基于高压水射流清洗技术的环卫机械清洗系统设计

基于高压水射流清洗技术的环卫机械清

洗系统设计

摘要：本文通过介绍高压水射流清洗技术的发展历程、特点及其清洗原理，对采用高压水射流清洗技术的环卫机械清洗系统的设计选型进行分析讨论，并以

某公司污泥转运车清洗系统后门固定清洗无法实现进行设计验证并提出解决方案。

关键词：高压水射流环保机械清洗系统

1、前言

1.1、高压水射流清洗发展概述

高压水射流清洗技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术，最早出

现在19世纪中叶，到20世纪50年代才开始应用于采煤，60年代大批高压柱塞

水泵和增压器的问世推动了水射流技术快速发展。到20世纪70年代，水射流技

术出现了新的研究方向，并研制成功了高频脉冲射流、共振射流和磨料射流，这

些射流的压力虽然并不太高，但威力却高于相同压力的普通连续水射流，并在各

行各也得到了广泛的应用。工业上用高压水射流工艺进行清洗的比例已经到80%-85%。水射流可除去用化学方法不能活难以清洗的特殊覆层，主要用于水垢、锈蚀、油垢、烃类残渣、各种涂层、混泥土、结焦、树脂层、颜料、微生物污泥等

的清除。高压水射流清洗技术在60-70年代开始推广，到80年代以后得到了快

速发展，自80年代中期传入我国以来，逐渐得到了工业界的普遍认同。

1.2、高压水射流清洗的特点

水射流清洗技术是利用水射流使一种或多种材料从另一种物体表面脱离下来

的一种新型清洗技术。高压水射流清洗技术把水作为介质，以射流为核心。集高

压泵、阀、自控系统等于一体，通过高压发生装置，使水流获得巨大的能量后以

特定的流体运动方式从一定形状的喷嘴中高速喷射出来，形成了能量高度集中的

水流。高压水射流技术之所以能脱颖而出，是与其本身的许多特点和优势分不开的。它不仅与水本身所固有的性质有关，也与高压水的力学作用有着密切的联系。其效果较之传统的人工清洗、机械清洗、化学清洗方法具有效率高、无污染、综

合费用低、节能、不腐蚀损伤基体、易于实现机械化、自动化和智能控制等诸多

优点，可清洗形状和结构复杂的零部件，能在空间狭窄、恶劣有害场合进行作业，因此世界各国大力发展高压水射流清洗技术。

1.3、高压水射流清洗的原理

高压水射流冲洗到物体表面时，其原有速度的大小、方向均发生改变，其动

量也随之发生改变。其动量的改变是由于射流和物体间的相互作用引起的，失去

的一部分动量以作用力形式传递到物体表面上。当连续水射流连续冲击物体表面时，形成稳定的冲击力。这种稳定的冲击力就能有效的去除物体表面上的覆盖层。

2、环保机械清洗系统设计

随着近年来城镇化快速发展，城市生活垃圾激增和雾霾的出现，城市管理和

环境卫生领域需求的不断升级，环保机械将成为特种设备行业发展的另一片蓝海。环卫机械也应运而生，并得到了长足的发展和广泛的应用。其中清洗系统是环卫

机械设计的重要环节和组成部分。从前言了解了高压水射流清洗技术的发展概况、特点及其清洗原理。下文结合高压水射流清洗技术对环卫机械清洗系统进行设计、选型。

2.1环卫机械清洗系统的组成

环卫机械清洗系统是由水箱、液位计、过滤器、高压水泵、溢流阀、压力传

感器、电磁阀、喷枪、喷嘴等组成。由于现在汽车上只有24V电压，无法带动高

压清洗水泵工作，国内一般采用两种方式：（1）由一个副发动机+高压水泵（见

如下原理图a）.(2)由取力油泵+控制阀+液压马达+高压水泵（（见如下原理图b）：

综上所述，

两种方式只是驱动高压水泵的方式不一样而已，其清洗系统的组成几乎都一样。

（1）水箱：为系统提供水源，水箱安装有液位计，当水位过高或过低时，

液位计报警，保证水箱不溢流，确保整个清洗系统供水安全。

（2）手动球阀或者气控球阀：为整个清洗系统的水路总开关，只有开启后。整个清洗系统才能正常工作。

（3）手动球阀：为水箱的排污口，当水箱需要排污时，打开即可。

（4）水过滤器：水箱的水经过精过滤器，保证水进入高压水泵（即高压水

射流发生器）。

（5）溢流阀：限制主水路最大工作压力，防止因冲击引起的水路元件损坏，提高系统安全性。

（6）高压水泵：即高压水射流发生器，为清洗系统提供大流量的水，以满

足喷嘴的压力和射程。

（7）和（8 ）喷嘴和手持喷枪：即高压水射流发生装置的执行元件，使高

压水射流发生器产生的大流量水通过等效直径较小的孔形成高压射流。因安装方

式和位置不同而有手持和固定喷嘴之说。

（9）驱动源：不管是副发动机还是液压马达，都是为高压水泵提供强大的

扭矩和功率。

2.2清洗系统总体设计方案和基本参数

由于现在环卫清洗机械的分类复杂，品种繁多，但其实现的功能都是完成清洗作业。一般清洗车的基本参数应满足下表1的规定：

表1清洗车基本参数

序号项目

参数值

清洗路面

清洗

管道

清洗墙面

1清洗水压力 Mpa≥5≥10≥0.3

2清洗水流量

L/min

≥60≥60≥30

3清洗宽度 m ≥清洗车

宽度

无无

清洗车清洗系统设计的主要部件包括：驱动源的选择、水箱的设计、高压水泵的选型、喷嘴的设计计算、管路及附件选型。

2.2.1驱动源的选择

由于现在汽车上只有24V电压的限制，无法带动高压清洗水泵工作，国内一般采用两种方式：（1）由一个副发动机+高压水泵（见如下安装图a）.(2)由取

力油泵+控制阀+液压马达+高压水泵（见如下安装图b），但两者成本相差比较大，在设计时需综合考虑设计成本及安装空间的限制。

1-高压水泵 2 -油箱 3-副发动机

安装图a

1-高压水泵 2 –联轴器 3-液压马达

安装图b

2.2.2水箱的设计