化油器高壓水清洗機的設計

建寅力，馬 良

（湛江德利化油器有限公司，廣東 湛江524000）

湛江德利化油器有限公司自給上海大眾配套DB76A型化油器以來，逐步嚴格清潔度的檢驗標準，公司上下對清洗技術和清洗設備的應用越來越重視，在不同的污染點上增設了許多清洗設備，其中有不少是自行設計的。下面介紹公司自行研制的高壓水清洗機的設計方案。

1 沖洗方案的設計

高壓水沖洗，是采用清洗液高壓逐孔沖洗的方法，將孔系中的污物沖刷掉。據有關資料介紹，高壓噴洗的壓力范圍從300～3000 kPa不等（當然有的采用德國或丹麥產的高壓柱塞水泵，工作壓力能達7000～10000 kPa），其能量密度比超聲波要高的多，適于清洗帶窄槽或小孔形狀復雜的零件。

1.1 清洗液的選用

本設計以最普通的水作為清洗媒介，由自來水經粗、精過濾而得，第一步暫不考慮加熱，視清洗效果再考慮是否使用高溫水沖洗。

1.2 清洗目標設定

工藝要求該機清洗DB76A化油器本體、上體鈍化后的污物。先沖水后沖氣，沖水時工作壓力達到1000 kPa左右，沖氣達到400～500 kPa或更高，才能滿足化油器清潔度的要求。

1.3 沖冼方式及原理圖

一般地，用水流或氣流間斷沖擊所洗孔比連續沖擊的清洗效果要好。要做到間斷沖洗，有兩種方案：

（1）水流保持連續，夾具體作往復運動；

（2）控制水流的開、斷，而夾具體不動。

前者要做到對準孔沖洗，就要求夾具運動的定位精度較高；后者相對來說容易實現，只要采用通斷電磁閥即能控制水流的通斷，我們采用了這種方法。圖1為清洗DB76A化油器本體的沖洗原理圖。

圖1 清洗DB76A化油器本體的沖洗原理圖

沖洗順序通過電磁閥的通斷實現，噴水時間經過PLC編制程序進行試驗清洗，由清潔度檢驗結果，并顧及生產節拍要求來確定，就DB76A來說，沖洗方式設定為：

Ⅰ部噴水5 s→Ⅱ部噴水5 s→Ⅰ部噴氣5 s→Ⅱ部噴氣5 s。圖中Ⅰ、Ⅱ兩個分配器各開設若干螺紋孔（螺紋孔數根據不同產品的噴水夾具設定），用軟管與夾具體上的噴嘴進水、氣口聯接。

另外，在夾具設計時，應該考慮噴管的布置以達到最佳清洗效果。

圖2 沖洗不同形狀孔道時噴管的布置

圖2為沖洗不同形狀孔道時噴管的布置，圖2（a）表示3個孔道不能同時吹，以免沖力有所抵消；圖2（b）表示沖大孔內壁時，噴管可適當變形；圖2（c）表示沖細長盲孔時，盡量使噴管接近底部。這樣噴嘴應是活動的，可用氣缸將其逼進或退出孔道。

2 元件選型及相關計算

2.1 水泵流量、功率理論計算

選擇與清洗要求相匹配的水泵是本機設計的關鍵，我們先用流體力學知識進行理論計算，再對比選取水泵參數。

①水泵流量

我們將分配器、取水管道及噴嘴簡化為如圖3的數學模型。

圖3 簡化數學模型圖

分配器處水的壓力即為工藝要求的工作壓力，我們在此引出壓力表，其顯示值為Pg1，噴嘴設計為收縮噴嘴，利用截面積變化來加速流體，我們定d1=8 mm（尼龍管的內徑），小端d2=1.5 mm以通過噴嘴中心的水平面為基準面，選取水管液面1及噴嘴出口斷面2，應用總流伯努利方程

H為位勢能，由于分配管高度小，取水管道集中，可略去不計。

Pg1、Pg2為分配器處和噴管2處的表壓力，2處的壓力為大氣壓，故Pg2=0

α1、α2為 動 能 修 正 系 數，為 方 便 計 算 取α1=α2=α，一般地 α=1.05～1.12

V1、V2為 1、2處速度。γ=ρg

hw為能量損失，本例中可以略去沿程損失，只計局部損失

則有:hw=ξ(ξ為局部損失系數，本例中取ξ=0.5×(1-

由連續性方程V1A1=V2A2有V2=

由（1）（2）可得（2）

工藝要求Pg1=106Pa

本例設計中：d1=8 mmd2=1.5 mm

則得V1=1.25 m/s

所以Q=V1d=62.8×10-6m3/s=0.23m3/h

清洗DB76A化油器本體中這樣的噴嘴數量16個，因為在清洗中只有一半噴嘴在工作，則工作總流量 Q總=（16／2）Q=5.02×10-4m/s=1.84m3/h，即為泵的理論流量。

②水泵功率計算：

將水箱、壓力泵、管道、分配器，構成的系統簡化為如圖4所示：

圖4 水泵系統簡化圖

壓力泵流量由上面計算知Q=5.02×10-4m/s，分配器與水箱高差Z1=1m（由操作高度而定）；分配器處的壓力為清洗的工作壓力，即相當為水泵揚程Z2=106／9800=102 m，略去沿程損失和局部損失，則水泵功率近似為

低流量管道泵的效率較低取η=30%，故

同時，我們可以計算求出吸水管徑，在水泵式供水系統中，吸水管允許流速為V允=1.2～2.0，現取V允=1.2，則得出吸水管直徑為

對比采用1"的水管，壓力管徑也可選取相同的管徑。為方便安裝，管道全部采用鋁塑管。

知道水泵流量Q和功率P以及清洗工作壓力。考察國內水泵廠家的產品，我們選擇了廣州第一水泵廠生產的GDL型立式多級管道泵：25GDL2-12×9，通徑為 25 mm、流量 2m3/h、揚程 108 m、功率為1.96 kW，水泵的軸、軸套、外筒體用不銹鋼制造，杜絕清洗過程污染的再發生。

2.2 過濾泵選型

主要參考其排量，只要大于或等于壓力泵的排量即可，即Q濾=2m3/h，DB76A化油器有上體、本體之分，考慮集中清洗及減少占地面積，我們將兩個清洗室做為一體，即一臺機有上述的2個供水系統，2臺壓力泵的吸水量靠一臺過濾泵供給，所以其排量定為4m3/h，從而對照選擇了廣泵生產的GDF25-15（4m3/h流量，15 m揚程）耐腐蝕管道泵。

2.3 電磁通斷閥選擇

整個沖水、沖氣系統的可靠性主要由通斷閥和水泵決定，對比產品性能，我們選擇日本SMC廠家的先導式二通電磁閥：控水用vxp2260-10-5D，通徑為1"；控氣用vxp2140-04-5D，通徑為1/2"。在設計水氣系統時，需要注意通斷閥啟閉所具有的克服反向壓力的能力，若不具備，應象原理圖中所示，在分配器的進水口和進氣口分別增設單向閥，若該閥的啟閉不可靠，將會造成高壓水會進入氣路，壓縮空氣進入水路的現象，更嚴重的是會造成很大的水擊壓力，損害管道和水泵。

2.4 結構設計

水箱、清洗室構成本臺清洗機的主體框架，水箱由清洗水回收槽和清潔水槽組成，其容積由公式V槽=1.5×2.5×V泵分（每分泵水量）算出，清洗室底部設計成漏斗狀，沖淋后的水由此流入回收槽，防止濺水的門與水平面成80°角，兩側開設導向滑道，清洗室的頂板門都由厚5 mm的有機玻璃鑲嵌。水箱和清洗室都是由厚2 mm的不銹鋼焊接而成，力求作到美觀，其結構不再詳述，可以參考《非標設計手冊》之三。

為保證清洗效果，除了各部件采用不銹鋼制作外，過濾系統十分重要，我們采用了三級過濾：清洗水經過400目磷銅絲布流入回收箱，過濾網要求隨時清洗，過濾泵前設有200目不銹鋼絲布粗過濾，泵后采用棉質濾芯精過濾，以達到100μ的過濾精度，過濾器要定期清洗或更換。

3 清洗效果檢測

水清洗機在2010年6月進行了驗收。分配器上的表壓顯示為900～1000 kPa，說明該機工作壓力設計達到了設計要求。然后將DB76A化油器本體鈍化后，經高壓水清洗，再進行烘干，檢測其清洗度，結果表示雜質的顆粒數比原來手工清洗的降低了60%以上，經過裝配前及裝配中的多次清洗，完全達到了化油器的清潔度要求，這說明清洗機實現了預期的設計目標。

4 結束語

經過一年的實際使用，該機故障率低，清洗效果穩定可靠。公司認定該機研制是成功的，應推廣應用。目前，公司又制造了2臺這樣的水清洗機，用于摩托車化油器的本體清洗。

[1]曹 勇.精密清洗技術[J].汽車化油器，1997，（4）：55-56.