CN113857122A - 围压空化水射流清洗装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种围压空化水射流清洗装置，包括清洗单元；所述清洗单元包括清洗臂和多个喷嘴；所述清洗臂一侧设置进水端，所述清洗臂另一侧与多个所述喷嘴连接；多个所述喷嘴呈弧线间距排布；所述清洗臂内部具有空腔，所述进水端通过所述空腔与所述喷嘴连通。本申请提供的围压空化水射流清洗装置，通过设置多个喷嘴，扩大了清洗范围，提高了清洗效率；多个喷嘴呈弧线间距排布在清洗架上，能够使每个喷嘴到导管架的距离保持一致，减少了清洗死角，提高了导管架的有效清洗面积，减少了人力和物力资源的浪费，使得清洗的效果更佳。

Description

围压空化水射流清洗装置

技术领域

本申请属于清洗设备技术领域，更具体地说，是涉及一种围压空化水射流清洗装置。

背景技术

海洋底蕴藏有巨大的能源，对我国的经济发展、社会民生、国家安全等有着极其重要的地位，比如海底油气能源。海底油气能源的开发利用需要建设海上钻井平台，但是海洋生物的附着会增加导管架等重要设施的负载、加速其腐蚀过程、产生缺陷、影响其受力平衡，甚至导致垮塌等重大事故，因此导管架必须定期清洗和检修。目前，传统的清洗设备只能清洗导管架在水下的部分，而对于暴露在空气中并且附着藤壶等海生物的部分不能做到有效地清洗。

现有清洗装置的缺点为：(1)现有的清洗装置对曲面物体不能做到很好的清洗；(2)清洗面积小。现有清洗盘的做业面积有限，面对大面积清洗工作时效率低下；(3)现有的清洗装置不能灵活、方便的清洗导管架。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种围压空化水射流清洗装置，以解决现有技术中存在的清洗装置对曲面物体清洗效果差、清洗范围小、清洗装置运动不灵活的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种围压空化水射流清洗装置，包括清洗单元；所述清洗单元包括清洗臂和多个喷嘴；所述清洗臂一侧设置进水端，所述清洗臂另一侧与多个所述喷嘴连接；多个所述喷嘴呈弧线间距排布；所述清洗臂内部具有空腔，所述进水端通过所述空腔与所述喷嘴连通。

可选地，所述喷嘴包括围压箱、喷射管和壳体；所述壳体安装在所述清洗臂上，并与所述空腔连通；所述喷射管的第一端插入所述围压箱，并与所述围压箱连接，所述喷射管的第二端与所述壳体连接；所述围压箱上开设有出射口。

可选地，所述喷射管与所述壳体活动连接；所述壳体朝向所述围压箱的一端开设有滑槽，所述喷射管能够沿所述滑槽摆动。

可选地，所述喷射管的所述第二端设置有转动球，所述转动球可转动地设置于所述壳体内，以将所述喷射管与所述转动球连接。

可选地，所述喷嘴还包括第一限位件和第二限位件；所述第一限位件和所述第二限位件凸出设置于所述壳体的内壁，并沿所述壳体的轴向间隔布置；所述转动球沿所述壳体的轴向设置于所述第一限位件和所述第二限位件之间，所述第一限位件和所述第二限位件用于阻挡所述转动球沿所述壳体轴向的相对两侧。

可选地，所述转动球的外径与所述壳体的内径相适配；所述喷嘴还包括密封件，所述密封件连接于所述壳体的内壁，且位于所述壳体接近所述转动球的内壁处，所述密封件用于密封所述壳体和所述转动球之间的间隙。

可选地，所述喷嘴还包括弹性件，所述弹性件的一端与所述壳体连接，所述弹性件的另一端与所述转动球连接，所述弹性件的伸缩方向所在平面与所述滑槽的长度方向所在平面共面，所述弹性件自然状态时，所述喷射管的轴线与所述壳体的轴线倾斜设置。

可选地，所述壳体包括下壳和上壳；下壳安装在所述清洗臂上，所述第一限位件设置在所述下壳的内壁上；上壳与所述下壳连接；所述第二限位件和所述密封件设置在所述上壳的内壁上；所述滑槽开设在所述上壳的封闭端。

可选地，所述围压空化水射流清洗装置还包括运动单元；所述清洗单元安装于所述运动单元。

可选地，所述围压空化水射流清洗装置还包括俯仰单元；所述俯仰单元的一端连接于所述运动单元，所述俯仰单元的另一端与所述清洗单元连接。

本申请提供的围压空化水射流清洗装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请围压空化水射流清洗装置，通过设置多个喷嘴，扩大了清洗范围，提高了清洗效率；多个喷嘴呈弧线间距排布在清洗架上，能够使每个喷嘴到导管架的距离保持一致，减少了清洗死角，提高了导管架的有效清洗面积，减少了人力和物力资源的浪费，使得清洗的效果更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的围压空化水射流清洗装置的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的围压空化水射流清洗装置中的清洗单元的立体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的围压空化水射流清洗装置中的清洗单元的俯视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的围压空化水射流清洗装置中的喷嘴的侧视结构示意图；

图5为图4中的A-A剖面示意图；

图6为本申请实施例提供的围压空化水射流清洗装置中的俯仰单元的立体结构示意图；

图7为本申请实施例提供的围压空化水射流清洗装置中的运动单元的主视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-清洗单元；11-清洗臂；12-喷嘴；13-高压水管；121-围压箱；1211-出射口；122-喷射管；123-壳体；1231-下壳；1232-上壳；124-滑槽；125-转动球；126-第一限位件；127-第二限位件；128-密封件；129-弹性件；

2-运动单元；21-机架；22-机架模块；23-推进器；24-耐压舱；25-抛载；

3-俯仰单元；31-第一臂架；311-安装板；312-连杆；32-第二臂架；33-第一电机；34-第二电机；35-固定块。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1-图7，现对本申请实施例提供的围压空化水射流清洗装置进行说明。所述围压空化水射流清洗装置，包括清洗单元1；清洗单元1包括清洗臂11和多个喷嘴12；清洗臂11一侧设置进水端，清洗臂11另一侧与多个喷嘴12连接；多个喷嘴12呈弧线间距排布；清洗臂11内部具有空腔，进水端通过空腔与喷嘴12连通。进水端通过高压水管13与水源连接。

本申请提供的围压空化水射流清洗装置，与现有技术相比，通过设置多个喷嘴12，扩大了清洗范围，提高了清洗效率；多个喷嘴12呈弧线间距排布在清洗架上，能够使每个喷嘴12到导管架的距离保持一致，减少了清洗死角，提高了导管架的有效清洗面积，减少了人力和物力资源的浪费，使得清洗的效果更佳。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图5，喷嘴12包括围压箱121、喷射管122和壳体123；壳体123安装在清洗臂11上，并与空腔连通，壳体呈圆筒状；喷射管122的第一端插入围压箱121，并与围压箱121连接，喷射管122的第二端与壳体123连接；围压箱121上开设有出射口1211。高压水通过喷射管122进入到围压箱121后，使得喷射管122的第一端始终处于浸没状态，形成空化射流。空化射流，空泡或采用空气或采用淹没方式产生，采用多种方法在流体中形成一个压力低于当地蒸汽压力的区域，这样也就激发了空化核的生长流体中的气泡，这些气泡被卷入射流进一步生长，直到它们接近被清洗或切割的表面由于受阻滞而引起破裂。在破裂过程中，产生非常高的压力和微射流，靶面应力高于大多数材料的抗拉强度。虽然单独的空泡破裂造成的破坏程度较小，但持续渐增的此类现象使得材料的失效延展扩大。相对于连续射流，空化射流的优点如下：①硬质物品所需工作压力大幅度降低；②喷嘴12和其他高压部件寿命延长；③切缝比连续射流要宽得多，这对表面清洗来说是一个优点；④在水下相对于连续射流性能有所提高。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图5，喷射管122与壳体123活动连接；壳体123朝向围压箱121的一端开设有滑槽124，喷射管122能够沿滑槽124中摆动。通过设计滑槽124，喷射管122能在滑槽124中摆动，摆动幅度越大，清洗范围就越大，扩大了导管架的清洗面积，提高了清洗效率。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图5，喷射管122的第二端设置有转动球125，转动球125可转动地设置于壳体123内，以将喷射管122与转动球125活动连接。通过设置转动球125，能够带动喷射管122在壳体123中灵活摆动。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图5，喷嘴12还包括第一限位件126和第二限位件127；第一限位件126和第二限位件127凸出设置于壳体123的内壁，并沿壳体123的轴向间隔布置；转动球125沿壳体123的轴向设置于第一限位件126和第二限位件127之间，第一限位件126和第二限位件127用于阻挡所述转动球(125)沿所述壳体(123)轴向的相对两侧。第一限位件126和第二限位件127均采用卡环结构，卡环的外径等于壳体的内径，卡环的内径小于转动球的直径。通过设置第一限位件126和第二限位件127，限制转动球125在壳体123内移动，保证了转动球125只能沿着滑槽124方向转动。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图5，转动球125的外径与壳体123)的内径相适配；喷嘴12还包括密封件128，密封件128连接于壳体123的内壁，且位于壳体123接近转动球125的内壁处，密封件128用于密封壳体123的内壁和转动球125之间的间隙。密封件采用橡胶密封圈，通过设置密封件，能够防止高压水从壳体123和转动球125之间的间隙中泄露出去。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图5，喷嘴12还包括弹性件129，弹性件129的一端与壳体123连接，弹性件129的另一端与转动球125连接，弹性件129的伸缩方向所在平面与滑槽124的长度方向所在平面共面，弹性件129自然状态时(即弹性件不受外力作用时)，喷射管122的轴线与壳体123的轴线倾斜设置。弹性件129采用弹簧，当壳体123注入高压水之后，转动球125在高压水流和弹簧弹力的综合作用下进行转动，进而带动喷射管122在滑槽124中往复摆动，扩大了清洗范围；壳体123中的一部分水通过喷射管122进入到围压箱121中，使得喷射管122的第一端始终处于浸没状态，形成空化射流，提高了清洗效率。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图5，壳体123包括下壳1231和上壳1232；下壳1231安装在清洗臂11上，第一限位件126设置在下壳1231的内壁上；上壳1232与下壳1231连接；第二限位件127和密封件128设置在上壳1232的内壁上；滑槽124开设在上壳1232的封闭端。通过采用上壳1232和下壳1231的分体式设计，方便了转动球125、喷射管122、弹性件129、密封圈等内部部件的安装，上壳1232和下壳1231采用螺纹连接，上壳1232的外部为多边形形状，例如：四边形、五边形、六边形等，方便借助活动扳手等工具，将上壳1232拧紧。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1和图7，围压空化水射流清洗装置还包括运动单元2；清洗单元1安装于运动单元2。运动单元2采用ROV(遥控无人潜水器)，ROV(遥控无人潜水器)包括机架21以及安装在机架21上的机架模块22、推进器23、耐压舱24和抛载25。机架模块22包括安装在机架21前端的摄像头和灯。推进器23设有多个，本实施例优选设置十个。耐压仓内包含多种电气元件。

本实施例中，ROV(遥控无人潜水器)的工作原理如下：将围压空化水射流清洗装置放入水后，安装在机架21上的各个模块进行工作，首先耐压舱24为机架模块22和推进器23提供电力与传输控制信号、交换水上控制台和ROV(遥控无人潜水器)之间的电信号。如果出现断电故障时，会自动抛出抛载25，使得ROV(遥控无人潜水器)浮力大于重力，进而浮出水面。通过控制十个推进器23可以实现ROV(遥控无人潜水器)在水下灵活的运动。包含摄像机和灯的机架模块22可以及时反馈水下情况，既可以帮助规划ROV(遥控无人潜水器)运动轨迹又可以避免ROV(遥控无人潜水器)撞上导管架等物体。将清洗单元1安装在ROV(遥控无人潜水器)上，这样就可以通过ROV(遥控无人潜水器)在水下灵活的运动，以此提高清洗的灵活性。解决了清洗时存在的不灵活、不方便的问题，提高了工作效率和节约了成本。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1和图6，围压空化水射流清洗装置还包括俯仰单元3；俯仰单元3的一端连接于运动单元2，俯仰单元3的另一端与清洗单元1连接。俯仰单元3采用机械臂，机械臂包括多个活动连接的臂架；臂架包括两块安装板311以及连接两块安装板311的多根连杆312；两块安装板311和多根连杆312组成框架结构，机构牢固可靠，稳定性好。

本实施例优选采用两个臂架，本实施例中的机械臂包括第一臂架31、第二臂架32、第一电机33、第二电机34和固定块35。固定块35安装在ROV(遥控无人潜水器)的机架21上，第一臂架31的一端通过第一转轴与固定块35可转动连接，第一电机33与第一转轴连接，用于带动第一臂架31绕第一转轴的轴线转动；第一臂架31的另一端通过第二转轴与第二臂架32的第一端可转动连接，第二电机34与第二转轴连接，用于带动第二臂架32绕第二转轴的轴线转动；第二臂架32的第二端与清洗臂11连接。通过设置机械臂能够带动清洗单元1上下俯仰运动，来进行清洗作业。臂架的数量不局限于两个，还可以是三个、四个甚至更多，臂架数量越多，机械臂的运动精度越高，相应地，制造成本和清洗装置的整体重量也会上升。

在本申请的一个实施例中，请一并参阅图1至图3，清洗臂11也可以设计为弯曲状，即用于连接喷嘴12的安装面为曲面，多个喷嘴12沿着清洗臂11的弯曲方向排列，实质上，多个喷嘴12也是呈弧线间距排布。弧线的曲率半径大致等于导管架中导管的半径，也可以根据实际情况进行不同大小的调整，使每个喷嘴12到导管架的距离保持一致。喷嘴12的数量优选设置四个，当然还可以是两个、三个、五个、六个甚至更到，喷嘴12的数量可根据实际情况进行不同的设计与规划。

本实施例提供的围压空化水射流清洗装置的工作原理如下：当高压水流通过高压水管13从进水端进入到清洗臂11后，水流会分流进入到每个喷嘴12的壳体123中，壳体123中的一部分高压水产生水压，与弹簧的弹力综合作用，使转动球125转动，进而带动喷射管122在滑槽124中往复摆动；壳体123中的另一部分高压水，通过喷射管122进入到围压箱121中，使得喷射管122的第一端始终处于浸没状态，形成空化射流，开始进行导管架的清洗作业。多个喷嘴12呈弧线间距排布在清洗架上，能够使每个喷嘴12到导管架的距离保持一致，使得清洗的效果更佳。机械臂将通过自身的运动来控制搭载在上面的清洗单元1进行上下清洗作业。ROV(遥控无人潜水器)通过对清洗装置的整体运动控制，能够带动清洗装置运动到导管架附近的任意位置，可以更加灵活、方便的对导管架进行清洗作业，能够对于暴露在空气中的并且附着藤壶等海生物部分的导管架做到有效的清洗。本申请不局限对导管架清洗，任意曲面物体都能做到很好的清洗。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种围压空化水射流清洗装置，其特征在于，包括清洗单元(1)；所述清洗单元(1)包括清洗臂(11)和多个喷嘴(12)；所述清洗臂(11)一侧设置进水端，所述清洗臂(11)另一侧与多个所述喷嘴(12)连接；多个所述喷嘴(12)呈弧线间距排布；所述清洗臂(11)内部具有空腔，所述进水端通过所述空腔与所述喷嘴(12)连通。

2.如权利要求1所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述喷嘴(12)包括围压箱(121)、喷射管(122)和壳体(123)；所述壳体(123)安装在所述清洗臂(11)上，并与所述空腔连通；所述喷射管(122)的第一端插入所述围压箱(121)，并与所述围压箱(121)连接，所述喷射管(122)的第二端与所述壳体(123)连接；所述围压箱(121)上开设有出射口(1211)。

3.如权利要求2所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述喷射管(122)与所述壳体(123)活动连接；所述壳体(123)朝向所述围压箱(121)的一端开设有滑槽(124)，所述喷射管(122)能够沿所述滑槽(124)摆动。

4.如权利要求3所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述喷射管(122)的所述第二端设置有转动球(125)，所述转动球(125)可转动地设置于所述壳体(123)内，以将所述喷射管(122)与所述壳体(123)活动连接。

5.如权利要求4所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述喷嘴(12)还包括第一限位件(126)和第二限位件(127)；所述第一限位件(126)和所述第二限位件(127)凸出设置于所述壳体(123)的内壁，并沿所述壳体(123)的轴向间隔布置；所述转动球(125)沿所述壳体(123)的轴向设置于所述第一限位件(126)和所述第二限位件(127)之间，所述第一限位件(126)和所述第二限位件(127)用于阻挡所述转动球(125)沿所述壳体(123)轴向的相对两侧。

6.如权利要求5所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述转动球(125)的外径与所述壳体(123)的内径相适配；所述喷嘴(12)还包括密封件(128)，所述密封件(128)连接于所述壳体(123)的内壁，且位于所述壳体(123)接近所述转动球(125)的内壁处，所述密封件(128)用于密封所述壳体(123)的内壁和所述转动球(125)之间的间隙。

7.如权利要求4所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述喷嘴(12)还包括弹性件(129)，所述弹性件(129)的一端与所述壳体(123)连接，所述弹性件(129)的另一端与所述转动球(125)连接，所述弹性件(129)的伸缩方向所在平面与所述滑槽(124)的长度方向所在平面共面，所述弹性件(129)自然状态时，所述喷射管(122)的轴线与所述壳体(123)的轴线倾斜设置。

8.如权利要求6所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述壳体(123)包括：

下壳(1231)，安装在所述清洗臂(11)上，所述第一限位件(126)设置在所述下壳(1231)的内壁上；和

上壳(1232)，与所述下壳(1231)连接；所述第二限位件(127)和所述密封件(128)设置在所述上壳(1232)的内壁上；所述滑槽(124)开设在所述上壳(1232)的封闭端。

9.如权利要求1-8任意一项所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述围压空化水射流清洗装置还包括运动单元(2)；所述清洗单元(1)安装于所述运动单元(2)。

10.如权利要求9所述的围压空化水射流清洗装置，其特征在于，所述围压空化水射流清洗装置还包括俯仰单元(3)；所述俯仰单元(3)的一端连接于所述运动单元(2)，所述俯仰单元(3)的另一端与所述清洗单元(1)连接。

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