CN204523288U - 一种螺旋形空化清洗喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种螺旋形空化清洗喷嘴，它包括喷嘴套筒，喷嘴套筒的元件安装腔内部依次安装有螺旋段元件和扩散元件，扩散元件与喷嘴套筒焊接相连。采用此空化喷嘴时，流体由该结构喷出会造成流场内压力能分布不均，螺旋段同一截面一部分区域呈现高压，一部分区域呈现低压，并在低压区产生大量空化气泡随射流流体流出。螺旋段中的流体域所产生的真空度和作用域范围均要大大高于圆柱段的流体域，因此改进后的螺旋形空化喷嘴其空化能力将优于普通风琴管形喷嘴。此外，螺旋段的低压区域均在流体内部，产生的空化气泡很容易混掺到旋转流体中进而冲蚀待清洗物，提高了清洗效率。

Description

一种螺旋形空化清洗喷嘴

技术领域

本实用新型涉及一种清洗喷嘴装置，特别是一种螺旋形空化清洗喷嘴。

背景技术

在液体的流动中，往往会出现某处的压力过低而使得液体中的气体溢出或液体汽化，这种现象称为空化现象。研究表明水中空泡溃灭时，其周围极小的空间内能产生瞬间的高温和高压。通过人为地诱发从喷嘴出来的水射流产生空泡，使空泡在运动过程中长大，当空泡随水射流冲击被清洗物表面时，因滞止压力的作用而溃灭，并形成强烈的冲击，能达到很好的清洗效果。根据相关研究，在相同泵压下，空化射流的冲击力是连续射流冲击力的8.6～124倍，同时由于其具有高效环保等特点，对空化射流技术的研究和探索越来越受到各国学者的青睐。喷嘴作为射流空化的发生场所，其结构的优劣直接影响到其清洗效果。

目前，常见的空化喷嘴结构形式主要有风琴管喷嘴和亥姆霍兹振荡腔喷嘴，随着空化喷嘴在除锈及清理顽固污渍等方面的需求量不断增大，探究更高清洗效率的喷嘴势在必行。提升喷嘴空化清洗效果主要可以从这两个方面出发：（1）在喷嘴流场中形成局部低压区域，该流体域压力值越低、范围越大，产生的空化效果越好。（2）该低压流体域产生的空化气泡易混于高速的射流液体中，并随之冲击靶物。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种螺旋形空化清洗喷嘴，此空化喷嘴是对普通风琴管喷嘴（低压产生区域为圆柱段）结构进行了改进，将风琴管喷嘴圆柱段设计成螺旋形，流体由该结构喷出会造成流场内压力能分布不均，螺旋段同一截面一部分区域呈现高压，一部分区域呈现低压，并在低压区产生大量空化气泡随射流流体流出。螺旋段中的流体域所产生的真空度和作用域范围均要大大高于圆柱段的流体域，因此改进后的螺旋形空化喷嘴其空化能力将优于普通风琴管形喷嘴。此外，螺旋段的低压区域均在流体内部，产生的空化气泡很容易混掺到旋转流体中进而冲蚀待清洗物。

为了实现上述的技术特征，本实用新型所采用的技术特征是：一种螺旋形空化清洗喷嘴，它包括喷嘴套筒，喷嘴套筒的元件安装腔内部依次安装有螺旋段元件和扩散元件，扩散元件与喷嘴套筒焊接相连。

所述喷嘴套筒内部包含两个圆柱腔即水入口和元件安装腔，水入口的内径小于元件安装腔内径。

所述螺旋段元件内部包含螺旋段流体域，所述螺旋段流体域的加工方法为，先在螺旋形元件上沿轴线方向钻圆柱孔，再在该圆柱孔内表面切两条中心对称的螺旋槽，作为优选的所述圆柱孔直径为1mm，螺旋槽的导程为4mm，螺纹的牙型为边长1mm的正方形。

所述扩散元件内部包含扩散角段流体域，能够加剧射流与周围液体的剪切作用，更有利于空泡的产生。

本实用新型有如下有益效果：

采用此螺旋形空化清洗喷嘴，流体由该结构喷出会造成流场内压力能分布不均，螺旋段同一截面一部分区域呈现高压，一部分区域呈现低压，并在低压区产生大量空化气泡随射流流体流出。螺旋段中的流体域所产生的真空度和作用域范围均要大大高于圆柱段的流体域，因此螺旋形空化喷嘴其空化能力将优于普通风琴管形喷嘴。此外，螺旋段的低压区域均在流体内部，产生的空化气泡很容易混掺到旋转流体中进而冲蚀待清洗物，提高了清洗效率和清洗质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的整体剖视图。

图2为本实用新型的爆炸图。

图3为本实用新型的螺旋段元件结构的示意图。

图4为本实用新型的内部流场的示意图。

图5为本实用新型基于fluent软件数值仿真中螺旋段的流场压力云图。

图6为本实用新型基于fluent软件数值仿真中螺旋段截面的流场压力云图。

图中：喷嘴套筒1、螺旋段元件2、扩散元件3、水入口101、元件安装腔102、螺旋段流体域201、扩散角段流体域301。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

参见图1~3，一种螺旋形空化清洗喷嘴，它包括喷嘴套筒1，喷嘴套筒1的元件安装腔102内部依次安装有螺旋段元件2和扩散元件3，扩散元件3与喷嘴套筒1焊接相连，从而保证了螺旋段元件2能够被密封安装于元件安装腔102内部。

进一步的，所述喷嘴套筒1内部包含两个圆柱腔即水入口101和元件安装腔102，水入口101的内径小于元件安装腔102内径，其目的是形成一个阶梯段用于螺旋段元件2的左侧定位。

进一步的，所述螺旋段元件2内部包含螺旋段流体域201，所述螺旋段流体域201的加工方法为，先在螺旋形元件2上沿轴线方向钻圆柱孔，再在该圆柱孔内表面切两条中心对称的螺旋槽，作为优选的所述圆柱孔直径为1mm，螺旋槽的导程为4mm，螺纹的牙型为边长1mm的正方形，若根据相关实验得到的清洗效果，相应改变尺寸数值及牙型均可。

进一步的，所述扩散元件3内部包含扩散角段流体域301，能够加剧射流与周围液体的剪切作用，更有利于空泡的产生。

参见图4，为本实用新型内部流场的示意图，根据该流场计算域建立相应的网格模型，在Fluent软件设定入口压力15MPa并基于RNG  k—e湍流模型计算得到相应数值仿真结果。

参见图5，为本实用新型基于fluent软件数值仿真螺旋段的流场压力云图，从图中可以了解到螺旋段内部各处压力值大有径庭，流体的旋转让部分区域的压力能转移到另一区域，并由此形成泾渭分明的高压和低压区，螺旋段内的低压区能够加强空化效果。

参见图6，为本实用新型基于fluent软件数值仿真中螺旋段截面的流场压力云图，从此图中可以更直观的看出同一截面上存在有较大压差。

本实用新型中螺旋段元件2可能会很容易受高速水射流中的空化效果而损坏，因而选材尽量选择高强度、高硬度的材料，螺旋段元件2的加工能够采用3D打印技术进行制造，采用3D打印技术将会大大改善螺旋段元件2的工艺性能，同时其加工效率和加工质量将会大大提高。

结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。技术人员均可在不违背本实用新型的创新点及操作步骤，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。本实用新型的保护范围，应如本实用新型的权利要求书覆盖。

本实用新型的装置具体工作原理为：

采用相应的液压系统对喷嘴入口提供压力为15MPa左右的水源，当水由有喷嘴螺旋段喷出时，会产生高速旋转，在旋转的同时将引起流体内部局部区域压力值过低，这些区域内由于空化现象产生大量气泡，并会随着高速的水射流一起冲击靶物，在气泡溃灭的一瞬间释放大量能量，实现喷嘴除锈及清理顽固污渍的功能。与普通风琴管喷嘴相比，由旋转引起的流场低压区域范围更大，压力值更低，空化气泡的形成能力更强，并且气泡的形成均在流体内部，很容易随着流动的水流喷出，因此改进后的喷嘴会有更好的空化清洗效果。

Claims (4)

1.一种螺旋形空化清洗喷嘴，其特征在于：它包括喷嘴套筒（1），喷嘴套筒（1）的元件安装腔（102）内部依次安装有螺旋段元件（2）和扩散元件（3），扩散元件（3）与喷嘴套筒（1）焊接相连。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋形空化清洗喷嘴，其特征在于：所述喷嘴套筒（1）内部包含两个圆柱腔即水入口（101）和元件安装腔（102），水入口（101）的内径小于元件安装腔（102）内径。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋形空化清洗喷嘴，其特征在于：所述螺旋段元件（2）内部包含螺旋段流体域（201），所述螺旋段流体域（201）的加工方法为，先在螺旋形元件（2）上沿轴线方向钻圆柱孔，再在该圆柱孔内表面切两条中心对称的螺旋槽，作为优选的所述圆柱孔直径为1mm，螺旋槽的导程为4mm，螺纹的牙型为边长1mm的正方形。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋形空化清洗喷嘴，其特征在于：所述扩散元件（3）内部包含扩散角段流体域（301），能够加剧射流与周围液体的剪切作用，更有利于空泡的产生。