通气增强空化射流清洗空化器结构
阅读：392发布：2020-05-13
专利汇可以提供通气增强空化射流清洗空化器结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于提供通气增强 空化 射流清洗空化器结构，包括空化器壁面，空化器壁面内部形成空化器腔室，空化器腔室的形状为依次相通的空化器内部收缩段、空化器内部平流段和空化器内部扩散段，空化器内部扩散段的端部位于空化器壁面的一端，空化器壁面的另一端设置空化器 喷嘴 入口，空化器喷嘴入口连接 泵 ，在空化器喷嘴入口和空化器内部收缩段之间的空化器壁面上设置通气入口，通气入口连通空化器喷嘴入口和空化器内部收缩段。本发明有效提高 水 中气核数量，增加 空泡 溃灭的数量，通过空化泡溃灭达到的高压来用于清洗目的，可以有效降低清洗所需的泵压，减少能耗。，下面是通气增强空化射流清洗空化器结构专利的具体信息内容。
通气增强空化射流清洗空化器结构
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种清洗装置。
背景技术
[0002] 世界清洗技术发展迅速，新的清洗方法，清洗技术不断出现。特别值得注意的是：从世界清洗技术专利统计来看，化学清洗只占1/4，而大部分是物理清洗方法。另外，由于世界各国对环境保护日益重视。也使化学清洗的发展受到限制。例如：美国已不使用酸性清洗剂，在美国石油化工企业的换热设备清洗中，除了10％不需要清洗外，采用高压水射流清洗的占80％。而采用化学清洗的只占5％。近几年，国内有许多单位还在使用以酸剂为主的化学清洗。化学清洗每年排放大量的酸、盐严重污染周边环境，而且使地下水的硬度增加。此外，化学清洗只能适用于有限的清洗对象。高压水射流清洗是物理清洗方法中的一项重要的新技术。国内开发应用高压水射流清洗技术，在20世纪80年代初就取得了较成功的经验。并成功应用于船舶、电站锅炉以及热交换器清理矿车结底铸件清砂轧钢带除磷。
清理城市地下排污管道等领域的清洗。经多年实践证明，该技术是一项成熟的清洗技术在国民经济中产生了显著的经济效益。近年来，高压水射流清洗技术还在更深入、更广泛的领域扩展、延伸。高压水射流清洗火箭发动机、清洗飞机场跑道、清洗50万伏超高压线路、清洗火炮筒壁等方面也都取得了一定进展，表1给出了一些应用情况和使用的压力值。与传统的手工、机械方式清洗、化学方式清洗相比。高压水射流清洗具有如下优点：
清理城市地下排污管道等领域的清洗。经多年实践证明，该技术是一项成熟的清洗技术在国民经济中产生了显著的经济效益。近年来，高压水射流清洗技术还在更深入、更广泛的领域扩展、延伸。高压水射流清洗火箭发动机、清洗飞机场跑道、清洗50万伏超高压线路、清洗火炮筒壁等方面也都取得了一定进展，表1给出了一些应用情况和使用的压力值。与传统的手工、机械方式清洗、化学方式清洗相比。高压水射流清洗具有如下优点：
[0004] 2、清洗过后的零部件不需要进行洁净处理；
[0005] 3、能清洗形状和结构复杂的零部件，能在空间狭窄复杂和环境恶劣有害的场合进行清洗；
[0006] 4、易于实现机械化、现代化便于实现数字程控；
[0007] 5、节水、节能，清洗效果好、效率高、成本低，同时不污染环境。
[0008] 水射流技术的迅速发展及应用不仅是因为它是一项先进的新技术，而且因为它适用于国民经济的各个领域，同时会产生显著的经济效益。根据1995年的资料，美国水射流行业每年的营业额已达10亿美元并已迅速发展成为拥有众多大公司的尖端工业。英国2000年水射流营业额也达到了10亿美元。不仅水射流设备的制造商发展起来了，而且大规模的工业清洗承包商也发展了起来，并且都取得了良好的经济效益。正如国际前水射流协会会长小林陵二教授所说的“水射流清洗行业是亿万富翁的行业”。油田油管传统清洗方法是将油管放入酸、碱液大池中沸煮这种方法清洗不彻底油管报废率高，同时能耗高，污染环境。劳动条件恶劣。采用水射流新技术清洗具有效果好、效率高、成本低、不损坏和腐蚀被清洗物基体、不污染环境等优点。据《中原油田报》报道中原油田采油三厂采油管结垢严重。每年都要处理1000多吨管子。使用北京科技大学的高压水射流清洗机进行清洗除垢后，又重新投入使用，节约了大量的资金。据该厂测算，仅此一项每年可为国家节约资金近千万元。据有关资料统计全国井下的油管有1680万根，如其中有5％油管因结垢而报废，则报废油管84万根。进口油管每吨(约1O根)价值8000元，国产油管每吨6000元，废油管每根售价250元那么报废的84万根油管则损失2.94亿元。如果将这些油管清洗除垢后继续使用仅油管一项就可为国家节省资金2.94亿元。
[0009] 据燕山石化总公司资料统计，在北京燕山石化公司大检修期间用高压水射流技术清洗了其中一个厂的设备，仅用了20天时间清洗换热器、储罐、反应釜和管线为石化公司节省资金166万元。据包头钢铁公司所属的水射流清洗公司资料统计清洗公司成立3年来创造直接经济效益近400万元。同时,也为所施工单位创造了极大的经济效益。
发明内容
[0010] 本发明的目的在于提供利用空化泡在材料表面的狭小区域内溃灭产生高压达到清理设施表面附着物和污垢层的目的的通气增强空化射流清洗空化器结构。
[0011] 本发明的目的是这样实现的：
[0012] 本发明通气增强空化射流清洗空化器结构，其特征是：包括空化器壁面，空化器壁面内部形成空化器腔室，空化器腔室的形状为依次相通的空化器内部收缩段、空化器内部平流段和空化器内部扩散段，空化器内部扩散段的端部位于空化器壁面的一端，空化器壁面的另一端设置空化器喷嘴入口，空化器喷嘴入口连接泵，在空化器喷嘴入口和空化器内部收缩段之间的空化器壁面上设置通气入口，通气入口连通空化器喷嘴入口和空化器内部收缩段。
[0013] 本发明还可以包括：
[0014] 1、所述的泵为卧式三柱塞往复泵。
[0015] 本发明的优势在于：
[0016] 1、通过空化泡溃灭达到的高压来用于清洗目的，可以有效降低清洗所需的泵压，减少能耗；
[0018] 图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
[0020] 结合图1，本发明包括空化器喷嘴入口1、空化器壁面2、通气入口3、空化器内部收缩段4、空化器内部平流段5、空化器内部扩散段6、溃灭气泡7、被清洗物体8。该结构主要在空化射流空化器前端增加通气孔，在水射流中增加了空化核。实现在喷嘴上游参气，增加参气系统之后的空化喷嘴结构形式见图1。其工作原理为在喷嘴的上游增加连接大气的接口，水流在经过吸气空腔时，会通过边界层参气的方法增加水中气核含量。这样在喷嘴的下游就会有效的提高空化效率，从而提高清洗效率。
[0021] 高压泵选择卧式三柱塞往复泵，如果输出压力为20Mpa,流量为31.4L/min，功率为14KW。依据连续射流与空化射流压力之间的关系式可以获得空化射流的冲击压力为依据气核数关系，可得
[0022] p＝(8.6～124)ps
[0023] ＝(172～248)Mpa
[0024] 喷嘴直径计算，依据往复泵与流量最佳匹配，可以计算喷嘴直径为[0025]
[0026] 考虑沿程压力损失，喷嘴直径要减小0.1-0.3mm为好，所以实际喷嘴直径[0027] d＝＝1.85-0.3≈1.5mm
[0028] 喷嘴处的速度简化表达式为
[0029]
[0030] 理论的射流流量为
[0031]
[0032] 由于理论射流要比实际的大，所以根据经验和实验，实际为理论的0.6倍左右，所以
[0033] Qt＝0.6×21.13＝12.7L/min
[0034] 依据射流压力和流量，便可以计算获得工作的功率为
[0035] P＝16.67PQ＝16.67×20×12.7＝4234.2W
[0036] 最佳靶距为
[0037] l＝99.7×(p/100)-0.88×d0.9＝99.7×(20/100)-0.88×1.50.9
[0038] ＝592mm
[0039] 最大的打击力为
[0040] F＝120×(p/100)1.15×d1.75＝120×(20/100)1.15×1.51.75
[0041] ＝38.32N
[0042] 从上述的计算可以看出，通过空化泡溃灭达到的高压来用于清洗，可以有效减低清洗的泵压。
[0043] 本发明实施步骤：
[0044] 1)水射流通过高压反复泵的输送到达清洗空化器的前端入口1；
[0045] 2)水射流经过通气口3时，会通过边界层参气的方法增加水中气核含量；
[0046] 3)拥有大量气核的水射流会在空化器内部经过不同阶段的收缩段4，达到提高射流速度的目的；
[0047] 4)拥有大量气核的水射流经过提速后，流过空化器的扩张段6，随后喷射在需要清洗的物体表面8；
[0048] 5)空化泡7在物体表面8溃灭，形成高速、高压的空化溃灭射流，达到对物体表面清洗的目的。
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