水刀小直径容器和大口径管道的清洗大多采用二维旋转喷头,其外形尺寸与所清洗内壁直径相适应。同三维旋转喷头一样,二维旋转喷头的旋转动力可以来自于射流反冲力,也可采用气动或液动。旋转密封的结构也与三维旋转喷头相似。二维旋转喷头清洗作业的进给方式一般有喷杆直接递进与绳索牵引2种。前者用于较短的容器(如气瓶)与管道的清洗,后者则用于较长的容器(如塔器)与管道(烟囱、输送管等)的清洗。即为二维旋转喷头装置用于清洗塔器类较长容器及管道时常见的作业方式。小型容器和管道的清洗也常采用固定喷头。固定喷头具有结构简单、性能可靠、进给方式简便(一般直接采用喷杆或软管递进)等优点,但为了清洗得尽可能彻底、均匀,固定喷头上的喷嘴数必须尽可能多,一般均在4~5个以上,这样就分散了射流功率,降低了射流打击力。为了确保全面彻底的清洗效果,作业时往往需要进行多次反复进给清洗。因此,就同样功率的机组设备而言,采用曲臂的目的在于使用列式喷头进行大面积清洗和内壁的上下部进行清洗,这个功能对于矩形舱室尤其很有意义。它的曲臂角接近180。上述4种功能均可在高压下独立动作,也可复合动作,能够满足各种釜、罐、舱的内壁清洗需要。机构将喷头直接连接于高压软管,软管的伸缩控制喷头进给深度,而软管外套管的摆角则控制着喷头与容器壁的距离。机构最为简单,绞盘转动带动软管伸缩控制着喷头的进给深度。
几种卧式容器内壁清洗装置。图a为通过可伸缩套管使喷头进给到所需清洗位置上;通过液压装置使安装有喷头的套管张开到所需角度和长度对壁面进行清洗;图c为通过桁架的伸缩推进喷头进行清洗。清洗卧式容器同样使用三维旋转喷头,它的进给装置较为简单,且容器尺寸越小就越简单。容器内壁清洗的关键在于性能良好的三维旋转喷头,由于动作速度较慢,一般采用手动控制。此外,与三维旋转喷头匹配的高压泵机组性能参数(压力、流量、功率)范围很广,对不同的清洗对象只需相应更换喷嘴即可。
小直径容器和大口径管道的清洗大多采用二维旋转喷头,其外形尺寸与所清洗内壁直径相适应。同三维旋转喷头一样,二维旋转喷头的旋转动力可以来自于射流反冲力,也可采用气动或液动。旋转密封的结构也与三维旋转喷头相似。二维旋转喷头清洗作业的进给方式一般有喷杆直接递进与绳索牵引2种。前者用于较短的容器(如气瓶)与管道的清洗,后者则用于较长的容器(如塔器)与管道(烟囱、输送管等)的清洗。为二维旋转喷头装置用于清洗塔器类较长容器及管道时常见的作业方式。小型容器和管道的清洗也常采用固定喷头。固定喷头具有结构简单、性能可靠、进给方式简便(一般直接采用喷杆或软管递进)等优点,但为了清洗得尽可能彻底、均匀,固定喷头上的喷嘴数必须尽可能多,一般均在4~5个以上,这样就分散了射流功率,降低了射流打击力。为了确保全面彻底的清洗效果,作业时往往需要进行多次反复进给清洗。因此,就同样功率的机组设备而言,采用漆层及环氧树脂隔膜等)都可以用水射流清除。
在平面清洗装置中,旋转射流应完全封闭。设备底部装有小轮,可很容易地用手推着走,有些还设置有液压或气压助动行走机构。产生旋转射流的旋转动力可以是水射流的反冲力,或靠气动、液压装置驱动。平面清洗器可使水射流的功率得到更充分的发挥。
平面清洗器的典型应用有汽车制造厂喷漆车间地板格栅和地板的清洗。由于喷漆室的工作特点,地板格栅总是很快就沾满了漆垢,因此用水射流设备进行经常性的清洗对于保证正常的工作环境是十分必要的。
另外,水射流在高速公路、市政建设中也得到了广泛应用。较小半径的平面旋转射流是用来除去道路上旧的交通标志线的有效工具。
在机场,由于飞机频繁起降而造成跑道挂胶过多使摩擦系数下降,严重影响飞机的起降安全。国内外机场都在普遍应用水射流进行除胶作业。根据机场除胶频次的不同,可分别采用手推式平面清洗器配合高压清洗机组和水车进行除胶,或采用自动化程度较高的专用除胶车利用车载式平面清洗器进行除胶作业。
外墙清洗与外墙涂料相比,最大的好处是建筑物在清洗掉污垢以后可以恢复原有的色彩和光泽。
上海工业展览中心建于上世纪50年代末,大厦外墙用的是50年代的先进工艺“渗色水泥汰白元石”,表面微观凹凸参差,但远远望去整幢大厦气势恢宏,呈现一派俄罗斯风情。由于从启用后一直未对大厦外墙进行清洗,经过40余载的风蚀雨涤,整个建筑的廊、檐、廓、柱及阴阳镂花到处衍生灰褐斑驳的各类酸碱混合物,跟基体坚固复合,通常的物理方法根本清除不掉。为使这一著名建筑物重放异彩,展览中心物业管理处曾试图用化学清洗来还其本来面目,但庞大的建筑群外墙面积达5万平方米,难以实施。后来,采用2台高压水射流清洗机进行了清洗,通过试验得出表。通过对试验结果进行分析认为,当压力为70MPa、流量为60L/min、配以双孔旋转喷头时,清洗效率高、清洗质量好、对墙面无损伤,适合于大面积的清洗。但是对于那些廓、檐、阴阳镂刻、凹凸成形等具有民族风格的建筑花纹,则清洗效果不理想,长年沉积的苔渍几乎清洗不掉。当提高压力时,建筑花纹因承受不住压力而成块剥落。后通过试验在40MPa压力的水射流中加入40#的石英砂形成磨料水射流,则可洗得干净且不伤花纹,达到满意的效果。
用高压水射流和磨料水射流进行建筑物外墙清洗,与用清洗剂加水射流进行冲洗相比可省去刷化学清洗剂这道工序,既避免污染,又较为方便,另外,由于磨料射流具有较强的冲蚀、剥离、磨削能力,因而可以显著改善清洗效果,提高清洗效率。但对于光滑墙壁(如釉面砖等)建筑物的清洗,采用水射流加清洗剂的工艺也很有效。
当在水下清洗船体、桩基等金属或混凝土结构物时,用清水射流可以非常成功地清除各种海洋生物附着生成的垢层及大面积锈蚀,所使用的工作压力在30-40MPa。对距离水面小于2m的水下待清洗表面,清洗工作可由操作人员在水面上使用加长的喷杆或喷枪进行。这时候人们应当选用合适的扇形喷头,也可使用一个T型接头在上面安装两个扇形喷头进行清洗。对较深的水下待清洗面或不便于在水面上用如长喷枪进行清洗的表面,如水下闸门、桩基、构件等,可由潜水员进行水下清洗作业,此时须注意所选用的喷头必须是平衡型的,以抵消射流反冲力对潜水员的影响。水下清洗通常选用散射角为300-450的扇形喷头,而平衡反冲力则选用圆柱状射流喷头。
除了采用普通高压水射流清除水下船体等的海生附着物外,国外还进行了空化射流清除水下结构生物附着的应用研究。高压水射流清除与机械清理方法相比有了很大的进步,而磨料射流和超高压纯水射流的成功应用大大提高了清洗速度和质量,但空化射流可在较低的压力下具有较强的冲蚀性能,因此所耗用的能量相对较少。空化射流是采用空化喷嘴在水射流中产生大量气泡,当气泡被冲击到被清洗表面产生的高压驻止区破裂时,由于气泡破裂的能量聚集在一个微小的区域内,所产生的集中应力较大,使得空化射流比稳定的普通射流在相同的压力和流量下冲蚀能力更强。空化射流的另一个优点是气泡破碎时形成的微小射流速度对不同特性的被冲击表面材料不一样,较软的表面材料会降低其速度和冲蚀力。根据这个机理,工作在较低压力下的空化射流可用于选择性地去除坚硬的海生物附着垢层而不损伤较软的油漆表面。试验用喷头型式靶距和压力在进给速度为0. 6m/s时空化射流对油漆涂层的影响。在20MPa压力时对油漆涂层的损伤很小,靶距大于40mm时所去除的漆层厚度小于25ym;在5.2MPa时对漆层无可测量到的损伤;在压力为7MPa.靶距为13mm时去除的漆层厚度小于13m。并且,由于被清洗表面的局部凸起所引起的靶距变化不会对漆层产生不利影响。
不同的清洗参数对清洗宽度的影响。为靶距固定在40mm、改变压力和进给速度所得到的结果。由图可以看到,海生物垢层在低达3. 5MPa的压力下即可被清除掉,随着压力的升高和进给速度的降低,清洗宽度缓慢地有所增加。表明在进给速度为0. 3m/s时靶距的变化对漆层的影响。除了在靶距很小的情况外,靶距的变化对漆层的影响非常小。选择高达75mm的靶距既可使清洗效果在作业中变化不大,又可使清洗喷头越过表面凸起的部分(如焊缝等)而不造成对喷头和被清洗表面的损伤。
对清洗效率的表达式,并不能简单地理解为加大进给速度和清洗宽度、减小射流压力和流量即可提高,事实上清洗宽度是进给速度、压力和流量的函数,因此在选择工况参数时应考虑到它们之间的相互影响。根据试验得到的数据,由一组空化射流喷头组成的清洗工具,当工作在4.0-6. 2MPa压力时,清洗效率可达l30mz/( kW.h)。喷嘴安装在一个由射流反冲力形成旋转的旋臂上,水刀当清洗装置前进时即均匀旋转扫过船体表面。
