category: 机器部件的洗净/去毛刺
技 术 角
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关于水中清洗
Technical Advice
关于水中清洗
序言
一般高压水喷射清洗指在大气中清洗方法,但根据清洗目的还有水中清洗的方法。
本公司将独自开发的水中清洗法称作「U-Jet」,从1985年开始了销售。
在这里介绍关于水中清洗的清洗效果。
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水中喷射及气穴现象
将高压水在水中喷射时,由于周围水的抵抗高压水的力量将大幅度降低。
在水中及大气中喷射时,离喷嘴口的距离与高压水压力的关系如图1所示。在大气中到离喷嘴约100mm处高压水不会衰减,但在水中离喷嘴约20mm处开始衰减,约90mm处降低为1/2。
如上所示,在水中喷射高压水由于周围水的抵抗高压水的力量将大幅度降低。但在高压水与周围水之间发生气穴现象。
在清洗半导体及精密机械零部件中被广泛利用的超音波清洗就是利用这种气穴现象。
graph: 喷射力的比较
图1. 喷射力的比较
气穴现象是液体内部的压力降低到饱和蒸气压以下导致沸腾产生微小气泡的现象。
水中喷射时高压水与周围水之间产生涡流,在涡流的中心部分如台风压力降低产生气穴现象。在气穴中产生的微小气泡流向外侧,随着周围压力的提高瞬间破裂.此时产生的数GPa的冲击压发出刺耳的噪音损伤水流下侧的物体表面。在水中清洗中气穴现象与高压水的喷射力相补相乘。
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水中喷射用喷嘴 "喇叭形喷嘴(PAT.)"
在水中喷射高压水将产生气穴现象,本公司开发的 "喇叭形喷嘴" 虽然形状简单,但可有效地产生气穴现象。
这种锥形喷嘴由卷入锥形内部的水促进高压水周围涡流的产生,有效地产生气穴现象。
另外有报道指出图2所示的气穴外侧微小气泡聚集的气穴气泡云的每一个气泡都具有强大的破坏力。
图: 喇叭形喷嘴
图2. 喇叭形喷嘴
图3是比较用喇叭形喷嘴与以往的直筒形喷嘴在水中喷射时砖头破坏量。
条件为喷嘴直径1mm,压力30MPa,喷射时间10秒。
喇叭形喷嘴与以往的喷嘴相比破坏量为10倍,从此推断出喇叭形喷嘴可有效地产生气穴现象。另外最大破坏量发生在离试料距离为40~50倍喷嘴口径处。本公司的水中清洗机均采用这种喇叭形喷嘴。
graph: 破坏量的比较
图3. 破坏量的比较
像片1 表示利用喇叭形喷嘴在水中进行喷射的效果。
将高压水在水中及大气中喷射到砖头上,水中的高压水穿透砖头,并且孔径要比大气中大两倍,可知水中喷射比大气中喷射更具威力。
实验条件为喷嘴直径1.5mm,压力30MPa,喷射时间10秒,喷嘴与试料间的距离30mm。
在利用气穴现象的水中喷射中,使用喇叭形喷嘴可发挥比大气中更高的清洗能力。
水中清洗 大气中清洗
像片: 砖头 (水中清洗后) 像片: 砖头 (大气中清洗后)
 孔被穿透,有裂痕发生
像片1. 砖头的破坏量实验
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