本實(shí)用新型涉及水射流清洗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種縮放型噴嘴。

背景技術(shù)：

各類船舶水下部分的船體、換熱器、推力器、以及螺旋槳只要被藻類、貝殼類等生物的侵蝕就會(huì)大大降低其工作效率。因此引擎和其他機(jī)械的燃油和維護(hù)成本也增加，一年的生物污染，可使艦船速度降低30-50％，目前，在美國(guó)每年由于污垢造成的損失超過(guò)10億美元，全世界僅海上的污染損失就超過(guò)600億元美元，其中船舶的污染占了30％。海上石油和天然氣平臺(tái)的水下部分由于密集的生物污染形成的污垢不斷增加，使得在生產(chǎn)過(guò)程中引發(fā)了許多無(wú)法預(yù)見的安全問(wèn)題。劇初步計(jì)算，從表面到水下60米處，平臺(tái)每個(gè)根基上的污垢總重至少3噸；超過(guò)一年時(shí)間支撐點(diǎn)的抗波載荷量增加50％以上。附著在平臺(tái)水下部分的支撐架和機(jī)械部分的污垢是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，它將導(dǎo)致機(jī)械的故障和緊急情況的發(fā)生。橋梁、碼頭和其它水下設(shè)施受到生物污垢嚴(yán)重污染后會(huì)造成設(shè)施重量和波阻力的增加，加快金屬和水泥混凝土建筑物的侵蝕，尤其是建筑物上的裂縫受到污垢生物的侵蝕危害性更大。

目前，我國(guó)在水下清洗工程個(gè)別較先進(jìn)的企業(yè)采用美國(guó)的高壓水水下清洗技術(shù)和設(shè)備，由于強(qiáng)大的水壓(150-300兆帕)可使污染物在短時(shí)間內(nèi)被清洗掉(每小時(shí)大于100平方米)。

如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201320061152.3的中國(guó)專利公開了一種干冰清洗縮放型噴嘴，包括本體，所述本體內(nèi)部開有通孔，所述通孔從一端到另一端依次分為穩(wěn)定段、收縮段、喉口段、擴(kuò)張段，所述穩(wěn)定段和喉口段呈直筒型，所述收縮段和擴(kuò)張段呈錐形。本體內(nèi)的通孔為漸縮漸括形式，含有干冰顆粒的氣體從穩(wěn)定段的直筒型通孔進(jìn)入，到達(dá)收縮段時(shí)，由于收縮段直徑逐漸變小，含有干冰顆粒的氣體流速加快，氣體到達(dá)擴(kuò)張段時(shí)，由于擴(kuò)張段直徑逐漸變大，含有干冰顆粒的氣體流動(dòng)范圍逐漸擴(kuò)大，當(dāng)含有干冰顆粒的氣體從擴(kuò)張段流出時(shí)，其流速和發(fā)散區(qū)域均較大，能更好處理掉待清洗件上的污漬。但是上述噴嘴適用的清洗介質(zhì)為干冰，并不適用于水的清洗介質(zhì)。

傳統(tǒng)的高壓水射流清洗技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是清洗速度快、高效、環(huán)保，但由于該項(xiàng)技術(shù)工作壓力大(大于100Mpa)、槍體過(guò)長(zhǎng)(1.5m以上)、噴嘴使用壽命短，從而導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中操作的安全性和設(shè)備的可靠性低。另外，每套設(shè)備昂貴，并且技術(shù)封鎖使得該項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)無(wú)法推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種縮放型噴嘴。本實(shí)用新型的縮放型噴嘴，其形成的空蝕射流可用于水上、水下清洗，具有環(huán)保、節(jié)能、高效、安全、無(wú)腐蝕、易操作等特點(diǎn)。

本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案為：包括噴嘴本體，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有依次連接的第一圓錐諧振腔、第二圓錐諧振腔和出水口；所述第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端為入水口，第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端與第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端連接，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端與所述出水口連接，所述出水口的直徑大于第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大一端的內(nèi)徑。作為優(yōu)選，所述出水口呈半球形，且所述出水口的直徑大于第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑。

作為優(yōu)選，所述出水口的直徑為10-30mm，所述入水口的內(nèi)徑為3-7mm，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑為2-5mm，第二圓錐諧振腔與第一圓錐諧振腔連接處的內(nèi)徑為0.5-4mm，所述第一圓錐諧振腔和第二圓錐諧振腔的總長(zhǎng)為20-30mm。

當(dāng)所述噴嘴形狀為半球形時(shí)，諧振腔長(zhǎng)與出口孔長(zhǎng)之比在0.2-0.5區(qū)間時(shí)的打擊力較高、清洗效果最好；同時(shí)，當(dāng)諧振腔長(zhǎng)徑比為0.1-0.53時(shí)測(cè)得的打擊力最大。

作為優(yōu)選，所述第一圓錐諧振腔的弧度為π/12rad至π/6rad，所述第二圓錐諧振腔的弧度為5π/36rad至5π/18rad。

作為優(yōu)選，所述第二圓錐諧振腔的弧度為π/4rad。在上述條件下，噴嘴空蝕發(fā)生速度快，適宜于近距離空蝕清洗。

作為優(yōu)選，所述入水口設(shè)有螺紋。其用于使所述空蝕射流噴嘴與其它部件連接。

本實(shí)用新型依據(jù)的原理是：空蝕-由氣體、蒸汽或者是氣體和蒸汽的混合物被擠壓而形成的液體射流?？瘴g現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)橐后w里的局部壓力下降，這主要是由于其速度增加(水動(dòng)力空化)和真空半周期中產(chǎn)生強(qiáng)有力的聲波轉(zhuǎn)移。由于流入該區(qū)的較高壓力移動(dòng)，或在壓縮半期期間，特殊設(shè)計(jì)的噴嘴將部分水汽化形成汽泡(空蝕)，當(dāng)汽泡在幾微秒的瞬間內(nèi)凝結(jié)的時(shí)候，汽泡內(nèi)的壓力可達(dá)到400個(gè)大氣壓，凝結(jié)液滴的溫度可達(dá)到5000K?？瘴g泡沫破裂。在上述情況下所產(chǎn)生的流體沖擊力會(huì)引發(fā)出強(qiáng)烈的沖擊波，沖擊強(qiáng)度可達(dá)到10000巴。這種沖擊波到達(dá)被清除對(duì)象表面時(shí)能使其受到劇烈破壞脫落，從而達(dá)到清除涂層的目的。物體受到?jīng)_擊波汽穴腐蝕的強(qiáng)度取決于多種因素，其中包括被清洗物體材質(zhì)的強(qiáng)度性能與結(jié)構(gòu)、清洗工具出口的水流壓力及其與周圍液體壓力的比值等，通過(guò)優(yōu)化工具參數(shù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)等途徑對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，以完成各種專業(yè)清除任務(wù)。

本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)噴嘴本體內(nèi)腔體內(nèi)徑的分級(jí)放大，使水流通過(guò)喉徑遞增的噴管后產(chǎn)生最大的流速，同時(shí)在中低壓力水流(10-15Mpa)的情況下，通過(guò)分級(jí)放大的腔體內(nèi)徑中產(chǎn)生負(fù)壓脈動(dòng)水射流，從而誘發(fā)大量的空化泡。此狀態(tài)下的空化泡具有最大的剝蝕功能，因此本實(shí)用新型產(chǎn)生的空蝕射流對(duì)材料作用面的沖蝕或剝蝕，在效果上可比高壓水射流增大數(shù)倍。

與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本實(shí)用新型的有益效果是：

縮放型空蝕射流噴嘴的工作壓力為10Mpa～15Mpa，使用的是純物理方法,無(wú)需任何化學(xué)試劑,沒(méi)有二次污染。且該設(shè)備耐腐蝕性強(qiáng)，可直接使用海水水源，施工所用的海水經(jīng)處理后，可直接排放到海中，不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成污染。具有高效安全、環(huán)保、低成本的特點(diǎn)。另外，采用本技術(shù)對(duì)被瀝青(污染厚度＞1cm)和油漬嚴(yán)重污染的金屬和非金屬(混凝土)表面、飛機(jī)輪胎留在跑道上面的殘?jiān)圹E進(jìn)行高效清除。在工作壓力為10Mpa時(shí)，清洗速度為可達(dá)每小時(shí)20-100平方米,對(duì)被清除的物體表面無(wú)破壞性。

因此，本實(shí)用新型的縮放型噴嘴，其形成的空蝕射流可用于水上、水下清洗，具有環(huán)保、節(jié)能、高效、安全、無(wú)腐蝕、易操作等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記為：噴嘴本體1、第一圓錐諧振腔/2、第二圓錐諧振腔3、出水口4、入水口5。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。在本實(shí)用新型中所涉及的裝置、連接結(jié)構(gòu)和方法，若無(wú)特指，均為本領(lǐng)域公知的裝置、連接結(jié)構(gòu)和方法。

實(shí)施例1

如圖1所示：一種縮放型噴嘴，包括噴嘴本體1，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有依次連接的第一圓錐諧振腔2、第二圓錐諧振腔3和出水口4。所述第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端為入水口5，第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端與第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端連接，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端與所述出水口連接。所述出水口呈半球形。所述入水口上設(shè)有螺紋。

其中，所述出水口的直徑為20mm，所述入水口的內(nèi)徑為5mm，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑為3.5m，第二圓錐諧振腔與第一圓錐諧振腔連接處的內(nèi)徑為2.25mm，所述第一圓錐諧振腔和第二圓錐諧振腔的總長(zhǎng)為25mm，所述第二圓錐諧振腔的弧度為π/4rad。

實(shí)施例2

一種縮放型噴嘴，包括噴嘴本體1，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有依次連接的第一圓錐諧振腔2、第二圓錐諧振腔3和出水口4。所述第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端為入水口5，第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端與第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端連接，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端與所述出水口連接。所述出水口呈半球形。所述入水口上設(shè)有螺紋。

其中，所述出水口的直徑為10mm，所述入水口的內(nèi)徑為3mm，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑為2m，第二圓錐諧振腔與第一圓錐諧振腔連接處的內(nèi)徑為0.5mm，所述第一圓錐諧振腔和第二圓錐諧振腔的總長(zhǎng)為20mm，所述第二圓錐諧振腔的弧度為5π/18rad。

實(shí)施例3

一種縮放型噴嘴，包括噴嘴本體1，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有依次連接的第一圓錐諧振腔2、第二圓錐諧振腔3和出水口4。所述第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端為入水口5，第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端與第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端連接，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端與所述出水口連接。所述出水口呈半球形。所述入水口上設(shè)有螺紋。

其中，所述出水口的直徑為30mm，所述入水口的內(nèi)徑為7mm，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑為5m，第二圓錐諧振腔與第一圓錐諧振腔連接處的內(nèi)徑為4mm，所述第一圓錐諧振腔和第二圓錐諧振腔的總長(zhǎng)為30mm，所述第二圓錐諧振腔的弧度為5π/36rad。

實(shí)施例4

一種縮放型噴嘴，包括噴嘴本體1，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有依次連接的第一圓錐諧振腔2、第二圓錐諧振腔3和出水口4。所述第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端為入水口5，第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端與第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端連接，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端與所述出水口連接。所述出水口呈半球形。所述入水口上設(shè)有螺紋。

其中，所述出水口的直徑為25mm，所述入水口的內(nèi)徑為6mm，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑為4m，第二圓錐諧振腔與第一圓錐諧振腔連接處的內(nèi)徑為3mm，所述第一圓錐諧振腔和第二圓錐諧振腔的總長(zhǎng)為28mm，所述第二圓錐諧振腔的弧度為2π/9rad。

實(shí)施例5

一種縮放型噴嘴，包括噴嘴本體1，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有依次連接的第一圓錐諧振腔2、第二圓錐諧振腔3和出水口4。所述第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端為入水口5，第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端與第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端連接，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端與所述出水口連接。所述出水口呈半球形。所述入水口上設(shè)有螺紋。

其中，所述出水口的直徑為15mm，所述入水口的內(nèi)徑為4mm，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑為3m，第二圓錐諧振腔與第一圓錐諧振腔連接處的內(nèi)徑為1.5mm，所述第一圓錐諧振腔和第二圓錐諧振腔的總長(zhǎng)為22mm，所述第二圓錐諧振腔的弧度為π/rad。

實(shí)施例6

一種縮放型噴嘴，包括噴嘴本體1，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有依次連接的第一圓錐諧振腔2、第二圓錐諧振腔3和出水口4。所述第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端為入水口5，第一圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端與第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較小的一端連接，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端與所述出水口連接。所述出水口呈半球形。所述入水口上設(shè)有螺紋。

其中，所述出水口的直徑為20mm，所述入水口的內(nèi)徑為4mm，所述第二圓錐諧振腔內(nèi)徑較大的一端的內(nèi)徑為3m，第二圓錐諧振腔與第一圓錐諧振腔連接處的內(nèi)徑為2mm，所述第一圓錐諧振腔和第二圓錐諧振腔的總長(zhǎng)為30mm，所述第二圓錐諧振腔的弧度為7π/36rad。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。