專利名稱：車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓水射流清洗裝置，特別是一種車載式的可產(chǎn)生脈沖射流的高壓水射流清洗裝置。
背景技術(shù)：
高壓水射流技術(shù)及裝備廣泛地應(yīng)用于工業(yè)清洗、切割、除毛刺及表面涂層剝離。根 據(jù)具體的應(yīng)用，可分為連續(xù)純水射流、磨料水射流等。在一般的工業(yè)清洗中，絕大多數(shù)都是 采用連續(xù)純水射流。在除銹、除漆等工作領(lǐng)域，所需高壓水的壓力一般都在150-250Mpa，而 在清除一些較硬的金屬涂層及除毛刺等工作，則更需要高達(dá)350-420Mpa的連續(xù)純水高壓 射流才能完成。連續(xù)流射水設(shè)備必須被堅(jiān)固地設(shè)計(jì)以經(jīng)受住所需的極高的水壓，所以，噴 嘴、水管道和配件體積大、重而且昂貴；為了提供超高壓水射流，需要昂貴的超高壓水泵，這 種超高壓泵及設(shè)備的制造成本和運(yùn)行成本均很高，且存在效率低，高能耗等不足。另一方面 現(xiàn)有的高壓水射流清洗裝置多為固定式操作不方便，不能適用于野外和機(jī)動作業(yè)，不利于 大面積的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適于工業(yè)實(shí)用的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝 置，使用本發(fā)明能極大提高工業(yè)清洗、剝離、去毛刺的效率，并且使用極為方便，更適于野外 和機(jī)動作業(yè)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，包括運(yùn)載車1、電源2、電氣控制裝 置7、超聲波發(fā)生裝置3、空氣冷卻裝置6、高壓水射流發(fā)生裝置4及噴頭裝置，所述噴頭裝置 包括超聲波換能振子9、變幅桿10、強(qiáng)力脈沖振蕩室8和渦流共振射流噴頭5 ；所述超聲波 換能振子9與超聲波發(fā)生裝置3通過超聲波傳輸電纜13相連，與空氣冷卻裝置6通過冷卻 壓縮空氣管11相連；所述強(qiáng)力脈沖振蕩室8與所述高壓水射流發(fā)生裝置4通過高壓進(jìn)水管 路12連接。進(jìn)一步的所述的超聲波換能振子9為壓電陶瓷材料制成。為防止管線磨損所帶來的危險(xiǎn)，所述的超聲波傳輸電纜13和冷卻壓縮空氣管11 穿行在強(qiáng)力耐磨管之內(nèi)，在強(qiáng)力耐磨管和高壓進(jìn)水管路12的外面安裝有防磨塊18，所述防 磨塊18可以是圓柱型橡膠塊，定距離的固定在管路上并使其懸空5到10mm。進(jìn)一步的所述的變幅桿10采用高強(qiáng)度鈦合金制成的階梯圓柱形剛性變幅桿或是 由柔性高強(qiáng)度鈦合金管線連接的剛性鈦合金振子和剛性鈦合金變幅頭。進(jìn)一步的所述渦流共振射流噴頭5具有一個或多個渦流共振射流噴咀。進(jìn)一步的所述電源2為DC24V汽車電源或小型汽油發(fā)電機(jī)。進(jìn)一步的所述的高壓水射流發(fā)生裝置4優(yōu)選壓力等級為35到140Mpa的三柱塞高 壓泵。
為取得更好的使用效果，所述噴頭裝置還包括靶距調(diào)節(jié)器20，其由調(diào)節(jié)螺桿21及 鎖緊螺母22構(gòu)成。進(jìn)一步的所述噴頭裝置還包括氣動旋轉(zhuǎn)裝置16。本發(fā)明的有益效果為，充分利用高壓水射流和渦流共振的能量及其超聲波發(fā)生器 產(chǎn)生的強(qiáng)力高頻機(jī)械振動脈沖的能量，在振蕩室內(nèi)形成穩(wěn)定的渦流強(qiáng)力脈沖共振射流，給 予待切割、破碎、清洗、涂層剝離及去毛刺的材料表面以高頻水錘打擊力及沖蝕力，顯著地 提高了射流的能量效率，強(qiáng)化了射流對材料表面的沖蝕和破碎作用，大大地降低了能耗，同 時(shí)降低了設(shè)備的制造成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高了該設(shè)備的機(jī)動性和野外作業(yè)的能力。


下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置的系統(tǒng)及流 程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝 置的具有多個 渦流共振射流噴頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置的變幅桿的 結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、運(yùn)載車；2、電源；3、超聲波發(fā)生裝置；4、高壓水射流發(fā)生裝置；5、渦流共振射流 噴頭；6、空氣冷卻裝置；7、電氣控制裝置；8、強(qiáng)力脈沖振蕩室；9、超聲波換能振子；10、變幅 桿；11、冷卻壓縮空氣管；12、高壓進(jìn)水管路；13、超聲波傳輸電纜；14、壓力監(jiān)控器；15、清洗 執(zhí)行機(jī)構(gòu)；16、氣動旋轉(zhuǎn)裝置；17、調(diào)壓閥；18、防磨塊；19、水箱；20、靶距調(diào)節(jié)器；21、調(diào)節(jié) 螺桿；22、鎖緊螺母；23、振幅調(diào)節(jié)器；24、共振腔；25、穩(wěn)流器；26、渦流共振發(fā)生元件；27、 脈沖射流進(jìn)口 ；28、共振脈沖射流噴嘴出口。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置， 包括運(yùn)載車1、電源2、電氣控制裝置7、超聲波發(fā)生裝置3、空氣冷卻裝置6、高壓水射流發(fā)生 裝置4及噴頭裝置，所述噴頭裝置包括超聲波換能振子9、變幅桿10、強(qiáng)力脈沖振蕩室8和 渦流共振射流噴頭5 ；所述超聲波換能振子9與超聲波發(fā)生裝置3通過超聲波傳輸電纜13 相連，與空氣冷卻裝置6通過冷卻壓縮空氣管11相連；所述強(qiáng)力脈沖振蕩室8與所述高壓 水射流發(fā)生裝置4通過高壓進(jìn)水管路12連接。水箱19、電氣控制裝置7、超聲波發(fā)生裝置3、高壓水射流發(fā)生裝置4及空氣冷卻裝 置6均安裝于運(yùn)載車1上，電源2為DC24V汽車電源或小型汽油發(fā)電機(jī)，大大提高了本發(fā)明 的機(jī)動性及實(shí)用性。壓力監(jiān)控器14監(jiān)控當(dāng)壓縮空氣管11受損而壓力下降時(shí)，系統(tǒng)自動停機(jī)，以保護(hù)超 聲波信號傳輸電纜13不受外來雜物損傷，以及防止超聲波換能振子9過熱；所述渦流共振 射流噴頭5可采用一個或多個渦流共振射流噴咀，每個渦流共振射流噴咀包括脈沖射流進(jìn) 口 27、渦流共振發(fā)生元件26、共振腔24、振幅調(diào)節(jié)器23、穩(wěn)流器25、共振脈沖射流噴嘴出口28。高壓射流發(fā)生裝置4將水箱19中的引進(jìn)來的普通水增壓成高壓水，通過高壓管路12進(jìn)入超聲波強(qiáng)力脈沖振蕩室8，在高壓管路中設(shè)置了調(diào)壓閥17以調(diào)節(jié)和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力， 超聲發(fā)生裝置3通過車載電源2的電功率輸入供給動力，產(chǎn)生20ΚΗΖ的高頻電脈沖，并通過 超聲波換能振子9和變幅桿10將超高頻電脈沖轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動脈沖，在渦流共振射 流噴頭的共振腔24內(nèi)，高頻機(jī)械振動脈沖與高壓射流進(jìn)行能量交換后產(chǎn)生共振，通過渦流 共振射流嘴出口 28形成渦流強(qiáng)力共振脈沖射流，當(dāng)該機(jī)械振動穿過噴嘴時(shí)，它能夠給予水 射流每秒幾千次的脈沖，該水射流脈沖給予要切割或清洗的表面水錘壓力，由于這種向各 目標(biāo)表面施加水錘壓力的小子彈的快速撞擊，提高了水射流的沖蝕能力，對于特定的壓力 源，其向目標(biāo)表面上能施加約6-8倍的更多的沖擊壓力。因而，該超聲脈動噴嘴的切割清洗 能力比現(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)水射流能更有效進(jìn)行切割和清洗。為了達(dá)到同樣的沖刷能力，振動 噴嘴只需要用功率小6-8倍的壓力源運(yùn)轉(zhuǎn)，所以振動噴嘴可以與更小和更便宜的泵一起使 用，比連續(xù)純水射流噴嘴更經(jīng)濟(jì)；另外，噴嘴、管道和配件中的水射流壓力小，可以將噴嘴設(shè) 計(jì)得更輕。由于高頻振蕩水錘作用(振蕩頻率一般為15到20ΚΗζ)和渦流共振脈沖射流的 水楔作用，從共振脈沖射流噴嘴28中射向待加工的物體表面以達(dá)到有效的切割、破碎、剝 離、清洗及除毛刺的效果。作為本發(fā)明優(yōu)化的實(shí)施方式，所述噴頭裝置是具有用于清洗或除去大面積的涂層 的多個噴嘴的旋轉(zhuǎn)噴頭；所述噴頭裝置還包括清洗執(zhí)行機(jī)構(gòu)15，所述清洗執(zhí)行機(jī)構(gòu)15可以 是如圖1所示的帶有輪子的清洗小車，應(yīng)用于大面積的表面清洗，也可以是手持式水射流 清洗噴槍，用于特定表面的清洗，靈活方便。清洗執(zhí)行機(jī)構(gòu)15還可以是機(jī)械手或數(shù)控CNC 工作臺，用于精確的定位清洗、剝離或去毛刺。噴頭裝置可以安裝氣動旋轉(zhuǎn)裝置16，也可以 是利用水力學(xué)原理設(shè)計(jì)的自旋轉(zhuǎn)噴頭裝置。在連接噴頭裝置與主機(jī)之間的超聲波傳輸電纜 13和高壓進(jìn)水管路12上安裝有防磨塊18，防磨塊可以是圓柱型橡膠塊，定距離的固定在電 纜和高壓管上，由此讓電纜和高壓管懸空5到10mm，不至于與地面直接摩擦而達(dá)到保護(hù)管 線不受損傷。噴頭裝置還包括靶距調(diào)節(jié)器20 (靶距是共振脈沖射流噴咀出口到待加工材料表 面之間的距離)，靶距是可調(diào)的并有一最佳共振值，對于不同的射流壓力、渦流共振頻率、以 及不同的清洗對象，具有不同的最佳靶距，為了產(chǎn)生最佳的打擊效果，本發(fā)明所提供的靶距 調(diào)節(jié)器20是通過旋轉(zhuǎn)靶距調(diào)節(jié)器的螺桿21的高度來調(diào)節(jié)最佳靶距的，并由鎖緊螺母22鎖 定最佳靶距。如圖3所示，是本車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流裝置的變幅桿10的結(jié)構(gòu)示意圖， 所示的超聲波變幅桿有兩種形式，一種是由高強(qiáng)度鈦合金制成的階梯圓柱形剛性變幅桿， 適用于產(chǎn)生強(qiáng)力脈沖射流源；另一種是由柔性高強(qiáng)度鈦合金管線連接的剛性鈦合金振子和 剛性鈦合金變幅頭，適用于長管道或彎管噴頭，以及多噴嘴噴頭。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式為所述超聲波換能振子9為采用壓電陶瓷材料制成；所述 高壓水射流發(fā)生裝置4優(yōu)選壓力等級為35到140Mpa的三柱塞高壓泵；所述空氣冷卻裝置 6的空氣壓縮機(jī)的功率優(yōu)選為500W，流量為20L/min。本發(fā)明整套裝置不需要客戶配備額外的電源和冷卻氣源，自成一體，操作方便，具 有更好的清洗效果，尤其適用于野外和機(jī)動作業(yè)。
權(quán)利要求
一種車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于，包括運(yùn)載車(1)、電源(2)、電氣控制裝置(7)、超聲波發(fā)生裝置(3)、空氣冷卻裝置(6)、高壓水射流發(fā)生裝置(4)及噴頭裝置，所述噴頭裝置包括超聲波換能振子(9)、變幅桿(10)、強(qiáng)力脈沖振蕩室(8)和渦流共振射流噴頭(5)；所述超聲波換能振子(9)與超聲波發(fā)生裝置(3)通過超聲波傳輸電纜(13)相連，與空氣冷卻裝置(6)通過冷卻壓縮空氣管(11)相連；所述強(qiáng)力脈沖振蕩室(8)與所述高壓水射流發(fā)生裝置(4)通過高壓進(jìn)水管路(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于所述的 超聲波換能振子(9)為壓電陶瓷材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于所述的 超聲波傳輸電纜(13)和冷卻壓縮空氣管(11)穿行在強(qiáng)力耐磨管之內(nèi)，在強(qiáng)力耐磨管和高 壓進(jìn)水管路(12)的外面安裝有防磨塊(18)，所述防磨塊(18)可以是圓柱型橡膠塊，定距離 的固定在管路上并使其懸空5到10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于所述的 變幅桿(10)可以是高強(qiáng)度鈦合金制成的階梯圓柱形剛性變幅桿或是由柔性高強(qiáng)度鈦合金 管線連接的剛性鈦合金振子和剛性鈦合金變幅頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于，所述 渦流共振射流噴頭(5)具有一個或多個渦流共振射流噴咀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于，所述 電源(2)為DC24V汽車電源或小型汽油發(fā)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，特征在于所述的高 壓水射流發(fā)生裝置(4)為壓力等級為35到140Mpa的三柱塞高壓泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于，所述 噴頭裝置還包括靶距調(diào)節(jié)器(20)，其由調(diào)節(jié)螺桿(21)及鎖緊螺母(22)構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，其特征在于，所述 噴頭裝置還包括氣動旋轉(zhuǎn)裝置(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車載式渦流強(qiáng)力脈沖共振射流清洗裝置，包括運(yùn)載車1、電源2、電氣控制裝置7、超聲波發(fā)生裝置3、空氣冷卻裝置6、高壓水射流發(fā)生裝置4及噴頭裝置，所述噴頭裝置包括超聲波換能振子9、變幅桿10、強(qiáng)力脈沖振蕩室8和渦流共振射流噴頭5；所述超聲波換能振子9與超聲波發(fā)生裝置3通過超聲波傳輸電纜13相連，與空氣冷卻裝置6通過冷卻壓縮空氣管11相連；所述強(qiáng)力脈沖振蕩室8與所述高壓水射流發(fā)生裝置4通過高壓進(jìn)水管路12連接。本發(fā)明充分利用高壓水射流和渦流共振的能量及超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的強(qiáng)力高頻機(jī)械振動脈沖的能量，在振蕩室內(nèi)形成穩(wěn)定的渦流強(qiáng)力脈沖共振射流，顯著地提高了射流的能量效率，強(qiáng)化了脈沖射流對材料表面的沖蝕和破碎作用，整套裝置不需要客戶配備額外的電源和冷卻氣源，自成一體，操作方便，具有更好的清洗效果，尤其適用于野外和機(jī)動作業(yè)。
文檔編號B02C19/06GK101811121SQ200910009389
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者任保林, 任吉林, 葉喬 申請人:任保林