超高压旋转水射流技术

1、超高压旋转水射流技术及其超高压旋转水射流技术及其表面处理工程应用表面处理工程应用一、技术一、技术背景背景、存在问题及技术解决方案、存在问题及技术解决方案1 1 水射流的概述水射流的概述p众所周知的“水滴石穿”是一个漫长的过程。但赋予水足够的能量便可以使这一过程瞬间完成，这就是大家熟知的水切割。保持水切割的压力等级，加大射流流量即可实现除锈、清洗及破碎等表面处理工程的应用。p水射流做功的能力（即有效功率）与压力和流量成正比。压力和流量两个参数的作用是互补，不能相互替代与偏废。一、技术一、技术背景背景、存在问题及技术解决方案、存在问题及技术解决方案2 2 工程依托工程依托 市场导向市场导向p超高压

2、旋转水射流爬壁除锈成套设备p铁路货车除锈生产线p机场道面工程车p飞机表面蒙皮除漆、炮弹倒药等来源：来源：国际与国内招标，与欧美专业公司同台竞争，成为国内唯一供货商。一、技术一、技术背景背景、存在问题及技术解决方案、存在问题及技术解决方案3 3 存在问题存在问题p超高压大流量（250kW机组）泵机组p旋转水射流的形成及其可靠性p智能化控制p创新应用，引领市场，用水作业，清洁生产一、技术一、技术背景背景、存在问题及技术解决方案、存在问题及技术解决方案4 4 解决方案解决方案p技术路线p经验模型、成套设计、核心试验、工程应用二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点

3、1 1 水平分析水平分析1.1 1.1 超高压、大流量超高压、大流量本项目范围（超高压大功率旋转水射流及其表面过程应用）国内现状（超高压水切割机）国内现状（高压清洗机）1.2 1.2 用水除锈不返锈用水除锈不返锈p国内外水除锈一览表本项目特点：磁隙式爬壁机器人，真空抽吸不返锈公司名称公司名称设备基本参数设备基本参数成套设备配置及其特点成套设备配置及其特点年代年代美国NLB公司最大压力280MPa，流量37.8LPM，工作宽幅，重量70kg主机为柴油机驱动的高压泵，爬壁机器人真空吸附，气马达驱动四轮行走，远程手柄遥控操纵方式19992007美国Jet Edge公司最大压力280MPa，流量23

4、LPM，工作宽度，重量120kg主机为超高压增压器，爬壁机器人电磁吸附，履带行走机构，远程手柄遥控操纵方式2001德国Hammelmann公司最大压力300MPa，流量40LPM，工作宽幅，重量105kg主机为超高压增压器，爬壁机器人真空吸附，气马达驱动两轮行走机构 20012007德国WOMA公司最大压力250MPa，流量30LPM，工作宽幅，重量55kg主机为柴油机驱动的高压泵，爬壁机器人真空吸附，四轮行走机构 2003本项目合肥通用机械研究院最大压力250MPa，流量50LPM，工作宽幅，重量75kg主机为柴油机驱动的高压泵，爬壁机器人磁隙吸附，气马达驱动两套履带行走机构，远程手柄遥控操

5、纵方式2008二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点1.3 1.3 国际独创的除锈生产线国际独创的除锈生产线o两条生产线共配备10套超高压水系统，8套三维小车，完成铁路货车侧墙、端墙、底架及内壁的除锈。o单条生产线技术参数为：压力：200230MPa流 量：50L/min5除锈宽度：100500mm除锈速度：45分钟/车除锈质量：Sa 2级本项目特点：磁隙式爬壁机器人，真空抽吸不返锈除锈生产线布置示意图1-车辆牵引机构 2-车体翻转设备 3-内壁与底架除锈台位 4-三维小车5-预备台位 6-侧墙除锈台位 7-高压泵机组 8-真空泵机组 9-水处理系统 10

6、-循环水池二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点1.4 1.4 机场道面工程车机场道面工程车p车载设备，2米宽幅，真空回收，集成控制p特点：微孔雾化射流（针对沥青道面）；变速高压泵实现一台机组两种工况，完成除胶、除标志线、除油污三种作业。飞机表面蒙皮除漆已完成试验，为国际首创新技术应用。二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点2 2 技术创新点技术创新点2.1 2.1 原创建立经验模型原创建立经验模型式中Nm-被破坏材料的特性参数，普通碳钢Nm=17.3；h-切割深度（锈层厚度），mm ； D-喷嘴直径，mm；p-水射流

7、压力，MPa； U-横移速度，mm/s；m-水射流流量，L/min。 C-常数量纲，取C=8800。l该模型揭示了除锈能力与水射流动参数之间的关系，并在实际工程应用中得以验证。二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点2.2 2.2 成套技术与工程实践成套技术与工程实践p除锈（除漆）作业：压力250MPa，流量50L/min，喷头直径350mm，横移速度46 m/min。p胶层清除作业：压力100MPa，流量130L/min，作业宽幅2mx1m，行进速度812m/min。p标志线清除作业：压力170MPa，流量60L/min，喷头直径300mm，行进速度4m/

8、min。二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点2.3 2.3 超高压旋转与往复密封设计超高压旋转与往复密封设计p特点：旋转密封连续运行不小于500h；往复密封连续运行不小于1000h；二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点旋转密封结构图1-旋转轴 2-轴承座 3-轴承 4-弹簧 5-高压密封 6-挡圈 7-进水接头泵柱塞的往复密封结构1-柱塞筒体 2-铜垫 3-压紧弹簧 4-填料函 5-填料前挡圈 6-V型压模填料 7-填料后挡圈 8-支撑环 9-压盖 10-低压组合密封圈 11-柱塞2.4 2.4 磁隙式爬壁机器人磁

9、隙式爬壁机器人p特点：磁块与钢质表面不接触吸附，仅以橡胶履带接触行进，合适的吸附力既保证机器人爬壁的稳定性，又实现其行走的灵活性。二、国内外同类技术综合比较及技术创新点二、国内外同类技术综合比较及技术创新点54磁隙310mm1263磁隙吸附行走轮系机构1-磁块 2-磁隙调节装置 3-行走机构骨架 4-履带 5-行走驱动马达 6-履带张紧装置1 1 应用情况应用情况1.1爬壁除锈成套设备爬壁除锈成套设备p成套设备主要由超高压泵机组、磁隙式爬壁机器人、真空回收系统及控制系统等组成，用于船舶、储罐等大型钢质表面除锈。除锈同时真空回收，即除即干，可达到“白金”除锈效果。p成套设备主要技术参数为：高压泵

10、压力：200250MPa流 量：3050L/min真空度：-0.030.06 Mpa除锈宽度：300mm除锈速度：3080m/h除锈质量：Sa 22.5级三、应用情况及经济社会效益三、应用情况及经济社会效益1.1爬壁除锈成套设备爬壁除锈成套设备三、应用情况及经济社会效益三、应用情况及经济社会效益1.2 铁路货车除锈生产线铁路货车除锈生产线三、应用情况及经济社会效益三、应用情况及经济社会效益生产线（1） 生产线（2）1.2 铁路货车除锈生产线铁路货车除锈生产线三、应用情况及经济社会效益三、应用情况及经济社会效益底架型钢除锈效果外壁除锈效果内壁除锈效果1.3 机场道面工程车机场道面工程车三、应用情

11、况及经济社会效益三、应用情况及经济社会效益除胶作业应用飞机蒙皮除漆应用2 2 经济社会效益经济社会效益p本项目技术已广泛应用于石油、化工、冶金、船舶、铁路及航空等诸多行业与领域，截止2009年底已实现产值3000万元，利润1280万元。p该技术应用正处在蓬勃发展初期，仅2010年上半年，新增产值1300万元。通过市场调研，本项目技术在船舶除锈、铁路货车与动车表面除锈（除漆）、机场道面工程作业等领域都蕴含着巨大的经济效益。三、应用情况及经济社会效益三、应用情况及经济社会效益应用领域应用领域工作量工作量所需设备数量所需设备数量单套设备价格单套设备价格合计价格合计价格利润利润统计年限统计年限船舶除锈

12、1223.1万45套150万元6750万元1688万元2009年铁路货车除锈2430万18条生产线550万元9900万元1980万元2009年机场道面作业30个4E机场25套290万元7250万元1813万元2009年合计23900万元5481万元p通过本项目的研究，赶上了国际先进水平产品，实现了原创工程应用。p掌握核心技术，以国产产品取代进口，在节约外汇，提升企业的核心竞争力。p本项目以常温清水为作业介质的清洁型物理工艺，用以取代化学及喷砂、抛丸等高污染工艺，且作业用水可循环利用，符合目前全世界所倡导的节能、减排主题。p掌握核心技术，堵住进口，取代传统工艺，保护环境，清洁生产三、应用情况及经济社会效益三、应用情况及经济社会效益p实现了我国超高压大功率旋转水射流工程应用，为国内行业的产品发展做出了示范。p以技术创新点为主导的超高压水射流成套技术提升了我国产品国际竞争力。p在本项目基础上完成了高压清洗机、超高压水切割机和高压水射流清洗作业安全规范系列国家标准制定。四、推动行业科技进步的作用四、推动行业科技进步的作用五、应用演示五、应用演示合肥通用机械研究院地址