本發(fā)明涉及一種反應釜等大型工業(yè)設備內部空腔清洗所使用的噴頭，屬于工業(yè)清洗技術領域，尤其是涉及一種三維自旋轉噴頭，能夠更好的實現(xiàn)清洗效果。

背景技術：

反應釜等大型工業(yè)設備廣泛應用于石油、化工、醫(yī)藥、食品等諸多領域，其粘釜問題是影響其產量和產品質量的一個重要原因，所以在工業(yè)生產生活中必須經常對其進行定期清洗。

對大型工業(yè)設備的清洗方式多種多樣，早期以化學清洗方法為主，但目前高壓水射流清洗技術已經成為其主流清洗技術，占到了清洗業(yè)市場份額的80％以上。在高壓水射流清洗技術中三維自旋轉噴頭是其執(zhí)行元件，其研究與應用一直是水射流清洗的一項重點。本項目研究團隊近年來一直從事該石油化工設備的清洗除垢工作，且用于大型工業(yè)設備清洗的相關裝置與工藝的設計、開發(fā)，期間在燕山石化曾做過大量的清洗試驗，收集了很多科學數(shù)據。目前，高壓水清洗設備國外優(yōu)質產品一般以德國和美國為優(yōu)，國內產品多為引進國際先進技術和關鍵設備制成。德國公司產品多采取了噴頭間隙密封，但多數(shù)設計為噴槍和噴管結構，以車型居多，采用直立式構造，可以移動，搬運，適用于多種場合。其缺點是：仍需人力、噪音太大、清洗方式笨拙，清洗壓力仍然很小，其動力源依然依靠電動機，柴油機，汽油機等。美國公司產品很多可以無需人力，其清洗頭與旋轉外殼采用整體式結構，結構小巧，精致，但也存在如下缺點：①磨損后不能維修(一次性產品)，一旦較大直徑的污垢顆粒進入密封區(qū)域，旋轉軸被卡住，清洗頭將無法正常旋轉；②轉速依然過快；③使用壽命短、價格昂貴。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高壓水射流三維自旋轉噴頭。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的高壓水射流三維自旋轉噴頭，包括懸掛入口組件、噴嘴組件、十字軸芯組件、連接裝置、制動組件；

所述十字軸芯組件的整體機械結構分為兩大部分，每部分分別包括一個行星輪系，兩個輪系分居不同平面構成空間周轉輪系整體，第一個行星輪系將定軸圓柱齒輪和齒輪軸作為其中的太陽輪，大行星輪和小行星輪安裝在行星輪安裝軸上，t型殼體作為行星架；第二個行星輪系同樣以所述齒輪軸作為太陽輪，噴嘴座作為行星輪，安裝在空心支撐軸上，同樣以t型殼體作為行星架。

由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的高壓水射流三維自旋轉噴頭，通過水流的反沖力和反沖力矩產生動力，一方面驅動噴嘴組件進行水平旋轉，另一方面通過行星輪輪系結構帶動整體繞進水空心軸作自旋轉，從而實現(xiàn)了三維旋轉運動?？梢葬槍Ω邏核髑闆r，實現(xiàn)動密封，高性能工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的高壓水射流三維自旋轉噴頭的正等軸測結構示意圖。

圖2為圖1的反面正等軸測圖；

圖3本發(fā)明實施例提供的高壓水射流三維自旋轉噴頭的機械結構簡圖；

圖4本發(fā)明實施例提供的高壓水射流三維自旋轉噴頭的左視圖；

圖5為圖4的g-g面的剖視圖；

圖6為圖5的c部放大圖。

圖中：

1懸掛入口連接組件，11進水空心軸，12鎖緊螺母，13鎖緊墊片，14限位壓蓋；

2噴嘴組件，21a(21b)l型噴嘴座，22a(22b)單向出水直管，23空心支撐軸，24套杯壓蓋，25a(25b)噴嘴；

3十字軸芯組件，31t型殼體，32密封壓蓋，33軸承，34套杯，35套筒，36圓錐齒輪，37a(37b)高壓旋轉密封件，38a(38b)硬質合金密封座，39齒輪軸，310大行星輪，311行星架，312行星架安裝軸承，313小行星輪，314定軸圓柱齒輪，315軸承，316密封螺栓；

4連接裝置，41連接殼體，42齒輪軸安裝軸承，43聯(lián)軸器；

5制動組件，51增速器，52電磁阻尼裝置，53永磁體，54加固硬質合金殼體，55電磁阻尼壓蓋，56限速端密封蓋；

具體實施方式

下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明的高壓水射流三維自旋轉噴頭，其較佳的具體實施方式是：

包括懸掛入口組件、噴嘴組件、十字軸芯組件、連接裝置、制動組件；

所述十字軸芯組件的整體機械結構分為兩大部分，每部分分別包括一個行星輪系，兩個輪系分居不同平面構成空間周轉輪系整體，第一個行星輪系將定軸圓柱齒輪和齒輪軸作為其中的太陽輪，大行星輪和小行星輪安裝在行星輪安裝軸上，t型殼體作為行星架；第二個行星輪系同樣以所述齒輪軸作為太陽輪，噴嘴座作為行星輪，安裝在空心支撐軸上，同樣以t型殼體作為行星架。

所述懸掛入口組件包括進水空心軸、鎖緊螺母、鎖緊墊片和限位壓蓋，高壓水管與所述進水空心軸連接，所述三維自旋轉噴頭由所述限位壓蓋上的兩耳懸掛固定于噴頭架上并通過所述鎖緊螺母和鎖緊墊片鎖死在所述進水空心軸上。

所述的噴嘴組件包括l型噴嘴座、空心支撐軸和套杯壓蓋，所述l型噴嘴座由兩支l型反向平行噴口組成，并由連接螺栓固定在所述空心支撐軸上，在t型殼體內部安裝有套杯結構，套杯結構包括套杯，所述套杯和套杯壓蓋實現(xiàn)所述噴嘴組件支撐軸的安裝固定。

所述十字軸心組件還包括密封裝置，所述t型殼體設有u型進水通道，所述進水空心軸與u型進水通道之間以及u型進水通道與所述空心支撐軸之間連接部位分別安裝一組高壓密封，并由硬質合金密封座塞死。

該三維自旋轉噴頭通過水流的反沖力和反沖力矩產生動力，一方面驅動噴嘴組件進行水平旋轉，另一方面通過行星輪輪系結構帶動整體繞進水空心軸作自旋轉，從而實現(xiàn)了三維旋轉運動。

本發(fā)明致力于設計出性能更好，更為可靠的高壓水射的清洗噴頭填補國內在此類產品的空白，降低清洗成本，減少對國外產品的依賴，與此同時，進一步降低旋轉速度，提高清洗效率，延長使用壽命，提供一種三維自旋轉高壓水清洗噴頭。

本發(fā)明的高壓水射流三維自旋轉噴頭，該自旋轉清洗噴頭包括懸掛入口組件、噴嘴組件、十字軸心組件、連接裝置、制動組件；懸掛入口組件包括進水空心軸，鎖緊螺母，鎖緊墊片和限位壓蓋組成，水流從高壓水管注入進水空心軸內，三維自旋轉噴頭由限位壓蓋上的兩耳懸掛固定于噴頭架上，限位壓蓋通過鎖緊螺母，鎖緊墊片鎖死在進水空心軸上，進水空心軸連接十字軸心組件，水流通過進水空心軸進入十字軸心組件內；十字軸心組件內t型殼體特殊的v型進水通道將高壓水流引入到噴嘴組件內的空心支撐軸中，其中在進水空心軸與v型進水通道，以及v型進水通道與噴嘴組件空心支撐軸兩處連接部位各安裝一組高壓密封，并由硬質合金密封座塞死，防止流體泄露，水流由噴嘴組件空心支撐軸到達軸頂部位時，高壓水從方形噴嘴射出，方形噴嘴是由兩支l型反向平行的噴口構成，并由連接螺栓固定在噴嘴組件空心支撐軸上；當高壓水通過反向平行的方形噴嘴射出時，由于反沖力和力矩的作用帶動空心支撐軸上的圓錐形齒輪轉動，圓錐齒輪帶動與之嚙合的齒輪軸轉動，其中齒輪軸是圓錐齒和圓柱齒交錯的復合軸，當齒輪軸轉動時，大的行星輪會隨之一起轉動，而大行星輪和小行星輪通過行星架安裝在t型殼體內，小行星輪又和安裝在進水空心軸上的定軸齒輪相捏合，從而帶動整個十字軸心組件轉動，由于連接裝置和制動組件與十字軸心組件連接為一體，故而整個噴頭整體旋轉起來，在t型殼體內部安裝有套杯機構，除起到安裝作用，還有密封效果；連接裝置是十字軸心組件與制動組件的連接部位，其關鍵作用是將齒輪軸與工字型阻尼減速器通過聯(lián)軸器連接在一起，將速度傳遞給制動組件；制動組件是三維自旋轉噴頭的限速裝置，避免由于轉速過快導致的清洗效果不佳，水射流不集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，工字型阻尼減速器是制動組件的主要組成部分，其與電磁阻尼片構成完整減速機構，電磁阻尼中含有銅片，以防止阻尼相互干擾，整個減速結構被永磁體所包圍，使得減速結構作切割磁感線運動，產生安培阻力，從而降低噴頭轉速，電磁阻尼由電磁阻尼壓蓋固定，并通過限速端密封蓋安裝在加固硬質合金殼體內，構成完整的三維自旋轉噴頭結構，從而實現(xiàn)高效清洗反應釜壁污、垢功能。

本發(fā)明中反應釜清洗三維自旋轉噴頭旋轉部分采用了水力驅動的方式，即：通過水流的反沖力和反沖力矩產生動力，一方面驅動噴嘴組件進行水平旋轉，另一方面通過行星輪輪系結構帶動整體繞進水空心軸作自旋轉，從而實現(xiàn)了三維旋轉運動。進水空心階梯式軸中部階梯與密封壓蓋之間采取間隙配合裝配；同樣，t型殼體內部加裝套杯結構、噴嘴組件空心支撐軸與套筒之間也采取了間隙配合裝配，這樣一來，即能實現(xiàn)旋轉軸在密封蓋，套杯，套筒中自由旋轉；硬質合金密封座、均座入t型殼體的安裝孔中且相對靜止，而旋轉密封件嵌入空心支撐軸、嵌入進水空心軸內，兩對高壓旋轉密封件和硬質合金密封座兩兩實現(xiàn)動密封。且旋轉密封件與兩空心軸座孔內側面之間留有間隙，噴頭工作時高壓水進入該間隙空間，從側面壓緊旋轉密封件，使其沿軸向移動并使其端面壓緊在硬質合金密封座端面上，且水壓越大，對旋轉密封件的軸向推力越大，即兩密封件間的接觸壓力越大，從而實現(xiàn)了良好的動密封效果。

本發(fā)明的優(yōu)點和創(chuàng)新之處：

本發(fā)明主要用于清洗反應釜等大型工業(yè)設備內部空腔結疤和污垢清洗，對目前國內反應釜容器大小與清洗設備不匹配的問題具有一定的指導意義。內部結構采用了流體力學的設計思路，利用水力驅動，并通過輪系結構傳動，實現(xiàn)噴頭360度全方位清洗，減少能耗，安全可靠，在限速裝置上通過切割磁感線產生安培阻力方式限速，性能更為優(yōu)良，在密封方式上采用高壓密封和密封座配合的方式，加上高壓水凹槽間隙密封限速，密封效果更佳。實踐證明：只有理論結合實際，并依據大量科學試驗才能準確地對核心結構和密封技術進行完善。

具體實施例：

如圖1至圖6所示，本發(fā)明的高壓水射流三維自旋轉噴頭，其主要部分由懸掛入口連接組件1，噴嘴組件2，十字軸芯組件3，連接裝置4，制動組件5等五部件組成。

所述懸掛入口連接組件1，由進水空心軸11，鎖緊螺母12，鎖緊墊片13和限位壓蓋14組成，高壓水管端部的金屬連接頭與進水空心軸通過管螺紋連接并密封，三維自旋轉噴頭由限位壓蓋14上的兩耳懸掛固定于噴頭架上實現(xiàn)清洗作業(yè)，限位壓蓋14通過鎖緊螺母12，鎖緊墊片13壓緊固定在進水空心軸11上，進水空心軸11連接十字軸芯組件3。水流從高壓水管注入進水空心軸11內，并通過進水空心軸11進入十字軸芯組件3內。

所述噴嘴組件2，由l型噴嘴座21a和21b，單向出水直管22a和22b，空心支撐軸23，套杯壓蓋24以及噴嘴25a和25b共同組成。l型噴嘴21a和21b由連接螺栓固定在噴嘴組件空心支撐軸24上，單向出水直管22a和22b通過螺紋連接安裝在相應的21a和21b的l型噴嘴上，且出水直管22a和22b中都通過內螺紋結構安裝有噴嘴25a和25b，套杯壓蓋25將空心支撐軸24固定于套杯34中。如前所述，進入t型殼體31的水流流經u型進水通道后進入空心支撐軸23中，經由其內部中空通道到達l型噴嘴座21a和21b，最終從單向出水直管22a和22b內的噴嘴25a和25b射出。

所述十字軸芯組件3，由t型殼體31，密封壓蓋32，軸承33，套杯34，套筒35，圓錐齒輪36，高壓旋轉密封件37a與37b，硬質合金密封座38a與38b，齒輪軸39，大行星輪310，行星架安裝軸311，行星架安裝軸承312，小行星輪313，定軸圓柱齒輪314，軸承315，密封螺栓316等部分構成。硬質合金密封座38a、38b均座入t型殼體31的安裝孔中且相對靜止，而高壓旋轉密封件37a嵌入空心支撐軸23、另一個高壓旋轉密封件37b嵌入進水空心軸11內，37a與38a、37b與38b兩兩實現(xiàn)動密封。且旋轉密封件37a、37b與兩空心軸座孔內側面之間留有間隙，噴頭工作時高壓水進入該間隙空間，從側面壓緊旋轉密封件，使其沿軸向移動并使其端面壓緊在硬質合金密封座端面上，且水壓越大，對旋轉密封件2的軸向推力越大，即兩密封件間的接觸壓力越大，從而實現(xiàn)了良好的動密封效果。

如圖3所示的結構簡圖，十字軸芯組件作為高壓水自旋轉清洗噴頭的主體，其機械結構分為兩大部分，這兩部分是兩個行星輪系，而且兩個輪系分居不同平面，以一定角度分布，構成空間周轉輪系整體，第一個行星輪系是將定軸圓柱齒輪314和齒輪軸39作為其中的太陽輪，大行星輪310和小行星輪313安裝在行星輪安裝軸311上，繞太陽輪做周轉運動，從而帶動t型殼體轉動；第二個行星輪系同樣以齒輪軸39作為太陽輪，噴嘴座21作為行星輪，安裝在空心支撐軸23上，t型殼體作為行星架，從而實現(xiàn)另一個方向上的轉動。

當高壓水從噴嘴22a和22b噴射出時，在反作用力矩的作用下，空心支撐軸24上的圓錐形齒輪36轉動，圓錐齒輪36帶動與之嚙合的齒輪軸39轉動，其中齒輪軸39是圓錐齒和圓柱齒共用的公共軸，當齒輪軸39轉動時，與之嚙合的大的行星輪310會隨之一起轉動，而大行星輪310和小行星輪313通過行星架311安裝在t型殼體31內，同時安裝有行星架安裝軸承312，確保t型殼體31會隨著行星架311轉動，小行星輪313又和安裝在進水空心軸11上的定軸圓柱齒輪314相嚙合，定軸圓柱齒輪314通過鍵連接方式固定在進水空心軸11上，進水空心軸11通過軸承315安裝在密封壓蓋32中，密封壓蓋32通過密封螺栓316與t型殼體31連接，行星架311的周轉從而帶動整個十字軸心組件3轉動，由于連接裝置4和制動組件5與十字軸心組件3連接為一體，故而整個噴頭整體旋轉起來，在t型殼體31內部安裝有套杯機構，套杯結構里面有套杯34和套杯壓蓋24，起到安裝作用，套杯34內部通過軸承33固定噴嘴組件空心支撐軸23，且在軸承33之間安裝有套筒35。

所述連接裝置4，由連接殼體41，齒輪軸安裝軸承42，聯(lián)軸器43組成，連接裝置4是十字軸心組件3與制動組件5的連接部位，其關鍵作用是將齒輪軸39與增速器51通過聯(lián)軸器43連接在一起，將速度傳遞給制動組件5；

所述制動組件5，由增速器51，電磁阻尼裝置52，永磁體53，加固硬質合金殼體54，電磁阻尼壓蓋55，限速端密封蓋56組成。制動組件5是三維自旋轉噴頭的調速限速裝置，其輸入動力來自于噴頭端輸出軸，由于工作要求噴頭端輸出軸轉速相對較低，而電磁阻尼裝置52的主軸的轉速較高，因此需要通過增速器51將兩軸連接并增速，然后通過電磁阻尼裝置52施加阻力距對裝置總體進行限速，避免由于轉速過快導致的清洗效果不佳，水射流不集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，電磁阻尼裝置52被永磁體53所包圍，使得減速結構作切割磁感線運動，產生安培阻力，從而降低噴頭轉速，電磁阻尼裝置52由電磁阻尼壓蓋55固定，并通過限速端密封蓋56安裝在加固硬質合金殼體54內，限速端密封蓋56通過密封螺栓與加固硬質合金殼體54連接在一起，在內硬質合金殼體54上留有進油孔，起潤滑作用。

以上所有結構構成完整的三維自旋轉噴頭，從而實現(xiàn)高效清洗反應釜壁污、垢功能，具體圖解詳見圖1、圖2、圖4、圖5及圖6。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。