CN201799358U - 涡流脉冲共振射流喷头装置 - Google Patents

涡流脉冲共振射流喷头装置 Download PDF

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本实用新型涉及一种利用涡流振荡脉冲射流进行工业清洗、表面涂层剥离、去毛刺、除锈或者除漆的涡流脉冲共振射流喷头装置，包括喷嘴壳体、喷嘴、喷嘴座、变幅杆与射流高压管路，在喷嘴壳体内开设有振荡腔，喷嘴具有涡流振荡喷头出口，在振荡腔位置的喷嘴壳体上设有共振振子，在喷嘴壳体上设有振幅频率调节器，振幅频率调节器与共振振子配合使用并用于调节共振振子的振荡频率和振幅，在喷嘴壳体上设有锁紧螺母，在喷嘴壳体外设有超声波涡流换能器，超声波涡流换能器具有超声涡流电缆接口，在喷嘴壳体上安装有变幅杆。本实用新型采用涡流脉冲共振射流喷头技术，在振动腔内设置共振振子，产生的高频振荡共振脉冲射流，提高能量转换效能，大大降低使用压力，节能减排。

Description

涡流脉冲共振射流喷头装置
技术领域
本实用新型涉及一种利用涡流振荡脉冲射流进行工业清洗、表面涂层剥离、去毛刺、除锈或者除漆的涡流脉冲共振射流喷头装置。
背景技术
高压水射流技术及装备是一种广泛地应用于工业清洗、切割、除毛刺、表面涂层剥离、除锈除漆等的新技术。在一般的工业清洗中，绝大多数都是采用连续高压纯水射流。在除锈、除漆及表面涂层剥离等工作领域，所需高压水的压力一般都在150~250Mpa，而在清除一些较硬的金属涂层及除毛刺等工作，则更需要高达350~420Mpa的连续高压纯水射流才能完成。
由于连续高压纯水射流的缺点，近年来，开发了一种超声波脉冲清洗装置，以提供非连续，或称之为“子弹”的高频脉冲水射流。由于水锤现象引起的打击力，通过水射流的高频震荡脉冲得到的打击力的放大倍率约为3~5倍。所以，为了达到同样的清洗能力，只需要用功率小3~5倍的压力源运转。由于超声波脉冲清洗装置可以与更小和更便宜的高压泵一起使用，所以它比连续流水射流清洗更经济。另外，喷嘴，管道和配件中的水射流压力非常小，系统更为稳定。
在现有的超声波高压水射流装置中，尽管美国专利5154347中描述的超声波水射流喷咀和装置代表了水射流切割和清洗技术中的实质性突破，在美国专利5154347中描述的超声波水射流喷咀由于只与传统的高压水发生装置结合使用，实用证明其不是最佳的。所描述的超声射水器由于原理和结构的原因。还存在以下各种问题和缺点：
1、尽管现有涡流喷咀的清洗效果较好，可提高效果3倍左右，但由于其混合腔的结构和设计存在改进空间，频率及振幅随负载变化较大，无法形成稳定的脉冲振荡射流，能量损失大，其效率较低；
2、变幅杆的几何结构形状不合理，运行一段时间后前端表面会很快形成空化侵蚀，使用寿命短。
实践证明有必要进一步改进涡流脉冲射流喷咀及变幅杆的结构设计，以提高其清洗效率。从共振频率负载匹配入手，建立强力自激共振频率匹配，从流体动力学及振动学的观点使其更有效的与涡流产生高频共振脉冲的效果，以达到更有效地表面清洗、剥离、除锈与除漆的效率。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可强化脉冲射流对材料表面的冲蚀和破碎作用、大大地降低了能耗、降低设备的制造成本和运行维护费用、节能减排并提高清洗效率的涡流脉冲共振射流喷头装置。
按照本实用新型提供的技术方案，所述涡流脉冲共振射流喷头装置，包括喷嘴壳体、喷嘴、喷嘴座、变幅杆与射流高压管路，在喷嘴壳体内开设有振荡腔，喷嘴具有涡流振荡喷头出口，在振荡腔位置的喷嘴壳体上设有共振振子，在喷嘴壳体上设有振幅频率调节器，振幅频率调节器与共振振子配合使用并用于调节共振振子的振荡频率和振幅，在喷嘴壳体上设有锁紧螺母，锁紧螺母与振幅频率调节器配合使用并用于将振幅频率确定后予以锁紧，在喷嘴壳体外设有超声波涡流换能器，超声波涡流换能器具有超声涡流电缆接口，在喷嘴壳体上通过压紧螺母安装有变幅杆，变幅杆的大头端与超声波涡流换能器接触，变幅杆的小头端伸入振荡腔内。
所述射流高压管路的脉冲射流入口沿着振荡腔的切向设置。
所述变幅杆为外径递减的阶梯状圆柱体，相邻两段圆柱之间通过圆锥面平滑过渡。所述变幅杆的材质为钛合金制成。
所述喷嘴壳体、喷嘴、喷嘴座、共振振子、锁紧螺母、振幅频率调节器与压紧螺母均采用钛合金制成。
本实用新型与现有的涡流射流相比具有以下的优点：
1、采用涡流脉冲共振射流喷头技术，在振动腔内设置共振振子，产生的高频振荡共振脉冲射流，提高能量转换效能，大大降低使用压力，节能减排；
2、采用振幅频率调节器，配以锁定装置，简单可靠，调节范围广，能产生稳定的高频振荡共振脉冲射流。
3、采用特别设计的变幅杆，能产生高强度振荡脉冲源，并延长使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型中变幅杆的放大图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示：该涡流脉冲共振射流喷头装置，包括喷嘴壳体9、喷嘴2、喷嘴座3、变幅杆8与射流高压管路16，在喷嘴壳体9内开设有振荡腔7，喷嘴2具有涡流振荡喷头出口1，在振荡腔7位置的喷嘴壳体9上设有共振振子6，在喷嘴壳体9上设有振幅频率调节器5，振幅频率调节器5与共振振子6配合使用并用于调节共振振子6的振荡频率和振幅，在喷嘴壳体9上设有锁紧螺母4，锁紧螺母4与振幅频率调节器5配合使用并用于将振幅频率确定后予以锁紧，在喷嘴壳体9外设有超声波涡流换能器11，超声波涡流换能器11具有超声涡流电缆接口12，在喷嘴壳体9上通过压紧螺母15安装有变幅杆8，变幅杆8的大头端与超声波涡流换能器11接触，变幅杆8的小头端伸入振荡腔7内。
所述射流高压管路16的脉冲射流入口10沿着振荡腔7的切向设置。
所述变幅杆8为外径递减的阶梯状圆柱体，相邻两段圆柱之间通过圆锥面平滑过渡。所述变幅杆8的材质为钛合金制成。
所述喷嘴壳体9、喷嘴2、喷嘴座3、共振振子6、锁紧螺母4、振幅频率调节器5与压紧螺母15均采用钛合金制成。
在涡流脉冲共振射流喷头装置的上面设置超声波涡流换能器11，超声波涡流换能器11下面安装有变幅杆8，变幅杆8通过压紧螺母15与喷嘴壳体9联结，在喷嘴壳体9的一侧设置有脉冲射流入口10，高压水通过射流高压管路16将高压泵产生的高压水引入脉冲射流入口10，再进入喷嘴壳体9的振荡腔7，在高压水和脉冲的振荡腔7中设置了共振振子6，共振振子6的振幅和频率可通过振幅频率调节器5进行控制，在振幅频率调节器5上同时设置有振幅频率锁紧螺母4，当振幅频率调节器5调节到设定所需要的振幅和频率后，将锁紧螺母4锁紧，以确保其稳定可靠；高压水是通过侧面的射流高压管路16引入振荡腔7；本实用新型利用变幅杆8将超声波涡流换能器11传输过来的超声波电脉冲转换成高频机械振动，在振荡腔7中与共振振子6产生共振，把引入的高压水强力扰动，从而产生强力共振脉冲射流；该脉冲射流通过涡流振荡喷头出口1喷射至待清洗的工件表面，对工件进行共振脉冲打击和高效清洗。变幅杆8高强度钛合金材料制成，变幅杆8为外径递减的阶梯状圆柱体，相邻两段圆柱之间通过圆锥面平滑过渡，变幅杆8产生的脉冲能量大，传输距离远、寿命长。
在喷嘴壳体9中有振荡腔7及变幅杆8，在喷嘴壳体9的出口端有喷嘴2；在喷嘴壳体9上设置有与振荡腔7连通的脉冲射流入口10；从高压水发生装置上利用射流高压管路16连接。
从脉冲射流入口10进来的高压水流在振荡腔7内完成能量交换并产生共振振荡，以形成涡流振荡脉冲射流。从涡流振荡喷头出口1中射向待加工的物体表面以达到高效的切割、破碎、剥离、清洗及除毛刺的目的。
本实用新型中所用的超声波涡流换能器11，其功能是将电能转换成振子上的机械高频振荡脉冲，并将此脉冲传输给变幅杆8，此变幅杆上的机械高频振荡脉冲在喷嘴壳体9的振荡腔7中产生涡流振荡脉冲高压水射流，超声波涡流换能器11具有一个压电陶瓷电能-机械能转换装置，其功能是将电能转换成振子上的高频机械振动脉冲。并将此脉冲传输给变幅杆8，此变幅杆8上的高频机械振动脉冲在喷嘴壳体9的振荡腔7中产生涡流振荡共振脉冲高压水射流。

Claims (5)

1.一种涡流脉冲共振射流喷头装置，包括喷嘴壳体（9）、喷嘴（2）、喷嘴座（3）、变幅杆（8）与射流高压管路（16），在喷嘴壳体（9）内开设有振荡腔（7），喷嘴（2）具有涡流振荡喷头出口（1），其特征是：在振荡腔（7）位置的喷嘴壳体（9）上设有共振振子（6），在喷嘴壳体（9）上设有振幅频率调节器（5），振幅频率调节器（5）与共振振子（6）配合使用并用于调节共振振子（6）的振荡频率和振幅，在喷嘴壳体（9）上设有锁紧螺母（4），锁紧螺母（4）与振幅频率调节器（5）配合使用并用于将振幅频率确定后予以锁紧，在喷嘴壳体（9）外设有超声波涡流换能器（11），超声波涡流换能器（11）具有超声涡流电缆接口（12），在喷嘴壳体（9）上通过压紧螺母（15）安装有变幅杆（8），变幅杆（8）的大头端与超声波涡流换能器（11）接触，变幅杆（8）的小头端伸入振荡腔（7）内。
2.如权利要求1所述的涡流脉冲共振射流喷头装置，其特征是：所述射流高压管路（16）的脉冲射流入口（10）沿着振荡腔（7）的切向设置。
3.如权利要求1所述的涡流脉冲共振射流喷头装置，其特征是：所述变幅杆（8）为外径递减的阶梯状圆柱体，相邻两段圆柱之间通过圆锥面平滑过渡。
4.如权利要求3所述的涡流脉冲共振射流喷头装置，其特征是：所述变幅杆（8）的材质为钛合金制成。
5.如权利要求1所述的涡流脉冲共振射流喷头装置，其特征是：所述喷嘴壳体（9）、喷嘴（2）、喷嘴座（3）、共振振子（6）、锁紧螺母（4）、振幅频率调节器（5）与压紧螺母（15）均采用钛合金制成。
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