CN212285172U - 一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及管道清洗领域，具体是一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置。本实用新型的目的是提供一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，该装置能够主动诱导空化效应，增强空化效果，提高管道的空化清洗效率。技术方案是：一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：该装置包括设置成圆盘状的本体以及安装在本体中并与本体同轴布置的旋转叶轮；所述本体中部开设有用于容纳旋转叶轮的圆形空腔；所述本体内部均匀开设有若干与圆形空腔相连通并沿本体的径向方向向外延伸的空化通道；所述空化通道包括依次连通的进口段、过渡段和出口段；所述进口段与圆形空腔相连通且进口段中通过支架固定有翼型挡板；所述出口段末端安装有喷嘴。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道清洗领域，具体是一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置。
背景技术
在现代工业生产中，设备零件表面经常会产生油渍、锈蚀物、沉积物等污垢。这些污垢的存在严重影响到生产活动，因此，清洗行业随着工业化和现代化的进程及社会生产的需要而产生和发展起来。目前国内清洗以化学清洗为主，以物理清洗为辅。化学清洗是采用一种或几种化学药剂(或其水溶液)清除设备工件表面污垢的方法，对工件表面会产生损伤，对环境造成较大污染。物理清洗是利用各种力、热、声、光、电等物理作用清除污垢，但针对管道清洗的局限性较大，清洗效果不彻底，并且操作复杂。因此，需要研究更加高效、便利的清洗装置。
目前，空化清洗技术是一项绿色环保的新技术，具有极大的应用前景。空化清洗的工作原理为：当液体通过收缩装置时，压力会下降；当压力降至液体的饱和蒸汽压时，液体会发生空化并形成大量空泡，空泡随液体流动形成了两相流动；当流动的压力突然增大时，空泡将溃灭并诱发局部高压和高温，在短时间内释放巨大的能量，对管道表面的污垢进行冲击，从而实现更好的清洗效果。空化的发生不仅与流体的汽化压力有关，还与液体中气核的大小和数量有直接关系。现有的空化清洗设备空化效果有限，或者通过增压进行高压水射流以提高空化效应，这大大消耗了能源，加大了成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，该装置能够主动诱导空化效应，增强空化效果，提高管道的空化清洗效率。
本实用新型提供的技术方案是：
一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：该装置包括设置成圆盘状的本体以及安装在本体中并与本体同轴布置的旋转叶轮；所述本体中部开设有用于容纳旋转叶轮的圆形空腔；所述本体内部均匀开设有若干与圆形空腔相连通并沿本体的径向方向向外延伸的空化通道；所述空化通道包括依次连通的进口段、过渡段和出口段；所述进口段与圆形空腔相连通且进口段中通过支架固定有翼型挡板；所述出口段末端安装有喷嘴。
所述本体由结构相同且对称安装在旋转叶轮轴向两侧的第一壳体和第二壳体盖合连接而成。
所述喷嘴与出口段末端之间安装有密封圈。
所述进口段、过渡段和出口段均设置成同轴布置的管状结构；所述进口段直径D1、过渡段直径D2以及出口段直径D3依次减小且存在如下关系：0.4≤D2/D1≤0.7，0.2≤D3/D2≤0.6。
所述旋转叶轮为开式旋转叶轮；所述旋转叶轮的叶片数为4-8个；旋转叶轮叶片的半径比圆形空腔的半径小5-10mm。
所述翼型挡板的攻角为6°-15°；翼型挡板的展长小于进口段直径；翼型挡板的弦长小于进口段长度。
所述喷嘴设置成与出口段同轴布置的圆柱状结构；所述喷嘴内部开设有若干平行于喷嘴轴线方向的射流通道；所述射流通道的出口处连接有开口逐渐增大的扩散段。
所述射流通道直径为2-6mm。
所述扩散段的锥度为70°-120°。
本实用新型的工作原理是：
本实用新型中，流体随着旋转叶轮做高速运动，并进入空化通道的进口段，流体冲击安装在进口段的翼型挡板，在翼型挡板表面发生空化现象并产生大量空泡，大量的空泡在翼型挡板的尾迹区脱落，并进入到空化通道的过渡段和出口段以强化空化效应，使空泡数量增多；当流体通过喷嘴的射流通道时，射流通道的截面急剧变小，形成高速射流，压力减小，低于当地的饱和蒸气压，空化效应进一步加强，形成更多的空泡。当空泡通过喷嘴喷射而出时，由于外部压力较大，空泡会发生溃灭，在需要清洗的管道壁面上诱导发生局部瞬时的高温、高压效应，并对污垢进行巨大的冲击，保证管道的清洗效果更加彻底，效率更高。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过在空腔内安装旋转叶轮，提高了流体的运动速度；高速流体冲击翼型挡板引起强烈的空化效应；流体通过喷嘴时空化效应进一步增强，大大提高了清洗的效果和效率，并且装置整体结构简单，成本较低，适合推广应用。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图(隐藏第一壳体)
图2是本实用新型所述空化通道的剖面结构示意图(主视方向)。
图3是本实用新型所述旋转叶轮的立体结构示意图。
图4是本实用新型所述翼型挡板的立体结构示意图。
图5是本实用新型所述翼型挡板的主视结构示意图。
图6是本实用新型所述翼型挡板上发生空化现象的效果图。
图7是本实用新型所述喷嘴的立体结构示意图。
图8是本实用新型所述喷嘴的剖面结构示意图(主视方向)。
图9是本实用新型的使用状态参考图。
附图标记：
1—第一壳体；2—圆形空腔；3—旋转叶轮；4—翼型挡板；5—进口段；6—过渡段；7—出口段；8—密封圈；9—射流通道；10—喷嘴；11—扩散段；12—第二壳体；13—支架；D1、进口段直径；D2、过渡段直径；D3、出口段直径；D4、射流通道直径；L1、翼型挡板的展长；L2、进口段长度；c、翼型挡板的弦长；α、翼型挡板的攻角；β、扩散段的锥度；R1、旋转叶轮叶片的半径；R2、圆形空腔的半径。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施例进一步说明。
如图1、图2所示的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，包括本体、旋转叶轮3、翼型挡板4和喷嘴10。所述本体设置成圆盘状；本体中部开设有用于容纳旋转叶轮的圆形空腔2，圆形空腔的轴线与本体的轴线相重合。本实施例中本体由第一壳体1和第二壳体12盖合连接而成，以便装置的安装和拆卸；其中第一壳体与第二壳体结构相同且对称安装在旋转叶轮两侧。所述本体的直径根据待清洗管道的直径大小进行确定；作为优选，本体的直径比待清洗管道的直径小15-30mm，以便将本体伸入至管道中对管道内壁进行清洗。
所述本体内部开设有若干(图中为11个)空化通道；若干空化通道均与圆形空腔相连通并均匀分布在圆形空腔外周，每个空化通道均沿本体的径向方向向外延伸。所述空化通道包括依次连通并同轴布置的进口段5、过渡段6和出口段7(空化通道的轴线垂直于圆形空腔的轴线)。所述进口段、过渡段和出口段均设置成管状结构；其中进口段直径D1、过渡段直径D2以及出口段直径D3依次减小且存在如下关系：0.4≤D2/D1≤0.7，0.2≤D3/D2≤0.6。
所述旋转叶轮安装在本体的圆形空腔中并与本体同轴布置。如图3所示，所述旋转叶轮为开式旋转叶轮；旋转叶轮的叶片数为4-8个(图中为5个)；旋转叶轮叶片的半径R1比圆形空腔的半径R2小5-10mm。
所述翼型挡板通过支架13固定安装在进口段中，翼型挡板的攻角α为6°-15°；翼型挡板的展长L1小于进口段直径D1；翼型挡板的弦长c小于进口段长度L2。
所述喷嘴安装在出口段末端；喷嘴设置成与出口段同轴布置的圆柱状结构。所述喷嘴与出口段末端之间安装有密封圈8以进行密封。所述喷嘴内部开设有若干(图中为9个)射流通道9。所述射流通道的轴线与喷嘴的轴线相平行；射流通道直径D4为2-6mm。所述射流通道的出口处连接有开口逐渐增大的扩散段11；扩散段的锥度β为70°-120°；作为优选，β＝70°。
本实施例利用空化机理，通过旋转叶轮3增加流体的运动速度，流体冲击安装在进口段5中的翼型挡板4，在翼型挡板表面发生空化现象(见图5)，大量的空泡在翼型挡板的尾迹区脱落，并进入到空化通道的过渡段6和出口段7，以强化空化效应，使空泡数量增多；当流体通过喷嘴10的射流通道9时，射流通道的截面急剧变小，形成高速射流，压力减小，低于当地的饱和蒸气压，空化效应进一步加强，形成更多的空泡。当空泡通过喷嘴由扩散段11喷射而出时，由于外部压力较大，空泡会发生溃灭，在需要清洗的壁面上诱导发生局部瞬时的高温、高压效应，并对污垢进行巨大的冲击，从而快速、高效地清洗管壁污垢。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：该装置包括设置成圆盘状的本体以及安装在本体中并与本体同轴布置的旋转叶轮(3)；所述本体中部开设有用于容纳旋转叶轮的圆形空腔(2)；所述本体内部均匀开设有若干与圆形空腔相连通并沿本体的径向方向向外延伸的空化通道；所述空化通道包括依次连通的进口段(5)、过渡段(6)和出口段(7)；所述进口段与圆形空腔相连通且进口段中通过支架(13)固定有翼型挡板(4)；所述出口段末端安装有喷嘴(10)。
2.根据权利要求1所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述本体由结构相同且对称安装在旋转叶轮两侧的第一壳体(1)和第二壳体(12)盖合连接而成。
3.根据权利要求1所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述喷嘴与出口段末端之间安装有密封圈(8)。
4.根据权利要求1所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述进口段、过渡段和出口段均设置成同轴布置的管状结构；所述进口段直径D1、过渡段直径D2以及出口段直径D3依次减小且存在如下关系：0.4≤D2/D1≤0.7，0.2≤D3/D2≤0.6。
5.根据权利要求1所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述旋转叶轮为开式旋转叶轮；所述旋转叶轮的叶片数为4-8个；旋转叶轮叶片的半径R1比圆形空腔的半径R2小5-10mm。
6.根据权利要求1所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述翼型挡板的攻角α为6°-15°；翼型挡板的展长L1小于进口段直径D1；翼型挡板的弦长c小于进口段长度L2。
7.根据权利要求1所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述喷嘴设置成与出口段同轴布置的圆柱状结构；所述喷嘴内部开设有若干平行于喷嘴轴线方向的射流通道(9)；所述射流通道的出口处连接有开口逐渐增大的扩散段(11)。
8.根据权利要求7所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述射流通道直径D4为2-6mm。
9.根据权利要求7所述的基于主动诱导空化效应的管道清洗装置，其特征在于：所述扩散段的锥度β为70°-120°。
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