CN202427575U - 多功能、二维高压水旋转喷头 - Google Patents

多功能、二维高压水旋转喷头 Download PDF

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李悦
曾昭钢
王建新
程超莹
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Abstract

一种“多功能、二维高压水旋转喷头”。该旋转喷头通过选择不同的外围附件,不但能清洗不同尺寸规格的管道内壁,同时还可以与高压水枪连接清洗表面。1.密封部分包括旋转动密封和静密封。动密封采用“非接触式、间隙密封”设计,即:密封杆和密封套间留有间隙,旋转摩擦阻力小,使用寿命长,另外在密封杆外层加工了数列环形凹槽,凹槽处产生节流效应,耐压更高。静密封采用“O”形橡胶圈与塑料挡圈组合的密封方式,密封效果更好。2.转速控制方面采用“永磁涡轮制动限速”技术,旋转头后端装有连接磁组件,磁组件随旋转头旋转时,线性制动件产生电动势和涡流,涡流磁场和永磁体磁场相互作用,产生切向制动力矩,形成限速。

Description

多功能、二维高压水旋转喷头
技术领域
本实用新型涉及一种高压水旋转喷头,属于工业清洗技术领域,该产品通过选配不同的外围附件,不但可以清洗不同尺寸规格的管道内部污垢,而且还可以与高压水枪连接清洗表面。
背景技术
中国工业清洗行业的产业发展起步于上世纪80年代,远远落后于具有近百年历史的欧、美等发达国家,而且最初还是以化学清洗为主。随着我国改革开放及现代化建设步伐的加快,以及国人对环境保护意识的加强,高压水射流清洗工艺正在被越来越多的企业所接受,主要原因有三个方面:(1)清洗速度快,(2)清洗效果好,(3)清洗后不会产生二次污染。
高压水旋转喷头是一种高效、多用途的水射流清洗工具,是清洗设备常备的。然而,由于我国高端机械产品制造水平与欧、美等发达国家比较还存在一定差距,到目前为止,国内所使用的该类产品几乎全部从国外进口,国内厂家还不具备生产能力,主要原因来自四个方面:(1)主要原材料质量难以保证、(2)零部件加工精度极高、(3)热处理工艺达不到要求、(4)设计理念落后或专业人才缺乏。过去几年,部分国内厂家也曾尝试过研发,但最终都没有成功,原因如下:(1)采用传统密封方式(如机械密封)旋转摩擦阻力也大、(2)喷头带压后不能正常旋转且转速很难控制、(3)实际工作压力低且使用寿命短。
发明内容
本实用新型目的是解决国内现有传统密封方式旋转摩擦阻力大、实际工作压力低、喷头带压后不能正常旋转及转速很难控制的问题,提供一种非接触、间隙密封及永磁涡轮制动限速的多功能、二维高压水旋转喷头。该喷头通过选配不同的外围附件,不但可以清洗不同尺寸规格的管道内部污垢,而且还可以与高压水枪连接清洗表面。
申请人通过近5年的不懈努力,并收集了大量现场施工信息和一手资料,终于开发出工作压力更高、安全、可靠、高效率的“多功能、二维高压水旋转喷头”,该旋转喷头填补了国内空白,对广大清洗公司而言,即节省了资金投入,又提高了清洗工具的使用效率。
本实用新型是一种多功能、二维高压水旋转喷头,该旋转喷头包括旋转头、旋转轴组件、外壳和防护罩,外壳内侧设置有环形阶梯式台阶,旋转轴组件由中空的旋转轴、中空的密封套和中空的密封杆构成,旋转轴通过轴承固定在外壳内,旋转轴的两端还装有油封骨架和与之对应的油封,外壳进水口一侧的油封骨架及油封通过轴承和外壳压紧固定,另一侧油封骨架及油封通过弹性档圈固定在轴承外侧,密封套从旋转轴前端穿入旋转轴,并通过旋转轴上面的旋紧螺母和对接螺母与旋转轴一起被锁紧紧固在前面的旋转头上,密封杆由外壳进水口一端穿入密封套内,并由压紧密封套压紧并固定在外壳内;其特征在于,密封杆和密封套之间留有间隙,密封杆外层加工有数列环形凹槽,在密封杆和外壳内孔端面之间的静密封部分采用“O”形橡胶密封圈与塑料挡圈组合的密封结构。
所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,在旋转头根部的外周安装有一环状连接磁组件,该连接磁组件由6~8块永磁体构成,且成N、S极围绕中心轴线交替排列,连接磁组件外侧设置有一个相对静止的线性制动件,该线性制动件通过螺纹连接被固定在外壳的前端。
所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,所述的旋转头上共开设6个喷孔,两个前喷孔,两个侧喷孔,两个后喷孔,三对喷孔呈均衡分布,喷孔个数和布置(包括喷射角度和偏心力臂)可根据工况需要调整,不需要时可加盲堵。两个前喷孔与轴线方向呈45°,偏心力臂4mm;两个侧喷孔与轴线方向呈90°,无偏心力臂;两个后喷孔与轴线方向呈45°,偏心力臂4mm;三对喷孔侧视呈60°分布。
所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,用于固定密封杆的压紧密封套替换成一个推进器,密封杆通过推进器前端的密封端面及“O”形橡胶密封圈与塑料挡圈被固定在外壳内;所述的推进器开设有四个与轴线方向呈40°的后喷喷孔,喷孔均匀分布,推进器前方外螺纹与旋转喷头中的外壳连接,推进器后方外螺纹连接软管,喷孔个数和布置,可根据工况需要做相应调整。
所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,所述的旋转头的前端设置有一个旋转牵引体,该旋转牵引体由牵引体、轴、轴承、油封骨架、挡圈及密封圈构成,轴通过轴承固定在牵引体内,轴承外侧装有油封骨架和与之对应的油封及密封圈,最后通过挡圈紧固在牵引体内,旋转牵引体通过轴末端的外螺纹与旋转头前端的内螺纹连接。
所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,防护罩外周设置有3~4个导向支架组件,该导向支架组件包括一个与旋转轴平行的导向杆,导向杆通过内六角螺栓固定在防护罩上,且导向杆与防护罩之间留有间隔。
所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,在所述的旋转头上的喷孔(前喷孔、侧喷孔或后喷孔)中根据工况需要加装一个喷嘴加长杆。
本实用新型的优点和积极效果:
本实用新型产品采用了“非接触式间隙密封”和“永磁涡轮制动限速”技术的设计原理,同时还可以选择多种外围附件与之连接,其优点在于:(1)其工作转速被轻松地控制在200~2200rpm之内,避免了带压后不旋转和旋转后又超速飞车的现象,实际工作压力大幅提高且密封组件使用寿命大大延长,工作效率明显提升、(2)与采用传统密封方式(机械密封)和传统的限速方式(如:离心限速、油阻尼限速等)的技术相比,本产品更安全、高效、便捷和实用、(3)一款产品多种用途,对广大清洗公司而言,即节省了资金投入,又提高了清洗工具的使用效率。
附图说明
图1是多功能、二维高压水旋转喷头装配示意图;
图2是图1的俯视图;
图3是线性制动部分局部放大图
图4是旋转喷头中的永磁涡轮制动限速结构示意图;
图5是图4的侧剖视图;
图6是旋转喷头中的间隙密封示意图;
图7是图6中的A处局部放大示意图;
图8是图6中的B处局部放大示意图;
图9是多功能、二维高压水旋转喷头工作过程示意图。
图中,1、旋转牵引体(可选项),2、旋转头,3、线性制动,4、连接磁组件,5、旋紧螺母,6、对接螺母,7、外壳,8、油封骨架I,9、轴承,10、轴,11、密封套,12、密封杆,13、轴承,14、油封骨架II,15、防护罩,16、推进器(可选项),17、塑料挡圈,18、O形橡胶密封圈,19、轴用弹性挡圈,20、O形橡胶密封圈,21、轴用弹性挡圈,22、油封,23、O形橡胶密封圈,24、O形橡胶密封圈,25、油封,26、O形橡胶密封圈,27、孔用弹性挡圈,28、O形橡胶密封圈,29、螺母(可选项),30、弹簧垫(可选项),31、内六角螺栓(可选项),32、导向杆(可选项),33、喷嘴加长杆(可选项)。
具体实施方式
实施例1:
如图1、图2所示,本实用新型提供的多功能、二维高压水旋转喷头,包括旋转头2、防护罩15、线性制动件3、外壳7,外壳内侧设有用于固定旋转轴轴承和油封骨架的环形台阶,旋转轴组件包括中空的旋转轴10、中空的密封套11(本例为密封铜套)和中空的密封杆12。旋转轴通过一对角接触轴承9和一个深沟球轴承13固定在外壳内,旋转轴的两端轴承9和轴承13的外侧还装有油封骨架I零件8号和油封骨架II零件14号,以及与之对应的油封25和油封22,防止水向轴承部位侵蚀。其次再将密封套从旋转轴前端穿入旋转轴,最后再通过旋转轴上面的旋紧螺母5和对接螺母6锁紧后被一起紧固到前面的旋转头2上,密封杆12由外壳的进水口一端穿入密封套11内,并由推进器前端的密封端面压紧并固定在外壳内,密封铜套和密封杆之间留有间隙,且密封杆的外周间隔设有一组环形凹槽(见图6和图7)。
在旋转头根部的外周安装有一环状连接磁组件4,该连接磁组件由6~8块永磁体(磁钢)构成,且成N、S极围绕中心轴线交替排列,连接磁组件外侧设置有一个相对静止的线性制动件3(内部镶嵌有铜套,铜导性能好,涡电流大),该线性制动件通过螺纹连接被固定在外壳7的前端,连接磁组件4通过螺纹连接在旋转头后端(见图3、图4和图5)。
实施例2:
如图1、图2所示,本实用新型提供的多功能、二维高压水旋转喷头,在实施例1所述结构的基础上,还包括旋转牵引体1、喷嘴加长杆33、导向支架组件(29、30、31、32)、和推进器16。
所述的旋转头上共开设6个喷孔,两个前喷孔,两个侧喷孔,两个后喷孔,三对喷孔呈均衡分布,喷孔个数和布置(包括喷射角度和偏心力臂)可根据工况需要调整,最多可安装有6个喷嘴,不需要时可加盲堵。
两个前喷孔与轴线方向呈45°,偏心力臂4mm;两个侧喷孔与轴线方向呈90°,无偏心力臂;两个后喷孔与轴线方向呈45°,偏心力臂4mm;三对喷孔侧视呈60°分布。
实施例1中用于固定密封杆的压紧密封套可以替换成一个推进器16,密封杆通过推进器前端的密封端面及“O”形橡胶密封圈与塑料挡圈被固定在外壳内;所述的推进器开设有四个与轴线方向呈40°的后喷喷孔,喷孔均匀分布,推进器前方外螺纹与旋转喷头中的外壳连接,推进器后方外螺纹连接软管,喷孔个数和布置,可根据工况需要做相应调整。
所述的旋转头的前端设置有一个旋转牵引体1,该旋转牵引体由牵引体、轴、轴承、油封骨架、挡圈及密封圈构成,轴通过轴承固定在牵引体内,轴承外侧装有油封骨架和与之对应的油封及密封圈,最后通过挡圈紧固在牵引体内,旋转牵引体通过轴末端的外螺纹与旋转头前端的内螺纹连接。其作用在于,当高压水旋转喷头向前的爬行力不足时,旋转喷头无法通过由自身喷孔向外喷出高压水所获得的反作用力继续前进,此时可通过在旋转牵引体1前端的小圆孔内穿上绳索,向前牵引高压水旋转喷头,以达到使旋转喷头继续前进的目的。
同时,根据工作需要,也可以加装喷嘴加长杆33,以缩短打击靶距,提高打击力。
防护罩上面还可以安装导向支架组件(29、30、31、32),通过更换不同长度的标准内六角螺栓31来调节导向支架的外径大小,以适应不同尺寸规格的管道清洗。
另一方面,去掉前面的旋转牵引体1、去掉导向支架组件(29、30、31、32)、去掉推进器16,再将旋转头中间2个喷孔和后面2个喷孔堵死后可直接与高压水枪连接清洗表面。
本实用新型是高压清洗机组常用的一种水射流清洗工具,主要优势在于:
①在旋转动密封部分采用了“非接触式间隙密封”的设计原理,即密封杆相对于密封套静止不动,密封套与外层的旋转轴随旋转头一起旋转,密封杆和密封套之间存在间隙,两者之间理论上不存在摩擦接触,因此旋转摩擦阻力很小或几乎为零,使用寿命更长。另外,在密封杆和外壳内孔密封部分(静密封)采用了“O”形橡胶密封圈与塑料挡圈组合密封的方式,不仅密封效果好(最高耐压300Mpa),而且也弥补了对密封杆和密封套的定位公差(同轴度)要求极其苛刻的不足。
②在转速控制方面采用了“永磁涡轮制动限速”技术,即,在旋转头后端安装了一环形连接磁组件,当磁组件随旋转头一起围绕轴线旋转时,固定在外壳前端的线性制动件内产生电动势和涡流,通过涡流磁场和永磁体磁场的相互作用,产生切向制动力矩,从而形成限速。
③一款产品多种用途,通过选配不同的外围附件,该产品不但可以清洗不同尺寸规格的管道内部污垢,而且还可以与高压水枪连接清洗表面。对广大清洗公司而言,即节省了资金投入,又提高了清洗工具的使用效率。
本实用新型的工作过程:
参见图9,高压水经右端推进器16中心孔进入,部分高压水随即从推进器上面的后喷喷孔喷射出来,与此同时,部分高压水通过密封杆后流入旋转头,并经过上面偏心布置且方向相反的喷射孔喷出。在旋转喷射中,旋转牵引体1、导向支架组件(29、30、31、32)、线性制动件3、外壳7、密封杆12、防护罩15、油封骨架8和14(包括里面的油封)等部件是相对静止的,旋转头2、连接磁组件4、旋转轴10、密封铜套11一起旋转,旋转动力来自旋转头上面的喷射孔偏心于轴线喷射时产生的扭矩!属于自旋转喷头,不需要额外动力驱动。对于管道清洗,旋转牵引体1连接在旋转头2前端,当高压水旋转喷头向前的爬行力不足时,旋转喷头无法通过由自身喷孔向外喷出高压水所获得的反作用力继续前进,此时可通过在旋转牵引体1前端的小圆孔内穿上绳索,向前牵引高压水旋转喷头,以达到使旋转喷头继续前进的目的。

Claims (9)

1.一种多功能、二维高压水旋转喷头,该旋转喷头包括旋转头、旋转轴组件、外壳和防护罩,外壳内侧设置有环形阶梯式台阶,旋转轴组件由中空的旋转轴、中空的密封套和中空的密封杆构成,旋转轴通过轴承固定在外壳内,旋转轴的两端还装有油封骨架和与之对应的油封,外壳进水口一侧的油封骨架及油封通过轴承和外壳压紧固定,另一侧油封骨架及油封通过弹性档圈固定在轴承外侧,密封套从旋转轴前端穿入旋转轴,并通过旋转轴上面的旋紧螺母和对接螺母与旋转轴一起被锁紧紧固在前面的旋转头上,密封杆由外壳进水口一端穿入密封套内,并由压紧密封套压紧并固定在外壳内;其特征在于,密封杆和密封套之间留有间隙,密封杆外层加工有数列环形凹槽,在密封杆和外壳内孔端面之间的静密封部分采用“O”形橡胶密封圈与塑料挡圈组合的密封结构。
2.根据权利要求1所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,在旋转头根部的外周安装有一环状连接磁组件,该连接磁组件由6~8块永磁体构成,且成N、S极围绕中心轴线交替排列,连接磁组件外侧设置有一个相对静止的线性制动件,该线性制动件通过螺纹连接被固定在外壳的前端。
3.根据权利要求1或2所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,所述的旋转头上共设有6个喷孔,两个前喷孔,两个侧喷孔,两个后喷孔,三对喷孔呈均衡分布。
4.根据权利要求3所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,两个前喷孔与轴线方向呈45°角,偏心力臂4mm;两个侧喷孔与轴线方向呈90°角,无偏心力臂;两个后喷孔与轴线方向呈45°角,偏心力臂4mm,三对喷孔侧视呈60°均匀分布。
5.根据权利要求1、2或4所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,用于固定密封杆的压紧密封套替换成一个推进器,密封杆通过推进器前端的密封端面及“O”形橡胶密封圈与塑料挡圈被固定在外壳内。
6.根据权利要求5所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,所述的推进器开设有四个与轴线方向呈40°角的后喷喷孔,喷孔均匀分布,推进器前方外螺纹与旋转喷头中的外壳连接,推进器后方外螺纹连接软管,喷孔个数和布置,可根据工况需要做相应调整。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,所述的旋转头的前端设置有一个旋转牵引体,该旋转牵引体由牵引体、轴、轴承、油封骨架、油封、挡圈及密封圈构成,轴通过轴承固定在牵引体内,轴承外侧装有油封骨架和与之对应的油封及密封圈,最后通过挡圈紧固在牵引体内,旋转牵引体通过轴末端的外螺纹与旋转头前端的内螺纹连接。
8.根据权利要求1、2、4或6所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,防护罩外周设置有3~4个导向支架组件,该导向支架组件包括一个与旋转轴平行的导向杆,导向杆通过内六角螺栓固定在防护罩上,且导向杆与防护罩之间留有间隔。
9.根据权利要求3所述的多功能、二维高压水旋转喷头,其特征在于,在所述的旋转头上的喷孔中根据工况需要加装一个喷嘴加长杆。
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