CN112620261A - 一种振荡射流式管道清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种振荡射流式管道清洗装置，包括储液罐，高压水泵和振荡射流喷头，所述振荡射流喷头由至少一个射流振荡器构成，所述射流振荡器包括基板和盖板，所述基板第一端设有入口，所述入口连接有一振荡部，所述振荡部包括振荡腔、两个射流附壁块和两条反馈通道，所述基板第二端设有一出口，所述入口，振荡部和出口相互连通。本发明中的射流喷头结构小巧紧凑，无需额外的机构，只依靠内部流体通道的布置，即可自激产生振荡；没有任何移动零部件，占用空间小，便于携带和组装；可以组成模块化的喷头，性能优越，适于推广应用。

Description

一种振荡射流式管道清洗装置

技术领域

本发明涉及管道清洗装置领域，特别涉及一种振荡射流式管道清洗装置。

背景技术

油管是石油天然气生产、地层水回注及各类工具起下作业等的必经通道。长期输送油、水、气等流体的管道会发生杂质沉积或者堵塞，需要对管道进行处理和疏通。

目前，常见的油管除垢工艺有化学方法、机械磨铣和射流清洗。其中，化学方法对操作和试剂配方要求严格，并且容易造成二次腐蚀；机械磨铣需要配套作业设备并反复起下作业，效率较低，同时油管内壁有机械损伤的风险；射流清洗技术具有成本低、效率高、操作维护简单且适用性强的特点，同时，射流清洗技术主要应用资源为水，连续用量少且可循环利用。射流清洗技术是将高压低速水转换为低压高速射流，借助射流的自身磨削和冲击作用促使附着物、污垢等脱离清洗物表面。近年来，射流清洗技术在各行业得到了快速发展和大面积应用。

然而，目前应用在油管射流除垢中的喷头多为柱状射流喷头或者间接形成连续环状的多孔离心式旋转射流喷头。柱状射流喷头射流辐射面积小，清洗效率不高，而多孔离心式旋转射流喷头施工压力高，喷头价格昂贵，使用寿命短。专利CN201410802615.6公布了一种自激振荡射流发生装置，只依靠装置内流体通道的布置，即可产生自激振荡的射流，但由于自激振荡的射流极不稳定，所以适用于液体雾化领域，在管道清洁方面效果并不理想；专利CN201680034677.4公布了一种射流振荡器，但在应用中并无法满足多变的实际情况。

因此，有必要提供一种成本低、清洗效率高且能适应各种实际情况的新型射流管道清洗装置。

发明内容

本发明提供了一种振荡射流式管道清洗装置，其目的是为了降低施工压力，解决现有油管射流除垢方案中射流辐射范围小，清洗效率低以及射流喷头使用寿命短的问题。同时，通过进一步改进的射流喷头还可以清理各类生产部门中，反应塔、容器、管道及换热器等在应用过程中留置、产生的部分难以清理附着物、污垢、水垢、油垢，部分钢铁构件、管道产生的污锈。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种振荡射流式管道清洗装置，包括：

储液罐、高压水泵和振荡射流喷头；

所述储液罐连接有一第一管路，所述储液罐内装有流动工质；

所述流动工质为单一流体介质或加入微纳米气泡或者高压磨粒的多相混合流体，所述高压磨粒为带有棱角的颗粒，所述高压磨粒的密度为水的2～6倍；

所述高压水泵通过所述第一管路与所述储液罐连接；

所述振荡射流喷头由至少一个射流振荡器构成，所述射流振荡器包括基板和盖板，所述基板第一端设有入口，所述入口连接有一振荡部，所述振荡部包括振荡腔、两个射流附壁块和两条反馈通道，两条所述反馈通道分别设置在所述振荡腔的相对两侧，两个所述射流附壁块分别设置在所述振荡腔和两条所述反馈通道之间，并与所述振荡腔的两个侧面形成附壁射流侧面；所述基板的第二端设有一出口，所述入口、振荡部和出口相互连通；

其中，所述出口形状设置呈远离振荡部方向逐渐扩大，扩大角度范围为0°～85°；

当所述射流振荡器设有多个时，所述振荡射流喷头内还设有基体，所述基体设置于所述射流振荡器的入口端，所述基体内设置有流道，所述基体的内部还设有与所述射流振荡器的数量相同的子流道，所述子流道一端与所述流道连通，另一端与所述入口连通；所述子流道与所述入口角度一致；

其中，所述高压水泵与所述振荡射流喷头之间还设有第二管路。

作为优选，所述反馈通道的第一端共同设置在所述入口处，所述反馈通道的第二端共同设置在所述出口处。

作为优选，所述射流附壁块靠近所述入口端设置有导流部，所述附壁射流靠近所述振荡腔的侧面为凹面。

作为优选，所述盖板与所述基板的侧面密封连接。

作为优选，所述入口形状设置呈靠近振荡部方向逐渐收缩。

作为优选，所述振荡射流喷头为不锈钢、硬质合金或含金刚石膜的金属材质。

作为优选，所述第二管路上还设有阀门。

本发明的装置通过高压水泵驱动储液罐中流体，依次通过射流喷头的入口、振荡部和射流喷头出口，通过振荡部自激振荡作用，形成扇形低压高速射流。

本发明的上述方案有如下的有益效果：本发明中的射流喷头结构小巧紧凑，无需额外的机构，只依靠内部流体通道的布置，即可自激产生振荡；没有任何移动零部件，占用空间小，便于携带和组装；根据面对的实际情况，本申请的射流振荡喷头内的射流振荡器可以模块化自由组合，不同出口的射流协同作用，使装置的清洗效率得到最大化利用，本发明性能优越，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为射流偏向上方射流附壁面，部分射流进入上反馈通道示意图；

图3为射流偏向下方射流附壁面，部分射流进入下反馈通道示意图；

图4为图1的A向剖视图；

图5为图1的B向剖视图；

图6为射流喷头爆炸视图；

图7为本发明实施例2基板的半剖图；

图8为本发明实施例3射流喷头等轴测视图；

图9为本发明实施例3射流喷头拆开视图；

图10为本发明实施例3射流喷头主视图；

图11为本发明实施例3射流喷头剖面图。

附图标记说明

1-储液罐；2-高压水泵；3-振荡射流喷头；4-第一管路；5-第二管路；6-入口；7-出口；8-振荡腔；9-射流附壁块；10-反馈通道；11-附壁射流侧面；12-导流部；13-基板；14-盖板；15-阀门；16-基体；17-流道；18-子流道。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种振荡射流式管道清洗装置。

实施例1

如图1所示，本发明的实施例1提供了一种振荡射流式管道清洗装置，包括：储液罐1，所述储液罐1内装有流动工质，所述储液罐1连接有一第一管路4；高压水泵2，所述高压水泵2通过所述第一管路4与所述储液罐1连接；振荡射流喷头3，所述振荡射流喷头3由至少一个射流振荡器构成，如图4-6所示，所述射流振荡器包括基板13和盖板14，所述基板13第一端设有入口6，所述入口6连接有一振荡部，所述振荡部包括振荡腔8、两个射流附壁块9和两条反馈通道10，两条所述反馈通道10分别设置在所述振荡腔8的相对两侧，两个所述射流附壁块9分别设置在所述振荡腔8和两条所述反馈通道10之间，并与所述振荡腔8的两个侧面形成附壁射流侧面11；所述基板13第二端设有一出口7，所述入口6，振荡部和出口7相互连通；所述射流振荡器的内部经过圆角处理；

其中，所述高压水泵2与所述振荡射流喷头3之间还设有第二管路5；所述入口6形状设置呈靠近振荡部方向逐渐收缩；即入口6越靠近振荡腔8的位置越窄，使得通过高压水泵2驱动的液体由入口进入振荡腔8时产生一个加速的作用并形成射流。

由于科安达附壁效应，在入口6加速后的射流进入振荡腔8会将随机偏向一侧的附壁射流侧面11，假设射流首先偏向于如图2所示位于上方的附壁射流侧面11，主射流将沿着位于上方的附壁射流侧面11通过出口7并向斜下方射出，部分液体进入位于上方的反馈通道10，流回入口6并作用在射流上，使得射流切换到如图3所示位于下方的附壁射流侧面11。相同的，主射流沿着位于下方的附壁射流侧面11通过出口7并向斜上方射出，部分液体进入位于下方的反馈通道10，流回入口6并作用在射流上。如此往复，射流无法稳定附壁于一侧，并在两个附壁射流侧面11之间来回切换，进而形成射流自激振荡。

所述出口7形状设置呈远离振荡部方向逐渐扩大，扩大角度范围为0°～85°；所述反馈通道10的第一端共同设置在所述入口6处，所述反馈通道10的第二端共同设置在所述出口7处；所述射流附壁块9靠近所述入口6端设置有导流部12，所述射流附壁块9靠近所述振荡腔8的侧面为凹面；所述盖板14与所述基板13的侧面密封连接；其中，振荡腔8、射流附壁块9以及反馈通道10等结构均成型在基板13一侧，通过盖板14扣合将基板13侧面密封，并用螺钉等方式紧固连接。因而，整个振荡射流喷头3的结构较为紧凑，几乎没有零部件散件，便于携带和组装，占用空间小，可以组成模块化的喷头，适于推广应用。

所述振荡射流喷头3为不锈钢、硬质合金或含金刚石膜的金属材质；所述第二管路5上还设有阀门15。

本实施案例可用于清洗各类生产部门中，反应塔、容器、管道及换热器等在应用过程中留置、产生的部分难以清理附着物、污垢、水垢、油垢，部分钢铁构件、管道产生的污锈。

实施例2：

如图7所示，本实施方式与实施例1的区别主要为振荡部内部几何形状不同，包括两个射流附壁块9和两条反馈通道10，没有进行圆角处理。本实施例的优点在于通过出口7的射流达到最大偏转角度停留时间较短，扇形射流覆盖范围的工质质量分布更加均匀。

本实施案例装置中流动工质是向液体中加入微纳米气泡的多相混合流体。

微纳米气泡通常是指直径在1nm～50μm的微小气泡。基于实施案例1的技术方案，提前将微纳米气泡注入储液罐1，振荡射流在振荡射流喷头内部进行自激振荡，随着振荡射流从出口7射出，大量微纳米气泡冲击污垢表面，微纳米气泡破裂瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能瞬间释放，此时可激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有非常高的氧化还原电位，其产生的强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物。高压磨粒为带有棱角的颗粒，且密度为水的2～6倍。通过高速运动的水将能量传递给高压磨粒，可以有效提高振荡射流清理污垢的效率。

实施例3：

如图8、图9所示，本实施案例通过插入多条工质流动通道，提供一种间接形成环状射流的射流喷头。所述射流喷头包括基体16、4个盖板14。其中，基体16包括一个流道17和4个子流道18，每个子流道18依次连接一个入口6、一个振荡部和一个出口7。如图10和11所示，入口6、振荡部和出口7均设置在基体16内，通过盖板14将基体16的侧面密封，并用螺钉等方式紧固连接。射流喷头与第二管路5的连接方式有多种，可以是卡扣连接、螺纹连接和通过紧固件连接等。

根据实际使用情况，调整子流道18及其连接的入口6、振荡部和出口7所在平面与射流喷头轴线方向的角度，可以改变所述喷头形成环状射流的覆盖范围，从而满足不同内径油管的清洗需求。本实施案例利用喷头形成的扇形低压高速射流，可以有效提高水资源的利用率和节约能源；通过避免使用现有其他装置中的旋转组件，提高射流喷头的结构稳定和使用寿命。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种振荡射流式管道清洗装置，其特征在于，包括：

储液罐，所述储液罐内装有流动工质，所述储液罐连接有一第一管路；

高压水泵，所述高压水泵通过所述第一管路与所述储液罐连接；

所述流动工质为单一流体介质或加入微纳米气泡或者高压磨粒的多相混合流体，所述高压磨粒为带有棱角的颗粒，所述高压磨粒的密度为水的2～6倍；

振荡射流喷头，所述振荡射流喷头由至少一个射流振荡器构成，所述射流振荡器包括基板和盖板，所述基板第一端设有入口，所述入口连接有一振荡部，所述振荡部包括振荡腔、两个射流附壁块和两条反馈通道，两条所述反馈通道分别设置在所述振荡腔的相对两侧，两个所述射流附壁块分别设置在所述振荡腔和两条所述反馈通道之间，并与所述振荡腔的两个侧面形成附壁射流侧面；所述基板第二端设有一出口，所述入口，振荡部和出口相互连通；

其中，所述出口的形状设置呈远离振荡部方向逐渐扩大，扩大角度范围为0°～85°；

当所述射流振荡器设有多个时，所述振荡射流喷头内还设有基体，所述基体设置于所述射流振荡器的入口端，所述基体内设置有流道，所述基体的内部还设有与所述射流振荡器的数量相同的子流道，所述子流道一端与所述流道连通，另一端与所述入口连通；所述子流道与所述入口角度一致；

其中，所述高压水泵与所述振荡射流喷头之间还设有第二管路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反馈通道的第一端共同设置在所述入口处，所述反馈通道的第二端共同设置在所述出口处。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射流附壁块靠近所述入口端设置有导流部，所述附壁射流靠近所述振荡腔的侧面为凹面。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盖板与所述基板的侧面密封连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述入口形状设置呈靠近振荡部方向逐渐收缩。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振荡射流喷头为不锈钢、硬质合金或含金刚石膜的金属材质。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二管路上还设有阀门。

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