新型高压水射流清洗喷头喷嘴设计
作者 matheus 马瑟斯
摘要：一种用于清洗和剥离表面的新型方案，其中包括的高压液体喷射器的旋转喷嘴具有多个独立流体射流孔。流体射流孔几何均匀分布使喷嘴在一个单一方向(即顺时针方向)旋转，从而产生所需的能使金属清洗或剥离的高压射流。每组中包括多个喷射器，一般分为两个或两个以上，每组中至少有一道射流，每组中的射流以与其他组中的射流不同的角度定向。这种设计分布使得喷射器将产生管状流体射流。 喷嘴旋转，使射流首先汇合，然后相交，最后发散。当急流在射流发散后被应用到表面时，它们用高压流体将表面打击分离。由于高压流体的作用力产生在中心圆槽。另外，高压流体的作用力并不仅仅是用同心圆来打磨表面，而是在区域内向下作用。在这些同心圆之间，由于切向流体作用力，这些同心圆也被水射流冲击干净了。
本发明的第二种方法与第一种方法基本相同，但不同的射流集都以与所述方法的中轴基本相同的角度对齐。喷嘴的特殊设计，使从喷射装置发出的流体流只会发散，永远不会汇合或相交。
旋转高压水射流清洗表面的一种方法
1、发明背景：
本发明涉及旋转流体喷嘴，更具体地涉及旋转流体喷嘴FCA：将高压液体输送到所需剥离或清洁的表面。需要理解的是此处使用的“清洁”一词意味着从正在加工的表面清除附着的碎片，例如污垢、油脂、氧化物和钙化物。据了解，“st”一词 在此使用的“撕裂”意味着去除构成工作表面本身的分子外部层。
在PREA：ART中公开了许多用于在表面上工作的流体喷嘴。美国Pat No.4，821，961发布给Swing，公开了一种具有适合连接的空心轴的自旋转喷嘴。压力流体的来源。本体在轴心轴上有一个轴孔，其固定在所述轴的一端上，并且具有反孔。有末端位置的柄从身体延伸到 沉孔与沉孔一起延伸，沉孔终止于一对径向端口中。头部支撑在身体上并且被轴颈支撑在柄部上。端部上的紧固件保持头部AG 相对于模具体的轴向运动。一对间隔的射流孔安装在头部的外部部分，通常平行于中轴，但在相反的位置上延伸 XES以较小的锐角倾斜于与中轴平行的轴，以向头部提供平衡无功率变化的旋转。头部的一对液体通道与p联通。所述孔适合于向待清洗的表面提供高速的加压流体流。
美国帕特第5024382号发给SURCH等人。公开了一种与美国PAT喷嘴基本相似的自旋转喷嘴。刚才讨论的是4821961号，除了U的自旋喷嘴。 .帕特5024382号公开了一个间隔的射流孔，安装在头部的外部s上，通常平行于中轴，但在相对延伸的轴上倾斜。 与中轴平行的轴的锐角，为头部提供平衡的旋转无功率。
美国帕特第5.217，163号发放给亨肖教西旋转头安装在喷嘴上，这会造成空化在加压流体，使表面可能迅速和有效地清洗。r 喷嘴的摆动确保了相对宽的清洁路径。空化允许仅使用加压流体射流而不使用任何磨料进行清洁。空化射流喷嘴包括销接收装置 处于中心位置的ED降低了加压流体的压力，从而使空化气泡在流体中形成泡沫。销钉在喷嘴内是自对中的，因为它是自由浮动的继电器。 我要给一个固定的部件，它把销保留在喷嘴里。ID加法，所述销优选具有位于所述节点的出口部分上游的端面。
授予Rankin的美国专利No.5*248,092公开了一种脉动喷嘴，其包括旋转头，该旋转头被高压水的反作用力驱动，该高压水通过布置在An-LE到A处的出口。 平面轴心到头部旋转的轴心，并观察多个相对于所述轴部分环周延伸的间隔通道。美国帕特发给RAN的编号：5248095 Kin等人教授一个用于高压喷水系统的5个旋转喷嘴，该喷嘴由安装在固定轴上的旋转体组成，固定轴上安装有高压水通道，适合于迪沙尔。 一股高速水流过喷管开孔的身体。高压水路相对于旋转体的纵轴倾斜10°，以引导泄洪。 当物体旋转时，从喷嘴的圆形路径。
美国帕特发给Acheson等人的第3，576，222号。本发明公开了一种利用加压液压油在土中钻井等的钻头。多个喷嘴54向下延伸至磨制钻头46的底部构件50和背溅板52。喷嘴54的出口基本上在后溅板的下表面的平面内。这是至关重要的 本发明使得多个喷嘴54在与钻头46的所需旋转方向相反的方向上沿离开20分量的方向向下倾斜，且不 在钻头的旋转方向上向下倾斜或在旋转方向上倾斜的喷嘴的数量足够小,使得来自喷嘴的反作用力为25, 来自与旋转方向相反的喷嘴的反作用力。实际上,在旋转方向向下倾斜的喷嘴对本发明有害,因为它们红色 如果可用来旋转钻头的扭矩，并且优选所有的喷嘴30倾斜以鼓励沿相同方向的旋转。喷嘴可以向外或间接地倾斜, 与旋转方向相反的向下和向下的方向，如图中的喷嘴54a所示。提供一个有效的反作用力倾向于旋转35钻头， 大多数喷嘴在与钻头旋转方向相反的方向倾斜的斜率，对于本例来说，应该是实质性的，至少与垂直的角度为20度。 最大坡度主要受可用空间的限制。重要的是要注意，虽然喷嘴是有角的，但它们似乎都是从中央轴角度相同的数量。 s，或任意角度，以引起喷嘴头旋转。此外，最重要的是，喷嘴被配置为在角度45中的实心水流液面与整个麦汁表面。当钻头旋转时，喷嘴54被定位为基本上撞击钻孔的整个底部。对整个底部的对应的井眼的设计，可以通过在一个半径上定位喷嘴，如5054b和54c，以及在距中心不同距离的另一个半径上的544，54^和54/来确定。 旋转。可以改变喷嘴向下倾斜的角度和方向,以实现撞击在EAC中的钻孔的大致上底部的所需的物体, 钻头的旋转。一些喷嘴，例如喷嘴54ff可以是垂直的。
因此，存在用于清洁或剥离表面的旋转喷嘴的必要性，该喷管包括多组射流，每组射流被布置在不同的距离上。 喷嘴的中心，使喷嘴产生多个实质上是圆形的同心射流型，从而在相邻的圆锥形之间形成整个表面区域。 中心射流模式被高压流体流65清洗或剥离，它们最初以同心圆形的方式撞击表面，并且是角状的。
此外，还需要上述类型的旋转喷嘴，其中每组射流都是以与喷嘴中心的尖角和这些尖角以及不同的距离配置的。 选择喷嘴中心的射流组，使每组喷管的分离高压流体5流先汇合，然后相交，最后先发散。以在待清洁或剥离的表面上作用。
最终需要的是上述类型的旋转喷嘴，其中每组喷嘴的急角与其他喷管的锐角不同，距离也不同。 来自喷嘴中心的射流组的尺寸与射流组的锐角的尺寸成反比,使得具有最大角度的射流组是“SH”试验, 从喷嘴中心和具有最小角度的喷嘴组的NCE是距喷嘴中心最大的距离15。
2、本发明概述
本发明是一种用于高压(约20，000至45，000 psi之间)液体清洗或剥离表面的旋转喷嘴。用高压液体爆破代替砂石。 g从表面(如金属)、化学品(如油漆)、污染物(如氧化物和矿物)，或从表面剥离到裸金属。在第一实施例中，旋转喷嘴 本发明具有多个独立的流体射流孔。流体射流孔的几何配置使喷嘴朝一个方向旋转，即顺时针旋转。 T在理想的金属清洗或剥离。所述多个射流孔被划分为两个或多个单元，EADI装置在其中具有至少一个射流孔，其中每个射流孔在每组定向内。 泰德的角度和其他几组的喷气式建筑不同。例如，流体射流孔可以配置在由第一孔和第二孔组成的喷嘴Sudi上。 例如，如果喷管(最好是在喷嘴相对于第一孔对齐，以便在旋转过程中保持喷嘴的稳定性)都与圆孔的中轴成一个精确的角度。 十度。第二组最好是相反的孔被配置在距喷嘴中轴的第二*更大的角度上，例如比第一组孔的角度更大。 学位。第三组孔口与喷嘴的中心轴线成一定角度，该角度大于第二组孔口的角度由相同的增量。即示例性的两个 -度增量，使得第三组孔与喷嘴的中心轴线成14度角。所有一组孔位于不同的距离上 S来自喷嘴的中心轴线。该孔口距离优选与孔口角度的尺寸成反比,使得具有较大角度的孔口组具有较短的距离, 从喷嘴中轴开始，与喷嘴中轴相距较小的孔板集。
需要注意的是，射流孔集的总数，EADI集中的射流孔数，每组射流孔距中心轴55度的角度，孔板s的距离。 中心轴的ETS，以及各孔板集的角度之间的增量差，都是示例性的，可以改变。例如，代替三个孔板集，每个或 如果有两个孔口，每个孔集由三个孔组成的四个60口集也可以用ENQ)来补充，而不是十二度到八度之间的角度。角度可以在任何地方从6度到大约30度。另外，不需要2度的增量，而可以将65从大约1度增加到大约10度，例如，可以是空的。
再次参考其中使用三个双节流孔组的示例,其中每个节流孔组对准在10度和14度之间,并且孔之间的增量差 当喷嘴旋转时，这种配置将产生三种管状流体流，使三股流首先与外部外缘上的十度流汇合。 Y和在内圆周上的14度的流，这三个流然后在特定的距离上一致，并且这三个流然后与作为14度STR的外部流发散。 EAM和内流是10度流.当急流在射流发散后被施加到一个表面时，外部的14度流，中间的12度流和10度流由于高压流体的力，汇集到具有三个同心的圆形凹槽的金属表面。重要的是,高压流体的力不仅仅是其中一个分力, 他本身金属与这三个同心圆之间还有作用，但是这些同心圆之间的区域也被喷砂清理，这是由于来自流体的切向流体力，流体有角度地偏转。曲面上的公制圆形图案。因此，具有14度射流的外部外围和10度射流的内边缘的环被冲击在金属上。移动喷嘴水平穿过工作表面将产生多个重叠环，根据流体压力和喷嘴与表面的距离，导致清洗或剥离表面。值得注意的是，增加工作喷管与工作表面平面之间的距离会增加同心射流圆的尺寸和这些同心射流圆之间的距离。因此增加了可以一次清洗的工作表面的数量。然而，随着喷嘴与工作表面距离的增加，流体的受力也随之减小。
本发明的第二实施例与第一实施例基本相同，但不同的孔板集都以大致相同的角度对齐。 由于不同的喷嘴的中轴设计不同，使从喷嘴的孔集流出的流体只发散，而从不汇合或相交。
图纸简介
本发明的更完整的应用程序可以参照说明本发明优选实施例的附图进行详细描述，其中：
图1是可以使用本发明的旋转喷嘴的示例性高压流体装置的部分透视视图和部分框图；
图2是本发明旋转喷嘴的侧面视图；
图3是本发明的旋转喷嘴的前视图；
图4是本发明旋转喷嘴的外露侧视图；
图5是本发明旋转喷嘴射流的详细剖视图；
图6是由具有三组射流的本发明的旋转喷嘴产生的交叉射流流型的示意图；
图Sa至Se是由本发明的旋转喷嘴产生的射流清洗或剥离模式的侧视图，其四组射流位于Sa到Se的直线上。9A至9E；及9a到9e是由本发明的具有四组射流的旋转喷嘴产生的射流清洗或剥离模式的示意图。
图图1示出了用于支撑和安装本发明的旋转喷嘴组件29的示例性的喷水枪或枪11。枪11包括具有重叠压力室的支撑把手13，具有软管配件17的BER15适于连接到从图1中示意性示出的泵和罐组件21延伸的压力软管19。泵和罐组件21包括用于在约20,000pa至约45,000pa的压力下输送流体(例如水)的双关和储器。压力室15终止于出口配件23中，该出口配件23将动力旋转筒或空心轴25的一端通过例如螺钉26或其它紧固装置固定到其上，如图3中更详细地示出的，安装在轴25的一端上的是旋转喷嘴组件29，该喷嘴组件29具有位于其中的中心旋转轴线A。2和3。支撑轴25包括一个依靠柄27的中间端，它与抓地端一起，提供了手动支撑空心轴25和指导st的方式。从旋转喷嘴组件29向外输送压力流体到表面以进行清洗或剥离。
需要注意的是，上面的枪11是能够支持本发明的旋转喷嘴组件29的许多可能的装置的35种可能配置之一。第11把枪 d以上功率旋转喷嘴组件29旋转动力旋转桶或轴25，这是由空气供应，而不是奶显示。但是，25轴可以是固定的，可以旋转。G节点组件29是自旋转的，在其上的一些喷嘴射流是以一种传递旋转的方式角度的。
如图2至4y所示，本发明的旋转喷嘴组件29包括位于其前部的具有面33的头31、45。衣领35有螺纹开口3 7WHIDI与枪11的空心轴25的带螺纹的外端配合。套环35上的环形凹槽39用于进一步将旋转喷嘴组件29固定到枪11的空心轴25上。S 相对于衣领35可旋转的50头31是密封41，该密封位于与排气通道43相邻的位置。头31的主要流体通道45与螺纹的晚上37相通。 领35。从主流道45分支为射流通道47，由主流道45 55向射流49分支。第35面上的射流的角度，最好是对称的方向。 总目31下面将详细讨论一下，由于高压流体通过11枪的空心管25，进入螺纹孔37，通过ma使头31相对于环35旋转。 在流体EO通道45，进入喷射通道47和出射流49。
在FIG旁边。5.49架喷气式飞机各由51型喷气式飞机领口组成，其上有一个与喷气式通道47通讯的圆锥形通道的底座，其中有53号流道。头部31的顶点和65截头圆锥形通道53的顶点，该通道53与孔口55连通，该孔口与上述顶点对齐。圆锥形通道53由孔架57。孔架57具有中央通道59，其中与流苏锥形通道53相通。更具体地说，中央通道59穿过孔s保持器57的细长部分61，该孔保持器57与保持器63螺纹配合，使得大厦保持器57的中心通道59与保持器通道65连通。保持器通道65 与六角形袋67连通,高压流体在通过保持器通道65后最终通过,孔口保持器57的中心通道59,截头圆锥形通道53，射流通道47，头31的主流体通道45，35环的螺纹开口37，枪11的空心管25。提到FIG3，从49a到49h，共显示8条射流。每个喷管49a到49h位于与旋转喷嘴旋转A轴的中心位置的特定距离。 更确切地说，49a和49E射流位于距纵轴A的距离同样位置，距离射流49b的距离为D2；射流49c和49G的距离为距纵向轴A的距离； 喷气式喷射器49d和49h距离d4。需要注意的是，dx到d4的所有距离都是从中心位置的纵轴A到多个s孔的不同距离。圆形同心流体流来自旋转喷嘴组件29，其数与不同距离dv的个数成函数。D1 x喷气式飞机49a至49axr相对于中心定位的纵向轴线A。换句话说，射流49A至49H的E
US005725680A
[li] Patent Number: 5,725,680
United States Patent [19]
Mathieus
[45] Date of Patent: Mar. 10, 1998
[54] A METHOD FOR CLEANING A SURFACE BY USING ROTATING HIGH PRESSURE FLUID STREAMS
[76] Inventor: George J. Mathieus, 498 Turkey Ranch Rd.，Goldendale, Wash. 98620
- AppL No.: 546,407
- Filed: Oct 20,1995
FOREIGN PATENT DOCUMENTS 3623368 Cl 9/1987 Germany.
OTHER PUBLICATIONS
NLB COTp.; 1989; Spin-Nozzle brochure (Model No. SRH 20-77) no month available.
Primary Examiner—Zciaab El-Arini
Attorney, Agents or Firm~Christensen Orsquo;Connor; Johnson
amp; Kindness PLLc
Related U.S. Application Data
[57] ABSTRACT
[62] Division of Ser. No. 396,562, Mar. 1, 1995, Pat No. 5,617,886.
- Int Cl.6 B08B 3/02
- U.S. Cl 134/38; 134/40; 134/42;
134/34
[58] Field of Search 134/38, 40, 42,
134/24, 34, 198, 172, 181; 239/246, 249,
558
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- 12/1987 Lingnau .
- 12/1987 Steele 239/263
4,744^17 5/1988 Iwamoto et al 239/263
4,821，961 4/1989 Shook 239/253
5,024,382 6/1991 Shook et al 239/11
5,078,161 1/1992 Raghavan et al 134/16
5^17,163 6/1993 Henshaw 239/101
5^42,113 9/1993 Manderson 239/251
5^48,092 9/1993 Rankin 239/222
5^48,095 9/1993 Rankin et al 239/261
5^63^04 11/1993 Bailey et al 134/176
5,485,961 1/1996 Reitzig 239/558
A first method for cleaning and stripping a surface employs, a high pressure fluid blaster including a rotating nozzle which has a plurality of separate fluid jet orifices. The fluid jet orifices are geometrically configured such that rotation of the nozzle in a single direction, i.e. clockwise, results in the desired metal cleaning or stripping. The plurality of jets axe divided into two or more sets, each set haying at least one jet therein, with the jets in each set oriented at a different angle from the jets in the other sets. This configuration will produce tubular streams of fluid as the nozzle rotates such that the streams first converge，then intersect, and finally diverge. As the jet streams are applied to a surface after the streams have diverged, they score the surface with concentric circular grooves due to the force of the high pressure fluid. Inq)ortantIy, the force of the high pressure fluid does not just score the surface with these concentric circles, but the areas between these concentric circles are also blasted clean due to tangential fluid forces.
A second method of the present invention is substantially identical to the first method except that the different jet sets are all aligned at substantially the same angle from the central axis of the nozzle such that the fluid streams emanating from the jet sets only diverge, and never converge or intersect
20 Claims, 6 Drawing Sheets
29
-29
A
amp;VJms 01 31ZZ0M NOHJ S3NV1SS
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45。V)/ywy/////#39;///////#39;//W////f////TTfr/Y/h#39;/H7TA
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180° ROTATION—^
135° ROTATION
A METHOD FOR CLEANING A SURFACE BY
USING ROTATING HIGH PRESSURE FLUID
STREAMS
This is a divisional of the prior application Ser. No. 08/396^62, filed Mar. 1,1995, now U.S. Pat. No. 5,617,886, the benefit of the filing dates of which arc hereby claimed under 35 USC 120.
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention pertains to rotating fluid nozzles，and more specifically to rotating fluid nozzles fca: delivery of highly pressurized fluid to strip or clean a desired surface. It is to be understood that the term “clean” as used herein means to remove attached debris such as dirt，grease, oxides, and calcifications，for example, from the surface being worked. It is also understood that the term “strip” as used herein means to remove tiie exterior layer of molecules comprising the work surface itself.
Numerous fluid nozzles for operating on a surface are disclosed in the pria: art. U.S. Pat No. 4,821,961 issued to Shook discloses a self-rotating nozzle having a hollow shaft adapted for connection to a source of pressurized fluid. A body has an axial bore upon a central axis secured over one end of the shaft and has a counterbore. The shank with an end position extends from the body into which the counter- bore extends with the counterbore terminating in a pair of radial ports. A head bears against the body and is journaled upon the shank. A fastener upon the end pCHtion retains the head against axial movement relative to die body. A pair of spaced jet flow orifices are mounted upon outer portions of the head extending generally parallel to the central axis，but on oppositely extending axes inclined at a small acute angle to axes parallel to the central axis to provide a balanced rotational reactive power toque to the head. A pair of fluid passages in the head communicates with the ports and with the orifices respectively. The orifices are adapted to provide high velocity streams of pressurized fluid to a surface to be cleaned.
U.S. Pat. No. 5,024382 issued to Shook et al. discloses a self-rotating nozzle substantially similar to the nozzle of U.S. Pat. No. 4,821,961 just discussed, except that the self-rotating nozzle of U.S. Pat. No. 5,0243
资料编号：[3384]
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