根据处理对象和水刀自旋转喷头结构尺寸的不同，将其分为3类。笔者结合实物图片加以简单阐述。

    第一类：表面预处理用自旋转喷头。

    高压水射流表面预处理的典型应用包括：大型钢质设备表面的除漆、除锈；设备外表面的垢物清除；道面除胶、除标志线、除油污；混凝土破碎等。用于表面预处理的自旋转喷头主要是喷枪用小直径自旋转喷头和大直径旋转喷头。

    枪用自旋转喷头由多束斜向射流形成水力扭矩，由旋转喷头形成枪用旋转射流。与强制旋转喷枪相比，它轻便，无需动力，而且压力与流量范围广，转速多在1000 - 2000r/min，重量为1.3kg左右，最高工作压力280MPa。主要用于换热器壳层清洗，不连续表面的除漆、除锈作业。

    大直径旋转喷头是以高压旋转接头为基础设计制造而成。这类喷头可以自旋转，也可以液压或气动控制强制旋转，旋转直径可以根据射流功率和具体用途确定，一般为300 - 1000mm。将其安装在小推车上，并安装罩壳，便成为平面清洗器。平面清洗器的热门应用是爬壁除锈和机场跑道除胶。

  第二类：管道内壁低压自旋转清洗喷头。这类喷头的共同特点是使用工作压力较低，一般为20 - 50MPa，最大流量为450 L/min，转速多在200 - 500r/min。适用清洗的管道直径为6”-36”。清洗大直径管道内壁附着力不强的垢物是选择该类旋转喷头的标准，最典型的应用是下水道疏通。

    第三类：管道内壁高压自旋转清洗喷头。

    该类喷头是高压水射流清洗管道中最常用的，应用领域包括石油、化工、冶金、电力等多个行业。该类喷头的工作压力多在70 -140MPa，也有少量280MPa的应用。清洗的管道直径多在3”-15”。管道的附着物本身坚硬，附着力强，要想清除该类结垢，不但要有足够的压力和流量，而且射流不能雾化。该类旋转喷头的转速多分为快速、慢速两挡。慢速挡转速为10 -100r/min，快速挡的转速为50为为数不多的旋转体与喷头体做成一体的旋转喷头，轴向尺寸仅为90mm，对于清洗有拐弯的管道非常适用。

    使用加长喷杆的自旋转喷头，最高工作压力280MPa，转速可以控制在15～60r/min，适用于清洗4”-15”的管道。由于使用了加长喷杆，为了防止喷杆与管道内壁的刮卡，一般要与中心定位支架配套使用。旋转喷头与中心定位支架总体较重，在清洗水平管道时，通常采用钢丝绳牵引的方法使旋转喷头进给。

    对于自旋转喷头转速上限和下限、对限速机构的定量设计都还缺乏理论依据，一般都是根据某一类的具体应用通过设计——试验——改进设计——制造产品的方式，制造出适合该类应用的自旋转喷头，如何通过设计试验的积累得出完善的设计理论，使限速机构的设计与转速数值能够有机对应是设计者的追求目标。

平面清洗作业的实例有工厂地面、公路翻修与清洗交通标志、机场跑道除胶、汽车喷漆流水线栅板除漆、运动场跑道除胶、桥梁维修剥层等等。它们的共同特点是都用平面清洗器作业，所不同的只是工况参数、清洗器结构不同。

   一自转的平面清洗器，其特点是主轴垂直于地面。如果将主轴与地面平行，则可设计出多种多样的大直径二维自转喷头用以清洗大直径管道内壁。

    平面清洗器基本上可以分为喷头、旋转接头与支架三个部分。喷头位于最下端，由喷管、喷嘴等主件组成。如果作业要求的是大面积均匀剥层（如机场除胶等），就把执行机构设计成微孔多喷嘴呈列状布置，射流形式均匀、细密呈宽带状；如果作业要求的是局部重点剥层（如维修桥梁的剥层等），就把执行机构设计成四喷管各镶一只圆柱形喷嘴，

其射流可保证足够的点打击力，加之旋转运动就形成了成片剥除厚层的能力。喷管与旋转轴的连接要保证可靠和防松。旋转体是平面清洗器的技术关键所在，它的旋转密封多采用组合密封，且有泄漏导出。除了旋转体的两端轴承外，在底部还安装有推力轴承，以承受重力旋转。高压水自中部进入，轴端输出至喷管、喷嘴，整个旋转体固定在罩板上；支撑架除了起到移动作用外，还可通过螺杆调节整个清洗器距地面的垂直距离（即靶距）。为了调节控制喷头的转速，平面清洗器大都采用强制旋转，即采用液压马达或气动马达作动力，通过对液压或气压压力的调节给出作业的最佳转速。这样，动力与旋转体的输入轴直联，运行非常可靠。

为了提高清洗效率，在增大主机功率的同时，将两个清洗器并联安装，同步控制，使得清洗幅度可提高到1. 5m。这种平面清洗器往往采取车载作业。

平面清洗器的工作压力一般在70 - 100MPa之间，喷嘴形成的作业直径都在500-700mmo另外，采用这种形式，将喷头改造成无喷管成对喷嘴，形成轴向主射流，则可用来进行破碎公路路面等工程作业。

大型容器指大尺寸的釜、罐、槽、舱等，它们的内壁清洗往往借助于三维旋转喷头及其进给机构（叉合称容器内壁清洗装置）。三维旋转喷头的适应工况参数范围很广，加之结构特殊，又有专用的进给装置，已成为高压水射流独立的周边设备之一。

    三维旋转喷头亦即同步绕着两个相互垂直轴旋转的喷头，其转速可在5 -100r/min之间调节，通常最佳工作转速为20～40r/min。三维旋转喷头的基本构成为三维旋转、旋转密封、减速调速3个部分。

形成三维旋转的传动机构一般都采用一对相互垂直的锥齿轮，这已成了共性特点。一种三维旋转喷头。三维旋转喷头的旋转动力也是来源于喷嘴偏置形成的水力扭矩。这里，喷嘴除了形成水射流外，还有两个作用：一是通过主动小齿轮相对大齿轮转动，继而带动转动件和与之连接的外壳绕固定轴（高压水进入通道）旋转，从而形成一对喷嘴绕主动锥齿轮和被动锥齿轮、外壳绕固定轴的同步三维旋转；二是由被动锥齿轮通过轮系带动叶轮反向旋转，同时水射流的一股分量通过一固定喷嘴对叶轮喷射形成阻力矩。叶轮的旋转反馈到锥齿轮则形成减速作用，减速保证了三维旋转喷头的最佳工况，使得射流不雾化，达到高难度清洗目的。

 从该喷头结构分析，轮系的设置使结构比较复杂，而且减速调节不方便、减速作用不可知，但这一典型结构清晰揭示了三维旋转喷头的三大要素。

 另一种三维旋转喷头。实现喷嘴自身的自转和喷头体的公转的基本结构。该喷头在技术上有以下几个特点：采用与主轴同轴转动的减速机构，实现转动无级减速，确保射流不雾化，达到强力清洗剥层的目的，喷头转速的调节依赖减速机构压力的调节；采用套筒间隙密封，选择高弹性耐磨材料实现高压下的旋转密封，同时保证两个旋转轴的运行可靠性，避免高压密封抱轴现象；锥齿轮减速比很讲究，i=Z2/Z1必须是非整数，亦即22与Z1必须互为素数，i的整数部分要满足运动轨迹密度的要求，i的小数部分则由一对互为素数的齿数Z1和Z。确定，这样才能保证旋转射流轨迹不重复，否则就会出现漏洗面积；喷嘴的设计要与泵相匹配，其偏心要考虑整体结构给出，偏心太大初始转速太快，偏心太小则初始转矩过低而使喷头不能启动，这些都是不合适的。

三维旋转喷头的射流轨迹形成了一个球状的包络面。然而，要将这样一个喷头送至大型容器的每一个局部并且与之保持最佳靶距，就需要进给机构。

三维旋转喷头的喷嘴与喷头体相连接的喷管，有的做成弯曲状，有的加长延伸，还有的对置两个主动锥齿轮，即两边各置一对喷管、喷嘴。这些变形的目的都是为了增加射流的水力扭矩，同时扩大喷头的旋转半径以简化进给机构。

 齿轮轮系，用以调整两个喷嘴的相对位置（喷嘴轴心线间的距离变化），亦即调整由射流形成的旋转扭矩，从而也在一定范围调节了转速。该三维旋转喷头适用功率范围为37-370kW。

旋转接头又叫旋转体，它起着连接转体件（喷头）与固定件（喷管）的作用。旋转接头用途很广，形式多样，是水射流设备常涉及的主要部件。头可以随意连接不同型式的喷头，以迅速得到不同形式的射流。也就是说，灵活连接与应用是旋转接头单独作为一个产品的主要作用。旋转接头既能紧密连接相对转动件，又能使相对转动件延长距离或改变方向。

 为强制型旋转接头。高压水自径向进入，接头体不转，而另有动力输出轴与该接头轴伸端键连接，强制中心轴旋转，从而带动喷头、喷杆或软管转动。很显然，这种接头进、出水呈垂直布置，不仅改变了出流方向，而且延长了执行元件的距离。强制旋转一般将转速控制在500-600r/min，适应压力为150-200MPa。压力越高，转速越高，旋转密封的难度也就越大。当同样性质的旋转接头用在缠绕胶管的绞盘上，高压水自绞盘轴端进入软管，由于绞盘转速很低，因此旋转密封仅采用O形圈附以挡圈即可解决。旋转密封从材料和结构都

需精心设计。同轴自转型旋转接头，高压水同轴进出。这种接头多用于二维自转喷头。不难理解，该接头与多孔喷嘴相连接就是多种形式的旋转喷头。它的旋转动力来自多孔喷嘴，其工作压力为70MPa，转速约400r/min。限速主要靠注入黏性油，由转子搅动黏油形成反力矩。注油的另一主要目的是润滑。在转子两端各置一段旋转密封，并且通过一个向心球轴承和一个平面推力球轴承配合承受旋转运动和射流的反冲力。

是一种自转型旋转接头，它的不同点在于一端采用高压旋转密封，这是一个很大胆的设计，当然也需要精细的工艺保证。三个球轴承并列安装，保证了旋转的平稳。在与密封相对的另一端周向设有注油孔。注意有一个注油孔设在了两个密封圈中间，这是为了延长密封圈的寿命。该喷头的转速适应在400 - 600r/min，当然减速来源为外力。也正因为采用端面旋转密封承受着射流反冲力，所以最大限度地减小了周向旋转摩擦。旋转扭矩要求仅为图8—23的1／7左右，亦即实际旋转密封摩擦耗功小多了。该喷头工作压力范围为70-140MPa。

旋转接头的设计关键，一是处理相对转动的结构关系，二是高压旋转密封。由于旋转喷头的旋转动力和限速阻力大都来源于外力，这就使其设计更为简单，但是小直径的旋转接头还是比较难以处理好这些矛盾的。从上述3个实例可见，旋转接头的转速要求都较低，因此必须与相应的喷头和限速机构或强制转动机构适配，否则它是难以保证高压旋转密封的。再者，旋转润滑也很重要，必须予以重视。

高压水射流某种程度上又叫做高速水射流，其速度接近1000m/s也是很正常的。利用高速水射流形成真空引射的特点，仿照水射流真空泵的原理进行设计，真空喷头便成了高压水射流设备的一个附加功能件，它以很低的成本在吸上和输送用途中可与水刀射流真空泵相媲美。