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什么是水中清洗?

关于通过水射流进行的高压清洗,气中清洗方法是一般的方法,但根据清洗目的,也有水中清洗方法。
本公司将自主开发的水中清洗方法称为“U-Jet”,并从1985年开始销售。在此,就水中清洗的清洗效果加以说明。

水中喷射和气穴

在水中喷射水射流后,通过周围水的阻力,将大幅降低水射流的冲力。
和水中喷射和气中喷射时的喷嘴出口之间的距离与水射流喷射压力的关系如图1所示。在气中喷射时,如和喷嘴出口之间的距离在约100mm范围以内,水射流的冲力不会减弱。但水中喷射时,从约20mm开始就会减弱,到约90mm时则降至1/2。
这样,水中喷射水射流后,由于水的阻力,喷射力会大幅下降。但在另一方面,水射流和周围水之间会产生气穴。被广泛用于半导体、精密设备部件清洗的超声波清洗使用了这种气穴。
 喷射力的比较
图1 喷射力的比较

气穴是指在液体内部的压力低于饱和蒸汽压,形成沸腾,并产生微小气泡的现象。
在水中喷射中,水射流和周围水之间形成漩涡。和台风一样,漩涡中心部位的压力下降,从而产生气穴。 气穴所产生的微小气泡流入下方,周围压力升高后,瞬间被压碎。
此时所产生的达数GPa的冲击压力会产生剧烈的噪声,并破坏处于水射流下方的物体表面。在水中清洗中,气穴的清洗力和水射流的喷射力相辅相成。

 

水中喷射脑喷嘴“喇叭形喷嘴”

在水中喷射时,通过水射流的喷射,产生气穴。本公司所开发的“喇叭形喷嘴”形状虽然简单,但能有效产生气穴。
该喷嘴出口呈下宽锥形,通过进入锤内的水,促进水射流周围产生漩涡,并有效产生气穴。(图2)
此外,有报告称,在水射流下方汇聚了微小气泡的气穴气泡云具有比一个气泡更大的破坏力。
喇叭形喷嘴
图2 喇叭形喷嘴

图3显示的是喇叭形喷嘴和喷嘴出口在传统平型喷嘴的水中喷射时的砖块腐蚀量。 条件是喷嘴直径为1mm、压力为30MPa、喷射时间为10秒
与传统喷嘴相比,喇叭形喷嘴具有约10倍的腐蚀量,预计能够有效产生气穴。此外,在喷嘴试料间距离为喷嘴直径的40~50倍时,可获得最大腐蚀量。本公司的所有水中清洗机都适用了该喇叭形喷嘴。
腐蚀量的比较
图3 腐蚀量的比较

照片1显示的是喇叭形喷嘴的水中喷射效果。
利用水中喷射和气中喷射对砖块喷射水射流,水射流会贯穿水中,或该孔径也比气中时大约2倍,表明水中喷射的威力比气中喷射的威力更大。 测试条件是喷嘴直径为1.5mm、压力为30MPa、喷射时间为10秒、喷嘴试料之间距离为30mm。
这样,使用气穴的水中喷射通过使用喇叭形喷嘴,可发挥比气中喷射更佳的清洗力。

照片1 砖块的腐蚀测试

水中喷射
照片: 水中清洗后的砖块     照片: 气中清洗后的砖块
▲通孔,产生碎片 气中喷射