專利名稱：渦流脈沖共振射流噴頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用渦流振蕩脈沖射流進(jìn)行工業(yè)清洗、表面涂層剝離、去毛刺、除 銹或者除漆的渦流脈沖共振射流噴頭裝置。
背景技術(shù)：
高壓水射流技術(shù)及裝備是一種廣泛地應(yīng)用于工業(yè)清洗、切割、除毛刺、表面涂層剝 離、除銹除漆等的新技術(shù)。在一般的工業(yè)清洗中，絕大多數(shù)都是采用連續(xù)高壓純水射流。在 除銹、除漆及表面涂層剝離等工作領(lǐng)域，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及除毛刺等工作，則更需要高達(dá)35(T420Mpa的連續(xù)高壓純水射流才 言旨完成。由于連續(xù)高壓純水射流的缺點(diǎn)，近年來，開發(fā)了一種超聲波脈沖清洗裝置，以提供 非連續(xù)，或稱之為“子彈”的高頻脈沖水射流。由于水錘現(xiàn)象引起的打擊力，通過水射流的 高頻震蕩脈沖得到的打擊力的放大倍率約為3飛倍。所以，為了達(dá)到同樣的清洗能力，只需 要用功率小3飛倍的壓力源運(yùn)轉(zhuǎn)。由于超聲波脈沖清洗裝置可以與更小和更便宜的高壓泵 一起使用，所以它比連續(xù)流水射流清洗更經(jīng)濟(jì)。另外，噴嘴，管道和配件中的水射流壓力非 常小，系統(tǒng)更為穩(wěn)定。在現(xiàn)有的超聲波高壓水射流裝置中，盡管美國專利5154347中描述的超聲波水射 流噴咀和裝置代表了水射流切割和清洗技術(shù)中的實(shí)質(zhì)性突破，在美國專利5154347中描述 的超聲波水射流噴咀由于只與傳統(tǒng)的高壓水發(fā)生裝置結(jié)合使用，實(shí)用證明其不是最佳的。 所描述的超聲射水器由于原理和結(jié)構(gòu)的原因。還存在以下各種問題和缺點(diǎn)
1、盡管現(xiàn)有渦流噴咀的清洗效果較好，可提高效果3倍左右，但由于其混合腔的結(jié)構(gòu) 和設(shè)計(jì)存在改進(jìn)空間，頻率及振幅隨負(fù)載變化較大，無法形成穩(wěn)定的脈沖振蕩射流，能量損 失大，其效率較低；
2、變幅桿的幾何結(jié)構(gòu)形狀不合理，運(yùn)行一段時(shí)間后前端表面會很快形成空化侵蝕，使 用壽命短。實(shí)踐證明有必要進(jìn)一步改進(jìn)渦流脈沖射流噴咀及變幅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提高其清 洗效率。從共振頻率負(fù)載匹配入手，建立強(qiáng)力自激共振頻率匹配，從流體動(dòng)力學(xué)及振動(dòng)學(xué)的 觀點(diǎn)使其更有效的與渦流產(chǎn)生高頻共振脈沖的效果，以達(dá)到更有效地表面清洗、剝離、除銹 與除漆的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種可強(qiáng)化脈沖射流對材料表 面的沖蝕和破碎作用、大大地降低了能耗、降低設(shè)備的制造成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、節(jié)能減排 并提高清洗效率的渦流脈沖共振射流噴頭裝置。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述渦流脈沖共振射流噴頭裝置，包括噴嘴殼體、噴 嘴、噴嘴座、變幅桿與射流高壓管路，在噴嘴殼體內(nèi)開設(shè)有振蕩腔，噴嘴具有渦流振蕩噴頭出口，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和振幅，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超聲渦流電纜接口，在噴嘴殼 體上通過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圓錐面平滑過 渡。所述變幅桿的材質(zhì)為鈦合金制成。所述噴嘴殼體、噴嘴、噴嘴座、共振振子、鎖緊螺母、振幅頻率調(diào)節(jié)器與壓緊螺母均 采用鈦合金制成。本發(fā)明與現(xiàn)有的渦流射流相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)
1、采用渦流脈沖共振射流噴頭技術(shù)，在振動(dòng)腔內(nèi)設(shè)置共振振子，產(chǎn)生的高頻振蕩共振 脈沖射流，提高能量轉(zhuǎn)換效能，大大降低使用壓力，節(jié)能減排；
2、采用振幅頻率調(diào)節(jié)器，配以鎖定裝置，簡單可靠，調(diào)節(jié)范圍廣，能產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻振 蕩共振脈沖射流。3、采用特別設(shè)計(jì)的變幅桿，能產(chǎn)生高強(qiáng)度振蕩脈沖源，并延長使用壽命。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中變幅桿的放大圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示該渦流脈沖共振射流噴頭裝置，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具有超 聲渦流電纜接口 12，在噴嘴殼體9上通過壓緊螺母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。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圓錐面平滑過 渡。所述變幅桿8的材質(zhì)為鈦合金制成。所述噴嘴殼體9、噴嘴2、噴嘴座3、共振振子6、鎖緊螺母4、振幅頻率調(diào)節(jié)器5與壓 緊螺母15均采用鈦合金制成。在渦流脈沖共振射流噴頭裝置的上面設(shè)置超聲波渦流換能器11，超聲波渦流換能 器11下面安裝有變幅桿8，變幅桿8通過壓緊螺母15與噴嘴殼體9聯(lián)結(jié)，在噴嘴殼體9的
4一側(cè)設(shè)置有脈沖射流入口 10，高壓水通過射流高壓管路16將高壓泵產(chǎn)生的高壓水引入脈 沖射流入口 10，再進(jìn)入噴嘴殼體9的振蕩腔7，在高壓水和脈沖的振蕩腔7中設(shè)置了共振振 子6，共振振子6的振幅和頻率可通過振幅頻率調(diào)節(jié)器5進(jìn)行控制，在振幅頻率調(diào)節(jié)器5上 同時(shí)設(shè)置有振幅頻率鎖緊螺母4，當(dāng)振幅頻率調(diào)節(jié)器5調(diào)節(jié)到設(shè)定所需要的振幅和頻率后， 將鎖緊螺母4鎖緊，以確保其穩(wěn)定可靠；高壓水是通過側(cè)面的射流高壓管路16引入振蕩腔 7 ；本發(fā)明利用變幅桿8將超聲波渦流換能器11傳輸過來的超聲波電脈沖轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械 振動(dòng)，在振蕩腔7中與共振振子6產(chǎn)生共振，把引入的高壓水強(qiáng)力擾動(dòng)，從而產(chǎn)生強(qiáng)力共振 脈沖射流；該脈沖射流通過渦流振蕩噴頭出口 1噴射至待清洗的工件表面，對工件進(jìn)行共 振脈沖打擊和高效清洗。變幅桿8高強(qiáng)度鈦合金材料制成，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圓錐面平滑過渡，變幅桿8產(chǎn)生的脈沖能量大，傳輸距離遠(yuǎn)、 壽命長。在噴嘴殼體9中有振蕩腔7及變幅桿8，在噴嘴殼體9的出口端有噴嘴2 ；在噴嘴 殼體9上設(shè)置有與振蕩腔7連通的脈沖射流入口 10 ；從高壓水發(fā)生裝置上利用射流高壓管 路16連接。從脈沖射流入口 10進(jìn)來的高壓水流在振蕩腔7內(nèi)完成能量交換并產(chǎn)生共振振蕩， 以形成渦流振蕩脈沖射流。從渦流振蕩噴頭出口 1中射向待加工的物體表面以達(dá)到高效的 切割、破碎、剝離、清洗及除毛刺的目的。本發(fā)明中所用的超聲波渦流換能器11，其功能是將電能轉(zhuǎn)換成振子上的機(jī)械高頻 振蕩脈沖，并將此脈沖傳輸給變幅桿8，此變幅桿上的機(jī)械高頻振蕩脈沖在噴嘴殼體9的振 蕩腔7中產(chǎn)生渦流振蕩脈沖高壓水射流，超聲波渦流換能器11具有一個(gè)壓電陶瓷電能-機(jī) 械能轉(zhuǎn)換裝置，其功能是將電能轉(zhuǎn)換成振子上的高頻機(jī)械振動(dòng)脈沖。并將此脈沖傳輸給變 幅桿8，此變幅桿8上的高頻機(jī)械振動(dòng)脈沖在噴嘴殼體9的振蕩腔7中產(chǎn)生渦流振蕩共振脈 沖高壓水射流。
權(quán)利要求
一種渦流脈沖共振射流噴頭裝置，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)。
2.如權(quán)利要求1所述的渦流脈沖共振射流噴頭裝置，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。
3.如權(quán)利要求1所述的渦流脈沖共振射流噴頭裝置，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圓錐面平滑過渡。
4.如權(quán)利要求3所述的渦流脈沖共振射流噴頭裝置，其特征是所述變幅桿(8)的材質(zhì) 為鈦合金制成。
5.如權(quán)利要求1所述的渦流脈沖共振射流噴頭裝置，其特征是所述噴嘴殼體(9)、噴 嘴(2)、噴嘴座(3)、共振振子(6)、鎖緊螺母(4)、振幅頻率調(diào)節(jié)器(5)與壓緊螺母(15)均采 用鈦合金制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用渦流振蕩脈沖射流進(jìn)行工業(yè)清洗、表面涂層剝離、去毛刺、除銹或者除漆的渦流脈沖共振射流噴頭裝置，包括噴嘴殼體、噴嘴、噴嘴座、變幅桿與射流高壓管路，在噴嘴殼體內(nèi)開設(shè)有振蕩腔，噴嘴具有渦流振蕩噴頭出口，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和振幅，在噴嘴殼體上設(shè)有鎖緊螺母，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超聲渦流電纜接口，在噴嘴殼體上安裝有變幅桿。本發(fā)明采用渦流脈沖共振射流噴頭技術(shù)，在振動(dòng)腔內(nèi)設(shè)置共振振子，產(chǎn)生的高頻振蕩共振脈沖射流，提高能量轉(zhuǎn)換效能，大大降低使用壓力，節(jié)能減排。
文檔編號B05B17/04GK101905207SQ20101027178
公開日2010年12月8日 申請日期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 申請人:任保林