CN107051955A - 一种浮力式负压吸附清洗器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浮力式负压吸附清洗器，包括框架，所述框架上设置有轮子、把手和清洗器，所述清洗器包括旋转密封接口结构、清洗旋转结构、反冲水管和整流罩，所述旋转密封接口结构连接清洗器的进水口，水流经进水口进入旋转密封接口结构后同时进入到反冲水管和清洗旋转结构内，所述清洗旋转结构设置在整流罩内，清洗旋转结构包括中心轴及安装在中心轴上的旋转清洗头，水流经中心轴进入旋转清洗头后由旋转清洗头两端的喷嘴排出。本清洗器利用空化射流进行水下清洗，采用较低水压不对操作人员造成威胁同时不会伤害原有涂层，在水下使用时操作方便、作业效率高。

Description

一种浮力式负压吸附清洗器

技术领域

本发明主要涉及一种水下清理设备，具体是一种浮力式负压吸附清洗器。

背景技术

任何水中的物体，如水下管路、采油平台导管架、浮标、岸堤等、船舶、FPSO(Floating Production Storage and Offloading，浮式储油卸油装置)等长期在海水环境中，即使表面涂装有防污漆(带有毒性的防腐漆释放出的有毒物质会通过食物链影响整个生态圈环境的安全)，一段时间以后仍会在表面附着生长海生物，海洋中大约有4000-5000种污损生物，常见的有50-100种，主要包括：藤壶、贝类、多毛类、苔藓虫、腔肠动物、藻类等。尤其对于船舶及FPSO(Floating Production Storage and Offloading，浮式储油卸油装置)，大面积的附着海生物给设施安全运行造成了严重威胁。

首先附着海生物增加船舶航行阻力，主要原因为附着生物改变了船体流线型外形，同时增加了船体负重，据统计，半年之内没有防护措施的船体上每平方米附着的生物重量可达150KG。这不但降低了船舶航行速度，也极大增加了燃料消耗。第二，附着生物会破坏被附着物表面的防腐涂层，造成涂层脱落，使得被附着面金属暴露而受到海水腐蚀，造成危险。第三，污染生物会阻塞水下设施，降低设备运行效率，甚至发生危险。目前对船体、FPSO(Floating Production Storage and Offloading，浮式储油卸油装置)等大型物件表面海生物清除办法主要为上岸后进行清理，上岸成本非常高，且效率较低，船舶等的误工时间长，使得综合清洗成本高昂。除了成本高外，上岸清洗如高压水清洗法则存在压力高能耗高、操作具有危险性、破坏原有涂层等不足；喷砂法存在噪音大、有污染、危害人员健康、破坏涂层等不足；人工铲除法存在成本高、效率低下、效果不佳、破坏涂层等缺点。水下清洗办法可以避免上坞，从而节省成本，但现有的水下清洗设备主要为摩擦式清洗机，利用物理作用对污染物进行刮擦，其缺点有设备庞大、设备成本高、作业强度大、效率低、对坚硬海生物清洗效果不佳、容易刮伤涂层等。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种浮力式负压吸附清洗器，本清洗器利用空化射流进行水下清洗，采用较低水压不对操作人员造成威胁同时不会伤害原有涂层，在水下使用时操作方便、作业效率高。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种浮力式负压吸附清洗器，包括框架，所述框架上设置有轮子、把手和清洗器，所述清洗器包括旋转密封接口结构、清洗旋转结构、反冲水管和整流罩，所述旋转密封接口结构连接清洗器的进水口，水流经进水口进入旋转密封接口结构后同时进入到反冲水管和清洗旋转结构内，所述清洗旋转结构设置在整流罩内，清洗旋转结构包括中心轴及安装在中心轴上的旋转清洗头，水流经中心轴进入旋转清洗头后由旋转清洗头两端的喷嘴排出。

所述旋转密封接口结构包括旋转密封接口、旋转密封旋扣挡圈、旋转密封旋扣，所述旋转密封接口一端连通清洗器的进水口，另一端连通中心轴，旋转密封接口可转动的设置在旋转密封旋扣内，旋转密封接口上固定有限制旋转密封旋扣位置的旋转密封旋扣挡圈，在旋转密封接口和旋转密封旋扣之间设置有滚珠。

所述清洗旋转结构还包括套设在中心轴上的旋转中心体，所述旋转清洗头设置在旋转中心体两侧且内部和旋转中心体相通，在中心轴上设置有供水流流入旋转中心体的通水孔，所述喷嘴在旋转清洗头上倾斜设置，喷嘴处水流喷出后的反作用力推动旋转中心体绕中心轴做圆周运动。

在旋转中心体上方设置有用于密封和定位的上格莱圈及推力轴承，下方设置有用于密封和定位的下格莱圈和角接触球轴承。

所述整流罩上设置有若干个圆孔，整流罩上方设置有调节圆孔大小的整流罩旋转片，所述整流罩旋转片通过整流罩压盖压紧。

所述整流罩压盖为周向带有若干凹槽的齿轮状结构，整流罩压盖和中心轴之间螺纹连接。

所述反冲水管的出水端设置有控制清洗器前进速度的反冲控制阀。

所述中心轴和旋转清洗头固定连接，中心轴上连接有控制中心轴转速的电机或马达。

所述把手上安装有手电筒。

所述框架上安装有浮力舱。

本发明的有益效果：

1、本发明具有结构简单、运行可靠，便于维修无需上坞，在水下作业的优点，利用空化射流清洗，对坚硬海生物清洗效果显著；低压安全(通常小于20MPa)，不对操作人员构成威胁；利用较低水压，不伤害原有涂层；使用海水或淡水作为清洗液，无污染，环保，采用旋转结构提高清洗效率。

2、本发明清洗旋转结构连同水射流在整流罩内产生负压，使设备无需外力自动吸附在被清洗物表面，并且能通过自身水射流推进清洗器前进，大大减轻施工人员的劳动强度。

3、本发明的旋转密封接口结构即可起到密封作用，又可以自由转动，旋转密封接口转动可使本清洗器在水下灵活改变姿态，胶管不顺产生的扭力可在水下方便的调整过来，也可方便地调整清洗器姿态使其贴附在被清洗面的各个位置。

4、本发明的整流罩旋转片用来调节整流罩上开孔的大小，通过调节开口大小，调节整流罩内外水流交换，从而调节清洗器清洗时的吸附力强弱；配合使用推力轴承和角接触球轴承，减少旋转震动和摩擦。

5、本发明的浮力舱在水中为设备提供浮力，以抵消本发明的重力，增加设备在水中的可操作性，减少操作人员在水中的负担，增加操作性有利于减小水下作业的危险性。

6、本发明可通过反冲控制阀的调节，可控制清洗器的前进速度，进而控制清洗强度与效率。

附图说明

附图1为本发明主视图结构示意图；

附图2为本发明仰视图结构示意图；

附图3为本发明立体图结构示意图；

附图4为本发明实施例1结构示意图；

附图5为本发明旋转密封接口结构剖视图；

附图6为本发明实施例2结构示意图；

附图7为本发明喷嘴水平倾斜角结构示意图；

附图8为本发明喷嘴垂直面倾斜角结构示意图。

附图中所示标号：1、把手；2、手电筒；3、轮子；4、浮力舱；5、框架；6、整流罩旋转片；7、进水连接件；8、整流罩；9、旋转密封接口；10、旋转密封旋扣挡圈；11、旋转密封旋扣；12、中心轴；13、外壳；14、整流罩压盖；15、推力轴承；16、上端盖；17、上格莱圈；18、旋转中心体；19、下格莱圈；20、下端盖；21、角接触球轴承；22、紧固螺帽；23、旋转清洗头；24、喷嘴；25、反冲弯管；26、反冲开关调节；27、反冲水管；28、反冲开关把手；29、前高压密封圈；30、前密封压垫；31、前密封端盖；32、密封外壳；33、后高压密封圈；34、后密封压垫；35、后密封端盖；36、凸台；37、滚珠；38、密封圈；39、定位销。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如附图1、2、3所示，一种浮力式负压吸附清洗器，包括框架5，框架5上设置有轮子3、把手1和清洗器，清洗器包括旋转密封接口结构、清洗旋转结构、反冲水管27和整流罩8，旋转密封接口结构连接清洗器的进水口，水流经进水口进入旋转密封接口结构后同时进入到反冲水管27和清洗旋转结构内，清洗旋转结构设置在整流罩8内，清洗旋转结构包括中心轴12及安装在中心轴12上的旋转清洗头23，水流经中心轴12进入旋转清洗头23后由旋转清洗头23两端的喷嘴24排出。

在本发明中，把手1分别通过多根支撑柱固定在框架5上，多个轮子3安装在框架上，进水口设置在进水连接件7上，进水连接件连接旋转密封接口结构，低压水流通过进水连接件7上的进水口同时进入到反冲水管27和清洗旋转结构内，进入反冲水管27的水直接排出，靠反冲力可推动本清洗器运动，进入清洗旋转结构的水流经两侧的喷嘴24排出进行污物的清洗，清洗旋转结构清洗时通过旋转实现高效的清洗，其旋转可通过倾斜设置的喷嘴24喷水后的反作用力实现也可通过外部驱动动力驱动中心轴12转动实现。

如附图4、5所示，本发明中，所述旋转密封接口结构包括旋转密封接口9、旋转密封旋扣挡圈10、旋转密封旋扣11，所述旋转密封接口9一端连通清洗器的进水口，另一端连通中心轴12，旋转密封接口9可转动的设置在旋转密封旋扣11内，旋转密封接口9上固定有限制旋转密封旋扣11位置的旋转密封旋扣挡圈10，在旋转密封接口9和旋转密封旋扣11之间设置有滚珠37。中心轴12固定在旋转密封旋扣11上并于旋转密封接口9连通，旋转密封接口9上安装密封圈38，起到润滑和密封的作用，旋转密封旋扣挡圈10起到限制旋转密封旋扣11移动的作用，旋转密封接口旋扣挡圈10通过定位销39固定在旋转密封接口9上；旋转密封旋扣11在内部为旋转密封接口9提供空间，旋转密封接口9上设置凸台36，滚珠37设置在凸台36和旋转密封旋扣11之间，凸台36不与旋转密封旋扣11内部接触，内部的旋转密封接口9受压后通过旋转密封旋扣11压紧滚珠37，滚珠37在旋转密封接口9内部凸台36与旋转密封旋扣11间滚动，减少摩擦，由此保证旋转密封接口9可以轻松的转动；旋转密封挡圈10和旋转密封旋扣11之间设置有间隙，使用旋转密封旋扣挡圈10将旋转密封旋扣11定位，用于防止其脱落或其中滚珠37错位；旋转密封接口结构转动可以使负压吸附清洗器在水下灵活改变姿态，胶管(图中未示出)不顺产生的扭力可在水下方便的调整过来，也可方便地调整清洗器姿态使其贴附在被清洗面的各个位置。

如附图4所示，本发明的清洗旋转结构还包括套设在中心轴12上的旋转中心体18，旋转清洗头23设置在旋转中心体18两侧且内部和旋转中心体18相通，在中心轴12上设置有供水流流入旋转中心体18的通水孔，喷嘴24在旋转清洗头23上倾斜设置，喷嘴24处水流喷出后的反作用力推动旋转中心体18绕中心轴12做圆周运动。旋转中心体18上部有上格莱圈17、上端盖16、推力轴承15定位，下端有下格莱圈19、下端盖20、角接触球轴承21定位，底部通过紧固螺帽22锁紧，上格莱圈17和下格莱圈19可以有效防止水中杂质进入轴承部分，减少轴承磨损延长使用寿命。

喷嘴24的水流有两部分作用，一部分是提供旋转动力，另一部分是提供打击力，其在水平面与Y轴有一定角度，在垂直面与Z轴有一定角度(如附图7、附图8所示)。空化清洗盘优选压力为10～30MPa，喷嘴24与旋转清洗头23的角度一般设置在30°～45°之间，转速设计在1500r/min以下，水流喷出后产生的反作用力推动旋转中心体18转动，带有一定角度的射流使得整流罩8内的液体流速加快，压力降低，由此产生了负压吸附力，同时旋转的清洗喷头也增强了清洗效率，使得清洗盘在清洗圆周范围内自动高效清洗。

根据泵组流量以及压力等需要选择合适的管径，由于压力以及流量越大，压力损失越大，相反的，内径越大，压力损失越小。如果压力损失过大，达不到空化所需压力的话，空化现象不能正常发生，严重影响清洗效果。通常情况下，压力损失要控制两兆帕以内，综合考虑经济性，内径一般选择在10～20mm之间。一般清洗作业需要在海水里进行，所以通常选择316作为常用材料，通过查表计算，如果内径一般选择在10～20mm之间，那么壁厚通常在3～5mm之间。

本发明中负压调节由整流罩旋转片6，整流罩8，整流罩压盖14组成。整流罩旋转片6和整流罩8上均开有圆孔，整流罩压盖14外侧为较大的齿轮状结构便于在水下扭动，通过扭动整流罩压盖14可调整对整流罩旋转片6的压力松紧，当旋松整流罩压盖14时，可以方便调节整流罩旋转片6位置，当其位置调整好后，再旋紧整流罩压盖14，使其固定住整流罩旋转片6。整流罩旋转片6用来调节整流罩8上开孔的大小，通过调节开口大小，调节整流罩8内外水流交换，从而调节清洗器清洗时的吸附力强弱。

如附图5所示，在本发明中中心轴12和旋转清洗头23还可直接固定连接，中心轴12可以带键槽，可以加装齿轮或者皮带轮由电机或液压马达驱动实现转速的调节。

为了能够控制清洗器前前进的速度和方便移动，在反冲水管27的出水端设置有控制清洗器前进速度的反冲控制阀，主要包括反冲开关调节26和反冲开关把手28，通过反冲开关调节26调节开关大小，可以控制清洗器的前进速度，进而控制清洗强度与效率。

在框架5上安装手电筒可以在水下浑浊或者昏暗的环境下看清前方待清洗物和后方的已清洗表面情况，同时浮力舱4在水中为设备提供浮力，以抵消本发明的重力，增加设备在水中的可操作性，减少操作人员在水中的负担，增加操作性有利于减小水下作业的危险性。本发明还可通过调整轮子3的直径大小来间接调节喷嘴与被清洗面距离，已达到最优清洗靶距。

实施例1：如附图4所示，一种浮力式负压吸附清洗器，包括框架5，框架5上设置有轮子3、把手1和清洗器，清洗器包括旋转密封接口结构、清洗旋转结构、反冲水管27和整流罩8，旋转密封接口结构连接清洗器的进水口，水流经进水口进入旋转密封接口结构后同时进入到反冲水管27和清洗旋转结构内，清洗旋转结构设置在整流罩8内，旋转密封接口结构包括旋转密封接口9、旋转密封旋扣挡圈10、旋转密封旋扣11，所述旋转密封接口9一端连通清洗器的进水口，另一端连通中心轴12，旋转密封接口9可转动的设置在旋转密封旋扣11内，旋转密封接口9上固定有限制旋转密封旋扣11位置的旋转密封旋扣挡圈10，在旋转密封接口9和旋转密封旋扣11之间设置有滚珠37，所述清洗旋转结构还包括套设在中心轴12上的旋转中心体18，所述旋转清洗头23设置在旋转中心体18两侧且内部和旋转中心体18相通，在中心轴12上设置有供水流流入旋转中心体18的通水孔，所述喷嘴24在旋转清洗头23上倾斜设置，喷嘴24处水流喷出后的反作用力推动旋转中心体18绕中心轴12做圆周运动。旋转中心体18上部有上格莱圈17、上端盖16、推力轴承15定位，下端有下格莱圈19、下端盖20、角接触球轴承21定位，底部通过紧固螺帽22锁紧。本实施例中倾斜设置的喷嘴24水流喷出后反作用力推动旋转中心体18转动，无需其它动力辅助，结构更为简单，成本更为低廉，同时能够实现较高的清洗效率。

实施例2：如附图5所示，与实施例1不同之处在于，在本实施例中改用传统驱动形式，在中心轴12处设置密封结构，其主要包括前高压密封圈29、前密封压垫30；前密封端盖31；密封外壳32；后高压密封圈33；后密封压垫34；后密封端盖35组成，依靠前后密封圈和压垫，水流由密封外壳32进入中心轴12后经中心轴12内部空腔进入到旋转清洗头23内，并由旋转清洗头23的喷嘴24喷出，密封圈和密封压垫采取开环的安装形式，方便安装和维护。密封外壳32包含一个进水口，工作时连接进入软管，密封外壳32有固定孔，安装时固定到支撑上不随中心轴12转动。工作时，旋转清洗头23与中心轴12采用螺纹连接，螺纹旋紧方向与中心轴12旋转方向一致，中心体旋转过程中螺纹连接不会松动，保证了可靠性，中心轴12顶端带有键槽，可选择匹配联轴器或者齿轮减速器，动力源选择匹配电机或者液压马达。工作时，电机或者液压马达带动中心轴12旋转，然后中心轴12带动旋转清洗头23旋转，清洗一个圆形区域的海生物1电机或者液压马达转速可控，针对海生物的种类和附着程度调节转速，大大提高了清洗效率。

Claims (10)

1.一种浮力式负压吸附清洗器，包括框架(5)，所述框架(5)上设置有轮子(3)、把手(1)和清洗器，其特征在于：所述清洗器包括旋转密封接口结构、清洗旋转结构、反冲水管(27)和整流罩(8)，所述旋转密封接口结构连接清洗器的进水口，水流经进水口进入旋转密封接口结构后同时进入到反冲水管(27)和清洗旋转结构内，所述清洗旋转结构设置在整流罩(8)内，清洗旋转结构包括中心轴(12)及安装在中心轴(12)上的旋转清洗头(23)，水流经中心轴(12)进入旋转清洗头(23)后由旋转清洗头(23)两端的喷嘴(24)排出。

2.如权利要求1所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述旋转密封接口结构包括旋转密封接口(9)、旋转密封旋扣挡圈(10)、旋转密封旋扣(11)，所述旋转密封接口(9)一端连通清洗器的进水口，另一端连通中心轴(12)，旋转密封接口(9)可转动的设置在旋转密封旋扣(11)内，旋转密封接口(9)上固定有限制旋转密封旋扣(11)位置的旋转密封旋扣挡圈(10)，在旋转密封接口(9)和旋转密封旋扣(11)之间设置有滚珠(37)。

3.如权利要求1所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述清洗旋转结构还包括套设在中心轴(12)上的旋转中心体(18)，所述旋转清洗头(23)设置在旋转中心体(18)两侧且内部和旋转中心体(18)相通，在中心轴(12)上设置有供水流流入旋转中心体(18)的通水孔，所述喷嘴(24)在旋转清洗头(23)上倾斜设置，喷嘴(24)处水流喷出后的反作用力推动旋转中心体(18)绕中心轴(12)做圆周运动。

4.如权利要求3所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：在旋转中心体(18)上方设置有用于密封和定位的上格莱圈(17)及推力轴承(15)，下方设置有用于密封和定位的下格莱圈(19)和角接触球轴承(21)。

5.如权利要求1所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述整流罩(8)上设置有若干个圆孔，整流罩(8)上方设置有调节圆孔大小的整流罩旋转片(6)，所述整流罩旋转片(6)通过整流罩压盖(14)压紧。

6.如权利要求5所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述整流罩压盖(14)为周向带有若干凹槽的齿轮状结构，整流罩压盖(14)和中心轴(12)之间螺纹连接。

7.如权利要求1所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述反冲水管(27)的出水端设置有控制清洗器前进速度的反冲控制阀。

8.如权利要求1所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述中心轴(12)和旋转清洗头(23)固定连接，中心轴(12)上连接有控制中心轴(12)转速的电机或马达。

9.如权利要求1所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述把手(1)上安装有手电筒(2)。

10.如权利要求1所述的一种浮力式负压吸附清洗器，其特征在于：所述框架(5)上安装有浮力舱(4)。