CN109129201A - 一种船舶的高压水射流除锈工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶的高压水射流除锈工艺,包括如下步骤:配置具有除锈清洗装置的机器人,以机器人横向、纵向逐行行走作业的方式,调节机器人和除锈清洗装置的工艺参数,将高压水射流喷射在船舶外壁的锈面上;配置真空抽吸装置产生真空作用在除锈清洗装置上;高压水射流冲击船舶外壁的进行清洗锈面,同时产生的高温使船舶外壁表面的水分蒸发。本发明的有益效果是:能实现船舶绿色、高效、高质量的除锈清洗。
Description
技术领域
本发明涉及船舶除锈技术领域,特别是涉及一种船舶的高压水射流除锈工艺。
背景技术
船舶除锈清洗是船舶工业中的一项重要业务,是造船和修船不可或缺的重要环节,是船舶涂装前的首要步骤,另外由于船舶外壁长期沉浸在海水中,饱受海水的侵蚀,不可避免的发生锈蚀,为提高船舶的使用寿命和增加使用安全性,当船舶外壁锈蚀到一定程度时,必须进行除锈清洗。
而现有的除锈方法大都采用传统的人工手持喷枪进行喷干砂除锈,这种除锈工艺成本非常之高,需要耗费大量的铜矿砂以及需要人力,除成本高外,长期处于这种环境中,工人也容易患职业病,另外,这样的作业方式也容易出事故。
目前也有其他除锈方式,如高压弥雾技术,依然需要铜矿砂,除锈成本非常高。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种高压水射流除锈方法,利用高压水射流技术和真空技术配合除锈,并能有限防止返锈,是通过如下技术方案实现的。
一种船舶的高压水射流除锈工艺,包括如下步骤:
配置具有除锈清洗装置的机器人,以机器人横向、纵向逐行行走作业的方式,调节机器人和除锈清洗装置的工艺参数,将高压水射流喷射在船舶外壁的锈面上;
配置真空抽吸装置产生真空腔在除锈清洗装置上,除锈清洗装置的喷头设置在真空腔内;
高压水射流冲击船舶外壁的进行清洗锈面,同时产生的高温使船舶外壁表面的水分蒸发。
进一步的,高压水射流的工艺参数包括射流压力、喷嘴安装角度、射流靶距、喷头旋转速度和机器人行走速度。
其中,射流压力满足公式:
其中,S是机器人行走速度,单位mm/s;
P是工作压力,单位Mpa;
dn喷嘴直径,单位是mm;
h是破坏深度,单位是mm;
σt是材料抗拉强度,单位Mpa。
其中,射流靶距满足:射流打击力P=f(L);则最佳靶距:Popt=f(P,dn)。
其中,除锈清洗装置的喷嘴安装角度在0°~30°。
其中,除锈清洗装置的喷头旋转速度坐匀速圆周运动,喷头打击壁面的实际运动轨迹为2个运动的合成运动,设高压水喷头的打击点坐标为(x,y),随着时间t变化,初始位置位于x轴正半轴的单个高压水喷头打击壁面的轨迹方程式如下:
其中,R为喷头匀速旋转的轨迹半间,ω为喷头匀速旋转的角速度,V为机器人匀速直行的速度。
喷头匀速旋转相邻两周期的轨迹线为相邻轨迹线,当满足t2=t1+2π/ω时,相邻两轨迹线之间的最大距离Δy=y(t2)-y(t1),令n为喷头匀速旋转的转速,则,可得:
令上述高压水射流的水柱打击壁面能有效除锈的宽度是W,只有当Δy≤W时,清洗器才能除锈干净,即
根据上述公式,在具体实施例中,除锈清洗装置选用8个喷头,最外层的喷嘴旋转半径相同,上述公式可调整为
本发明的有益效果是:能实现船舶绿色、高效、高质量的除锈清洗。
附图说明
图1是本发明的具体实施例中喷嘴参数设计示意图。
图2是本发明的具体实施例中喷嘴及流场的网格划分。
图3是本发明的具体实施例中靶面打击力示意图。
图4是本发明的具体实施例中剪切力径向分布图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图,以本发明的具体实施例进行详细说明。
一种船舶的高压水射流除锈工艺,包括如下步骤:
配置具有除锈清洗装置的机器人,以机器人横向、纵向逐行行走作业的方式,调节机器人和除锈清洗装置的工艺参数,将高压水射流喷射在船舶外壁的锈面上;
上述机器人是一种船舶专用的爬壁机器人,是一种履带磁吸式机器人,通过马达驱动机器人横向、纵向逐行行走,配置在机器人上的除锈清洗装置清理船舶外壁的锈面。
配置真空抽吸装置产生真空作用在除锈清洗装置上;将除锈喷嘴安装在一个真空腔内,形成旋转射流,在一个真空腔内,常温水泵送至超高压水时候进行除锈清洗。
高压水射流冲击船舶外壁的进行清洗锈面,同时产生的高温使船舶外壁表面的水分蒸发。同时,在真空腔内形成高温度场,可以实现即除即干。同时,真空抽吸装置的负压抽吸作用还实现了废水废料回收,达到防止返锈和环保的效果。
上述高压水射流的工艺参数包括射流压力、喷嘴安装角度、射流靶距、喷头旋转速度和机器人行走速度。
射流压力是影响除锈的最重要因素,纯水射流除锈要求设备不得不在超高压工况运行,运行压力越高,除锈效率高,但对设备的损害越大,所以控制射流压力的范围,才能在保证效率的基础上,最大限度延长设备的使用寿命,是降低成本的关键因素,是通过下面公式来确定:
其中,S是机器人行走速度,单位mm/s;
P是工作压力,单位Mpa;
dn喷嘴直径,单位是mm;
h是破坏深度,单位是mm;
σt是材料抗拉强度,单位Mpa。
根据上述公式,达到Sa2.5的除锈效果,射流压力在240~260Mpa作用。
其中,射流靶距满足:以超过压单喷嘴细射流为例,设打击力P=f(L);则最佳靶距为:Popt=f(P,dn)。如图3所示,所寻找的靶距也就是图中曲线凸出部分,通常,这一范围较小,通过实施例,假设采用0.3mm的圆锥形收敛喷嘴,则根据上述公式计算,最佳的射流靶距在10~20mm之间,在实际应用中,喷嘴的直径不同,则射流靶距也不同,以上仅是其一实施例。
如图1所示在本发明的具体实施例中,保持其他高压水射流的工作参数不变,采用射流压力位200Mpa,流量为30L/min,喷嘴依然圆锥收敛型,喷嘴直径定为1mm,入射角度为0°,即射流垂直冲击靶面,改变射流的靶距,将射流的靶距分别定位5mm、10mm、15mm、20mm、25mm
其中,除锈清洗装置的喷嘴安装角度在0°~30°,靶面获得的射流作用力最大,考虑到上述安装角度产生的切向力,容易剥落油漆层,喷嘴安装角度在接近或等于30°时,效果最佳。
如图4所示,剪切力对船面油漆的去除有关键性作用,图中可以清晰看到剪切力的变化趋势,在射流中心点周围呈双峰曲线形式,从周围最大剪切力区域到射流中心,剪切力迅速减少到0,最大剪切力区域之外,随着射流中心的距离越来越大,剪切力的数值越来越小。
配置具有除锈清洗装置的机器人,需要除锈清洗装置的喷头旋转速度和机器人行走速度协调,如果高压射流的喷嘴旋转速度和机器人行走速度不协调时,致使射流轨迹清晰但不相连,呈网状断续,会影响到除锈、清洗效果,如转速太高,容易使得启动力扭矩不够而难以转动,旋转速度过慢,则射流呈雾化状,打击力分散,当力度不够时,不能完全除去表面的锈迹,需要多次才能将锈面完全清除。
除锈清洗装置的喷头旋转速度坐匀速圆周运动,喷头打击壁面的实际运动轨迹为2个运动的合成运动,设高压水喷头的打击点坐标为(x,y),随着时间t变化,初始位置位于x轴正半轴的单个高压水喷头打击壁面的轨迹方程式如下:
其中,R为喷头匀速旋转的轨迹半间,ω为喷头匀速旋转的角速度,V为机器人匀速直行的速度。
喷头匀速旋转相邻两周期的轨迹线为相邻轨迹线,当满足t2=t1+2π/ω时,相邻两轨迹线之间的最大距离Δy=y(t2)-y(t1),令n为喷头匀速旋转的转速,则,可得:
令上述高压水射流的水柱打击壁面能有效除锈的宽度是W,只有当Δy≤W时,清洗器才能除锈干净,即
根据上述公式,在具体实施例中,除锈清洗装置选用8个喷头,最外层的喷嘴旋转半径相同,上述公式可调整为
除锈清洗装置中,喷嘴是形成高野谁射流工况的直接元件,最高压水射流的工作效果有着重要影响,圆锥收敛型喷嘴的除锈性能最好,如图2所示,是圆锥收敛型喷嘴的设计图,收缩角α为13°,长径比I/d为3,喷嘴直径d为0.3mm。结合图,喷嘴直径为1mm,长径比为3,收缩角为13°,则流场模型是直径50mm,高是200mm的圆柱形,如图3所示。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种船舶的高压水射流除锈工艺,包括如下步骤:
配置具有除锈清洗装置的机器人,以机器人横向、纵向逐行行走作业的方式,调节机器人和除锈清洗装置的工艺参数,将高压水射流喷射在船舶外壁的锈面上;
配置真空抽吸装置产生真空腔在除锈清洗装置上,除锈清洗装置的喷头设置在真空腔内;
高压水射流冲击船舶外壁的进行清洗锈面,同时产生的高温使船舶外壁表面的水分蒸发。
2.根据权利要求1所述的高压水射流除锈工艺,其特征在于,参数包括射流压力、喷嘴安装角度、射流靶距、喷头旋转速度和机器人行走速度。
3.根据权利要求1所述的高压水射流除锈工艺,其特征在于,射流压力满足公式:
其中,S是机器人行走速度,单位mm/s;
P是工作压力,单位Mpa;
dn喷嘴直径,单位是mm;
h是破坏深度,单位是mm;
σt是材料抗拉强度,单位Mpa。
4.根据权利要求1所述的高压水射流除锈工艺,其特征在于,射流靶距满足:射流打击力P=f(L);则最佳靶距:Popt=f(P,dn)。
5.根据权利要求1所述的高压水射流除锈工艺,其特征在于,除锈清洗装置的喷嘴安装角度在0°~30°。
6.根据权利要求1所述的高压水射流除锈工艺,其特征在于,除锈清洗装置的喷头旋转速度坐匀速圆周运动,喷头打击壁面的实际运动轨迹为2个运动的合成运动,设高压水喷头的打击点坐标为(x,y),随着时间t变化,初始位置位于x轴正半轴的单个高压水喷头打击壁面的轨迹方程式如下:
其中,R为喷头匀速旋转的轨迹半间,ω为喷头匀速旋转的角速度,V为机器人匀速直行的速度。
喷头匀速旋转相邻两周期的轨迹线为相邻轨迹线,当满足t2=t1+2π/ω时,相邻两轨迹线之间的最大距离Δy=y(t2)-y(t1),令n为喷头匀速旋转的转速,则,可得:
令上述高压水射流的水柱打击壁面能有效除锈的宽度是W,只有当Δy≤W时,清洗器才能除锈干净,即
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109926235A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-25 | 上海外高桥造船有限公司 | 确定涂装机器人的性能影响因素大小的方法及涂装工艺 |
CN111761518A (zh) * | 2019-04-01 | 2020-10-13 | 上海盛源环保工程有限公司 | 一种船舶表面两层漆除漆工艺 |
CN111791150A (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-20 | 上海盛源环保工程有限公司 | 一种船舶表面四层漆除漆工艺 |
CN111823143A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-27 | 上海盛源环保工程有限公司 | 一种船舶表面六层漆除漆工艺 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4044938A (en) * | 1975-05-20 | 1977-08-30 | Georg Fischer Aktiengesellschaft | Wire coil guiding device for wire treatment apparatus |
US5636558A (en) * | 1995-04-18 | 1997-06-10 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Method and apparatus for directing fluid |
FR2815552A1 (fr) * | 2000-10-24 | 2002-04-26 | Lomapro | Buse a effet rotatif amplifie pour le nettoyage de surfaces au moyen d'un melange air-granulat, sec ou humide, support pour une telle buse, et machine de nettoyage associee |
CN101402078A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-04-08 | 合肥通用机械研究院 | 超高压水射流爬壁除锈成套设备与工艺 |
CN101704241A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-05-12 | 大连海事大学 | 一种船舶壁面除锈爬壁机器人及其工作方法 |
CN101875045A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-11-03 | 大连海事大学 | 一种船舶除锈高压水射流系统及其工作方法 |
CN107825300A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-23 | 青岛北海船舶重工有限责任公司 | 一种高压弥雾船舶除锈设备及船舶除锈方法 |
-
2018
- 2018-09-09 CN CN201811047199.8A patent/CN109129201B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4044938A (en) * | 1975-05-20 | 1977-08-30 | Georg Fischer Aktiengesellschaft | Wire coil guiding device for wire treatment apparatus |
US5636558A (en) * | 1995-04-18 | 1997-06-10 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Method and apparatus for directing fluid |
FR2815552A1 (fr) * | 2000-10-24 | 2002-04-26 | Lomapro | Buse a effet rotatif amplifie pour le nettoyage de surfaces au moyen d'un melange air-granulat, sec ou humide, support pour une telle buse, et machine de nettoyage associee |
CN101402078A (zh) * | 2008-11-07 | 2009-04-08 | 合肥通用机械研究院 | 超高压水射流爬壁除锈成套设备与工艺 |
CN101704241A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-05-12 | 大连海事大学 | 一种船舶壁面除锈爬壁机器人及其工作方法 |
CN101875045A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-11-03 | 大连海事大学 | 一种船舶除锈高压水射流系统及其工作方法 |
CN107825300A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-23 | 青岛北海船舶重工有限责任公司 | 一种高压弥雾船舶除锈设备及船舶除锈方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
屈长龙: "《基于船舶除锈爬壁机器人的高压水流仿真研究及实验验证》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109926235A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-25 | 上海外高桥造船有限公司 | 确定涂装机器人的性能影响因素大小的方法及涂装工艺 |
CN109926235B (zh) * | 2019-03-15 | 2020-06-30 | 上海外高桥造船有限公司 | 确定涂装机器人的性能影响因素大小的方法及涂装工艺 |
CN111761518A (zh) * | 2019-04-01 | 2020-10-13 | 上海盛源环保工程有限公司 | 一种船舶表面两层漆除漆工艺 |
CN111791150A (zh) * | 2019-04-08 | 2020-10-20 | 上海盛源环保工程有限公司 | 一种船舶表面四层漆除漆工艺 |
CN111823143A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-27 | 上海盛源环保工程有限公司 | 一种船舶表面六层漆除漆工艺 |
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