上述喷嘴座1、喷嘴2、变幅杆3及喷头壳体4均采用钛合金制成。
本发明工作时，从高压射流入口9进来的高压水通过中进式高压水进水管8，将高压泵产生的高压水引入喷头壳体4的振荡腔21中，利用单头或多头变幅杆3将超声波换能器传输过来的超声波电脉冲转换成高频机械振动，在振荡腔21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；该脉冲射流通过超声波振荡喷嘴2喷射至待清洗的工件表面，对工件进行共振脉冲打击和高效清洗。
本发明将高压水的射流管路设置在超声波换能器内，结构紧凑，体积小，不会干涉；在超声波换能器上设置有压缩空气入口10及冷却空气通道13，利用压缩空气对换能器进行强制散热，散热效果好，换能器工作稳定；在振荡腔21内或喷嘴安装孔内设置有共振振子19，可提高能量转换效能，大大降低使用压力，节能减排。

Claims (7)

1.一种中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，包括超声波换能器及与其固定连接的喷头，其特征是：所述超声波换能器包括由换能器壳体（5）及换能器上盖（29）构成的换能器腔室，所述换能器腔室内固定有纵向贯穿的高压水进水管（8），所述高压水进水管（8）中开设有纵向高压水通道（14），所述高压水进水管（8）的外部固定有压电陶瓷片（11）；所述喷头包括喷头壳体（4），所述喷头壳体（4）内设置有振荡腔（21），所述振荡腔（21）与所述高压水通道（14）相连通，所述喷头壳体（4）的上端与所述高压水进水管（8）的下端固定连接，所述喷头壳体（4）的下端设置有喷嘴（2），所述振荡腔（21）内设置有变幅杆（3），所述变幅杆（3）的上端与所述高压水进水管（8）的下端相连接。
2.如权利要求1所述的中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，其特征是：所述超声波换能器上设置有与所述换能器腔室相通的冷却用压缩空气入口（10）及冷却空气通道（13）。
3.如权利要求2所述的中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，其特征是：所述冷却用压缩空气入口（10）位于所述换能器上盖（29）上，所述冷却空气通道（13）位于所述高压水进水管（8）中，所述换能器壳体（5）的下端固定有密封垫（25）。
4.如权利要求1所述的中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，其特征是：所述变幅杆（3）为单头变幅杆，所述喷头壳体（4）的下端设置有与所述单头变幅杆相对应的单个所述喷嘴（2）。
5.如权利要求4所述的中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，其特征是：所述振荡腔（21）内设置有共振振子（19），所述喷头壳体（4）外设置有振幅频率调节器（27）。
6.如权利要求1所述的中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，其特征是：所述变幅杆（3）为多头变幅杆，所述喷头壳体（4）的下端设置有所述多头变幅杆相对应的多个所述喷嘴（2）。
7.如权利要求6所述的中进式超声波强力共振脉冲射流喷头装置，其特征是：所述喷嘴（2）上部的喷嘴安装孔内设置有共振振子（19）。
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