一种易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种用于水下清理的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，它由枪柄、喷杆、空化喷嘴、反喷喷嘴、卸荷保护管和其他附件构成。枪柄、空化喷嘴和反喷喷嘴通过螺纹与喷杆连接，枪柄下端安装有快换接头，可用来连接高压软管。空化喷嘴和反喷喷嘴安装在同一轴线上，两者水流喷射方向相反，可达到消除喷枪后坐力的功能。附件中的轻质浮体材料可为喷枪提供浮力，使喷枪处于零浮力状态；定位工装可使喷枪在水下使用时始终处于最佳清洗角度。同时在反喷喷嘴外部安装开有条形孔的卸荷保护管，可起到卸荷的作用，保护操作人员的安全。
【专利说明】一种易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种清洗喷枪，具体涉及一种易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪。
【背景技术】
[0002]海洋生物污损是指固着或栖息在船舶、平台和各种人工设施水下固体表面上，对人类经济活动产生不利影响的动物、植物和微生物。这些海洋污损生物增加船舶油耗，威胁平台安全，影响水产业质量和产量，必须将其清除。
[0003]目前，船舶污损生物清洗的主要方法包括刷子铲子清洗、紫外线清洗、高温热水表面处理、超声波清洗、普通高压水清洗和空化水射流清洗等多种方法。从对防护层危害程度、环境友好性、对操作员伤害程度、清洗效率、设备成本制造、磨损、清洗成本等多方面考虑，空化水射流清洗比其他清洗方法更具优势。
[0004]空化清洗技术原理为:流体流经特定喷嘴时将产生压力降，当压力低于气体的饱和蒸汽压时，气体便以气泡的形式从液体中析出，气泡到达被清洗表面时发生溃灭，产生瞬时的高压，从而将海洋污损生物剥离。
[0005]当喷嘴出口和被清洗表面呈一定角度和距离时，清洗效率较高。由于操作人员操作熟练程度不同，清洗效果和效率有较大差异。同时，喷嘴射流时产生的后坐力也对喷枪的可操作性及安全性带来较大影响。
实用新型内容
[0006]有鉴于此，本实用新型提供一种易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，使用时处于无后坐力状态，可操作性好，且可保证喷枪在水下使用时始终处于最佳清洗角度，能够显著提高清洗效果和效率。
[0007]该水下空化清洗喷枪包括枪柄、喷枪连接体和空化清洗喷嘴；所述枪柄的端部安装有用于连接高压软管的接头，枪柄通过喷枪连接体与空化清洗喷嘴相连，将用于清洗的高压液体输送至空化清洗喷嘴；其特征在于:还包括定位工装、稳流管和反喷喷嘴；所述喷枪连接体的一端通过稳流管与空化清洗喷嘴相连，另一端与反喷喷嘴相连，保证所述空化清洗喷嘴、稳流管及反喷喷嘴同轴；所述枪柄和反喷喷嘴位于喷枪连接体的同侧。
[0008]在喷枪连接体上，空化清洗喷嘴所在侧安装有定位工装；所述定位工装由相互垂直的杆A和杆B固接而成；所述杆A的一端与喷枪连接体固接，另一端距离空化清洗喷嘴最前端的距离为L6。
[0009]还包括卸荷保护管，卸荷保护管同轴套装在反喷喷嘴的外圆周，其一端与反喷喷嘴的端部连接；所述卸荷保护管的长度大于反喷喷嘴的长度，在所述卸荷保护管的外圆周均匀分布有两个以上轴向条形孔。
[0010]所述空化清洗喷嘴包括外管、扩张管和喷管。所述扩张管一端开口一端封闭；所述外管的一端加工有用于和稳流管匹配连接的螺纹孔，另一端加工有盲孔，所述盲孔及螺纹孔的轴线与外管的轴线重合；所述扩张管同轴套装在外管的盲孔内，扩张管封闭端的端面与所述盲孔的内底面抵触，所述外管的螺纹孔与扩张管之间通过两段直径不同的圆孔及扩张管封闭端的过孔贯通，所述两段圆孔与过孔均与外管同轴；所述喷管的中心孔由锥形孔和与该锥形孔小端相连的圆孔贯通后形成，所述喷管位于扩张管开口端的端面与外管盲孔所在端的端面之间，且其中心孔中的圆孔与扩张管抵触。
[0011]由此形成的空化清洗喷嘴的中心孔按高压液体来流方向依次为螺纹孔、第一收缩段、第一扩张段、第二收缩段、第二扩张段、第三收缩段和锥形扩张段；其中第一收缩段和第一扩张段对应为外管的螺纹孔与扩张管之间的两段直径不同的圆孔，第二收缩段对应为扩张管封闭端的过孔，第二扩张段对应为扩张管的中心孔，第三收缩段对应为喷管上的圆孔，锥形扩张段对应为喷管上的锥形孔。
[0012]设所述稳流管的长度Ls ;第一收缩段的直径为D1，长度为LI ;第一扩张段的直径为D2，长度为L2 ;第二收缩段的直径为D3，长度为L3 ;第二扩张段的直径为D4，长度为L4 ；第三收缩段的直径为D5，长度为L5 ;则各尺寸的取值关系为Dl= [1mm，20mm] ,D2/D1=[1, 6]，D3/D1=[1, 3]，D4/D3=[l.5，5]，D5/D1=[0.7，I]，Ls/Dl=[10, 50]，L1/D1=(0,1]，L3/D1=(0,I]，L5/D5=(0,1]，L2/D1=[0.5，6]，L4/D3=[5, 10]。
[0013]所述定位工装中杆A的轴线与所述空化清洗喷嘴中外管的轴线平行；杆A的端部距离空化清洗喷嘴最前端的距离L6=[30mm，50mm];且所述杆A和杆B端点连线与杆A轴线的夹角 α=[30°，45。]。
[0014]在所述喷枪连接体外注塑成型固体浮力材料。
[0015]所述稳流管的中心孔由两段直径不同的圆孔通过锥形孔过渡连接后形成，且与所述空化清洗喷嘴相连一端的圆孔的`孔径较小。
[0016]所述扩张管的中心孔在其过孔所在端向轴线方向倾斜6° -12°，并与过孔之间通过圆弧光滑过渡。
[0017]所述定位工装中杆A和杆B支撑端的端面均为球面。
[0018]有益效果
[0019](I)为了便于使用，在喷枪的前端安装定位工装，能够提高喷枪的可操作性和稳定性。空化清洗喷嘴在射流时将产生一定的反推力，使潜水员难以掌控；因此，在喷枪上与空化清洗喷嘴相反的方向同轴安装反喷喷嘴，能够抵消空化清洗喷嘴的反推力，使喷枪处于无后坐力状态，提高可操作性。
[0020](2)在反喷喷嘴外面安装开有长条形孔的卸荷保护管，喷枪中的压力在保护管中快速卸荷，使出口的压力不足以对操作人员带来伤害，增加操作安全性。
[0021](3)采用该种结构形成的空化清洗喷嘴装配性和加工性良好，且扩张管能对自激振荡脉冲空化射流的振幅进行调制，且能使射流束更为集中，高压水流经空化清洗喷嘴时产生自激振荡脉冲空化射流，借助气泡溃灭时产生的瞬时高压将海生物剥离，提高了清洗效果。
[0022](4)对空化清洗喷嘴中各部分的尺寸加以优化，能够增强喷枪的空化效果，提高清洗效率。
[0023]( 5 )通过对定位工装结构尺寸的限定保证空化清洗喷嘴与被清洗表面处于最佳清洗距离和角度，使清洗效率高，且不会因为操作人员操作熟练程度的不同，影响清洗效果和效率。
[0024](6)固体浮力材料如玻璃微珠等可用来平衡喷枪的自重，使其在水中处于零浮力状态，增加可操作性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为所述空化清洗喷枪的整体结构图；
[0026]图2为空化清洗喷嘴的结构图；
[0027]图3为本实用新型中定位工装的结构图。
[0028]其中:1_枪柄、2-喷枪连接体、3-定位工装、4-空化清洗喷嘴、5-固体浮力材料、6-反喷喷嘴、7-卸荷保护管、8-外管、9-扩张管、10-喷管、11-第一收缩段、12-第一扩张段、13-第二收缩段、14-第二扩张段、15-第三收缩段、16-锥形扩张段、17-稳流管、18-杆A、19-杆 B。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0030]本实施例提供一种易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，该喷枪清洗效果好，且使用时处于无后坐力状态，可操作性强。
[0031]该清洗喷枪的结构如图1所示，包括枪柄1、喷枪连接体2、定位工装3、空化清洗喷嘴4、稳流管17、反喷喷嘴6和卸荷保护管7。本实施例中喷枪连接体2为由三段空心圆柱焊接而成的“工字形”结构，其中心孔贯通，用于输送高压液体。其中位于下方的水平空心圆柱的开口端通过螺纹连接枪柄1，枪柄I的末端安装有快换接头，可用来连接高压软管，从而将高压液体输送入喷枪；喷枪连接体2位于下方的水平空心圆柱的封闭端焊接定位工装3。位于上方的水平空心圆柱的两端均开口，其一端通过连接管与反喷喷嘴6同轴相连，另一端通过稳流管17与空化清洗喷嘴4同轴相连。其中空化清洗喷嘴4和定位工装3位于枪柄I的同侧，且其轴线相互平行。在所述喷枪连接体2外注塑固体浮力材料5(如玻璃微珠等)，使其成型为矩形结构，固体浮力材料5用来平衡喷枪的自重，使其在水中处于零浮力状态，增强喷枪的可操作性；同时可将与喷枪连接体2相连的部件粘接成整体，提高其稳定性。为保护操作人员的安全，在所述反喷喷嘴6外同轴套装起卸荷作用的卸荷保护管7。
[0032]上述连接关系中所述连接管的一端与喷枪连接体2焊接，另一端与反喷喷嘴6螺纹连接；稳流管17的一端与喷枪连接体2焊接，另一端与空化清洗喷嘴4螺纹连接。所述稳流管17的中心孔由两段直径不同的圆孔通过锥形孔过渡连接后形成，如图1所示，与空化清洗喷嘴4相连一端的圆孔的孔径较小。
[0033]所述空化清洗喷嘴4的结构如图2所示，包括外管8、扩张管9和喷管10。其中扩张管9 一端开口一端封闭。外管8的一端加工有用于和稳流管17匹配连接的螺纹孔，另一端加工有用于安装扩张管9和喷管10的盲孔，所述盲孔及螺纹孔的轴线与外管8的轴线重合。所述扩张管9同轴套装在外管8的盲孔内，扩张管9封闭端的端面与所述盲孔的内底面抵触，喷管10位于扩张管9开口端的端面与外管8盲孔所在端的端面之间，且与外管8同轴焊接。所述外管8的螺纹孔与扩张管9之间通过两段直径不同的圆孔及扩张管9封闭端的过孔贯通，所述圆孔与过孔均与外管8同轴。所述喷管10的中心孔由锥形孔和与该锥形孔小端相连的圆孔贯通后形成，该圆孔与扩张管9贯通。
[0034]由此形成的空化清洗喷嘴4的中心孔按高压液体来流方向(稳流管-喷管)依次为螺纹孔、第一收缩段11、第一扩张段12、第二收缩段13、第二扩张段14、第三收缩段15和锥形扩张段16，如图2所示。其中第一收缩段11和第一扩张段12对应外管8的螺纹孔与扩张管9之间的两段直径不同的圆孔，第二收缩段13为扩张管9封闭端的过孔，第二扩张段14为扩张管9的中心孔，第三收缩段15为喷管10的圆孔，锥形扩张段16为喷管10的锥形孔。为时该喷枪空化效果明显，清洗效果好，空化清洗喷嘴各中心孔的长度和直径应在一定范围内。如若第一收缩段11的直径Dl为10mm，则稳流管17的长度Ls为200mm，第一收缩段11的长度LI为IOmm ;第一扩张段12的直径D2为20臟，长度L2为20mm ;第二收缩段13的直径D3为15mm，长度L3为IOmm ;第二扩张段14的直径D4为45mm，长度L4为90mm ；第三收缩段15的直径D5为10mm，长度L5为10mm。扩张管9的中心孔在其过孔所在端向内倾斜8°，形成一定的锥度，并与过孔之间通过圆弧光滑过渡。
[0035]采用该种结构形式的空化清洗喷嘴4，在高压水流从稳定管17中流出，流经第一收缩段11时流速增加，压力降低，有利于空化的产生；且高压水流能够在第一扩张段12中发生共振，其中溶解的气体更多地发生空化，并产生自激振荡脉冲射流；扩张管9能对自激振荡脉冲空化射流的振幅进行调制，且能使射流束更为集中，从而有利于提高清洗效果。
[0036]定位工装3的结构如图3所示，定位工装3能够提高喷枪的可操作性。定位工装3由相互垂直的杆A18和杆B19焊接而成，杆A18的一端与喷枪连接体2下方的水平空心圆柱同轴焊接，另一端距离空化清洗喷嘴4最前端的距离L6=40mm，且杆A18和杆B19端点连线与杆A18轴线的夹角α=30°。使用该喷枪时，将定位工装3抵触在待清洗面上，通过定位工装3将清洗喷嘴4定位支撑在与被清洗表面处于最佳清洗距离和角度的位置，提供清洗效率较高。为方便定位工装3的支撑，将所述杆Α18和杆Β19用于支撑的端部加工为球面结构，同时也便于定位工装3的移动。
[0037]反喷喷嘴6用来平衡空化清洗喷嘴4射流时产生的反推力，通过选择相匹配的喷嘴口径，使空化清洗喷嘴4和反喷喷嘴6的反推力达到平衡。为保证操作人员安全，在反喷喷嘴6的外部套装卸荷保护管7。卸荷保护管7为一根在其外圆周面上均匀分布有多个轴向条形孔的长管件，卸荷保护管7的一端通过螺纹或焊接方式与反喷喷嘴连接。反喷喷嘴6喷出的高压水流流经卸荷保护管7时，由于受到其上条形孔的扰动作用，水流的压力能和动能急剧下降。同时，由于卸荷保护管7的出口离反喷喷嘴6的出口有一定的距离，可保证出口流束不会对操作员造成伤害，并减小射流束对操作员视线的干扰。
[0038]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，包括枪柄(I )、喷枪连接体(2)和空化清洗喷嘴(4);所述枪柄(I)的端部安装有用于连接高压软管的接头，枪柄(I)通过喷枪连接体(2)与空化清洗喷嘴(4)相连，将用于清洗的高压液体输送至空化清洗喷嘴(4);其特征在于:还包括定位工装(3)、稳流管(17)和反喷喷嘴(6);所述喷枪连接体(2)的一端通过稳流管(17)与空化清洗喷嘴(4)相连，另一端与反喷喷嘴(6)相连，保证所述空化清洗喷嘴(4)、稳流管(17)及反喷喷嘴(6)同轴；所述枪柄(I)和反喷喷嘴(6)位于喷枪连接体(2)的同侧； 在喷枪连接体(2 )上，空化清洗喷嘴(4)所在侧安装有定位工装(3 );所述定位工装(3 )由相互垂直的杆A (18)和杆B (19)固接而成；所述杆A (18)的一端与喷枪连接体(2)固接，另一端距离空化清洗喷嘴(4)最前端的距离为L6。
2.如权利要求1所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:还包括卸荷保护管(7)，卸荷保护管(7)同轴套装在反喷喷嘴(6)的外圆周，其一端与反喷喷嘴(6)的端部连接；所述卸荷保护管(7)的长度大于反喷喷嘴(6)的长度，在所述卸荷保护管(7)的外圆周均匀分布有两个以上轴向条形孔。
3.如权利要求1或2所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:所述空化清洗喷嘴(4)包括外管(8)、扩张管(9)和喷管(10);所述扩张管(9) 一端开口一端封闭；所述外管(8)的一端加工有用于和稳流管(17)匹配连接的螺纹孔，另一端加工有盲孔，所述盲孔及螺纹孔的轴线与外管(8)的轴线重合；所述扩张管(9)同轴套装在外管(8)的盲孔内，扩张管(9)封闭端的端面与所述盲孔的内底面抵触，所述外管(8)的螺纹孔与扩张管(9)之间通过两段直径不同的圆孔及扩张管(9)封闭端的过孔贯通，所述两段圆孔与过孔均与外管(8)同轴；所述喷管(10)的中心孔由锥形孔和与该锥形孔小端相连的圆孔贯通后形成，所述喷管(10)位于 扩张管(9)开口端的端面与外管(8)盲孔所在端的端面之间，且其中心孔中的圆孔与扩张管(9)抵触； 由此形成的空化清洗喷嘴(4)的中心孔按高压液体来流方向依次为螺纹孔、第一收缩段(11)、第一扩张段(12)、第二收缩段(13)、第二扩张段(14)、第三收缩段(15)和锥形扩张段(16);其中第一收缩段(11)和第一扩张段(12)对应为外管(8)的螺纹孔与扩张管(9)之间的两段直径不同的圆孔，第二收缩段(13)对应为扩张管(9)封闭端的过孔，第二扩张段(14)对应为扩张管(9)的中心孔，第三收缩段(15)对应为喷管(10)上的圆孔，锥形扩张段(16)对应为喷管上(10)的锥形孔。
4.如权利要求3所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:设所述稳流管(17)的长度Ls ;第一收缩段(11)的直径为D1，长度为LI ;第一扩张段(12)的直径为D2，长度为L2 ;第二收缩段(13)的直径为D3，长度为L3 ;第二扩张段(14)的直径为D4，长度为L4 ;第三收缩段(15)的直径为D5，长度为L5 ;则各尺寸的取值关系为Dl=[lmm，20mm]，D2/D1=[1, 6]，D3/D1=[1, 3]，D4/D3=[l.5，5]，D5/D1=[0.7，I]，Ls/Dl=[10, 50]，L1/D1=(0,I]，L3/D1=(0,1]，L5/D5=(0,1]，L2/D1=[0.5，6]，L4/D3=[5, 10]。
5.如权利要求1或2所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:所述定位工装(3)中杆A (18)的轴线与所述空化清洗喷嘴(4)中外管(8)的轴线平行；杆八(18)的端部距离空化清洗喷嘴(4)最前端的距离L6= [30mm，50mm];且所述杆A (18)和杆B (19)端点连线与杆A (18)轴线的夹角α =[30° ,45° ]。
6.如权利要求1或2所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:在所述喷枪连接体(2)外注塑成型固体浮力材料(5)。
7.如权利要求1或2所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:所述稳流管(17)的中心孔由两段直径不同的圆孔通过锥形孔过渡连接后形成，且与所述空化清洗喷嘴(4)相连一端的圆孔的孔径较小。
8.如权利要求3所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:所述扩张管(9)的中心孔在其过孔所在端向轴线方向倾斜6° -12°，并与过孔之间通过圆弧光滑过渡。
9.如权利要求1或2所述的易操作式无后坐力水下空化清洗喷枪，其特征在于:所述定位工装(3)中杆A (18 )和杆B (19)支撑端的端面均为球面。
【文档编号】B05B15/00GK203610247SQ201320635435
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】柳占新, 谭华, 官红 申请人:中国船舶重工集团公司第七一〇研究所, 青岛海山海洋装备有限公司