CN203281454U

CN203281454U - 一种无后坐力空化清洗喷嘴

Info

Publication number: CN203281454U
Application number: CN2012206443207U
Authority: CN
Inventors: 柳占新; 高频; 王思伟; 周友援; 牟伟; 李新会
Original assignee: 710th Research Institute of CSIC
Current assignee: 710th Research Institute of CSIC
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

本实用新型涉及一种无后坐力空化清洗喷嘴，属于液体阀门控制技术领域。包括反向喷射机构、阀座、组合密封垫、空化喷射机构和进水接头，反向喷射机构和空化喷射机构分别通过其上的沉孔座和管体上的连接螺纹对称连接在三通管结构的阀座上，沉孔座和管体与阀座之间通过组合密封垫实现密封；阀座还连接一个进水接头，通过进水接头连接外部的水源，反向喷射机构和空化喷射机构的出水口即射流喷头和喷口之间存在水平高度差；借助空化喷射机构内部结构使水流产生空化效应，达到清洗靶面的目的,同时利用反向喷射机构消除喷嘴在工作时产生的后坐力。

Description

一种无后坐力空化清洗喷嘴

技术领域

实用新型涉及一种空化清洗喷嘴，具体涉及一种无后坐力空化清洗喷嘴，属于液体阀门控制技术领域。

背景技术

海洋生物污损是指附着或栖息在水下或水面中的各类人工设施固体表面上，对人类经济活动产生不利影响的动物、植物和微生物。随着航运、海防、水产养殖以及海滨电厂等的发展，海洋生物的污损所带来的危害越来越严重，所造成的损失难以精确计算。据不完全统计，全世界仅生物污损给各种海洋工程设施与舰船设备造成的损失就可达到数十亿美元以上。具体说来，海洋生物污损可造成如下几类危害：

a)增加船舶的阻力：船底粗糙度增加25um，可造成燃料消耗增加2-3%，船速下降1%，增加海洋结构物的自重和提高其重心；

b)堵塞管道：如沿海的工厂、海上平台、船舶和海上电站等，生物污损会增加管道内壁的粗糙面，缩小管径甚至造成完全堵塞，同时生物污损还会加快电化学腐蚀的速度。

c)损坏海洋仪器：生物污损的附着可以造成海中的仪表及仪器传动机构失灵、信号失真或降低使用性能；

d)海上石油平台：海洋石油平台长期在海中，如附着大量海洋生物，将加大其外载荷，同时增加了平台自重，当遇风暴或地震等现象使可能使平台倾斜或倒塌，造成重大损失。

从国内外目前用于水下平台固体表面附着物使用的设备主要来看：常用的有刷子和水射流两种，但均存在一定的局限性，如对水下平台固体表面防护层有较大损伤等，特别是刷子难以清扫较小的曲面以及具有过渡面的局部地方；水射流清扫方法虽然可克服刷子清扫方法带来的问题，但是水射流的产生需要较大功率的水泵及其泵控系统，特别是与之相匹配且能产生强大冲洗力的喷嘴；此外，由于水射流类的喷嘴在喷射时会产生比较大的后坐力，对操作者来说会增大操作难度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种无后坐力空化清洗喷嘴，能够借助喷嘴内部结构，在喷嘴出口处诱发气泡随水射流喷出，并使气泡在接触到靶面时发生溃灭而产生清扫力，使被清扫物体表面上的附着物脱离，达到清洗靶面的目的,同时利用反向喷射机构消除喷嘴在工作时产生的后坐力。

一种无后坐力空化清洗喷嘴，包括反向喷射机构、阀座、组合密封垫、空化喷射机构和进水接头，其中空化喷射机构由管体和喷头组成，管体6从一端开始沿轴向有三个孔径连续递减的台阶孔，三个台阶孔的孔径分别为D、d1和d,第一台阶孔D为稳流通路7，第二台阶孔d1和第三台阶孔d组合形成为收缩通路8，管体6的另一端有一个台阶孔与第三台阶孔相接，此台阶孔为喷头9的安装孔；喷头9的内部有两个孔径连续递减的台阶孔和一个锥面孔，两个连续台阶孔的孔径分别为d2和d3，以上两个连续的台阶孔d2和d3形成收缩扩张通路10，锥面孔为喷口11；喷头9固定连接在管体6的安装孔内部；

令所述稳流通路7的长度为L，收缩通路8的两个台阶孔的长度依次为l1、l；喷头9的收缩扩张通路10中两个连续台阶孔的长度依次为l2、l3；各台阶孔直径和长度的取值需满足以下比例关系：D/d=5～10，L/d=10～150;d1/d=1～5,l1/d=3～50;l/d=0.1～1.5;d2/d=1～4,l2/d=0.1～1.5;d3/d=0.5～3,l3/d=0.1～1.5。收缩通路8的第一个台阶孔d的取值范围为1～ 15mm。

反向喷射机构由沉孔座、导流管和射流喷头组成，沉孔座的外圆上有与阀座的连接螺纹，导流管的一端分别固定连接在沉孔座上并连通其内腔，导流管的另一端连接射流喷头；

其整体连接关系为：反向喷射机构和空化喷射机构分别通过其上的沉孔座和管体上的连接螺纹对称连接在三通管结构阀座的左右两端，沉孔座和管体与阀座之间通过组合密封垫实现密封；阀座的底部连接一个进水接头，通过进水接头连接外部的水源，反向喷射机构和空化喷射机构的出水口即射流喷头和喷口之间存在水平高度差；

工作原理：启动控制单元操控水泵等外部设备，将外界水源中的水通过进水接头输送到阀座内的管路中，在其内部分成两路，一路从空化喷射机构喷出射向被清扫物体的表面，一路从反向喷射机构射出；当外界水源中的水通过进水接头进入稳流通路以后，稳流通路起到稳流的作用，迅速进入截面突变的收缩管内，完成液体流速的提升，此时流体再次经过收缩扩张管，并在其内部产生的空化现象，即在液体内部或液固交界面上产生大量气泡，这些气泡随水射流从喷口出，在此过程中又诱发空泡初生；适当地控制喷嘴出口截面与被清扫物体的表面之间的距离，使空泡在运动过程中长大，并在射流冲击的被清扫表面上溃灭，从而达到冲洗甚至破碎靶材的目的；降低空化清洗喷嘴在工作过程中产生的后坐力的原理是因为反向喷射机构和空化喷射机构的出水口即射流喷头和喷口之间存在水平高度差且射流方向相反，因此，两个射流以手持部位为支点产生的力矩反向，若控制射流喷头上的喷射口单位时间的流量与空化喷射机构上的喷射口单位时间的流量一致，则两个力矩在理论上可以完全抵消，因此大大减小了空化清洗喷嘴的后坐力。

有益效果：

（1）本实用新型的管体、稳流通路和收缩管设计成一体化的结构形式，加工过程中能确保管体、稳流通路和收缩管三者间的同轴度；同时降低了装配误差；使产品结构简单，制造方便。

（2）本实用新型可在高压流体的作用下产生空化射流，在喷口处的水射流中诱发空泡，通过控制喷嘴出口截面与被清扫物体的表面之间的距离，进而达到冲洗甚至破碎被清扫物体表面上的附着物。

（3）本实用新型在喷嘴的另一端装配有反向喷射机构，其喷射出的高速射流与空化清洗喷嘴射出的空化射流方向相反，因而能消除装置工作时的后坐力，更便于操作者的使用。

附图说明

图1为本实用新型总体布置结构示意图；

图2为本实用新型空化喷射机构结构示意图；

图3为本实用新型反向喷射机构的结构示意图；

图4为本实用新型管体的结构示意图；

图5为本实用新型喷头的结构示意图。

其中，1-反向喷射机构、2-阀座、3-组合密封垫、4-空化喷射机构、5-进水接头、6-管体、7-稳流通路、8-收缩通路、9-喷头、10-收缩扩张通路、11-喷口、12-沉孔座、13-导流管、14-射流喷头。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

如附图1所示，本实用新型提供了一种无后坐力空化清洗喷嘴，包括反向喷射机构1、阀座2、组合密封垫3、空化喷射机构4和进水接头5，反向喷射机构1、空化喷射机构4和进水接头5设计成相同的连接结构，但喷口尺寸不同；为确保密封可靠与方便更换各类器件，密封件选用标准的组合密封垫3，各器件的连接接口采用相同尺寸的标准螺纹结构；如附图2所示，空化喷射机构4由管体6和喷头9组成，管体6从一端开始沿轴向有三个孔径连续递减的台阶孔，三个台阶孔的孔径分别为D、d1、d,第一台阶孔D为稳流通路7，第二台阶孔d1和第三台阶孔d组合形成为收缩通路8，管体6的另一端有一个台阶孔与第三台阶孔相接，此台阶孔为喷头9的安装孔；喷头9的内部有两个孔径连续递减的台阶孔和一个锥面孔，两个连续台阶孔的孔径分别为d2、d3，以上两个连续的台阶孔d2和d3形成收缩扩张通路10，锥面孔为喷口11；喷头9固定连接在管体6的安装孔内部；

如附图3所示，反向喷射机构1由沉孔座12、导流管13和射流喷头14组成；阻尼管13设计成圆弧形结构，一端采用焊接工艺将阻尼管13与沉孔座12构成一体，这样既保证了连接处的密封又满足了强度要求，在阻尼管13上的另一端连接有射流喷头14，射流喷头14反向装在沉孔座12上，组成了反向喷射机构1，将阻尼管13设计成圆弧形结构，且焊接在沉孔座12的圆周面上的另一目的是增加液体在管路内流动的阻尼；射流喷头14在阻尼管13上的连接方式依据工作要求可采用焊接或螺纹连接，螺纹连接便于更换射流喷头14；射流喷头14采用普通高压水射流的结构形式，以方便加工；为降低空化清洗喷嘴在工作过程中产生的后坐力，方便水下操控，达到平衡或抵消空化喷射机构4工作时带来的后坐力，反向喷射机构1和空化喷射机构4的出水口即射流喷头14和喷口11之间存在水平高度差；

如附图4所示，令所述稳流通路7的长度为L，收缩通路8的两个台阶孔的长度依次为l1、l；喷头9的收缩扩张通路10中两个连续台阶孔的长度依次为l2、l3；各台阶孔直径和长度的取值需满足以下比例关系：D/d=5～10，L/d=10～150;d1/d=1～5,l1/d=3～50;l/d=0.1～1.5;d2/d=1～4,l2/d=0.1～1.5;d3/d=0.5～3,l3/d=0.1～1.5，其连接方式为螺纹连接或焊接；D稳定流速，d1提升流度；d、d2、d3形成共振腔，具体部位在管体6与喷头9对接后形成的收缩扩张管10处，此处管路截面突变出的结构将原先溶解在液体中的空气游离出来，在液体内部或液固交界面上产生大量的气泡，在管内产生的空化现象，在喷嘴出口处诱发气泡随水射流喷出，并使气泡在接触到靶面时发生溃灭而产生清扫力，达到清洗靶面的目的。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种无后坐力空化清洗喷嘴，其特征在于，包括反向喷射机构（1）、阀座（2）、组合密封垫（3）、空化喷射机构（4）和进水接头（5），其中空化喷射机构（4）由管体（6）和喷头（9）组成，管体（6）从一端开始沿轴向有三个孔径连续递减的台阶孔，三个台阶孔的孔径分别为D、d1、d,第一台阶孔D形成稳流通路（7），第二台阶孔d1和第三台阶孔d组合形成为收缩通路（8），管体（6）的另一端有一个台阶孔与第三台阶孔相接，此台阶孔为喷头（9）的安装孔；喷头（9）的内部有两个孔径连续递减的台阶孔和一个锥面孔，两个连续台阶孔的孔径分别为d2、d3，以上两个连续的台阶孔d2、d3形成收缩扩张通路（10），锥面孔为喷口（11）；喷头（9）固定连接在管体（6）的安装孔内部；

反向喷射机构（1）由沉孔座（12）、导流管（13）和射流喷头（14）组成，导流管（13）的一端分别固定连接在沉孔座（12）上并连通其内腔，导流管（13）的另一端连接射流喷头（14）；

其整体连接关系为：反向喷射机构（1）和空化喷射机构（4）分别通过其上的沉孔座（12）和管体（6）上的连接螺纹对称连接在三通管结构阀座（2）的左右两端，沉孔座（12）和管体（6）与阀座（2）之间通过组合密封垫（3）实现密封；阀座（2）的底部连接一个进水接头（5），通过进水接头（5）连接外部的水源，反向喷射机构（1）和空化喷射机构（4）的出水口即射流喷头（14）和喷口（11）之间存在垂直方向的高度差。

2.如权利要求1所述的无后坐力空化清洗喷嘴，其特征在于令所述稳流通路（7）的长度为L，收缩通路（8）的两个台阶孔的长度依次为l1、l；喷头（9）的收缩扩张通路（10）中两个连续台阶孔的长度依次为l2、l3；各台阶孔直径和长度的取值需满足以下比例关系：D/d=5～10，L/d=10～150;d1/d=1～5,l1/d=3～50;l/d=0.1～1.5;d2/d=1～4,l2/d=0.1～1.5;d3/d=0.5～3,l3/d=0.1～1.5。

3.如权利要求1所述的无后坐力空化清洗喷嘴，其特征在于所述收缩通路（8）的第一个台阶孔直径d的取值范围为1～15mm。