王志康船厂技革生涯回忆录

应用文丘里效应在船厂初显身手

我的技革生涯（一）

1963年8月，哈尔滨工业大学毕业分配回到在上海老家的江南造船厂。进厂第一年参加劳动实践锻炼。因在大学学习的是电站锅炉专业，分配在船体车间的锅炉工段装配小组参加劳动。组长是杨雪东，带我的师傅傅德明。他们俩对我这个新来的大学生又关心，又照顾。

锅炉工段专门负责生产压力容器，而压力容器内径往往比较小，容器的内部焊缝的焊接，焊工要爬进去焊接。有的根本无法进去，内部不易手工施焊。在采用自动焊时，焊后多余焊剂的回收很困难，有的人根本进不去回收。因为本性喜欢专研技术，俄语在大学已经有一定基础，就想去了解一下当时比较先进的苏联，他们是怎么解决此问题。在上海图书馆查阅俄语文献，找到有关的文献介绍，心里一亮，在家里根据文献介绍提示，自己着手设计图纸。

在车间领导的支持下，很快加工、安装成功。设备又简单，又可靠，使用下来，自动焊接操作工非常满意。进厂第一炮打响！（见图1）

因为在第一年劳动期间，小年轻就成功了技术革新项目。到第二年1964年，劳动锻炼结束，回到车间技术组。当时车间第一把手钱生荣和技术组组长张居荣商定，决定安排我负责车间的技术革新工作，并且分配张毛头等三个工人师傅和我一起合作。

依靠气力引射器产生真空，回吸焊剂。整个设备没有可动部件(都处于静止状态），体积小，结构简单,可靠性强。（见图1中的容器顶部银白色的管子即是气力引射器。）此真空发生器不像电动机械真空泵体积庞大，转动机构复杂，可靠性差。而且它的设备成本很小，在具有压缩空气源的生产场地 ，使用它相当方便、可靠。

焊剂回收器的成功是依靠气力引射器产生真空，抽吸粉体。从俄文文献介绍，使用压缩空气也可以压送粉体。为此我开始研究设计使用压缩空气压送焊剂，目的是把焊剂自动慢慢地送到小直径容器自动焊接时的熔池区。

在我们技革小组几位师傅一起努力下，很快再次试制成功。得到车间上下领导的认可。（小口径容器内纵焊缝、内环缝自动焊机试制成功后，发表文章在“焊接”杂志1970年第02期。）

焊剂自动回收器在小口径容器自动焊中，试制成功以后，后来又推广到压力架式拼板自动焊接设备上（见图2）。

焊剂自动回收器的试制成功，使我对文丘里管原理制造的气力引射器很感兴趣，这样简单的结构，能够获得相当满意的工作效率。当然它使用的前提是工地必须有压缩空气源。而在造船厂生产车间，不可能没有压缩空气源管道，这可以大大发挥此动力源的作用。

实际上在很多其他行业，往往只有电源，用不着安装压缩空气机，产生真空往往需要依靠电动的机械真空泵，粉体在真空系统中运动就带来比较麻烦的粉尘过滤问题，增加了设备的复杂性。

完成了焊接回收器和容器内部焊缝的焊接设备以后，作为车间的技术革新负责人，看中了解决车间军品工段潜水艇制造过程中，焊缝焊前除锈困难这一难题。潜水艇采用的是AK钢板，对于焊接前表面清洁要求比较高。以前都采用沙轮打磨，很难达到除锈要求。厂焊接试研室也做了一些工作，没有效果。我就去上海图书馆找国外的有关除锈技术信息。从国外杂志上，看到西方已经成功使用真空回吸的喷丸除锈机，其工作时，可以实现无灰尘飞扬的效果。特别适用于工地现场除锈工作。

不过从国外文献介绍的产品来看，有两个不足。一，是真空回收采用的是电动机械真空泵整个设备比较庞大，加上钢丸在系统里面流动，为防止对于整个通道系统的磨损，必须安置严格的除粉尘部件。二，因为要用压缩空气喷丸，所以它必须采用两个能源：电源和压缩空气源。

得到这些宝贵的信息以后，我再三考虑是不是正好使用上类似于焊剂自动回收器上的文丘里管装置，这样可以使得喷丸和吸丸都采用压缩空气源。可以大大简化、缩小整个设备，更加有利于生产车间施工场地上推广使用。考虑到回吸的是比重很大的钢丸，不是比重很小的焊剂，可想而知抄袭苏联原文献中焊剂回收器上的真空引射器结构是行不通的。

意大利物理学家文丘里发现的文丘里效应，也称文氏效应。该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大现象，其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律可知流速增大时，将伴随流体的动压增加，而静压降低，也就是常见的文丘里现象。通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文丘里装置的气力（或者液力）引射器。为此开始深入研究文丘里管的真空引射器的技术特性，找出不同真空参数要求下的引射器尺寸规格系列。利用文丘里效应在现代工程技术中，应用已经不少，但是在造船或钢结构工程制造业中，应用文丘里效应设计成功系列化的气力引射器（泵），而且多项目地试制成功各种实用的设备和工具，在世界上也是领先的！经过深入学习、研究外文文献中有关于文丘里装置技术特性，经过初步计算，然后再做了一系列的结构试验，确定不同真空参数的较佳结构尺寸。参见下图3。

实验室中，经过不断地实验，确定当喷枪在钢板上移动时候喷出的钢丸，依靠气力引射器产生的真空回吸回到系统中，达到无灰尘溢出的实验结果，确定了气力引射器的各部位的尺寸。试制成功以后，厂部和车间马上安排了固定的操作工，制造了数台投入军品生产使用。参见图4和图5。

由于气力引射器研究收获不少，兴趣就更加大了。看到车间的压力架式单面焊两面成型设备，焊接钢板需要单张输入施焊平台，很费时间，且麻烦。如果把吊运方式改进成已经成熟的电磁吊，又考虑对于薄板容易2张，甚至多张，同时被一起吸附，不容易单张吸附操作。

为此又去上海图书馆查阅国外的先进吊运方法：真空吊车。感觉相当满意，符合此工位的单张板材输送吊运。而且正好能够进一步扩大文丘里管装置的气力引射器的应用范围。为此又开始了国内还没有的真空吊运技术的试制研究。

真空吊运是采用对橡胶吸盘抽吸真空，获得吸盘内外压差，使吊运的工件牢牢吸附在吸盘上，实现工件的搬运。所以产生真空的参数要求是真空度偏高，而抽气速效不必太高。选择自创的实验数据表，找到合适的结构尺寸。得到满意的吸附效果。

在此试制过程中，得到车间领导包银富和单面焊两面成型设备生产小组组长毛东山的支持。不过真空吊车的技术牵涉到结构、机械、电气，还有气动自动控制等等方方面面的技术。本人大学毕业没有几年，对于电气和气动自动控制缺少设计经历，需要自己边学习，边设计。同时认真向车间的电气保养组请教。此整个过程得到电气保养组组长马福根师傅的大力帮助。在此对以上领导和师傅们深表感谢。

因为设备相对比较庞大，加工、制造过程得到厂动力科和工具科的大力支持。1973年又试制成功国内第一台真空吊车（真空起吊设备）。参见图6。

1976年毛主席纪念堂建造时候，纪念堂的大型大理石块吊运，北京专门来了不少人学习，而且要去了我们真空吊车的吸盘等很多备件，完成此国家重要的突击任务。

1986年我调到上海造船工艺研究所五室工作，突然他们一室来询问我有关真空吊车的技术问题。告知我他们室领导准备和浙江某企业合作，搞真空吊车市场化生产。一年以后，也开了产品鉴定会，推广成为市场产品。

由于比较充分地掌喔了气力引射器的工作特性和有关它的结构参数特征，在我的脑海中不断地寻找，是否可以在车间实际生产中，再不断扩大它的使用范围。为此逐步又试制成功了雨后外场平台的施工快速除水器（图片遗失），窄小仓室手工焊接除烟器（图片太模糊），分段小合拢肋骨真空码装配器（参见图7，图8），真空码拼板器(参见图9，10）。实现了使用气力引射器技术的一系列发明小项目。

利用文丘里效应在现代工程技术中，应用已经不少，但是在造船或钢结构工程的生产过程中，应用文丘里效应设计成功系列化的气力引射器（泵），而且多项目地试制成功各种实用的设备和工具，在世界上也是属于别出心裁的创新！

王志康　16-11-10

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文丘里效应