本實用新型涉及水射流清洗技術領域，尤其涉及一種空蝕射流濕噴砂噴嘴。

背景技術：

目前我國在對金屬和非金屬基材表面進行除銹和污染物清洗等方面技術落后。大部分的清除、清洗工程采用干噴砂、人工和高壓水等傳統的辦法。經過試用，采用上述傳統技術清洗效果甚微，金屬表面無法一次性達到可重新涂裝的要求(AS2.5級)。

利用高壓清洗機噴砂裝置進行清洗是一個方法，高壓清洗機噴砂裝置的工作原理是在高壓水射流中加入適當標號的固體顆粒，利用固液混合流體的楔形剝離、射流沖擊、剪切等復合破壞作用，清除附著在基體表面的油漆圖層或其它覆蓋物。高壓水射流清洗技術的優點是清洗速度快、高效、環保，但由于該項技術工作壓力大(大于100Mpa)、槍體過長(1.5m以上)、噴嘴使用壽命短，從而導致在實際應用中操作的安全性和設備的可靠性低。

由于目前清洗行業技術落后，采用高壓水噴砂技術由于它受到使用壽命、安全性、設備可靠性等方面的限制，無法對嚴重銹蝕的金屬物體表面(涂層)和非金屬物體表面進行有效的處理，其關鍵問題是噴嘴制備技術無法滿足對特殊物體表面進行清除和清洗的技術要求。如，目前對各類船舶防滑甲板涂層和飛行甲板涂層的清除。現在還未有行之有效的辦法進行處理。

申請號為CN201320061152.3的中國專利公開了一種干冰清洗縮放型噴嘴，包括本體，所述本體內部開有通孔，所述通孔從一端到另一端依次分為穩定段、收縮段、喉口段、擴張段，所述穩定段和喉口段呈直筒型，所述收縮段和擴張段呈錐形。本體內的通孔為漸縮漸括形式，含有干冰顆粒的氣體從穩定段的直筒型通孔進入，到達收縮段時，由于收縮段直徑逐漸變小，含有干冰顆粒的氣體流速加快，氣體到達擴張段時，由于擴張段直徑逐漸變大，含有干冰顆粒的氣體流動范圍逐漸擴大，當含有干冰顆粒的氣體從擴張段流出時，其流速和發散區域均較大，能更好處理掉待清洗件上的污漬。

CN201110445678.7的中國專利公開了一種空化型超高壓水錘式水槍噴頭，該噴頭的噴嘴處在高壓下噴出的是帶有空蝕潛能的水錘射流。該噴頭包括噴頭腔體，所述噴頭腔體包括沿噴頭軸向貫通的風琴腔體、亥姆霍茲腔體和一錐形的噴嘴出口控制段，自所述風琴腔體至所述亥姆霍茲腔體之間形成有一錐形的腔體過渡段，高速流體自風琴腔體流至噴嘴出口形成具有自激振蕩的水錘流，在噴嘴出口控制段產生旋渦附壁效應從而在該噴嘴出口控制段誘發空化現象。噴頭噴出的水射流屬于間斷性的空化水錘流，水擊力度一張一弛，對打擊物體表面產生交變應力，加上空蝕作用，容易使得打擊物體表面由于疲勞強度而破壞或屈服。適合用于除銹，清洗，混凝土表面鑿毛等應用場景。

但是上述噴嘴適用的清洗介質為干冰或者純水流，并不適用于進行噴砂。

所以目前急需采用一種先進的環保、安全、高效、低成本運行的特殊噴嘴解決此類技術問題。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種空蝕射流濕噴砂噴嘴。本實用新型的空蝕射流濕噴砂噴嘴能夠噴射出固液兩相流混合物體，具有環保、使用壽命長的特點，并且能夠有效對特殊物體表面的物質進行清除和清洗。

本實用新型的具體技術方案為：一種空蝕射流濕噴砂噴嘴，包括噴嘴本體，所述噴嘴本體內設有依次連接的圓錐腔、直柱腔和固液兩相流出口；所述圓錐腔內徑較小的一端與所述直柱腔連接，圓錐腔內徑較大的一端為固液兩相流入口，圓錐腔內徑較小的一端與直柱腔的內徑相等。

作為優選，所述固液兩相流出口呈半球形，且固液兩相流出口的直徑大于直柱腔的內徑。

作為優選，所述直柱腔的內徑為6mm，所述圓錐腔的長度為10cm，圓錐腔與直柱腔的連接處到固液兩相流出口的長度為20cm，所述固液兩相流入口到固液兩相流出口的長度為30cm。

作為優選，所述固液兩相流出口的直徑為10mm，所述圓錐腔的弧度為π/6rad。諧振腔長與出口孔長之比在0.2～0.6區間時的打擊力較高、清洗效果最好。

作為優選，所述直柱腔與圓錐腔的內表面呈螺紋狀。

本實用新型是以固液兩相流的連續介質理論為基礎，建立了磨料射流的力學模型，采用標準的湍流模型，通過SIMPLE算法求解壓力速度耦合。對射流噴嘴附近的流場流動規律進行分析得出如下結論：噴嘴入口收縮段區域，水的流速增長很快，到達直柱腔處接近最大速度，在直柱腔內繼續加速至出口處，并達到最大速度。而距入口近處的一段區域，水的流速不變；出口截面上顆粒速度小于空蝕射流水的速度，顆粒噴離噴嘴后在射流初始段繼續加速；磨料射流要想得到好的應用效果，靶距不宜過大，在距離噴嘴出口30cm附近存在最佳靶距；通常認為磨料所占的體積分數越大，工程應用的效果就會越好。數值模擬結果表明：磨料供給量在一定程度上增加，出口的動量也會隨之增加；當磨料供給量達到一個最佳值后，再增大磨料的供給只能使射流的出口速度降低；磨料射流與純水射流的軸心動壓進行對比，加入磨料后軸心動壓明顯提高，射流效果大大加強。其形成的空蝕射流可用于金屬和非金屬污漬的清除，采用的是空蝕射流濕噴砂技術，具有環保、節能、高效、安全、無腐蝕、易操作等特點。水、砂固液混合物通過空蝕射流濕噴砂噴嘴，從而形成空蝕射流，使得空泡在水射流沖擊靶件表面的滯止壓作用下產生巨大能量的潰滅再加上空蝕射流水的部分動能傳遞給磨料，從而在空蝕射流對靶件持續作用的同時，又增加了磨料粒子流對靶件的高頻沖擊磨削作用。從而大大提高了射流品質和工作效率。

本實用新型的空蝕射流濕噴砂噴嘴是根據高壓水射流噴砂噴嘴改進發展起來的一種水射流形式噴嘴。本實用新型通過對噴嘴內徑的逐步縮小，使水流通過內徑遞減的噴管后產生最大流速(100L/min)，同時在中低壓力水流(15Mpa)的情況下，水、砂混合物通過空蝕射流濕噴砂噴嘴形成空蝕射流，使得空泡在水射流沖擊靶件表面的滯止壓作用下產生巨大能量的潰滅再加上空蝕射流水的部分動能傳遞給磨料，從而在空蝕射流對靶件持續作用的同時，又增加了磨料粒子流對靶件的高頻沖擊磨削作用，因此本實用新型產生的空蝕射流對清除表面的沖蝕和剝蝕，在效果上可比高壓水射流增大數倍。

與現有技術對比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型提出了采用空蝕射流技術利用負壓吸附作用，采用后混合方式制作的一種可通過固液兩相流的特殊噴嘴。本實用新型的空蝕射流濕噴砂噴嘴能夠噴射出固液兩相流混合物體，具有環保、使用壽命長的特點，并且能夠有效對特殊物體表面的物質進行清除和清洗。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種結構示意圖。

附圖標記為：圓錐腔 1、直柱腔 2、固液兩相流出口 3、固液兩相流入口 4、噴嘴本體 5。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步的描述。在本實用新型中所涉及的裝置、連接結構和方法，若無特指，均為本領域公知的裝置、連接結構和方法。

實施例1

如圖1所示：一種空蝕射流濕噴砂噴嘴，包括噴嘴本體5，所述噴嘴本體內設有依次連接的圓錐腔1、直柱腔2和固液兩相流出口3。所述圓錐腔內徑較小的一端與所述直柱腔連接，圓錐腔內徑較大的一端為固液兩相流入口4。所述固液兩相流出口呈半球形。所述直柱腔與圓錐腔的內表面呈螺紋狀。

其中圓錐腔的弧度為π/6rad，圓錐腔的長度為10cm；圓錐腔內徑較小的一端與直柱腔的內徑均為6mm；半球形的直徑為10mm，圓錐腔與直柱腔的連接處到固液兩相流出口的長度為20cm，所述固液兩相流入口到固液兩相流出口的長度為30cm。

該噴嘴的技術參數為：

工作壓力：10-15Mpa；

流速：100L/min；

水源：海水；

工作環境：溫度＞0℃；適用于易燃易爆場所；

磨料直徑：0.5-1.5mm；

磨料流量：石英砂流量0-4kg/min(可回收)；

清洗效率：4-20㎡/hr。

本申請人于2016年4月初在葫蘆島，采用本實用新型的空蝕射流濕噴砂噴嘴，分別對艦載機飛行甲板涂層樣板、艦船防滑涂層樣板和對嚴重銹蝕的金屬樣板進行了表面濕噴砂清除試驗，試驗結果證明采用該空蝕射流濕噴砂清除設備對飛行甲板涂層(環氧類)的清除效果極為顯著，同時對防滑甲板涂層(聚氨酯類)的清除試驗同樣取得了滿意結果。該設備可將飛行甲板和防滑甲板涂層一次性全部剝離，處理后的金屬表面達到AS2.5級，無需二次處理可直接進行涂刷，完全滿足重新涂裝的技術要求。

該設備的工作壓力為15兆帕，針對環氧樹脂涂層的清洗速率可達到每小時4-6平方米，對聚氨酯涂層的清洗速率可達到每小時12-15平方米。空蝕射流清除設備使用的是純物理方法,無需任何化學試劑,沒有二次污染。且該設備耐腐蝕性強，可直接使用海水水源，施工所用的海水經處理后，可直接排放到海中，不會對海洋環境造成污染；施工所用的磨料也可一次性回收,進行二次利用。具有高效安全、環保、低成本的特點。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變換，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍。