CN104801513A - 液哨射流协同超声的水下构建物清洗装置及其工作方法 - Google Patents

液哨射流协同超声的水下构建物清洗装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液哨射流协同超声的水下构建物清洗装置及其工作方法，本水下构建物清洗装置包括：超声清洗单元，用于对水下构建物进行超声波清洗；液哨射流单元，用于产生液哨射流对水下构建物进行清洗；以及用于控制超声清洗单元和/或液哨射流单元对水下构建物进行清洗的控制模块。本液哨射流协同超声的水下构建物清洗装置利用液哨射流形成的空化效应协同超声波清洗技术对水下构建物裂缝内及裂缝附近壁面的污垢进行破坏，并利用水下摄像机实时监测、识别并反馈清洗效果，通过智能或人工控制，单独或同时选择超声清洗工作模式、液哨清洗工作模式，同时，也可以在高频超声清洗模式或低频超声清洗模式之间切换，或者协同工作以提高清洗效果。

Description

液哨射流协同超声的水下构建物清洗装置及其工作方法
技术领域
本发明属于液哨射流清洗领域，尤其涉及一种液哨射流协同超声的水下构建物清洗装置。
背景技术
大坝、闸门等水下构建物由于长期工作于水下环境，由于许多不可抗拒的因素，构建物壁身会产生形状、大小、深浅不一的裂缝，长此以往会对大坝等水下构建物的正常运作产生不良影响。目前水下裂缝的修复技术已十分成熟，但由于裂缝内及裂缝表面通常附着海藻等不溶性污垢，在修复前需对其进行必要的清洗。传统的清洗水下构建物裂缝的方法一般是使用高压射水冲洗或停工排水后人工清洗。采用人工清洗或高压射水水冲的方法，一方面浪费了大量的人力、物力，清洗效率低，效果差，另一方面清洗作业耗时长，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下构建物清洗装置及其工作方法，其通过液哨射流协同超声有效的提高了对水下构建物表面的清洗效果。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水下构建物清洗装置，包括：
超声清洗单元，用于对水下构建物进行超声波清洗；液哨射流单元，用于产生液哨射流对水下构建物进行清洗；以及用于控制所述超声清洗单元和/或液哨射流单元对水下构建物进行清洗的控制模块。
进一步，所述水下构建物清洗装置还包括：图像信息采集单元，用于采集水下构建物表面的图像信息；所述图像信息采集单元与控制模块相连；所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动控制超声清洗单元和/或液哨射流单元进行该污秽物清洗；或所述控制模块将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置对污秽物进行清洗。
进一步，所述超声清洗单元包括：适于高频工作的第一换能器和适于低频工作的第二换能器，所述第一换能器、第二换能器分别与高频超声电源、低频超声电源相连；所述控制模块适于通过高频超声电源、低频超声电源控制第一换能器和/或第二换能器工作；以及所述高频超声电源的输出频率为51.3KHz，所述低频超声电源输出频率为21.5KHz。
进一步，所述液哨射流单元包括：水泵，以及与该水泵相连的液哨式射流器；所述水泵由控制模块控制。
进一步，所述液哨式射流器安装在一转台上，且该转台中的驱动机构由所述控制模块控制，以调整所述液哨式射流器的转动角度。
又一方面，本发明还提供了所述的水下构建物清洗装置的工作方法，即控制模块适于控制超声清洗单元和/或液哨射流单元对水下构建物表面进行清洗。
进一步，所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动对该污秽物进行清洗；或将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置，以实现手动对污秽物进行清洗。
进一步，所述超声清洗单元包括：适于高频工作的第一换能器和适于低频工作的第二换能器，所述第一换能器、第二换能器分别与高频超声电源、低频超声电源相连；所述控制模块适于通过高频超声电源、低频超声电源控制第一换能器和/或第二换能器工作；以及所述高频超声电源的输出频率为51.3KHz，所述低频超声电源输出频率为21.5KHz。
本发明的有益效果是，本发明的液哨射流协同超声的水下构建物清洗装置利用液哨射流形成的空化效应协同超声波清洗技术对水下构建物裂缝内及裂缝附近壁面的污垢进行破坏，并利用水下摄像机实时监测、识别并反馈清洗效果，通过智能或人工控制，单独或同时选择超声清洗工作模式、液哨清洗工作模式，同时，也可以在高频超声清洗模式或低频超声清洗模式之间切换，或者协同工作以提高清洗效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的水下构建物清洗装置的原理框图。
图中：第一换能器1、第二换能器2、液哨式射流器3、水泵4。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，本发明的一种水下构建物清洗装置，包括：超声清洗单元，用于对水下构建物进行超声波清洗；液哨射流单元，用于产生液哨射流对水下构建物进行清洗；以及用于控制所述超声清洗单元和/或液哨射流单元对水下构建物进行清洗的控制模块。
其中，水下构建物例如但不限于坝体。
本发明通过超声清洗单元和液哨射流单元的协同工作，有效的提高了对水下构建物表面的清洗效果。而且，本发明的水下构建物清洗装置尤其适合对于坝体缝隙进行清洗，具有清洗效果好的优点。
本实施例还提供了一种优选的实施方式，所述水下构建物清洗装置还包括：图像信息采集单元，用于采集水下构建物表面的图像信息；所述图像信息采集单元与控制模块相连；所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动控制超声清洗单元和/或液哨射流单元对该污秽物进行清洗；或所述控制模块将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置对污秽物进行清洗。
所述图像信息采集单元包括：水下摄像机，照明电路，所述水下摄像机将视频信号发送至控制模块。上位机例如但不限于PC机。
所述污秽物包括，淤泥、海藻、水藻、附着物等不溶性污垢。所述各类污秽物的特征值例如淤泥、海藻、水藻、附着物的颜色、形状等特征值。
进一步，所述超声清洗单元包括：适于高频工作的第一换能器1和适于低频工作的第二换能器2，所述第一换能器1、第二换能器2分别与高频超声电源、低频超声电源相连；所述控制模块适于通过高频超声电源、低频超声电源控制第一换能器1和/或第二换能器2工作；以及所述高频超声电源的输出频率为51.3KHz，此频率下的空化强度弱，腐蚀性低，适于清洗裂缝周围表面的污垢而不损坏壁面本身；所述低频超声电源输出频率为21.5KHz。此频率下的空化强度高，适于清洗裂缝中的顽固污垢。
所述高频超声电源或低频超声电源包括：超声信号发生器、驱动与功放电路、匹配网络，该匹配网络由依次连接的变阻变压器和调谐电感组成；进一步，所述超声信号发生器采用51.3KHz或21.5KHz。
进一步，本发明的水下构建物清洗装置不仅可以实现超声清洗单元、液哨射流单元的切换和协同工作，也可以在超声清洗单元中是实现第一换能器1、第二换能器2的切换和协同工作，更好的提升了清洗效果。
所述液哨射流单元包括：水泵4，以及与该水泵4相连的液哨式射流器3；所述水泵由控制模块控制。作为本实施例的液哨式射流器3的一种可选的实施方式，液哨射流器采用支点式的簧片，支点式簧片有四个支点支撑，当液体流片的本征频率和簧片的本征频率吻合或是谐波的基频吻合时，液哨就产生共振，导致声波产生。本液哨式射流器3也可以采用其他已知技术的液哨式射流器3。水泵4可采用FS40*32-18R离心泵，其功率0.75-2.2kW可选。
进一步，所述液哨式射流器3安装在一转台上，且该转台中的驱动机构由所述控制模块控制，以调整所述液哨式射流器3的转动角度，以使其能够针对目标污垢进行针对性清洗，提高了清洗效果；具体的，所述驱动机构中包括步进电机，所述控制模块通过控制步进电机实现液哨式射流器3的转动角度调节。步进电机采用OK57FS2154，其具有防水功能，步距角为1.8°，力矩可达到8.5N·m能满足系统要求。
所述控制模块例如但不限于采用DSP、ARM或MSP430F5438单片机等处理器芯片。
可选的，所述水下构建物清洗装置内还设有与控制模块相连的压力传感器，以通过水压信息判断本水下构建物清洗装置的下潜深度。所述水压传感器采用压力变送器MIK-P300：其采用精度高、稳定性好，工作电压DC12～36V，环境温度-40℃～85℃；量程高达100MPa,能满足大坝等深水环境的要求。
实施例2
在实施例1基础上，本发明还提供了一种所述的水下构建物清洗装置的工作方法，即所述控制模块适于控制超声清洗单元和/或液哨射流单元对水下构建物表面进行清洗。
进一步，所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动对该污秽物进行清洗；或将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置，以实现手动对污秽物进行清洗。
进一步，所述超声清洗单元包括：适于高频工作的第一换能器1和适于低频工作的第二换能器2，所述第一换能器1、第二换能器2分别与高频超声电源、低频超声电源相连；所述控制模块适于通过高频超声电源、低频超声电源控制第一换能器1和/或第二换能器2工作；以及所述高频超声电源的输出频率为51.3KHz，所述低频超声电源输出频率为21.5KHz。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种水下构建物清洗装置，其特征在于，包括：
超声清洗单元，用于对水下构建物进行超声波清洗；
液哨射流单元，用于产生液哨射流对水下构建物进行清洗；以及
用于控制所述超声清洗单元和/或液哨射流单元对水下构建物进行清洗的控制模块。
2.如权利要求1所述的水下构建物清洗装置，其特征在于，所述水下构建物清洗装置还包括：图像信息采集单元，用于采集水下构建物表面的图像信息；
所述图像信息采集单元与控制模块相连；
所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动控制超声清洗单元和/或液哨射流单元进行该污秽物清洗；
或所述控制模块将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置对污秽物进行清洗。
3.如权利要求2所述的水下构建物清洗装置，其特征在于，所述超声清洗单元包括：适于高频工作的第一换能器和适于低频工作的第二换能器，所述第一换能器、第二换能器分别与高频超声电源、低频超声电源相连；
所述控制模块适于通过高频超声电源、低频超声电源控制第一换能器和/或第二换能器工作；
以及所述高频超声电源的输出频率为51.3KHz，所述低频超声电源输出频率为21.5KHz。
4.如权利要求3所述的水下构建物清洗装置，其特征在于，所述液哨射流单元包括：水泵，以及与该水泵相连的液哨式射流器；所述水泵由控制模块控制。
5.如权利要求4所述的水下构建物清洗装置，其特征在于，所述液哨式射流器安装在一转台上，且该转台中的驱动机构由所述控制模块控制，以调整所述液哨式射流器的转动角度。
6.一种根据权利要求1所述的水下构建物清洗装置的工作方法，其特征在于，所述控制模块适于控制超声清洗单元和/或液哨射流单元对水下构建物表面进行清洗。
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述控制模块适于将采集水下构建物表面的图像信息与预存的各类污秽物的特征值相比较，且在判断水下构建物表面存在污秽物后，自动对该污秽物进行清洗；
或将图像信息发送至上位机，通过上位机遥控所述水下构建物清洗装置，以实现手动对污秽物进行清洗。
8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，所述超声清洗单元包括：适于高频工作的第一换能器和适于低频工作的第二换能器，所述第一换能器、第二换能器分别与高频超声电源、低频超声电源相连；
所述控制模块适于通过高频超声电源、低频超声电源控制第一换能器和/或第二换能器工作；
以及所述高频超声电源的输出频率为51.3KHz，所述低频超声电源输出频率为21.5KHz。
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