CN105234019A - 自适应水上水下空化射流喷嘴 - Google Patents

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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl

Abstract

本发明公开了一种自适应水上水下空化射流喷嘴。高压水喷嘴装在低压水喷嘴内，紧靠在低压水喷嘴的淹没腔台肩上；在低压水喷嘴轴向空气腔室内装有阀芯，阀芯连杆的一端与靠近淹没腔一端的阀芯连接，另一端穿过圆盘套筒与弹性膜片连接，圆盘套筒和空气腔室为过盈配合，弹性膜片和圆盘套筒为密封连接，高压水喷嘴的进气口经气孔后，一路与空气腔室连通，另一路经高压喷嘴节流口、高压喷嘴出口与淹没腔连通，低压水喷嘴的低压水入口经阀芯中部缝隙、低压水管路与淹没腔连通。本发明利用水上环境和水下环境的差异性，根据外界工作环境的变化做出自适应调节，起到节能和提高工作效率的作用；该过程不需要人工调节，同时降低能耗，达到节能效果。

Description

自适应水上水下空化射流喷嘴
技术领域
本发明涉及射流喷嘴，尤其是涉及一种自适应水上水下空化射流喷嘴。
背景技术
水射流技术是近几十年发展起来的一门新技术，它以水为介质，通过高压发生装置增压获得能量，然后再经过一定形状的喷嘴喷出一束能量集中的高速水流，主要用来对物料进行清洗、破碎和切割。
空化射流属于水射流的一种，它是将空化现象与水射流技术的相结合起来。空化射流通过人为的在水射流流束中产生许多空泡，利用空泡破裂时所产生的强大的冲击力来增强射流的冲蚀作用效果，若射流的速度一定，泵出口压力一定时，空化射流冲击压力为相同流量的普通连续射流冲击压力的8.6～124倍，由此可见空化射流相对于普通连续射流，具有更高的冲击能量，可快速用来坚固附着物的清洗和切割破碎。淹没方式（水下）的液体射流大都产生空化，因为高速射流和相对静止的环境液体之间的剪切层内会形成扰流涡，扰流涡内的压力较低，这种低压区形成了空化流场。而非淹没式（大气条件下）的液体射流由于空泡往往会出现“通气”现象，难以形成空化射流，会明显的削弱它的冲蚀能力。
多数要求进行清洗的工作场合是在水上水下环境同时进行的，例如海洋平台支撑管道附着的藤壶靶体等，在管道的水上部分和水下部分同时布满了海洋覆盖生物。在水上部分不能形成空化射流，为得到高冲击能量的空化射流，需要在高压水周围充满低压水，构造一种人工淹没式的环境；而水下由于具有天然的淹没环境，水下清洗时不再需要构造这种人工淹没的环境。
传统的人工淹没空化射流喷嘴（也叫双射流喷嘴），在清洗水上部分时，将高压水通道和低压水通道同时打开，得到冲击能量较高的空化射流，并且在清洗完水上部分进入水下后，需要人工关闭低压水通道，或者不关闭低压水通道，这样就造成一定的能量损失，适应性差；同时操作复杂，严重影响工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应水上水下空化射流喷嘴，是可利用水上环境和水下环境的差异性，根据外界工作环境的变化做出自适应调节，起到节能和提高工作效率的作用。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明包括高压水喷嘴、低压水喷嘴、阀芯、阀芯连杆、圆盘套筒、弹性膜片；圆柱形的高压水喷嘴装在圆柱形的低压水喷嘴内，高压水喷嘴紧靠在低压水喷嘴中心的淹没腔台肩上；在低压水喷嘴一侧轴向开有空气腔室，空气腔室内装有阀芯，阀芯连杆的一端与靠近淹没腔一端的阀芯连接，阀芯连杆的另一端穿过圆盘套筒与弹性膜片连接，圆盘套筒和空气腔室为过盈配合，弹性膜片和圆盘套筒为密封连接，高压水喷嘴的进气口经气孔后分为两路，一路与空气腔室连通，另一路经高压喷嘴节流口、高压喷嘴出口与淹没腔连通，低压水喷嘴的低压水入口经阀芯中部缝隙、低压水管路与淹没腔连通。
所述阀芯为锥阀阀芯、滑阀阀芯或者球阀阀芯。
所述高压水喷嘴的压力为10MPa～140MPa；
所述低压水喷嘴的压力为0MPa～1.6MPa。
本发明具有的有益的效果是：
本发明在水上环境正常工作时，低压水通路会打开，低压水充满淹没腔，在高压水出口处形成一种淹没的环境，可以形成空化射流，同时空气会持续沿着进气管路流入到高压流体中，空化作用得到增强，有利于增强空化射流的冲击能量；当该喷嘴进入水下环境工作时，喷嘴的进气孔会被封堵，由于高压喷嘴节流口内高速流体的运动，会持续抽取空气腔室中的气体，空气腔室的压力会不断降低，引起弹性膜片产生形变，带动连杆运动，由于连杆的运动，进而带动阀芯的运动，从而将低压水管路在水下关闭。该过程不需要人工调节，实现了自适应控制，同时降低能耗，达到节能效果。
附图说明
图1是本发明装配后的剖视图。
图2是锥阀阀芯图。
图3是球阀阀芯图。
图中：1、高压水喷嘴，2、低压水喷嘴，3、滑阀阀芯，4、进气口，5、气孔，6、低压水入口，7、低压水管路，8、阀芯连杆，9、圆盘套筒，10、弹性膜片，11、空气腔室，12、高压水入口，13、高压喷嘴节流口，14、淹没腔，15、空气腔室气孔，16、锥阀阀芯，17、球阀阀芯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括高压水喷嘴1、低压水喷嘴2、阀芯、阀芯连杆8、圆盘套筒9、弹性膜片10；圆柱形的高压水喷嘴1装在圆柱形的低压水喷嘴内，可采用密封螺纹连接，高压水喷嘴1紧靠在低压水喷嘴2中心的淹没腔14台肩上；在低压水喷嘴2一侧轴向开有空气腔室11，空气腔室11内装有阀芯，阀芯连杆8的一端与靠近淹没腔14一端的阀芯连接，阀芯连杆8的另一端穿过圆盘套筒9与弹性膜片10连接，圆盘套筒9和空气腔室11为过盈配合，弹性膜片10和圆盘套筒9为密封连接，高压水喷嘴1的进气口4经气孔5后分为两路，一路与空气腔室11连通，另一路经高压喷嘴节流口13、高压喷嘴出口与淹没腔14连通，低压水喷嘴2的低压水入口6经阀芯中部缝隙、低压水管路7与淹没腔14连通。12为高压水入口，箭头为主流方向。
所述阀芯为滑阀阀芯3(如图1所示)、锥阀阀芯16(如图2所示)、或者球阀阀芯17(如图3所示)。
所述高压水喷嘴1的压力为10MPa～140MPa。
所述低压水喷嘴2的压力为0MPa～1.6MPa。
本发明的工作过程如下：
如图1所示，整个工作过程可以分为水上环境工作和水下环境工作两个部分。
当该喷嘴水上环境工作时，低压水管路7正常导通，低压水充满淹没腔14，在高压水出口处形成一种淹没的环境，形成空化射流，同时外围空气从进气口4不断通过气孔5进入高压流体中，也进一步提高了空化作用，得到了冲蚀能量较强的空化射流。
当该喷嘴进入水下环境工作时，进气口4会被堵住，空气腔室11被水下环境密封，那么由于高压喷嘴节流口13高速流体的运动，通过空气腔室气孔15不断抽取空气腔室11中的气体，在空气腔室11内部形成负压，由于压力的降低会导致弹性膜片10产生形变，带动阀芯连杆8产生轴向运动，与阀芯连杆8连接的滑阀阀芯3也会产生轴向运动，从而调节了低压水管路7的进口开度，直至将其关闭，低压水管路7被切断，水下工作过程则利用了水下环境的天然淹没条件。整个工作过程实现了水上和水下环境的自适应调节，提高了工作效率，同时都得到了冲蚀能量较强的空化射流，并在水下会自动切断低压水管路，起到了节能的作用。

Claims (4)

1.一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：包括高压水喷嘴(1)、低压水喷嘴(2)、阀芯、阀芯连杆(8)、圆盘套筒(9)、弹性膜片(10)；圆柱形的高压水喷嘴(1)装在圆柱形的低压水喷嘴(2)内，高压水喷嘴(1)紧靠在低压水喷嘴(2)中心的淹没腔(14)台肩上；在低压水喷嘴(2)一侧轴向开有空气腔室(11)，空气腔室(11)内装有阀芯，阀芯连杆(8)的一端与靠近淹没腔(14)一端的阀芯连接，阀芯连杆(8)的另一端穿过圆盘套筒(9)与弹性膜片(10)连接，圆盘套筒(9)和空气腔室(11)为过盈配合，弹性膜片(10)和圆盘套筒(9)为密封连接，高压水喷嘴(1)的进气口(4)经气孔(5)后分为两路，一路与空气腔室(11)连通，另一路经高压喷嘴节流口(13)、高压喷嘴出口与淹没腔(14)连通，低压水喷嘴(2)的低压水入口(6)经阀芯中部缝隙、低压水管路(7)与淹没腔(14)连通。
2.根据权利要求1所述的一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：所述阀芯为滑阀阀芯(3)、锥阀阀芯(16)、或者球阀阀芯(17)。
3.根据权利要求1所述的一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：所述高压水喷嘴(1)的压力为10MPa～140MPa。
4.根据权利要求1所述的一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：所述低压水喷嘴(2)的压力为0MPa～1.6MPa。
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