自适应水上水下空化射流喷嘴

摘要

本发明公开了一种自适应水上水下空化射流喷嘴。高压水喷嘴装在低压水喷嘴内，紧靠在低压水喷嘴的淹没腔台肩上；在低压水喷嘴轴向空气腔室内装有阀芯，阀芯连杆的一端与靠近淹没腔一端的阀芯连接，另一端穿过圆盘套筒与弹性膜片连接，圆盘套筒和空气腔室为过盈配合，弹性膜片和圆盘套筒为密封连接，高压水喷嘴的进气口经气孔后，一路与空气腔室连通，另一路经高压喷嘴节流口、高压喷嘴出口与淹没腔连通，低压水喷嘴的低压水入口经阀芯中部缝隙、低压水管路与淹没腔连通。本发明利用水上环境和水下环境的差异性，根据外界工作环境的变化做出自适应调节，起到节能和提高工作效率的作用；该过程不需要人工调节，同时降低能耗，达到节能效果。

权利要求

1.一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：包括高压水喷嘴(1)、低压水喷嘴(2)、阀芯、阀芯连杆(8)、圆盘套筒(9)、弹性膜片(10)；圆柱形的高压水喷嘴(1)装在圆柱形的低压水喷嘴(2)内，高压水喷嘴(1)紧靠在低压水喷嘴(2)中心的淹没腔(14)台肩上；在低压水喷嘴(2)一侧轴向开有空气腔室(11)，空气腔室(11)内装有阀芯，阀芯连杆(8)的一端与靠近淹没腔(14)一端的阀芯连接，阀芯连杆(8)的另一端穿过圆盘套筒(9)与弹性膜片(10)连接，圆盘套筒(9)和空气腔室(11)为过盈配合，弹性膜片(10)和圆盘套筒(9)为密封连接，高压水喷嘴(1)的进气口(4)经气孔(5)后分为两路，一路与空气腔室(11)连通，另一路经高压喷嘴节流口(13)、高压喷嘴出口与淹没腔(14)连通，低压水喷嘴(2)的低压水入口(6)经阀芯中部缝隙、低压水管路(7)与淹没腔(14)连通。

2.根据权利要求1所述的一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：所述阀芯为滑阀阀芯(3)、锥阀阀芯(16)、或者球阀阀芯(17)。

3.根据权利要求1所述的一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：所述高压水喷嘴(1)的压力为10MPa～140MPa。

4.根据权利要求1所述的一种自适应水上水下空化射流喷嘴，其特征在于：所述低压水喷嘴(2)的压力为0MPa～1.6MPa。

说明书

自适应水上水下空化射流喷嘴

技术领域

[0001] 本发明涉及射流喷嘴，尤其是涉及一种自适应水上水下空化射流喷嘴。

背景技术

[0002] 水射流技术是近几十年发展起来的一门新技术，它以水为介质，通过高压发生装置增压获得能量，然后再经过一定形状的喷嘴喷出一束能量集中的高速水流，主要用来对物料进行清洗、破碎和切割。

[0003] 空化射流属于水射流的一种，它是将空化现象与水射流技术的相结合起来。空化射流通过人为的在水射流流束中产生许多空泡，利用空泡破裂时所产生的强大的冲击力来增强射流的冲蚀作用效果，若射流的速度一定，泵出口压力一定时，空化射流冲击压力为相同流量的普通连续射流冲击压力的8.6～124倍，由此可见空化射流相对于普通连续射流，具有更高的冲击能量，可快速用来坚固附着物的清洗和切割破碎。淹没方式（水下）的液体射流大都产生空化，因为高速射流和相对静止的环境液体之间的剪切层内会形成扰流涡，扰流涡内的压力较低，这种低压区形成了空化流场。而非淹没式（大气条件下）的液体射流由于空泡往往会出现“通气”现象，难以形成空化射流，会明显的削弱它的冲蚀能力。

[0004] 多数要求进行清洗的工作场合是在水上水下环境同时进行的，例如海洋平台支撑管道附着的藤壶靶体等，在管道的水上部分和水下部分同时布满了海洋覆盖生物。在水上部分不能形成空化射流，为得到高冲击能量的空化射流，需要在高压水周围充满低压水，构造一种人工淹没式的环境；而水下由于具有天然的淹没环境，水下清洗时不再需要构造这种人工淹没的环境。

[0005] 传统的人工淹没空化射流喷嘴（也叫双射流喷嘴），在清洗水上部分时，将高压水通道和低压水通道同时打开，得到冲击能量较高的空化射流，并且在清洗完水上部分进入水下后，需要人工关闭低压水通道，或者不关闭低压水通道，这样就造成一定的能量损失，适应性差；同时操作复杂，严重影响工作效率。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种自适应水上水下空化射流喷嘴，是可利用水上环境和水下环境的差异性，根据外界工作环境的变化做出自适应调节，起到节能和提高工作效率的作用。

[0007] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0008] 本发明包括高压水喷嘴、低压水喷嘴、阀芯、阀芯连杆、圆盘套筒、弹性膜片；圆柱形的高压水喷嘴装在圆柱形的低压水喷嘴内，高压水喷嘴紧靠在低压水喷嘴中心的淹没腔台肩上；在低压水喷嘴一侧轴向开有空气腔室，空气腔室内装有阀芯，阀芯连杆的一端与靠近淹没腔一端的阀芯连接，阀芯连杆的另一端穿过圆盘套筒与弹性膜片连接，圆盘套筒和空气腔室为过盈配合，弹性膜片和圆盘套筒为密封连接，高压水喷嘴的进气口经气孔后分为两路，一路与空气腔室连通，另一路经高压喷嘴节流口、高压喷嘴出口与淹没腔连通，低压水喷嘴的低压水入口经阀芯中部缝隙、低压水管路与淹没腔连通。

[0009] 所述阀芯为锥阀阀芯、滑阀阀芯或者球阀阀芯。

[0010] 所述高压水喷嘴的压力为10MPa～140MPa；

[0011] 所述低压水喷嘴的压力为0MPa～1.6MPa。

[0012] 本发明具有的有益的效果是：

[0013] 本发明在水上环境正常工作时，低压水通路会打开，低压水充满淹没腔，在高压水出口处形成一种淹没的环境，可以形成空化射流，同时空气会持续沿着进气管路流入到高压流体中，空化作用得到增强，有利于增强空化射流的冲击能量；当该喷嘴进入水下环境工作时，喷嘴的进气孔会被封堵，由于高压喷嘴节流口内高速流体的运动，会持续抽取空气腔室中的气体，空气腔室的压力会不断降低，引起弹性膜片产生形变，带动连杆运动，由于连杆的运动，进而带动阀芯的运动，从而将低压水管路在水下关闭。该过程不需要人工调节，实现了自适应控制，同时降低能耗，达到节能效果。

附图说明

[0014] 图1是本发明装配后的剖视图。

[0015] 图2是锥阀阀芯图。

[0016] 图3是球阀阀芯图。

[0017] 图中：1、高压水喷嘴，2、低压水喷嘴，3、滑阀阀芯，4、进气口，5、气孔，6、低压水入口，7、低压水管路，8、阀芯连杆，9、圆盘套筒，10、弹性膜片，11、空气腔室，12、高压水入口，13、高压喷嘴节流口，14、淹没腔，15、空气腔室气孔，16、锥阀阀芯，17、球阀阀芯。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0019] 如图1所示，本发明包括高压水喷嘴1、低压水喷嘴2、阀芯、阀芯连杆8、圆盘套筒9、弹性膜片10；圆柱形的高压水喷嘴1装在圆柱形的低压水喷嘴内，可采用密封螺纹连接，高压水喷嘴1紧靠在低压水喷嘴2中心的淹没腔14台肩上；在低压水喷嘴2一侧轴向开有空气腔室11，空气腔室11内装有阀芯，阀芯连杆8的一端与靠近淹没腔14一端的阀芯连接，阀芯连杆8的另一端穿过圆盘套筒9与弹性膜片10连接，圆盘套筒9和空气腔室11为过盈配合，弹性膜片10和圆盘套筒9为密封连接，高压水喷嘴1的进气口4经气孔5后分为两路，一路与空气腔室11连通，另一路经高压喷嘴节流口13、高压喷嘴出口与淹没腔14连通，低压水喷嘴2的低压水入口6经阀芯中部缝隙、低压水管路7与淹没腔14连通。12为高压水入口，箭头为主流方向。

[0020] 所述阀芯为滑阀阀芯3(如图1所示)、锥阀阀芯16(如图2所示)、或者球阀阀芯17(如图3所示)。

[0021] 所述高压水喷嘴1的压力为10MPa～140MPa。

[0022] 所述低压水喷嘴2的压力为0MPa～1.6MPa。

[0023] 本发明的工作过程如下：

[0024] 如图1所示，整个工作过程可以分为水上环境工作和水下环境工作两个部分。

[0025] 当该喷嘴水上环境工作时，低压水管路7正常导通，低压水充满淹没腔14，在高压水出口处形成一种淹没的环境，形成空化射流，同时外围空气从进气口4不断通过气孔5进入高压流体中，也进一步提高了空化作用，得到了冲蚀能量较强的空化射流。

[0026] 当该喷嘴进入水下环境工作时，进气口4会被堵住，空气腔室11被水下环境密封，那么由于高压喷嘴节流口13高速流体的运动，通过空气腔室气孔15不断抽取空气腔室11中的气体， 在空气腔室11内部形成负压，由于压力的降低会导致弹性膜片10产生形变，带动阀芯连杆8产生轴向运动，与阀芯连杆8连接的滑阀阀芯3也会产生轴向运动，从而调节了低压水管路7的进口开度，直至将其关闭，低压水管路7被切断，水下工作过程则利用了水下环境的天然淹没条件。整个工作过程实现了水上和水下环境的自适应调节，提高了工作效率，同时都得到了冲蚀能量较强的空化射流，并在水下会自动切断低压水管路，起到了节能的作用。