专利名称：超声射水器的制作方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及用于清洗和切割的高压水射流，并且具体涉及高频调节水射流。
背景技术：
连续流高压水射流在清洗和切割应用的领域中是众所周知的。根据具体的应用，产生高压水射流所需的水压可以设置为对于完全成直线的清洗任务的每平方英寸几千英镑(psi)到对于切割和去除变硬的涂层任务的每平方英寸几万英镑。
美国专利4,787,178(Morgan等人)、4,966,059(Landeck)、6,553,640(Nopwaskey等人)、5,584,016(Varghese等人)、5,778,713(Butler等人)、6,021,699(Caspar)、6，126,524(Shepherd)和6,220,529(Xu)中公开了用于切割和清洗的连续流高压射水系统的例子。在欧洲专利申请EP0 810 038(Munoz)和EP 0 983 827(Zumstein)、及美国专利申请公开US2002/0109017(Rogers等人)、US2002/0124868(Rice等人)和US2002/0173220(Lewin等人)中发现了进一步的例子。
前述为其例子的连续流射水技术具有某些使连续流动喷水系统昂贵和笨重的缺点。因为本领域的技术人员已开始理解，连续流射水设备必须被坚固地设计以经受住所需的极高的水压。所以，喷嘴、水管道和配件体积大、重而且昂贵。为了提供超高压水射流，需要昂贵的超高压水泵，在这种泵的资金成本和与运转这种泵相关的能源成本这两个方面其进一步增加了成本。
由于连续流射水器的缺点，开发了一种超声脉动喷嘴，以提供非连续、事实上不连续的束、或“子弹”的高频调节水。在1992年10月13日的美国专利5,134,347(Vijay)中详细地描述和说明了该超声喷嘴。美国专利5,134,347中公开的超声喷嘴将来自于超声产生器的超声振动转换成超高频机械振动，当该机械振动穿过喷嘴时，它能够给予水射流每秒几千次的脉冲。该水射流脉冲给予要切割或清洗的表面水锤压力。由于这种向各目标表面施加水锤压力的水的小子弹的快速撞击，极大地增加了水射流的冲刷能力。因而该超声振动喷嘴切割或清洗能够比现有技术的连续流水射流进行更有效地切割或清洗。
理论上，冲击目标表面的冲刷压力为滞止压力，或1/2ρv2(其中ρ表示水密度，v表示当水撞击目标表面时，水的冲击速度)。通过对照，由于水锤现象引起的压力为ρcv(其中c表示水中的声音速度，其近似为1524m/s)。所以，通过水射流的振动得到的冲击压力的理论放大倍率为2c/v。即使忽略气阻，并且认为冲击速度近似为1500英尺每秒(或近似465m/s)的液体输送速度，冲击压力的放大倍率约为6～7。如果该模型考虑气阻，且冲击速度约为300m/s，则理论放大倍率应该是十倍。
实际上，由于摩擦损失和其它低效率，对于特定的压力源，美国专利5,154,347中描述的振动超声喷嘴向目标表面上施加约6～8倍的更多的冲击压力。所以，为了达到同样的冲刷能力，振动喷嘴只需要用功率小6～8倍的压力源运转。由于振动喷嘴可以与更小和更便宜的泵一起使用，所以它比连续流水射流喷嘴更经济。另外，因为使用超声喷嘴，喷嘴、管道和配件中的水射流压力非常小，所以可以将超声喷嘴设计成更轻、不那么笨重和更便宜。
尽管美国专利5,154,347中描述的超声喷嘴代表了水射流切割和清洗技术中的实质性突破，该发明的申请人发现进一步的完善和改进是理想的。美国专利5,154,347中描述的超声喷嘴的第一重复由于与先前存在的水射流产生器共同使用，所以证明不是最佳的。所以需要充分利用超声喷嘴的完全的超声射水器。
还证明理想的是改进超声喷嘴以使它从流体动力的观点看更有效，能够更有效地从大的表面清洗和去除涂料，并且在最终用户的手中更加符合人类工程学。
因此，根据前述缺点，提供一种改进的超声射水器是非常理想的。
发明内容
本发明的主要目的是克服上面指出的现有技术的至少一些缺点。
通过所附独立权利要求限定的要素实现了本发明。从属权利要求中限定了优选的特征和可选择的实施方案。
因而，本发明的技术方案提供了一种超声射水器，包括具有用于产生和传输高频电脉冲的超声发生器的发生器组件；用于控制超声发生器的控制单元；与高压水源连接的高压水入口；和与高压水入口连接的高压水出口。该超声射水器进一步包括与高压水出口连接的高压水软管和与高压水软管连接的枪。所述的枪具有超声喷嘴，该超声喷嘴具有用于从超声发生器接收高频电脉冲的换能器，该换能器将电脉冲转换成鼓动流经喷嘴的水射流的振动，产生脉动水弹的水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力。
所述的换能器优选为压电的或压磁的，并且加工成圆柱形或管状芯形。
优选地，所述的枪为手握的，并且进一步包括用于启动超声发生器从而将连续流水射流转换成脉冲水射流的触发器。所述的枪还包括用于打开位于发生器组件的安全阀的安全阀触发器。
优选地，超声射水器具有用于冷却换能器的压缩空气软管，和用于将来自于超声发生器的电脉冲传递到换能器的超声信号电缆。
为了清洗或去除大的表面的涂层，超声射水器包括旋转喷嘴头或具有多个出口孔的喷嘴。所述的旋转喷嘴头优选为由通过一对外喷射器或由成角度的孔产生的转矩产生的自旋转。
本发明的优点是超声射水器产生比连续流水射流高得多的有效冲击压力，从而增加该设备的清洗、切割、清理毛刺、去除涂层和打碎能力。通过水射流的脉动，一列小水弹冲击目标表面，各水弹给予水锤压力。对于特定的压力源，水锤压力远高于连续流水射流的滞止压力。所以，为了切割和清理毛刺、清洗和去除涂层、和打碎石头和岩石类物质，超声射水器可以以非常低的压力源运转。因此超声射水器在构造和使用上比常规的连续流喷水系统更有效、更耐用、且更便宜。
本发明的另一技术方案提供了一种用于超声喷射器中的超声喷嘴。该超声喷嘴包括用于将高频电脉冲转换成鼓动流经喷嘴的水射流的机械振动，产生脉动水弹的水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力的换能器。该喷嘴具有用于清洗或去除大表面的涂层的旋转喷嘴或多个出口孔。
本发明的另一技术方案是提供了一种用于超声喷射器中的超声喷嘴，包括用于将高频电脉冲转换成鼓动流经喷嘴的水射流的机械振动，产生脉动水弹的水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力的换能器，所述的换能器具有用于将换能器与水射流隔离开的带密封的微尖端，该密封口被设置在沿着微尖端产生的驻波的振幅为零的节平面处。
本发明的另一技术方案提供了用超声脉冲水射流切割、清洗、清理毛刺、去除涂层和打碎岩石类材料的相关方法。该方法包括以下步骤迫使高压连续流水射流经过喷嘴；产生高频电脉冲；将高频电脉冲传输到换能器；将高频电脉冲转换成机械振动；鼓动高压连续流水射流以将其转换成不连续的水弹的脉动水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力；以及指引脉动水射流到目标材料上。根据需要的应用，超声脉动水射流可以用于切割、清洗、清理毛刺、去除涂层或机碎。
在清理或去除大表面的涂层的应用时，超声射水器有利地包括具有多个出口孔或具有旋转喷嘴头的喷嘴。
本发明的进一步的特征和优点将从以下结合附图的详细描述变得明显，其中图1为按照本发明的实施方案，具有与手握枪相连的可移动发生器组件的超声射水器的示意侧视图；
图2为说明可移动发生器组件的功能的示意流程图；图3为显示超声射水器的功能的示意图；图4为可移动发生器组件的俯视图；图5为可移动发生器组件的后视图；图6为可移动发生器组件的左视图；图7为用于超声射水器的具有压电换能器的超声喷嘴的剖视图；图8为安装在装有轮子的基座上，用于清洗和净化交通工具的底面的超声喷嘴的侧视图；图9为显示用于进水的侧口的细节和用于调节水射流的微尖端的布置的超声喷嘴的剖视图；图10为具有梯级圆柱形形式的微尖端的侧视图；图11为用于超声射水器的第二实施方案的多孔喷嘴的剖视图；图12为具有旋转喷嘴头的超声射水器的第三实施方案的示意剖视图，该旋转喷嘴头是通过由外喷射器产生的转矩旋转的；图13为具有成角度的孔的旋转超声喷嘴的剖视图；图14为图13的旋转超声喷嘴的变型的剖视图；图15为图13的旋转超声喷嘴的另一变型的剖视图；图16为具有嵌入磁致伸缩换能器的超声喷嘴的剖视图；图17为具有圆柱形芯的形式的磁致伸缩换能器的示意剖视图；
图18为具有磁致伸缩圆柱芯的超声喷嘴的剖视图；图19为具有磁致伸缩管状芯的超声喷嘴的剖视图；图20为具有固定线圈的旋转双孔喷嘴的示意剖视图；和图21为具有转轴的旋转双孔喷嘴的示意剖视图。
应注意所有的附图，同样的特征用同样的附图标记确定。
具体实施例方式
图1说明了根据本发明的实施方案的超声射水器。通常由附图标记10标记的该超声射水器具有可移动发生器组件20(也称为压力脉冲水射流发生器)。可移动发生器组件20通过高压水软管40、压缩空气软管42、超声信号电缆44和触发信号电缆46与手握枪50连接。高压水软管40和压缩空气软管42被包在抗磨损性尼龙套中。为了安全的原因，将超声信号电缆44包含在压缩空气软管42内。压缩空气用于冷却下面将介绍和描述的换能器。
手握枪50具有脉冲触发器52和安全阀触发器54。手握枪还具有超声喷嘴60。超声喷嘴60具有换能器62，其为压电或压磁换能器。压磁换能器由如TerfenolTM合金的磁致伸缩材料制成。
如图2中所说明的，可移动发生器组件20具有典型地以20kHz的频率产生高频电脉冲的超声发生器21。超声发生器21通过电功率输入22供给动力(其也可由电功率输入供给动力，优选220-V电源)和通过控制单元23控制。可移动发生器组件还具有与高压水源(图中未绘出，但在本领域中是已知的)连接的高压水入口24。高压水入口与高压水歧管25相连。与高压水歧管25相连的高压水标26用于测量水压。安全阀27也与高压水歧管连接。安全阀通过由控制单元23控制的螺线管28开动。为了减轻枪的重量和减少触发安全阀时急拉力对使用者产生的作用，将安全阀设置在可移动发生器组件20上，而不是设置在枪上。最后，高压水压力和开关(switch)29向控制单元提供反馈信号。
仍然参照图2，可移动发生器组件20还具有用于从压缩空气源(未显示，但在本领域中已知)供给压缩空气的空气入口30。空气入口30与空气歧管31、风表32和用于给控制单元提供反馈信号的气压传感器和开关33相连。控制单元还通过触发信号电缆46接收触发信号。设计可移动发生器组件20的控制单元23，不仅确保操作者的安全，而且保护设备的灵敏元件。例如，如果没有空气流通过换能器，并且没有水流通过枪，则不可能开启超声发生器。
如图2中所示，可移动发生器组件20具有高压水出口40a，压缩空气出口42a和超声信号输出44a，其分别通过高压水软管40、压缩空气软管42和超声信号电缆44与手握枪50相连。
图3为超声射水器10的配线和电缆的示意图。压缩空气软管设定为100psi，并且在它内部携带有被设定传输高频3.5kV脉冲的超声信号电缆。空气软管和超声信号电缆与枪中的换能器插入连接。高压水软管设定为20,000psi的最大量，并且如显示的与枪相连但在换能器的下面。设计以携带27VAC、0.7A信号的触发信号电缆连接触发器和发生器组件。
如图3中所示，超声射水器10具有几个安全特征。所有的电插座或装有弹簧，或用螺帽锁上。如前面提到的，将水和空气软管包在抗磨损的尼龙中以经受住磨损和撕裂。另外，在空气软管由于意外暴露于水射流中而被切断的不太可能的事件中，超声信号电缆中的电压通过气压传感器和开关立刻被降至零。
图4、5和6为显示可移动发生器组件20的各种元件的详细装配图。可移动发生器组件20具有保护换能器免于灰尘、油和污垢的空气过滤装置34。螺线管28与用于开动安全阀的气动致动器装置35耦合。该气动致动器装置包括气动阀35a、气缸35b、气缸进口阀35c、气缸出口阀35d。可移动发生器组件20进一步包括水/空气入口托架36、水/空气出口托架37、管吊托38、水压开关29、气压开关33和水/气压力开关托架39。
参照图7，超声射水器10的超声喷嘴60使用压电换能器或压磁(磁致可伸缩)换能器62，其与或称为“速度变换器”的微尖端64相连，以调节或鼓动流出喷嘴头66的连续流水射流，从而将连续流水射流转变成脉动水射流。超声喷嘴60形成本领域中称作的“压力脉冲水射流”或脉冲水射流。该脉冲水射流为各在目标表面上施加水锤压力的水袋或水弹的流或列。因为水锤压力明显大于连续流水射流的滞止压力，所以脉冲水射流在切割、清洗、清理毛刺、去除涂层和打碎方面更加有效。
超声喷嘴可以如图1中所示安装在手握枪上，也可以安装在计算机控制的X-Y台架上(用于准确切割或机械操作)。如图8中所示，超声喷嘴还可以安装在装有轮子的基座70上。装有轮子的基座70具有把手72、转轴74和双旋转孔76。图8的装有轮子的基座可以用于清洗或净化交通工具的底部。
如图7中所示，连续流水射流通过换能器下面的水入口进入。如图7和图9中所示，水通过与水入口82液体连通的侧口80进入超声喷嘴60中。水不直接接触微尖端64的纤细末端，由于这样避免了微尖端的有害的横向振动的形成，所以是重要的。微尖端的横向振动干扰水射流并且可能导致微尖端的破裂。
尽管可以以各种样式(圆锥形、指数型等)制作微尖端，微尖端的优选剖面为如图10中所示的梯级圆柱形，其制造简单，耐用且提供良好的流体动力学。微尖端64优选由钛合金制成。使用钛合金是因为它的高声速，和因为它提供尖端振动的最大振幅。如图10中所示，微尖端64具有根67和茎65。根67具有用于连接换能器的母螺纹。茎65是纤细的且被设置在后面，以使它可以连接和调节水射流。在图10中还显示了位于根67和茎65之间的凸缘的69。凸缘69限定了节平面69a。当声波向前行进(在图中从左到右)，并在尖端处被反射时，在微尖端64中形成驻波模式。在节平面69a处，驻波的振幅为零，所以这里是放置用于封住高压水的O-环(未显示)的最佳位置。用85-硬度计或更高的硬度计对O-环做硬度评价。
如图7中所示，超声喷嘴60具有单个孔61。单个孔对许多应用是有用的，例如切割和清理各种材料的毛刺，及打碎岩石类材料。然而，对于如清洗或去除大的表面积的应用，单个孔每次只去除较窄的面积。所以，对于如清洗并去除如涂料、瓷釉或铁锈的应用，提供其中超声喷嘴具有多个孔的第二实施方案是有益的。图11显示具有三个孔61a的超声喷嘴60。微尖端具有三个用于调节当水射流被压过三个平行的出射孔时的水射流的尖头。从而图11的三孔喷嘴比单孔喷嘴能够清洗或去除更宽面积的涂层。如图11中所示，螺帽60a将多孔喷嘴固定在壳60b上。图11显示了微尖端64如何达到三个尖头64a的顶点，并达到各三个孔61a。
在图12中说明的第三实施方案中，超声喷嘴60具有旋转喷嘴头90，其使超声喷嘴60可以有效地清洗或去除大的表面积的涂层。由于水流进两个外喷射器92，所以旋转喷嘴头90是自旋转的。流出的水产生引起外喷射器92旋转的转矩，其反过来引起旋转喷嘴头90旋转。在该实施方案中，大量水射流被压过一个或两个成角度的出口孔91。根据要清洗的材料，外喷射器可以参与或不参与清洗操作。声学上匹配的转轴94置于换能器和旋转喷嘴头之间。转轴94被设计成不仅能经受压力，而且在声学上与系统的其余部分匹配以达到共振。转轴94可以有或没有用于限制旋转喷嘴头的角速度的速度控制机械装置，如旋转阻尼器(damper)。
如图13、14和15所示，旋转喷嘴头90的自旋转可以通过改变出射孔91的方位角实现。当水射流被压出出口孔时，产生了引起旋转喷嘴头90旋转的转矩。可以在转轴94中安装旋转阻尼器，以限制旋转喷嘴头90的角速度。图13、14和15中显示的构造在狭窄的空间中是特别有用的。对于清洗和去除大的表面的涂层，只使用一个振动喷嘴也是可能的。
对于水下操作，使用压磁换能器，而不使用不能浸入水中的压电换能器。与压电换能器不同，压磁换能器62可以装进喷嘴60的内部。压磁换能器使用磁致伸缩材料，例如市售可得的TerfenolTM合金的一种。如图16中所示，这些基于Terfenol的磁致伸缩换能器是紧密的且没入喷嘴60中。压电换能器产生适应使用的电领域的机械振动，而磁致伸缩材料产生适应使用的磁领域的机械振动(通过如图17中所示的线圈和偏磁)。但是，对于可靠操作，重要的是保持磁致伸缩材料在居里(Curie)温度以下且一直处于压缩中。特别对于这里描述的用途，尽管可以通过图17中显示的侧板施加压缩压力，冷却磁致伸缩材料以使温度低于居里点，但是根据应用，需要几个不同技术中的一个。
图17显示了磁致伸缩换能器62的一个装配结构。TerfenolTM合金用作磁致伸缩芯100。如所示，芯100被线圈102和偏磁104共中心地环绕。负荷板106、弹簧107和侧板108使该装置处于压缩中。
对于持续时间短的应用，其不需要旋转喷嘴头，图16中显示的结构是合适的。在该结构中，正在使用压电换能器的情况下，通过气流冷却换能器(如通过被压过换能器的压缩空气)。
对于长时间操作，或对于在旋转结构中操作，这种气流冷却是不可行的解决办法。可以使用图18、19、20和21中所示的结构用于解决任何要求。如图18中说明的，Terfenol杆通过流经环形通道的高压水冷却。如图19中说明的，另一方面，Terfenol被制成管100a的形状以进一步增加冷却。和前面一样，Terfenol管置于线圈102和偏磁104内。图18和19中所示的结构可以用于非旋转多孔结构。
对于包括两个或多个孔的旋转喷嘴头，图20和21中说明的结构更适合。如图20和21中所示，高压水被压过入口82，被脉动然后通过两个出口孔76被射出。各出口孔具有它自己的微尖端64，或“探针”，其被磁致伸缩换能器62振动。在图20中，喷嘴头66是旋转的，而线圈102仍是固定的。在图21中，使用如前面所述的转轴74旋转喷嘴。结果，脉冲水射流被分成两个射流，以有效清洗或去除大的表面积的涂层。
上面所述的本发明的实施方案只是代表性的。所以本发明的范围只由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1.一种超声射水器，包括a)发生器组件，该发生器组件具有i)产生和传输高频电脉冲的超声发生器；ii)控制超声发生器的控制单元；iii)与高压水源连接的高压水入口；iv)与高压水入口连接的高压水出口；b)与高压水出口连接的高压水软管；c)与高压水软管连接的枪，所述的枪具有超声喷嘴，该超声喷嘴具有用于从超声发生器接收高频电脉冲的换能器，该换能器将电脉冲转换成鼓动流经喷嘴的水射流的振动，产生脉动水弹的水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力。
2.如权利要求1所述的超声射水器，其中所述的换能器为由磁致伸缩材料制成的压磁换能器。
3.如权利要求2所述的超声射水器，其中磁致伸缩材料为TerfenolTM合金。
4.如权利要求3所述的超声射水器，其中压磁换能器为在线圈和偏磁之内的圆柱形芯。
5.如权利要求3所述的超声射水器，其中压磁换能器为在线圈和偏磁之内的管状芯。
6.如权利要求1所述的超声射水器，其中所述的换能器为压电换能器。
7.如权利要求1所述的超声射水器，进一步包括用于启动超声发生器以将连续水射流转换成脉冲水射流的触发器。
8.如权利要求7所述的超声射水器，其中所述的触发器设置在枪上。
9.如权利要求8所述的超声射水器，其中所述的枪为手握式的。
10.如权利要求1所述的超声射水器，其中发生器组件安装在轮子上以成为可移动的。
11.如权利要求1所述的超声射水器，其中发生器组件进一步包括高压水入口和高压水出口之间的水安全阀，和根据从位于枪上的安全阀触发器传输的信号打开和关闭水安全阀的致动器。
12.如权利要求11所述的超声射水器，其中所述的致动器为螺线管。
13.如权利要求1所述的超声射水器，进一步包括将电脉冲从超声发生器传递到换能器的超声信号电缆。
14.如权利要求1所述的超声射水器，进一步包括用于供给压缩空气以冷却换能器的压缩空气软管。
15.如权利要求14所述的超声射水器，其中超声信号电缆包含于压缩空气软管之内。
16.如权利要求14所述的超声射水器，其中发生器组件进一步包括压缩空气入口和压缩空气出口，该压缩空气出口与压缩空气软管相连。
17.如权利要求1所述的超声射水器，其中高压水软管被包在抗磨损尼龙套中。
18.如权利要求1所述的超声射水器，其中超声喷嘴具有单出口孔。
19.如权利要求1所述的超声射水器，其中超声喷嘴具有多个出口孔。
20.如权利要求1所述的超声射水器，其中超声喷嘴进一步包括旋转喷嘴头。
21.如权利要求20所述的超声射水器，其中所述的旋转喷嘴头利用喷嘴中的水压而自旋转。
22.如权利要求21所述的超声射水器，其中超声喷嘴进一步包括旋转阻尼器，以减小旋转喷嘴头的角速度。
23.如权利要求22所述的超声射水器，其中超声喷嘴进一步包括一对与水射流液体连通的外喷射器，以提供自旋转旋转喷嘴头的转矩。
24.如权利要求23所述的超声射水器，包括单个成角度的出口孔。
25.如权利要求22所述的超声射水器，包括多个成角度的出口孔。
26.如权利要求25所述的超声射水器，其中多个成角度的出口孔产生转矩，以使所述的旋转喷嘴头自旋转。
27.如权利要求1所述的超声射水器，其中换能器进一步包括通过脉动水射流起到速度变换器作用的微尖端。
28.如权利要求27所述的超声射水器，其中微尖端为梯级圆柱形。
29.如权利要求28所述的超声射水器，其中微尖端由钛合金制成。
30.如权利要求27所述的超声射水器，其中微尖端包括连接换能器的根、接触和调节水射流的茎、及根与茎之间的凸缘，该凸缘形成节平面，在该节平面处微尖端上形成的驻波的振幅为零。
31.如权利要求30所述的超声射水器，其中微尖端进一步包括位于节平面处用于将换能器与水射流隔离开的O-环。
32.如权利要求31所述的超声射水器，其中O-环具有至少85计示硬度的硬度级别。
33.一种用于超声射水器的超声喷嘴，该超声喷嘴包括用于将高频电脉冲转换成鼓动流经喷嘴的水射流的机械振动、产生脉动水弹的水射流的换能器，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力，所述的换能器包括具有将换能器与水射流隔离开的密封的微尖端，该密封被设置在沿着微尖端产生的驻波的振幅为零的节平面处。
34.如权利要求33所述的超声喷嘴，其中微尖端为梯级圆柱形。
35.如权利要求34所述的超声喷嘴，其中微尖端由钛合金制成。
36.一种用于超声射水器的超声喷嘴，该超声喷嘴包括用于将高频电脉冲转换成鼓动流经喷嘴的水射流的机械振动、产生脉动水弹的水射流的换能器，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力，所述的喷嘴包括旋转喷嘴头。
37.如权利要求36所述的超声喷嘴，其中所述的旋转喷嘴头由通过偏转水射流产生的转矩产生自旋转。
38.如权利要求37所述的超声喷嘴，其中旋转喷嘴头具有两个外喷射器。
39.如权利要求37所述的超声喷嘴，其中旋转喷嘴头进一步包括阻尼器，以限制旋转喷嘴头的角速度。
40.一种用超声脉动水射流切割的方法，该方法包括以下步骤a)迫使高压连续流水射流经过喷嘴；b)产生高频电脉冲；c)将高频电脉冲传输到换能器；d)将高频电脉冲转换成机械振动；e)鼓动高压连续流动水射流以将它转换成不连续水弹的脉动水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力；和f)指引脉动水射流到要切割的材料上。
41.一种用超声脉动水射流清洗的方法，该方法包括以下步骤a)迫使高压连续流水射流经过喷嘴；b)产生高频电脉冲；c)将高频电脉冲传输到换能器；d)将高频电脉冲转换成机械振动；e)鼓动高压连续流水射流以将它转换成不连续的水弹的脉动水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力；和f)指引脉动水射流到要清洗的材料上。
42.如权利要求41所述的清洗方法，进一步包括自旋转旋转喷嘴头的步骤，以使脉冲水射流冲击更大的表面积。
43.如权利要求41所述的清洗方法，进一步包括将脉冲水射流分成多个分水射流的步骤，以使该分水射流冲击更大的表面积。
44.一种用超声脉动水射流清理毛刺的方法，该方法包括以下步骤a)迫使高压连续流水射流经过喷嘴；b)产生高频电脉冲；c)将高频电脉冲传输到换能器；d)将高频电脉冲转换成机械振动；e)鼓动高压连续流水射流以将它转换成不连续的水弹的脉动水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力；和f)指引脉动水射流到要清理毛刺的材料上。
45.一种用超声脉动水射流去除表面涂层的方法，该方法包括以下步骤a)迫使高压连续流水射流经过喷嘴；b)产生高频电脉冲；c)将高频电脉冲传输到换能器；d)将高频电脉冲转换成机械振动；e)鼓动高压连续流水射流以将它转换成由不连续的水弹的脉动水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力；和f)引导和脉动水柱到指引脉动水射流到表面涂层上，以从表面去除涂层。
46.如权利要求45所述的方法，进一步包括自旋转旋转喷嘴头的步骤，以使脉冲水射流冲击更大的表面积。
47.如权利要求45所述的方法，进一步包括将脉冲水射流分成多个分水射流的步骤，以使该分水射流冲击更大的表面积。
48.一种用超声脉动水射流打碎岩石类材料的方法，该方法包括以下步骤a)迫使高压连续流水射流经过喷嘴；b)产生高频电脉冲；c)将高频电脉冲传输到换能器；d)将高频电脉冲转换成机械振动；e)鼓动高压连续流水射流以将它转换成不连续的水弹的脉动水射流，各水弹能够在目标表面上施加水锤压力；和f)指引脉动水射流到要打碎的岩石类材料上。
全文摘要
一种具有可移动发生器组件(20)和高压水软管(40)的超声射水器(10)，该高压水软管用于将高压水从可移动发生器组件(20)传送到具有触发器和超声喷嘴(60)的手握枪(50)。在可移动发生器组件(20)中的超声发生器将高频电脉冲传输到压电或压磁换能器(62)，其振动以调节高压水射流流经喷嘴(60)。从超声喷嘴(60)射出的水射流被脉冲成小水弹，各水弹在目标表面上施加水锤压力。超声射水器(10)可以用于切割和清理材料的毛刺、清洗和去除表面的涂层、以及打碎石头。超声射水器(10)由于重复的水锤作用，以比常规的连续流射水系统更高的效率完成这些任务。可以提供具有多个出口孔或旋转喷嘴(76)的喷嘴代替具有单出口孔的喷嘴，以便更有效地清洗和去除大的表面的涂层。水安全阀(27)和控制螺线管被设置在可移动发生器组件(20)上，而不是枪(50)上，从而使枪更轻和更符合人体工程学。
文档编号B05B12/06GK1878620SQ200380110662
公开日2006年12月13日 申请日期2003年11月3日 优先权日2003年11月3日
发明者莫汉M·维贾伊, 阎文卓, 安德鲁·肖, 任宝林 申请人:Vln高级技术公司