[发明专利]超高压水射流爬壁除锈成套设备与工艺

说明书

技术领域

本发明属于一种超高压水射流的应用技术，具体是一种利用超高压水射流除锈的工艺。

背景技术

钢质表面预处理(即除锈)一直采用人工捶击打磨和干气喷砂工艺，劳动强度较大，环境污染和对人体危害非常严重，喷砂工艺用砂为铜矿渣，自身成本高，且用后必须占地掩埋，船舶除锈等大型钢质表面预处理非常需要改变这种落后的除锈工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高压水射流除锈工艺，采用超高压纯水射流技术依靠水射流之打击力除锈，除锈质量可达到Sa2.5级，实现用水除锈，即除即干不返锈的完整过程。

本发明的技术方案如下：

超高压水射流爬壁除锈成套设备与工艺，其特征在于：采用超高压泵输出高压水经过超高压软管上连接的超高压旋转喷头输出到清洗表面，进行超高压水射流清洗；旋转喷头外密封安装一个罩壳，罩壳边缘为弹性材料，罩壳联通真空系统，在清洗过程中，同步真空抽吸，吸走罩壳内的污水，并实现真空附壁；另设置爬壁机器人带动旋转喷头与罩壳在清洗表面根据指令移动，进行大面积除锈作业；超高压水射流清洗的工作参数为：水压力220-250MPa，流量≮30L/min，罩壳内真空度约0.06MPa±5％。

所述的超高压水射流爬壁除锈成套设备与工艺，其设备特征在于：爬壁机器人自带电机动力，被操作者遥控其爬壁行走轨迹，同步实现行走、除锈与真空三种功能，为防止真空系统突发事故，对爬壁机器人实行同步钢绳收放保险，即一旦中断真空，爬壁机器人则由钢绳将其悬吊。

所述的超高压水射流爬壁除锈成套设备与工艺，其特征在于：所述的超高压旋转喷头的结构：包括装配在一起的端盖与填料函和轴承套、旋转出水轴：端盖中央有进水孔，端盖内端面上有沉孔，所述的沉孔内有弹簧，旋转出水轴外套装有填料函，填料函套装在端盖上，填料函外套装有轴承套，旋转出水轴前端顶在所述的弹簧上并与进水孔联通；所述的旋转出水轴与填料函之间安装有密封填料，所述的旋转出水轴与轴承套之间安装有轴承，所述的旋转出水轴外壁有环形限位凸起挡在轴承内侧壁，所述的轴承套后端的环形挡圈挡住轴承外侧，旋转出水轴与环形挡圈之间有环形密封圈；所述的旋转出水轴的后端螺合的喷头体，喷头体上安装有喷嘴，喷头体内有水流通路，与旋转出水轴及喷嘴联通。

所述的超高压水射流爬壁除锈成套设备与工艺，其特征在于：所述的旋转出水轴的前端有圆形内倒角，圆形内倒角外装有垫片，垫片内孔有圆形外倒角与所述的圆形内倒角匹配。

本发明采用超高压纯水射流技术依靠水射流之打击力除锈。爬壁机器人带动超高压水旋转喷头形成旋转射流均匀除锈作业，以真空系统实现对爬壁机器人的真空吸附和对除锈作业之锈屑与废水抽吸，除锈质量可达到Sa2.5级，实现用水除锈，即除即干不返锈的完整过程——即超高压水射流除锈工艺。

即除即干是在作业的罩壳真空腔内实现，它包括两个条件：一是真空抽吸了全部的废水(渣)，其次是当常压水经泵转变成超高压水后伴生的高温条件(约在86~90℃)。

本发明的实现关键在于其技术参数的组合：即压力220-250MPa，流量≮30L/min，真空度约0.06MPa。当然，更高的参数有利于提高作业效率，但设备成本随之大幅增高。发明人提供的参数经试验已经能够满足钢质表面预处理的基本要求与质量，可以作为使用的门限参数。

实现这一除锈新工艺的成套设备包括：超高压泵机组、爬壁机器人、罩壳真空系统及辅助保险机构。该成套设备的执行机构是爬壁机器人，由超高压泵输出的超高压水经超高压软管至爬壁机器人罩壳真空作业腔内置的旋转喷头，因喷嘴偏置形成水力扭矩造成自旋转射流；同时真空系统的真空管接于爬壁机器人罩壳真空腔，用于吸附与抽吸功能；爬壁机器人则自带异步电机动力被操作者遥控其爬壁行走轨迹；也就是说爬壁机器人同步实现着行走、除锈与真空三种功能。为防止真空系统突发事故，对爬壁机器人实行同步钢绳收放保险，即一旦中断真空，爬壁机器人则由钢绳将其悬吊。

本发明关键技术主要有以下几点：超高压往复动密封、爬壁机器人行走与控制、超高压旋转密封、喷嘴的总成与喷头设计，真空系统、机器人自重与行走要求和超高压水射流三者的参数匹配。

本发明采用的三柱塞超高压泵，可以将常压清水一级泵送至超高压水。除了泵本身的材料、工艺与进出水阀组设计外，保障可靠运行的关键在于其采用了超高压往复动密封。超高压泵是超高压水射流技术的基本保证，超高压往复动密封又是超高压泵的基本保证。