一種螺旋形空化清洗噴嘴的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種清洗噴嘴裝置，特別是一種螺旋形空化清洗噴嘴。
【背景技術】
[0002]在液體的流動中，往往會出現(xiàn)某處的壓力過低而使得液體中的氣體溢出或液體汽化，這種現(xiàn)象稱為空化現(xiàn)象。研宄表明水中空泡潰滅時，其周圍極小的空間內(nèi)能產(chǎn)生瞬間的高溫和高壓。通過人為地誘發(fā)從噴嘴出來的水射流產(chǎn)生空泡，使空泡在運動過程中長大，當空泡隨水射流沖擊被清洗物表面時，因滯止壓力的作用而潰滅，并形成強烈的沖擊，能達到很好的清洗效果。根據(jù)相關研宄，在相同泵壓下，空化射流的沖擊力是連續(xù)射流沖擊力的8.6?124倍，同時由于其具有高效環(huán)保等特點，對空化射流技術的研宄和探索越來越受到各國學者的青睞。噴嘴作為射流空化的發(fā)生場所，其結構的優(yōu)劣直接影響到其清洗效果。
[0003]目前，常見的空化噴嘴結構形式主要有風琴管噴嘴和亥姆霍茲振蕩腔噴嘴，隨著空化噴嘴在除銹及清理頑固污漬等方面的需求量不斷增大，探宄更高清洗效率的噴嘴勢在必行。提升噴嘴空化清洗效果主要可以從這兩個方面出發(fā):(1)在噴嘴流場中形成局部低壓區(qū)域，該流體域壓力值越低、范圍越大，產(chǎn)生的空化效果越好。(2)該低壓流體域產(chǎn)生的空化氣泡易混于高速的射流液體中，并隨之沖擊靶物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種螺旋形空化清洗噴嘴，此空化噴嘴是對普通風琴管噴嘴(低壓產(chǎn)生區(qū)域為圓柱段)結構進行了改進，將風琴管噴嘴圓柱段設計成螺旋形，流體由該結構噴出會造成流場內(nèi)壓力能分布不均，螺旋段同一截面一部分區(qū)域呈現(xiàn)高壓，一部分區(qū)域呈現(xiàn)低壓，并在低壓區(qū)產(chǎn)生大量空化氣泡隨射流流體流出。螺旋段中的流體域所產(chǎn)生的真空度和作用域范圍均要大大高于圓柱段的流體域，因此改進后的螺旋形空化噴嘴其空化能力將優(yōu)于普通風琴管形噴嘴。此外，螺旋段的低壓區(qū)域均在流體內(nèi)部，產(chǎn)生的空化氣泡很容易混摻到旋轉(zhuǎn)流體中進而沖蝕待清洗物。
[0005]為了實現(xiàn)上述的技術特征，本實用新型所采用的技術特征是:一種螺旋形空化清洗噴嘴，它包括噴嘴套筒，噴嘴套筒的元件安裝腔內(nèi)部依次安裝有螺旋段元件和擴散元件，擴散元件與噴嘴套筒焊接相連。
[0006]所述噴嘴套筒內(nèi)部包含兩個圓柱腔即水入口和元件安裝腔，水入口的內(nèi)徑小于元件安裝腔內(nèi)徑。
[0007]所述螺旋段元件內(nèi)部包含螺旋段流體域，所述螺旋段流體域的加工方法為，先在螺旋形元件上沿軸線方向鉆圓柱孔，再在該圓柱孔內(nèi)表面切兩條中心對稱的螺旋槽，作為優(yōu)選的所述圓柱孔直徑為1_，螺旋槽的導程為4_，螺紋的牙型為邊長1_的正方形。
[0008]所述擴散元件內(nèi)部包含擴散角段流體域，能夠加劇射流與周圍液體的剪切作用，更有利于空泡的產(chǎn)生。
[0009]本實用新型有如下有益效果:
[0010]采用此螺旋形空化清洗噴嘴，流體由該結構噴出會造成流場內(nèi)壓力能分布不均，螺旋段同一截面一部分區(qū)域呈現(xiàn)高壓，一部分區(qū)域呈現(xiàn)低壓，并在低壓區(qū)產(chǎn)生大量空化氣泡隨射流流體流出。螺旋段中的流體域所產(chǎn)生的真空度和作用域范圍均要大大高于圓柱段的流體域，因此螺旋形空化噴嘴其空化能力將優(yōu)于普通風琴管形噴嘴。此外，螺旋段的低壓區(qū)域均在流體內(nèi)部，產(chǎn)生的空化氣泡很容易混摻到旋轉(zhuǎn)流體中進而沖蝕待清洗物，提高了清洗效率和清洗質(zhì)量。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0012]圖1為本實用新型的整體剖視圖。
[0013]圖2為本實用新型的爆炸圖。
[0014]圖3為本實用新型的螺旋段元件結構的示意圖。
[0015]圖4為本實用新型的內(nèi)部流場的示意圖。
[0016]圖5為本實用新型基于fluent軟件數(shù)值仿真中螺旋段的流場壓力云圖。
[0017]圖6為本實用新型基于fluent軟件數(shù)值仿真中螺旋段截面的流場壓力云圖。
[0018]圖中:噴嘴套筒1、螺旋段元件2、擴散元件3、水入口 101、元件安裝腔102、螺旋段流體域201、擴散角段流體域301。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0020]參見圖1~3，一種螺旋形空化清洗噴嘴，它包括噴嘴套筒1，噴嘴套筒I的元件安裝腔102內(nèi)部依次安裝有螺旋段元件2和擴散元件3，擴散元件3與噴嘴套筒I焊接相連，從而保證了螺旋段元件2能夠被密封安裝于元件安裝腔102內(nèi)部。
[0021]進一步的，所述噴嘴套筒I內(nèi)部包含兩個圓柱腔即水入口 101和元件安裝腔102，水入口 101的內(nèi)徑小于元件安裝腔102內(nèi)徑，其目的是形成一個階梯段用于螺旋段元件2的左側定位。
[0022]進一步的，所述螺旋段元件2內(nèi)部包含螺旋段流體域201，所述螺旋段流體域201的加工方法為，先在螺旋形元件2上沿軸線方向鉆圓柱孔，再在該圓柱孔內(nèi)表面切兩條中心對稱的螺旋槽，作為優(yōu)選的所述圓柱孔直徑為1mm，螺旋槽的導程為4mm，螺紋的牙型為邊長1_的正方形，若根據(jù)相關實驗得到的清洗效果，相應改變尺寸數(shù)值及牙型均可。
[0023]進一步的，所述擴散元件3內(nèi)部包含擴散角段流體域301，能夠加劇射流與周圍液體的剪切作用，更有利于空泡的產(chǎn)生。
[0024]參見圖4，為本實用新型內(nèi)部流場的示意圖，根據(jù)該流場計算域建立相應的網(wǎng)格模型，在Fluent軟件設定入口壓力15MPa并基于RNGA — e瑞流模型計算得到相應數(shù)值仿真結果O
[0025]參見圖5，為本實用新型基于fluent軟件數(shù)值仿真螺旋段的流場壓力云圖，從圖中可以了解到螺旋段內(nèi)部各處壓力值大有徑庭，流體的旋轉(zhuǎn)讓部分區(qū)域的壓力能轉(zhuǎn)移到另一區(qū)域，并由此形成涇渭分明的高壓和低壓區(qū)，螺旋段內(nèi)的低壓區(qū)能夠加強空化效果。
[0026]參見圖6，為本實用新型基于fluent軟件數(shù)值仿真中螺旋段截面的流場壓力云圖，從此圖中可以更直觀的看出同一截面上存在有較大壓差。
[0027]本實用新型中螺旋段元件2可能會很容易受高速水射流中的空化效果而損壞，因而選材盡量選擇高強度、高硬度的材料，螺旋段元件2的加工能夠采用3D打印技術進行制造，采用3D打印技術將會大大改善螺旋段元件2的工藝性能，同時其加工效率和加工質(zhì)量將會大大提尚。
[0028]結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式。技術人員均可在不違背本實用新型的創(chuàng)新點及操作步驟，在權利要求保護范圍內(nèi)，對上述實施例進行修改。本實用新型的保護范圍，應如本實用新型的權利要求書覆蓋。
[0029]本實用新型的裝置具體工作原理為:
[0030]采用相應的液壓系統(tǒng)對噴嘴入口提供壓力為15MPa左右的水源，當水由有噴嘴螺旋段噴出時，會產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時將引起流體內(nèi)部局部區(qū)域壓力值過低，這些區(qū)域內(nèi)由于空化現(xiàn)象產(chǎn)生大量氣泡，并會隨著高速的水射流一起沖擊靶物，在氣泡潰滅的一瞬間釋放大量能量，實現(xiàn)噴嘴除銹及清理頑固污漬的功能。與普通風琴管噴嘴相比，由旋轉(zhuǎn)引起的流場低壓區(qū)域范圍更大，壓力值更低，空化氣泡的形成能力更強，并且氣泡的形成均在流體內(nèi)部，很容易隨著流動的水流噴出，因此改進后的噴嘴會有更好的空化清洗效果。
【主權項】
1.一種螺旋形空化清洗噴嘴，其特征在于:它包括噴嘴套筒(1)，噴嘴套筒(I)的元件安裝腔(102)內(nèi)部依次安裝有螺旋段元件(2)和擴散元件(3)，擴散元件(3)與噴嘴套筒(I)焊接相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種螺旋形空化清洗噴嘴，其特征在于:所述噴嘴套筒(I)內(nèi)部包含兩個圓柱腔即水入口(101)和元件安裝腔(102)，水入口(101)的內(nèi)徑小于元件安裝腔(102)內(nèi)徑。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種螺旋形空化清洗噴嘴，其特征在于:所述螺旋段元件(2)內(nèi)部包含螺旋段流體域(201)，所述螺旋段流體域(201)的加工方法為，先在螺旋形元件(2)上沿軸線方向鉆圓柱孔，再在該圓柱孔內(nèi)表面切兩條中心對稱的螺旋槽，作為優(yōu)選的所述圓柱孔直徑為1_，螺旋槽的導程為4_，螺紋的牙型為邊長1_的正方形。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種螺旋形空化清洗噴嘴，其特征在于:所述擴散元件(3)內(nèi)部包含擴散角段流體域(301)，能夠加劇射流與周圍液體的剪切作用，更有利于空泡的產(chǎn)生。
【專利摘要】本實用新型涉及一種螺旋形空化清洗噴嘴，它包括噴嘴套筒，噴嘴套筒的元件安裝腔內(nèi)部依次安裝有螺旋段元件和擴散元件，擴散元件與噴嘴套筒焊接相連。采用此空化噴嘴時，流體由該結構噴出會造成流場內(nèi)壓力能分布不均，螺旋段同一截面一部分區(qū)域呈現(xiàn)高壓，一部分區(qū)域呈現(xiàn)低壓，并在低壓區(qū)產(chǎn)生大量空化氣泡隨射流流體流出。螺旋段中的流體域所產(chǎn)生的真空度和作用域范圍均要大大高于圓柱段的流體域，因此改進后的螺旋形空化噴嘴其空化能力將優(yōu)于普通風琴管形噴嘴。此外，螺旋段的低壓區(qū)域均在流體內(nèi)部，產(chǎn)生的空化氣泡很容易混摻到旋轉(zhuǎn)流體中進而沖蝕待清洗物，提高了清洗效率。
【IPC分類】B08B3-02, B05B1-06
【公開號】CN204523288
【申請?zhí)枴緾N201520225419
【發(fā)明人】汪坤, 徐翔, 趙新澤, 趙美云, 秦紅玲
【申請人】三峽大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月15日