水下空化射流清洁系统的制作方法

本发明涉及水下清洁技术领域，特别是涉及一种水下空化射流清洁系统。

背景技术：

大型船舶在经过常年的航行后，在其吃水线以下的船体外壳上会形成一层厚厚的垢层，同时，不可避免地会产生大面积锈蚀的情况。因此，在大型船舶进行大修时，一般都要求将船体外壳的旧涂层、结垢和铁锈去除，然后再涂上新的油漆，以保证船舶的正常航行和延长其使用寿命。近几年来，随着压水射流技术的发展，该项技术已较好地应用于船舶行业，该技术的工作原理是利用高压水泵，将普通水的压力提高至40-250mpa，单枪流量约为20-39l/min,从喷嘴射出，形成超高压水射流或磨料水射流。利用水射流的强大冲击力、冲蚀力和剥离能力，能快速地将涂层、结垢、铁锈和油漆去除干净。然而，尽管现有技术能将水流的压力提高，但由于水泵及喷枪的技术限制不能一味提高设备内的水压，目前的空化射流技术达到了一个瓶颈，该如何进一步改善空化射流效果，提高水下清洁的工作效率、清洁效果是本领域技术人员正在研究探索的难题。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种改善空化射流效果，提高水下清洁工作效率及清洁效果的水下空化射流清洁系统显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种改善空化射流效果，提高水下清洁工作效率及清洁效果的水下空化射流清洁系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

水下空化射流清洁系统，包括有支撑结构、清洁液自动计量进料器以及依次连接的动力装置、前置泵、过滤器、柱塞泵和高压软管，高压软管出水端可连接清洁枪或者清洁盘；清洁液自动计量进料器的通过输液管与柱塞泵的入水口连通，且清洁液自动计量进料器的输液管安装有单向逆止阀，清洁液自动计量进料器和动力装置分别由中央控制器控制运作；

清洁枪的喷头安装有喷嘴，喷嘴开设有导流通孔，导流通孔包括有进流通道和涡流段，涡流段设置为螺旋通道，并且涡流段的自进水口往出水口方向逐渐缩小；喷嘴的内壁表面散布有微米级的结晶型二氧化硅颗粒，且二氧化硅颗粒凸出于喷嘴的内壁表面。

清洁枪的喷头安装有可旋转的防水罩，防水罩内设置有微型振动器、两片导电片和供电振动的电源，两片导电片分别与微型振动器的电极连接，其中第一片导电片与电源的负极触接，第二片导电片固定在防水罩的一端，当防水罩旋转使第二片导电片与电源的正极触接时，微型振动器工作；喷头与清洁枪的枪管之间设置有风琴管；

清洁枪的枪管靠近喷头的一端设置有自动加热装置，该自动加热装置由温度感应器、电热板和微型芯片组成并与电源连接；

枪管的管内通道由多个球状腔室连通组成，相邻两个球状腔室的连接部的直径小于球状腔室的直径；

清洁盘包括有手推架、壳体、空心转轴、输入管和喷流管，手推架与壳体连接，空心转轴可转动地安装于壳体，该空心转轴设置有导流通道且导流通道的内壁设置有多片弧形条，高压软管与输入管装配连通，输入管与导流通道上部连通，导流通道下部连通喷流管，底部开口安装有喷头。

优选的，空心转轴的下部固接有挡流罩，空心转轴底部的喷头位于挡流罩的内部。

更优选的，挡流罩的内壁设置多个弧形板，多个弧形板沿圆周方向均匀布置。

优选的，喷流管安装有高压喷嘴，高压喷嘴与喷流管在水平方向的夹角角度为120~150°，高压喷嘴与喷流管在竖直方向的夹角角度为130°~170°。

优选的，清洁盘的壳体还设置有超声波发生器，清洁盘的喷流管的数目设置为多根，每根喷流管设置有流量控制阀，所有流量控制阀及超声波发生器均由控制器控制运作。

优选的，还设置有压力控制系统，压力控制系统设置有多个用于测试水压的传感器、信号传输线路和多个电磁阀，清洁枪的喷嘴和清洁盘的高压喷嘴分别安装有传感器和电磁阀，传感器及电磁阀通过信号传输线路与中央控制器连接。

优选的，清洁盘的壳体底部设置有可拆装的栅格网。

优选的，清洁液自动计量进料器内装有清洁液，清洁液包含以下组分：

棕榈仁油脂肪酸酰胺丙基甜菜碱1.0-3.0%，

椰油脂肪酸二乙醇酰胺2.0-3.0%，

甘草亭酸硬脂酸酯1.0-3.0%，

十二烷基葡萄糖苷1.5-5.0%，

n-十二烷基-β-氨基丙酸钠2.0-4.0%，

n-酰基氨基酸1.5-3.5%，

n－双羟乙基十二烷基酰胺2.0-6.0%，

十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸钠1.5-2.0%，

柠檬酸钠1.0-2.5%，

马来酸1.0-2.0%，

乙醇6.0-12%、

乙二醇3.0-6.0%，

余量为水。

更优选的，清洁剂的制备方法如下：

（1）在电动搅拌机中，将去离子水与棕榈仁油脂肪酸酰胺丙基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺按照配方比例投入到反应釜中，搅拌至完全溶解，在400转/min的转速搅拌下，将十二烷基葡萄糖苷、n-酰基氨基酸、十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸钠加入到反应釜中，加热至40℃，分散5min；

（2）将乙醇与乙二醇的混合溶液中加入甘草亭酸硬脂酸酯，在800转/min的转速下，搅拌充分溶解；

（3）在冰冷浴条件下，将（1）和（2）的溶液进行超声混合，加入n－双羟乙基十二烷基酰胺、n-十二烷基-β-氨基丙酸钠、柠檬酸钠、马来酸，静止1h。

本发明的有益效果：

水下空化射流清洁系统设置有清洁液自动计量进料器，将空化射流技术与清洁液的改进有机结合，不仅可以增加射流时气泡的产生而且有利于船体污垢的高效清除。清洁枪喷嘴的涡流段设置为螺旋通道，同时流体经过螺旋通道后变成螺旋状的涡流，涡流的内部形成低压区，当高压流体从喷嘴喷出时形成高速旋转的漩涡，不仅空化率非常高而且四周的水流流向并融入形成更大的漩涡，激发大量的气泡（空化核），气泡在被清洗的船舶表面破裂瞬间引起强大的微射流冲击，本发明的清洁枪产生的气泡因喷嘴的特殊设置，是的气泡破裂时近壁处微射流流速可达90~185m/s，表面受到微射流冲击次数约为100至1000次/（s·cm²），有效清洗坚硬污垢和附物。本发明中，清洁枪的枪管的管内通道由多个球状腔室连通组成，相邻两个球状腔室的连接部的直径小于球状腔室的直径，由于管内腔室体积大小不同，流体流经管内时脉冲式流动，从而使得最终从清洁枪喷嘴喷出的流体脉冲式喷出，有效提高空化率，增加空化核的产生。

清洁枪还设置有微型振动器、两片导电片、防水罩和供电振动的电源，电动式的微型振动器可使清洁枪喷射出去水流形成间歇式的脉冲涡流段，增加空化核的产生，喷头与枪管之间设置有风琴管起到导流及缓冲作用，减少喷头振动对枪管的影响。枪管靠近喷头的一端设置有自动加热装置，当水温低于预设值时，电热板给枪管内的水加热使之温度达到设定的温度，如27℃~38℃，此温度下，水介质可忽略其粘性和表面张力的影响，获得最佳的空化效果。清洁盘的空心转轴设置有导流通道且导流通道的壁设置有多片弧形条，使得水流在空心转轴内形成漩涡，并从下端喷出，高速旋转的流体射流空化，此外，空心转轴朝下喷射流体，流体也给清洁盘反推的作用力，有利于清洁盘浮于水中，减少清洁盘的壳体因内部设置大量的泡沫类的轻质无而变得体积庞大。

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的水下空化射流清洁系统的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明的水下空化射流清洁系统的一个实施例的清洁枪结构示意图。

图3是本发明的水下空化射流清洁系统的一个实施例的清洁枪的喷嘴结构示意图。

图4是本发明的水下空化射流清洁系统的一个实施例的清洁盘结构示意图。

图5是本发明的水下空化射流清洁系统的一个实施例的清洁盘底部去挡流罩结构示意图。

图6是本发明的水下空化射流清洁系统的一个实施例的输入管、空心转轴和喷流管示意图。

图7是本发明的水下空化射流清洁系统的一个实施例的空心转轴内部示意图。

图1至图7中包括有：

1支撑结构、2动力装置、3前置泵、4过滤器、5柱塞泵、6高压软管、

7清洁枪、7-1枪管、7-2腔室、7-3喷嘴、7-31进流通道、7-32涡流段、7-4防水罩、7-5电源、7-6微型振动器、7-7风琴管、7-8温度感应器、7-9电热板、7-10自动加热装置、

8清洁盘、8-1手推架、8-2壳体、8-3空心转轴、8-31导流通道、8-32弧形条、8-33喷头、8-4输入管、8-5喷流管，8-51高压喷嘴、8-6挡流罩、8-61弧形板、8-7栅格网、

9清洁液自动计量进料器、10控制器。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1至图7所示，本实施例的水下空化射流清洁系统包括有支撑结构1、清洁液自动计量进料器9以及依次连接的动力装置2、前置泵3、过滤器4、柱塞泵5和高压软管6，动力装置2为前置泵3和柱塞泵5提供动力。高压软管6出水端根据需要可连接清洁枪7或者清洁盘8。

清洁枪7的枪管7-1的管内通道由多个球状腔室7-2连通组成，相邻两个球状腔室7-2的连接部的直径小于球状腔室7-2的直径，清洁枪7枪管7-1的喷嘴7-3开设有导流通孔，导流通孔包括有进流通道7-31和涡流段7-32，其中，涡流段7-32设置为螺旋通道，且涡流段7-32的自进水口往出水口方向逐渐缩小。喷嘴7-3的内壁表面散布有微米级的结晶型二氧化硅颗粒以增加微小空化核的形成，且二氧化硅颗粒凸出于喷嘴的内壁表面。喷嘴7-3内壁表面的二氧化硅可以增强喷嘴的耐磨及抗高压冲击能力，延长喷嘴7-3在高压高速流速的使用寿命。

本实施的清洁枪7还设置有微型振动器7-6、两片导电片、防水罩7-4和供电振动的电源7-5，防水罩7-6可旋转地安装于喷头7-11，本实施例中防水罩7-4与喷头7-11的为螺纹连接，防水罩7-4作为旋转式开关的一部分，微型振动器7-6及电源7-5安装于防水罩7-4内，一片导电片与电源7-5的负极触接，另一片导电片固定在防水罩7-4的一端并且当防水罩7-6朝预定方向旋转发生位移时该导电片可随之运动最终与电源7-5的正极触接，两片导电片分别与微型振动器7-6的电极连接，利用微型振动器7-6的机械振动增强高压水流喷出在水中空化效果，进一步改善清洁效果。其中，防水罩7-4不仅起到防水密封的作用，而且起到开关作用，水下清洁操作员可根据需要手动旋转启动或者关闭微型振动器7-6，结构简单、灵活性高。喷头与清洁枪7的枪管7-1之间设置有风琴管7-7，风琴管7-7能够起到缓冲的作用减弱微型振动器7-6对枪管7-1振动，同时，枪管7-1靠近喷头的一端设置有自动加热装置7-10，该自动加热装置7-10由温度感应器、电热板、微型芯片（图中未显示）和供电加热的电源（图中未显示）组成，当水温低于预设值时，电热板给枪管内的水加热使之温度达到设定的温度范围，获得最佳的空化效果。

清洁盘8包括有手推架8-1、壳体8-2、空心转轴8-3、输入管8-4和喷流管8-5，手推架8-1与壳体8-2连接，空心转轴8-3可转动地安装于壳体8-2，该空心转轴8-3设置有导流通道8-31且导流通道8-31的壁设置有多片弧形条8-32，并且导流通道8-31的下端安装有喷头8-33，高压软管6与输入管8-4连通，输入管8-4与喷流管8-5分别与空心转轴8-3的导流通道8-31连通，喷流管8-5的出水口安装有高压喷嘴8-51，该高压喷嘴8-51开设有导流通孔，该导流通孔包括有进流通道7-31和涡流段7-32，涡流段7-32自进水口往出水口方向直径逐渐缩小，并且涡流段7-32的内壁设置有凹陷的螺旋纹路。高压喷嘴8-51与喷流管8-5在水平方向的夹角α角度为120°、130°、150°或者其他角度，角度根据实际情况调整。高压喷嘴8-51与喷流管8-5在竖直方向的夹角β角度为130°、150°、170°或者其他角度，角度根据实际情况调整。本实施例中，清洁盘8的喷流管8-5的数目设置为多根，每根喷流管8-5设置有流量控制阀，所有流量控制阀分别由控制器10控制，在控制器10的控制下，同一时间，不同的喷流管8-5喷出的流量不同，流速不同，每根喷流管8-5反冲力不同，可是使得清洁盘8往不同的方向移动，实现自动化移动射流清洁。本实施例中，壳体还设置有超声波发生器，尽管实验室等地方超声波清洗机是常用的清洗设备，但平常的超声波清洗机并不需要人员守在旁边，至于将需要清洗的物品放置于清洗槽中即可，对于船舶的水下清洁领域而言超声波清洁却是难以实施的，超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，超声振动可引起组织细胞内物质运动，使细胞内部结构发生变化，导致细胞的功能变化，当超声波强度达到一定程度时可能会对人体产生一些不良影响，影响长期水下使用清洁系统工作的人员的健康，故现有技术中尽量避免使用超声波或者使用设备消除超声波以避免对人员不良的影响。而本发明可设置超声波发生器在于清洁盘是因为本发明的清洁盘并不必须需要人工推动移动，而可通过多根喷流管8-5及空心转轴8-31的反冲力不同实现自动移动浮沉。

空心转轴8-3的下端固接有挡流罩8-6，喷头8-33位于挡流罩8-6的内部，此设置防止从空心转轴8-3下端喷出的高速螺旋喷流产生漩涡而使的旋转水流及从船舶表面反冲回来的水流冲击清洁盘8下部喷流管8-5造成损害，本实施例进一步在挡流罩8-6的内壁设置多个弧形板8-61，多个弧形板8-61沿圆周方向均匀布置，在挡流罩8-6跟随空心转轴8-3转动时，挡流罩8-6内部的流体附壁旋转，与空心转轴8-3下端喷出的螺旋涡流共同形成双漩涡，形成大量的空化核。

本实施例中，清洁盘8的壳体8-2底部设置有可拆装的栅格网8-7防止大件异物进入损坏喷流管8-5、挡流罩8-6以及空心转轴8-3。

本发明的水下空化射流清洁系统还设置有压力控制系统(图中未显示)，压力控制系统设置有多个用于测试水压的传感器、信号传输线路和多个电磁阀，所述清洁枪的喷嘴和清洁盘的高压喷嘴的内腔安装有传感器，所述清洁枪的喷嘴和所述清洁盘的高压喷嘴的出水一端分别安装有电磁阀，传感器及电磁阀通过信号传输线路与中央控制器连接。传感器测试清洁枪喷嘴和高压喷嘴内的水压并将水压信号数据传输给中央控制器，当水压低于预设值时，中央控制器控制电磁阀缩小出水口提高水压，当水压过高时，中央控制器控制电磁阀扩大出水口或者调解前置泵及柱塞泵的控制以防止压力过高损坏设备。

本实施例的水下空化射流清洁系统还包括有清洁液自动计量进料器9，清洁液自动计量进料器9的通过输液管与柱塞泵5的出水口连通，且清洁液自动计量进料器9的输液管安装有单向逆止阀；清洁液自动计量进料器9内装有清洁液，清洁液包括有以下组分，棕榈仁油脂肪酸酰胺丙基甜菜碱1.0%，椰油脂肪酸二乙醇酰胺2.0%，甘草亭酸硬脂酸酯1.0%，十二烷基葡萄糖苷1.5%，n-十二烷基-β-氨基丙酸钠2.0%，n-酰基氨基酸1.5%，n－双羟乙基十二烷基酰胺2.0%，十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸钠1.5%，柠檬酸钠1.0%，马来酸1.0%，乙醇6.0%、乙二醇3.0%，余量为水。该清洁剂的制备方法如下：

（1）在电动搅拌机中，将去离子水与棕榈仁油脂肪酸酰胺丙基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺按照配方比例投入到反应釜中，搅拌至完全溶解。在400转/min的转速搅拌下，将十二烷基葡萄糖苷、n-酰基氨基酸、十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸钠加入到反应釜中，加热至40℃，分散5min。

（2）将乙醇与乙二醇的混合溶液中加入甘草亭酸硬脂酸酯，在800转/min的转速下，搅拌充分溶解。

（3）在冰冷浴条件下，将（1）（2）超声混合，加入n－双羟乙基十二烷基酰胺、n-十二烷基-β-氨基丙酸钠、柠檬酸钠、马来酸，静止1h即可。

人工交互界面的控制器10，清洁液自动计量进料器9和动力装置2分别由控制器10控制运作。

实施例2

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例中，清洁剂由以下组分组成：棕榈仁油脂肪酸酰胺丙基甜菜碱3.0%，椰油脂肪酸二乙醇酰胺3.0%，甘草亭酸硬脂酸酯3.0%，十二烷基葡萄糖苷5.0%，n-十二烷基-β-氨基丙酸钠4.0%，n-酰基氨基酸3.5%，n－双羟乙基十二烷基酰胺6.0%，十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸钠2.0%，柠檬酸钠2.5%，马来酸2.0%，乙醇12%，乙二醇6.0%，余量为水。清洁剂的制备方法与实施例1不同的是：

（1）在700转/min的转速搅拌下，反应釜中加热至40℃，分散8min。

（2）1200转/min的转速下搅拌充分溶解。

（3）在冰冷浴条件下静止2h。

实施例3

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。清洁剂由以下组分组成：棕榈仁油脂肪酸酰胺丙基甜菜碱2.0%，椰油脂肪酸二乙醇酰胺2.5%，甘草亭酸硬脂酸酯2.0%，十二烷基葡萄糖苷3.5%，n-十二烷基-β-氨基丙酸钠3.0%，n-酰基氨基酸2.0%，n－双羟乙基十二烷基酰胺4.0%，十二烷基烯丙基琥珀酸酯磺酸钠1.8%，柠檬酸钠1.7%，马来酸1.5%，乙醇9%、乙二醇4.6%，余量为水。清洁剂的制备方法与实施例不同的是：

（1）在550转/min的转速搅拌下，反应釜中加热至40℃，分散6min。

（2）在1000转/min的转速下搅拌充分溶解。

（3）在冰冷浴条件下，静止1.5h。

其中，本发明的清洁剂应用于空化射流清洁的实验数据

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解，并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。