專利名稱：超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于管壁的切割、除去表面涂層、銹蝕和氧化皮等的超聲波 脈沖水射流管壁除銹清洗裝置。
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。在 一般的工業(yè)清洗、除銹、及清除氧化皮工藝中，絕大多數(shù)都是采用連續(xù)純水射流。所需高壓 水的壓力一般都在15(T250Mpa，而在清除一些較硬的金屬涂層、氧化皮及除毛刺等工作，則 更需要高達(dá)35(T420Mpa的連續(xù)純水高壓射流才能完成。特別是在大型管壁的內(nèi)外清洗、除 銹，除漆和除氧化皮等工作領(lǐng)域，更是沒(méi)有可靠的辦法。在目前的航空航天工業(yè)、石油化工工業(yè)等大型管壁除銹、清除氧化皮工藝中，仍然 采用手工打磨或酸洗工藝，效率低，且高能耗、加工質(zhì)量低、環(huán)境污染。如果采用目前的連 續(xù)水射流技術(shù)，又具有某些使連續(xù)流動(dòng)噴水系統(tǒng)昂貴和笨重的缺點(diǎn)。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)備的高制造成本和高運(yùn)行成本，且存在效率低，高能耗等不足。另外，針對(duì)管壁內(nèi)表面 及外表面的高效清洗、除銹及氧化皮的工藝和效率，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)不完善，清除效率 低，所以，目前在航空航天工業(yè)、石油化工工業(yè)等大型管壁除銹、清除氧化皮工藝中，仍然沒(méi) 有切實(shí)可行的解決辦法。由于以上各種原因，目前航空航天、石油化工工業(yè)中管壁清洗和除銹、清除氧化皮 工藝還存在以下各種問(wèn)題和缺點(diǎn)1、采用手工打磨或酸洗工藝，效率低，加工質(zhì)量低且污染環(huán)境；2、超高壓水射流清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噴水系統(tǒng)昂貴和笨重，使用條件繁瑣，高能 耗；3、目前仍然沒(méi)有開(kāi)發(fā)出高效的管壁清洗、除銹的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以致生產(chǎn)效率低，能量 損失極高，效率極低等。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于渦流脈沖技術(shù) 的、利用超聲波脈沖水射流清洗技術(shù)、用于管壁的切割、除去表面涂層、銹蝕和氧化皮等的 超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，包 括渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)、平移升降軌道機(jī)構(gòu)、高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)與超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)，包 括渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)安裝在平移升降軌道機(jī)構(gòu)上，高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)、超聲波供應(yīng) 機(jī)構(gòu)分別由高壓輸水軟管和脈沖信號(hào)電纜與渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的高壓水輸入端、 超聲波輸入端相連接。所述渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)包括噴嘴殼體、噴嘴、噴嘴座、變幅桿與射流高壓
3管路，在噴嘴殼體內(nèi)開(kāi)設(shè)有振蕩腔，噴嘴具有渦流振蕩噴頭出口，其特征是在振蕩腔位置 的噴嘴殼體上設(shè)有共振振子，在噴嘴殼體上設(shè)有振幅頻率調(diào)節(jié)器，振幅頻率調(diào)節(jié)器與共振 振子配合使用并用于調(diào)節(jié)共振振子的振蕩頻率，在噴嘴殼體上設(shè)有鎖緊螺母，鎖緊螺母與 振幅頻率調(diào)節(jié)器配合使用并用于將振幅頻率確定后予以鎖緊，在噴嘴殼體外設(shè)有超聲波渦 流換能器，超聲波渦流換能器具有脈沖信號(hào)電纜接口，在噴嘴殼體上通過(guò)壓緊螺母安裝有 變幅桿，變幅桿的大頭端與超聲波渦流換能器接觸，變幅桿的小頭端伸入振蕩腔內(nèi)。所述射流高壓管路的脈沖射流入口沿著振蕩腔的切向設(shè)置。所述變幅桿為外徑遞 減的階梯狀圓柱體，相鄰兩段圓柱之間通過(guò)圓錐面平滑過(guò)渡。所述平移升降軌道機(jī)構(gòu)包括豎直固定設(shè)置的縱向?qū)к墸v向?qū)к墐?nèi)滑動(dòng)連接有縱 向滑塊，縱向滑塊內(nèi)開(kāi)設(shè)有橫向滑槽，在橫向滑槽內(nèi)滑動(dòng)連接有橫向滑板，所述的渦流脈沖 共振射流噴頭機(jī)構(gòu)安裝在橫向滑板上。在橫向滑板上安裝有搖桿，搖桿內(nèi)開(kāi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)孔，還設(shè)有氣動(dòng)馬達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)的 輸出軸上安裝有曲柄，曲柄上安裝有驅(qū)動(dòng)銷，驅(qū)動(dòng)銷上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有軸承，該軸承插接在驅(qū)動(dòng) 長(zhǎng)孔內(nèi)。在渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的下方固定設(shè)有支撐軌道，支撐軌道內(nèi)滑動(dòng)連接有 間距調(diào)整滑塊，在間距調(diào)整滑塊上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有支撐滾輪。本發(fā)明的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置具有以下的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用脈沖射流技術(shù)，產(chǎn)生強(qiáng)力脈沖射流，提高能量轉(zhuǎn)換效能，大大降低使 用壓力，降低制造成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，節(jié)能減排；2、微型空壓機(jī)提供冷卻壓縮空氣和噴頭擺動(dòng)所需的氣源，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，效率高，安全
可靠；3、微型氣動(dòng)馬達(dá)配備曲柄搖桿裝置，簡(jiǎn)單可靠，針對(duì)不同對(duì)象任意調(diào)節(jié)最佳清洗 幅寬和清洗速度。

圖1是本實(shí)用新型用于管件內(nèi)表面清洗示意圖。圖2是本實(shí)用新型用于管件外表面清洗示意圖。圖3是圖2的右視圖。圖4是本實(shí)用新型中噴頭擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。圖5是本實(shí)用新型中渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5中變幅桿的放大圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示該超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，包括渦流脈沖共振射流噴 頭機(jī)構(gòu)、平移升降軌道機(jī)構(gòu)、高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)與超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)，包括渦流脈沖共振射流噴 頭機(jī)構(gòu)安裝在平移升降軌道機(jī)構(gòu)上，高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)、超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)分別均與渦流脈沖 共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的高壓水輸入端、超聲波輸入端相連接。其中，高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)由水箱 26、高壓泵29、調(diào)壓閥27、高壓輸水軟管30等部件構(gòu)成；超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)由超聲發(fā)生裝置28、空氣壓縮機(jī)、脈沖信號(hào)電纜31及其附件構(gòu)成。如圖5所示，所述渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)包括噴嘴殼體9、噴嘴2、噴嘴座3、 變幅桿8與射流高壓管路16，在噴嘴殼體9內(nèi)開(kāi)設(shè)有振蕩腔7，噴嘴2具有渦流振蕩噴頭出 口 1，在振蕩腔7位置的噴嘴殼體9上設(shè)有共振振子6，在噴嘴殼體9上設(shè)有振幅頻率調(diào)節(jié) 器5，振幅頻率調(diào)節(jié)器5與共振振子6配合使用并用于調(diào)節(jié)共振振子6的振蕩頻率和振幅， 在噴嘴殼體9上設(shè)有鎖緊螺母4，鎖緊螺母4與振幅頻率調(diào)節(jié)器5配合使用并用于將振幅頻 率確定后予以鎖緊，在噴嘴殼體9外設(shè)有超聲波渦流換能器11，超聲波渦流換能器11具有 脈沖信號(hào)電纜接口 12，在噴嘴殼體9上通過(guò)壓緊螺母15安裝有變幅桿8，變幅桿8的大頭 端與超聲波渦流換能器11接觸，變幅桿8的小頭端伸入振蕩腔7內(nèi)。所述射流高壓管路16的脈沖射流入口 10沿著振蕩腔7的切向設(shè)置。如圖6所示， 所述變幅桿8為外徑遞減的階梯狀圓柱體，相鄰兩段圓柱之間通過(guò)圓錐面平滑過(guò)渡。如圖2所示，所述平移升降軌道機(jī)構(gòu)包括豎直固定設(shè)置的縱向?qū)к?3，縱向?qū)к?13內(nèi)滑動(dòng)連接有縱向滑塊14，縱向滑塊14內(nèi)開(kāi)設(shè)有橫向滑槽15，在橫向滑槽15內(nèi)滑動(dòng)連 接有橫向滑板17，所述的渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)安裝在橫向滑板17上。如圖4所示，在橫向滑板17上安裝有軸承裝置32、搖桿18，搖桿18內(nèi)開(kāi)設(shè)有驅(qū)動(dòng) 長(zhǎng)孔19，還設(shè)有氣動(dòng)馬達(dá)20，氣動(dòng)馬達(dá)20的輸出軸上安裝有曲柄21，曲柄21上安裝有驅(qū)動(dòng) 銷22，驅(qū)動(dòng)銷22上安裝有軸承，該軸承插接在驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)孔19內(nèi)。如圖3所示，在渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的下方固定設(shè)有支撐軌道23，支撐軌 道23內(nèi)滑動(dòng)連接有間距調(diào)整滑塊24，在間距調(diào)整滑塊24上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有支撐滾輪25。高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)將水箱26中引進(jìn)來(lái)的普通水增壓成高壓水，通過(guò)高壓輸水軟管 30和射流高壓管路16進(jìn)入渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)，在高壓管路中設(shè)置了調(diào)壓閥27以 調(diào)節(jié)和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，超聲發(fā)生裝置28產(chǎn)生20KHZ的高頻電脈沖，并通過(guò)超聲波渦流換能 器11將超高頻電脈沖轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)脈沖，在脈沖射流噴頭裝置的振蕩腔7內(nèi)，高頻 機(jī)械振動(dòng)脈沖與高壓射流進(jìn)行能量交換后產(chǎn)生共振，通過(guò)脈沖射流噴嘴形成渦流3強(qiáng)力共 振脈沖射流，由于高頻振蕩水錘作用(振蕩頻率一般為15 20KH)，和渦流共振脈沖射流的水 楔作用，從共振脈沖射流噴嘴2中射向待加工的物體表面以達(dá)到有效的破碎，剝離，清洗及 除銹和除氧化皮的效果。平移升降軌道機(jī)構(gòu)由縱向?qū)к?3與橫向滑板17組成，縱向滑塊14用于調(diào)節(jié)噴頭 的靶距，以達(dá)到最佳噴射效果，應(yīng)用于大面積的表面清洗。平移升降軌道機(jī)構(gòu)還可以是機(jī)械 手或數(shù)控CNC X-Z工作臺(tái)，用于精確的定位清洗，剝離或除銹和除氧化皮。如圖4所示的清洗執(zhí)行裝置上裝有噴頭擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，它是由氣動(dòng)馬達(dá)20、氣動(dòng)馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)的曲柄21、搖桿18機(jī)構(gòu)、軸承裝置32與噴頭裝夾機(jī)構(gòu)等組成，噴頭裝夾機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將渦 流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)裝夾在橫向滑板17端部，其中，噴頭裝夾機(jī)構(gòu)上可以視工況需要 同時(shí)安裝一組、兩組或三組噴頭。壓縮空氣冷卻管和動(dòng)力管、脈沖信號(hào)電纜31和高壓輸水軟管30沿橫向滑板17將 脈沖信號(hào)引入超聲波渦流換能器11、共振振子6，壓縮空氣引入噴頭擺動(dòng)機(jī)構(gòu)中的氣動(dòng)馬 達(dá)20。如圖2所示，是本實(shí)用新型用于管件內(nèi)表面清洗示意圖；渦流脈沖共振射流噴頭 機(jī)構(gòu)具有用于清洗或除去大面積的涂層的具有多個(gè)噴嘴的噴頭，當(dāng)縱向滑塊14沿著縱向?qū)к?3向下移動(dòng)至管件內(nèi)壁，調(diào)節(jié)至最佳靶距，當(dāng)渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的振蕩腔7 內(nèi)產(chǎn)生共振以形成渦流強(qiáng)力脈沖射流。從渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的水中射向待加工的 物體表面以達(dá)到有效的破碎，剝離，清洗及除銹和除氧化皮。 如圖3所示，是本實(shí)用新型用于管體外表面清洗示意圖。管件安裝在支撐滾輪25 上，由支撐滾輪25支撐并隨其旋轉(zhuǎn)，間距調(diào)整滑塊24可根據(jù)不同直徑大小的管件調(diào)節(jié)不同 的間距，以達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速，支撐滾輪25由橡膠制成。當(dāng)支撐滾輪25旋轉(zhuǎn)時(shí)，管件將以 所要求的轉(zhuǎn)速勻速定向旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)中強(qiáng)力噴射至待清洗的管 件表面，橫向滑板17在縱向滑塊14內(nèi)水平均勻移動(dòng)，從而將待清洗表面逐一清洗。
權(quán)利要求一種超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，其特征是包括渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)、平移升降軌道機(jī)構(gòu)、高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)與超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)，包括渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)安裝在平移升降軌道機(jī)構(gòu)上，高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)、超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)分別均與渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的高壓水輸入端、超聲波輸入端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，其特征是所述渦流脈 沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)包括噴嘴殼體(9)、噴嘴(2)、噴嘴座(3)、變幅桿(8)與射流高壓管路(16)，在噴嘴殼體(9)內(nèi)開(kāi)設(shè)有振蕩腔(7)，噴嘴(2)具有渦流振蕩噴頭出口(1)，其特征是 在振蕩腔(7)位置的噴嘴殼體(9)上設(shè)有共振振子(6)，在噴嘴殼體(9)上設(shè)有振幅頻率調(diào) 節(jié)器(5)，振幅頻率調(diào)節(jié)器(5)與共振振子(6)配合使用并用于調(diào)節(jié)共振振子(6)的振蕩頻 率和振幅，在噴嘴殼體(9)上設(shè)有鎖緊螺母(4)，鎖緊螺母(4)與振幅頻率調(diào)節(jié)器(5)配合 使用并用于將振幅頻率確定后予以鎖緊，在噴嘴殼體(9)外設(shè)有超聲波渦流換能器(11)， 超聲波渦流換能器(11)具有超聲渦流電纜接口(12)，在噴嘴殼體(9)上通過(guò)壓緊螺母(15) 安裝有變幅桿(8)，變幅桿(8)的大頭端與超聲波渦流換能器(11)接觸，變幅桿(8)的小頭 端伸入振蕩腔(7)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，其特征是所述射流高 壓管路(16)的脈沖射流入口(10)沿著振蕩腔(7)的切向設(shè)置。
4.如權(quán)利要求2所述的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，其特征是所述變幅桿 (8)為外徑遞減的階梯狀圓柱體，相鄰兩段圓柱之間通過(guò)圓錐面平滑過(guò)渡。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，其特征是所述平移 升降軌道機(jī)構(gòu)包括豎直固定設(shè)置的縱向?qū)к?13)，縱向?qū)к?13)內(nèi)滑動(dòng)連接有縱向滑 塊(14)，縱向滑塊(14)內(nèi)開(kāi)設(shè)有橫向滑槽(15)，在橫向滑槽(15)內(nèi)滑動(dòng)連接有橫向滑板(17)，所述的渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)安裝在橫向滑板(17)上。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，其特征是在橫向滑板 (17)上安裝有搖桿(18)，搖桿(18)內(nèi)開(kāi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)孔(19)，還設(shè)有氣動(dòng)馬達(dá)(20)，氣動(dòng)馬 達(dá)(20)的輸出軸上安裝有曲柄(21)，曲柄(21)上安裝有驅(qū)動(dòng)銷(22)，驅(qū)動(dòng)銷(22)上轉(zhuǎn)動(dòng) 安裝有軸承，該軸承插接在驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)孔(19)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，其特征是在渦流脈沖 共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的下方固定設(shè)有支撐軌道(23)，支撐軌道(23)內(nèi)滑動(dòng)連接有間距調(diào)整 滑塊(24)，在間距調(diào)整滑塊(24)上轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有支撐滾輪(25)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于管壁的切割、除去表面涂層、銹蝕和氧化皮等的超聲波脈沖水射流管壁除銹清洗裝置，它包括渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)、平移升降軌道機(jī)構(gòu)、高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)與超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)，包括渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)安裝在平移升降軌道機(jī)構(gòu)上，高壓水供應(yīng)機(jī)構(gòu)、超聲波供應(yīng)機(jī)構(gòu)分別由高壓輸水軟管和脈沖信號(hào)電纜與渦流脈沖共振射流噴頭機(jī)構(gòu)的高壓水輸入端、超聲波輸入端相連接。本實(shí)用新型采用脈沖射流技術(shù)，產(chǎn)生強(qiáng)力脈沖射流，提高能量轉(zhuǎn)換效能，大大降低使用壓力，降低制造成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，節(jié)能減排；本發(fā)明中的微型空壓機(jī)提供冷卻壓縮空氣和噴頭擺動(dòng)所需的氣源，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，效率高，安全可靠。
文檔編號(hào)B08B9/032GK201760431SQ20102051678
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者任保林, 葉喬, 張微西, 陳新 申請(qǐng)人:任保林