專利名稱：一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種空化射流噴嘴，尤其涉及一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴， 屬于液體閥門控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
海洋生物污損(biofouling)是指固著或棲息在船舶、平臺和各種水下人工設(shè)施 固體表面上動物、植物和微生物。近年來，隨著航運、海防、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及海濱電廠等的發(fā) 展，海洋生物的污損所帶來的危害越來越嚴重，所造成的損失難以精確計算。1974年美國海 軍因生物污損和鉆孔生物的破壞就花費了 2. 15億多美元。船只和海洋設(shè)施都會受到海洋 腐蝕和生物污損的雙重挑戰(zhàn)，由于生物污損所引起的厭氧腐蝕，美國每年所損失的金屬估 計價值50 60億美元。據(jù)估計，世界范圍內(nèi)在海灣用于防止海洋生物污損的費用每年至 少14億美元。據(jù)統(tǒng)計，當艦船生物污損率為5%時，則摩擦系數(shù)增加50%，燃料消耗要增加 40-50%。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界僅生物污損給各種海洋工程設(shè)施與艦船設(shè)備造成的損失就 可達到數(shù)十億美元以上。如一艘萬噸遠洋輪如果10%面積被海洋生物污損，則可帶來100 萬美元的損失。為此，世界各國投入了大量的人力和資金對海洋設(shè)施或水下平臺的固體表 面上附著的動植物和微生物進行了探索與研究，相應(yīng)地采用了多種手段開發(fā)出多種形式的 水下清除設(shè)備，用于清除水下平臺固體表面上的海洋附著物，并取得了一定成效。據(jù)查閱相 關(guān)資料獲悉，國外雖然開發(fā)出了多品種的水下清洗設(shè)備，但適用于工程應(yīng)用的僅有兩類，即 刷子清掃和水射流清除設(shè)備。目前國內(nèi)對生物污損的清掃方法研究起步較晚，發(fā)展較緩慢。 很多研究都還停留在理論或者實驗室論證階段，主要研究方向也是基于刷子清掃和水射流 清除。從國內(nèi)外目前用于對水下平臺固體表面附著物清洗所使用的設(shè)備情況來看用刷 子清掃方法來清除生物污損存在著一定的局限性，如對水下平臺固體表面防護層有較大損 傷等，特別是難以清掃曲率較小的曲面以及具有過渡面的局部地方；水射流清掃方法雖然 可克服刷子清掃方法帶來的問題，但是水射流的產(chǎn)生需要一定功率的水泵及其泵控系統(tǒng)， 特別是與之相匹配且能產(chǎn)生強大沖洗力的噴嘴。我國對海洋生物污損清掃工作幾乎全靠潛水員攜帶清掃裝備來完成。而清掃方法 一般采用刷子，目前還未見到我國采用空化水射流方法完成水下清掃任務(wù)的報道。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，噴嘴能誘發(fā)氣泡并使氣泡在接 觸到靶面時發(fā)生潰滅而產(chǎn)生沖擊力，使靶面附著物脫離，達到清洗靶面的目的；同時該噴嘴 借助工作時產(chǎn)生的沖擊力能在360度范圍內(nèi)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，包括增壓接頭、無動力旋轉(zhuǎn)接頭、空化噴嘴、限 位板、旋轉(zhuǎn)頭、組合密封圈和導向環(huán)；無動力旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)部設(shè)計成“木”字形通道，通道出 口與一道周向的環(huán)形槽貫通，環(huán)形槽的截面呈半圓形凹槽結(jié)構(gòu)，開口尺寸大于“木”字形通道出口，環(huán)形槽的左右各有一道密封槽和導向槽，密封槽和導向槽內(nèi)分別套裝導向環(huán)和組 合密封圈；旋轉(zhuǎn)頭上有兩個對稱的通道與無動力旋轉(zhuǎn)接頭上的環(huán)形槽對應(yīng)；無動力旋轉(zhuǎn)接 頭凸肩和旋轉(zhuǎn)頭的凹面處上各設(shè)有一 V型凹槽，且保持兩環(huán)狀V型凹槽大小相等并同心，同 時在旋轉(zhuǎn)頭與閥塊凸肩上開設(shè)的V型槽相配合處加工環(huán)狀三角凸臺，在限位扳與旋轉(zhuǎn)頭的 V型凹槽相配合處也加工有環(huán)狀三角凸臺，無動力旋轉(zhuǎn)接頭套裝在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)部并由限位板 固定，V型凹槽與環(huán)狀三角凸臺的配合可限制旋轉(zhuǎn)頭工作時產(chǎn)生的串動和擺動；其中空化 噴嘴還包括外殼體、限位閥針、方向調(diào)節(jié)頭、定位螺塞、導向銷、噴嘴和定位鋼球，噴嘴內(nèi)部 為圓錐形孔，圓錐形孔的小孔端連接一圓形直孔，圓錐形孔的大端為凹形的半球形結(jié)構(gòu)，與 方向調(diào)節(jié)頭的半球形外表面結(jié)構(gòu)相配合；方向調(diào)節(jié)頭的中心為凹形的半球形結(jié)構(gòu)，與導向 銷的上部的半球形結(jié)構(gòu)相配合，在導向銷頂端面正中心開有一錐形沉孔；噴嘴套裝在外殼 體內(nèi)部，導向銷裝入方向調(diào)節(jié)頭中，再將定位鋼球裝在導向銷頂端面的錐形沉孔后用定位 螺塞封口組成一體，同時將噴嘴裝入外殼體中，然后將限位閥針旋入外殼體的螺紋端，外殼 體通過螺紋固定在旋轉(zhuǎn)頭的通道出口的螺紋孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)頭上用于安裝外殼體的螺紋孔的中 心連線與旋轉(zhuǎn)頭通道出口的中心連線成a角，a角為3-5度。導向銷的末端延伸至噴嘴圓錐內(nèi)腔的小徑處，亦可伸出小徑；導向銷下端面的截 面積與流體在該出口處的截面積相等；導向銷自由端的圓錐形結(jié)構(gòu)與其上端相聯(lián)結(jié)的圓柱 形結(jié)構(gòu)為圓滑過渡。工作原理外部的水泵將流體經(jīng)高壓軟管注入到增壓接頭中，增壓接頭輸入的流 體通過無動力旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)部的“木”字形通道和環(huán)形槽能均勻地分流至旋轉(zhuǎn)頭兩端的通 路中，流體進入由噴嘴和方向調(diào)節(jié)頭組成的圓錐形腔體內(nèi)，方向調(diào)節(jié)頭中心的凹形的半球 形結(jié)構(gòu)以及定位鋼球和限位閥針的安裝確保導向銷在工作過程中能準確地定位到噴嘴的 中心軸上并防止導向銷在工作過程中出現(xiàn)上下串動的現(xiàn)象，同時保證導向銷在水動力做用 下能靈活運轉(zhuǎn)；流體沿導向銷圓柱流動時，此時在圓柱表面的壓強是對稱的，當流體通過圓 柱體到達圓錐形結(jié)構(gòu)體時，在物體表面就產(chǎn)生邊界層，邊界成層發(fā)生分離后將產(chǎn)生尾渦區(qū)， 此時壓力下降從而誘發(fā)空化的氣泡，氣泡隨射出的射流體離開噴嘴，然后撞擊到被清掃的 表面上，氣泡在表面上破滅從而可以達到清掃表面的目的；由于旋轉(zhuǎn)頭上用于安裝外殼體 的螺紋孔的位置與旋轉(zhuǎn)頭的中心線成一定角度，根據(jù)作用與反作用的原理，流體為旋轉(zhuǎn)頭 提供一旋轉(zhuǎn)力矩作為動力源，即使旋轉(zhuǎn)頭帶動空化噴嘴做旋轉(zhuǎn)運動，達到使空化射流噴嘴 在無需提供動力源的條件下即可做旋轉(zhuǎn)運動。有益效果本實用新型利用作用與反作用的原理為兩射流噴頭提供一個旋轉(zhuǎn)的力 矩，同時借助水動力使噴頭繞無動力旋轉(zhuǎn)接頭做自由旋轉(zhuǎn)運動?？栈瘒娮煅b配在旋轉(zhuǎn)頭上 便可在高壓流體作用下產(chǎn)生空化功效，從而利用空化氣泡撞擊被清掃的表面，使氣泡在污 染表面上破滅產(chǎn)生強大的沖擊力，以達到快速、高效地清掃污染表面上附著的海洋動物、植 物和微生物，拓寬了清掃區(qū)域，提高了設(shè)備的清掃效率。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型空化噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型空化噴嘴安裝位置示意圖。[0013]其中1-增壓接頭、2-無動力旋轉(zhuǎn)接頭、3-空化噴嘴、4-限位扳、5-組合密封圈、 6-旋轉(zhuǎn)頭、7-導向環(huán)、9-外殼體、10-限位閥針、11-方向調(diào)節(jié)頭、12-定位螺塞、13-導向銷、 14-噴嘴、15-定位鋼球。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。如附圖1所示，本實用新型的一種無動力空化射流噴嘴裝配在增壓接頭1上，增壓 接頭1的內(nèi)部采用類似于消防噴頭的結(jié)構(gòu)，外部采用標準的螺紋結(jié)構(gòu)，以便與無動力旋轉(zhuǎn) 接頭2連接，增壓接頭1用于提供高速的高壓流體，無動力旋轉(zhuǎn)接頭2的內(nèi)部設(shè)計成“木”字 形通道，通道出口與一道周向的環(huán)形槽貫通，環(huán)形槽的截面呈半圓形凹槽結(jié)構(gòu)，開口尺寸大 于“木”字形通道出口，環(huán)形槽的左右各有一道密封槽和導向槽，密封槽和導向槽內(nèi)分別套 裝導向環(huán)7和組合密封圈5 ；旋轉(zhuǎn)頭6上有兩個對稱的通道與無動力旋轉(zhuǎn)接頭2上的環(huán)形 槽對應(yīng)；無動力旋轉(zhuǎn)接頭2凸肩和旋轉(zhuǎn)頭6的凹面處上各設(shè)有一 V型凹槽，且保持兩環(huán)狀V 型凹槽大小相等并同心，同時在旋轉(zhuǎn)頭6與閥塊8凸肩上開設(shè)的V型槽相配合處加工環(huán)狀 三角凸臺，在限位扳4與旋轉(zhuǎn)頭6的V型凹槽相配合處也加工有環(huán)狀三角凸臺，無動力旋轉(zhuǎn) 接頭2套裝在旋轉(zhuǎn)頭6內(nèi)部并由限位板4固定，V型凹槽與環(huán)狀三角凸臺的配合可限制旋 轉(zhuǎn)頭6工作時產(chǎn)生的串動和擺動；如圖2所示，顯示了本實用新型中空化噴嘴3的結(jié)構(gòu)示意圖，將導向銷13裝入方 向調(diào)節(jié)頭11中，再將定位鋼球15裝在方向調(diào)節(jié)頭11上方后用定位螺塞12封口組成一體， 同時將噴嘴14裝入外殼體9中，在將前述裝配好的部件裝入，然后將限位閥針10旋入外 殼體9的螺紋端，即完成了空化噴嘴3的組裝。為使空化噴嘴3能將流入的流體以空化射 流的方式噴出，將噴嘴14內(nèi)部設(shè)計成一個圓錐形孔，與圓錐形孔的小孔端相接的是一圓形 孔，同時將圓形孔的通徑與錐形孔的小孔設(shè)計完全相同尺寸，射流從圓形孔射出；為保證方 向調(diào)節(jié)頭11裝配完成后具有一定的調(diào)整量，將噴嘴14的圓錐形孔的大端設(shè)計成凹形的半 球形結(jié)構(gòu)，將與之相配合的方向調(diào)節(jié)頭11的外表面設(shè)計成半球形結(jié)構(gòu)，噴嘴14上的半球形 尺寸取正公差，方向調(diào)節(jié)頭11外表面半球形取負公差，這樣在裝配完成后可保證有一定的 調(diào)整量；為保證從增壓接頭1輸入的流體能順利進入由噴嘴14和方向調(diào)節(jié)頭11組成的圓 錐形腔體內(nèi)，在方向調(diào)節(jié)頭11中心凹形的半球形外圍有若干環(huán)形陣列的孔；為確保導向銷 13在工作過程中能準確地定位到噴嘴14的中心軸上，將方向調(diào)節(jié)頭11的中心設(shè)計成凹形 的半球形結(jié)構(gòu)，同樣將導向銷13的上部加工成與之相配的半球形結(jié)構(gòu)，見圖3A處所示，這 樣設(shè)計的目的是當噴嘴14內(nèi)腔中的流體在外壓的作用下(來至增壓接頭1輸出的水壓)從 空化噴嘴3出口噴出時能自動調(diào)節(jié)導向銷13在腔體內(nèi)的位置，確保其與噴嘴14中心軸對 正；為防止導向銷13在工作過程中出現(xiàn)上下串動的現(xiàn)象，同時又要保證導向銷13在水動力 做用下能靈活運轉(zhuǎn)，在導向銷13頂端面正中心開有一錐形沉孔，裝配時在錐形沉孔中裝有 一定位鋼球15后，再用定位螺塞12封堵，這樣即可限制導向銷13在工作過程中出現(xiàn)串動， 又可保證其能自由運轉(zhuǎn)；為保證方向調(diào)節(jié)頭11在工作過程中運轉(zhuǎn)靈活，同時具有一定的防 串動能力，在方向調(diào)節(jié)頭11上設(shè)有限位閥針10，限位閥針10上端圓盤采用輻射的輪骨結(jié) 構(gòu)，外表面加工有螺紋，以便安裝，下端采用圓錐形閥針結(jié)構(gòu)，這樣即可保證零件的強度，同 時又不影響從增壓接頭1輸入的流體能均勻進入噴嘴14內(nèi)腔中；為使導向銷13在工作過程中保持與噴嘴14內(nèi)腔中軸對中，將導向銷13的末端延伸至噴嘴14圓錐內(nèi)腔的小徑處， 亦可伸出小徑，導向銷13下端面的截面積，如圖3所示B處，與流體在該出口處等截面，如 圖3所示C處；另外將導向銷I3裝配后的自由端設(shè)計成圓錐形結(jié)構(gòu)，與其上端相聯(lián)結(jié)的部 分采用圓柱形結(jié)構(gòu)，兩者間圓滑過渡，這樣設(shè)計的目的是流體沿圓柱流動時，此時在圓柱 表面的壓強是對稱的，當流體通過圓柱體到達圓錐形結(jié)構(gòu)體時，在物體表面就產(chǎn)生邊界層， 邊界成層發(fā)生分離后將產(chǎn)生尾渦區(qū)，此時壓力下降從而誘發(fā)空化的氣泡，氣泡隨射出的射 流體離開噴嘴14，然后撞擊到被清掃的表面上，氣泡在表面上破滅從而可以達到清掃表面 的目的。 如圖3所示，為保證噴嘴14在工作過程中能自由旋轉(zhuǎn)，且盡量減小旋轉(zhuǎn)所消耗的 能量，將旋轉(zhuǎn)頭6的多余部分切除，但需保留其與無動力旋轉(zhuǎn)接頭2的裝配部分，以減小運 動體旋轉(zhuǎn)頭6的質(zhì)量；為使空化噴嘴3在工作時能自由旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)頭6上用于安裝外殼體9 的螺紋孔的中心連線與旋轉(zhuǎn)頭6通道出口的中心連線成3度角。
權(quán)利要求1.一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，包括增壓接頭(1)、無動力旋轉(zhuǎn)接頭O)、空化噴 嘴(3)、限位板G)、旋轉(zhuǎn)頭(6)、組合密封圈(5)和導向環(huán)(7)；無動力旋轉(zhuǎn)接頭(2)的內(nèi)部 為“木”字形通道，通道出口與一道周向的環(huán)形槽貫通，環(huán)形槽的截面呈半圓形凹槽結(jié)構(gòu)，凹 槽開口尺寸大于“木”字形通道出口，環(huán)形槽的左右各有一道密封槽和導向槽，密封槽和導 向槽內(nèi)分別套裝導向環(huán)(7)和組合密封圈( ；旋轉(zhuǎn)頭(6)上有兩個對稱的通道與無動力 旋轉(zhuǎn)接頭( 上的環(huán)形槽對應(yīng)；無動力旋轉(zhuǎn)接頭O)凸肩和旋轉(zhuǎn)頭(6)的凹面處上各設(shè)有 一 V型凹槽，兩環(huán)狀V型凹槽大小相等并同心，旋轉(zhuǎn)頭(6)與閥塊(8)凸肩上開設(shè)的V型槽 相配合處加工環(huán)狀三角凸臺，在限位扳(4)與旋轉(zhuǎn)頭(6)的V型凹槽相配合處也加工有環(huán) 狀三角凸臺，無動力旋轉(zhuǎn)接頭(2)套裝在旋轉(zhuǎn)頭(6)內(nèi)部并由限位板固定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，其特征在于所述空化噴嘴 (3)還包括外殼體(9)、限位閥針(10)、方向調(diào)節(jié)頭(11)、定位螺塞(12)、導向銷(13)、噴嘴 (14)和定位鋼球(15)，噴嘴(14)內(nèi)部為圓錐形孔，圓錐形孔的小孔端連接一圓形直孔，圓 錐形孔的大端為凹形的半球形結(jié)構(gòu)，與方向調(diào)節(jié)頭(11)的半球形外表面結(jié)構(gòu)相配合；方向 調(diào)節(jié)頭(11)的中心為凹形的半球形結(jié)構(gòu)，與導向銷(13)的上部的半球形結(jié)構(gòu)相配合，在導 向銷(13)頂端面正中心開有一錐形沉孔；噴嘴(14)套裝在外殼體(9)內(nèi)部，導向銷(13) 裝入方向調(diào)節(jié)頭(11)中，再將定位鋼球(1 裝在導向銷(1 頂端面的錐形沉孔后用定位 螺塞(1 封口組成一體，噴嘴(14)裝入外殼體(9)中，限位閥針(10)旋入外殼體(9)的 螺紋端，外殼體(9)通過螺紋固定在旋轉(zhuǎn)頭(6)的通道出口的螺紋孔內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，其特征在于所述導向銷(13) 下端面的截面積與流體在該出口處的截面積相等；導向銷(13)自由端的圓錐形結(jié)構(gòu)與其 上端相聯(lián)結(jié)的圓柱形結(jié)構(gòu)為圓滑過渡。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，其特征在于所述旋轉(zhuǎn) 頭(6)上用于安裝外殼體(9)的螺紋孔的中心連線與旋轉(zhuǎn)頭(6)通道出口的中心連線成的 角為3-5度。
專利摘要本實用新型涉及一種無動力可旋轉(zhuǎn)空化射流噴嘴，包括增壓接頭、無動力旋轉(zhuǎn)接頭、空化噴嘴、限位板、旋轉(zhuǎn)頭、組合密封圈和導向環(huán)；無動力旋轉(zhuǎn)接頭外圓上分別套裝導向環(huán)和組合密封圈；無動力旋轉(zhuǎn)接頭套裝在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)部并由限位板固定，旋轉(zhuǎn)頭上有兩個對稱的通道與無動力旋轉(zhuǎn)接頭上在旋轉(zhuǎn)頭上用于安裝外殼體的螺紋孔的位置與旋轉(zhuǎn)頭的中心線成一角度，為兩射流噴頭提供一個旋轉(zhuǎn)的力矩，同時借助水動力使噴頭繞無動力旋轉(zhuǎn)接頭做自由旋轉(zhuǎn)運動，空化噴嘴內(nèi)誘發(fā)空化的氣泡，氣泡隨射出的射流體離開噴嘴。本實用新型利用空化氣泡撞擊被清掃的表面，使氣泡在表面上破滅產(chǎn)生強大的沖擊力，以達到快速、高效地清掃表面上附著物的目的。
文檔編號B08B3/02GK201862492SQ20102064805
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者劉書峰, 柳占新, 牟偉, 趙治平, 高頻 申請人:中國船舶重工集團公司第七一○研究所