CN100427214C

CN100427214C - 射流振荡器

Info

Publication number: CN100427214C
Application number: CNB2005101262498A
Authority: CN
Inventors: 孙厚钧
Original assignee: Beijing Huayang Huimin Sci & Techn Co Ltd; Beijing Huayang Huimin Sci & T
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: CN1978068A

Abstract

本发明涉及一种射流振荡器，本发明的射流振荡器，包括本体、入水管、振荡室、高压喷嘴和输出口，其中振荡室包括主流道和位于主流道左、右两侧的圆滑过渡曲面形状的左反馈涡室和右反馈涡室，其中在左反馈涡室与入水管连接位置处，左反馈涡室的室壁面的切面与入水管中轴线的夹角α为100°～160°；在右反馈涡室与入水管连接位置处，右反馈涡室的室壁面的切面与入水管中轴线的夹角β为90°～100°。本发明的有益效果是：绝对避免了水流居中流下不起振的现象，所以本发明中振荡现象的触发完全可以通过振荡室的形状决定的，而不依赖于精确的安装技术，所以使用更加可靠；同时该种形状的振荡室有利于振荡更加剧烈，大幅提高了能量利用率。

Description

射流振荡器

技术领域

本发明涉及一种振荡器，尤其是一种用于流体中的射流振荡器。

背景技术

由本发明人发明并已授权的名称为“喷射振荡式液体混合充气机”、专利号为ZL98218398.4的实用新型专利中公开了一种用于流体的射流振荡器，见图1，其结构包括本体1，在本体1内设有相互连通的入水管、振荡室和左输出流道19、右输出流道21，其中振荡室内由左隔板18、右隔板20分隔成居中的主流道和居于左、右两侧的左反馈通道17、右反馈通道28，在左、右反馈通道上各自形成左反射戽斗16、右反射戽斗27，入水管相对于主流道是偏置的，其内装有高压喷嘴。振荡原理为：由高压喷嘴射出的射流，由于附壁效应会贴附在一侧隔板，图1中实线箭头表示此射流贴附在左隔板18上，进而由左侧输出流道19射出；然而在喷嘴中射出的中速射流射入左输出流道19的同时，也会有一小部分射入左反射戽斗16，这一小部分水流被反射后就由左反馈通道17冲向喷嘴出口右边，由动量合成的矢量法则，使后续射流不复能贴附在左隔板18上面，而改变为如图1中虚线箭头所表示的那样切换到右侧循着右隔板20前进，大部分主流继而通过右输出流道21射出。与此同时，在大部分主流进入右输出通道21的时候，另一小部分射流则被右反射戽斗27挑回到右反馈通道28，又从右侧逼迫中压水喷嘴输出的射流切换到右侧，实现了否定的否定，使水射流再次由左输出流道19流出。完成“左侧-右侧-左侧”一个周期并将循环往复，周而复始地交替变向射流。该专利中所公开的这种振荡射流器能够实现以方向交变间歇脉冲射束形式进行射流，但是该装置的反馈通道各输出通道均狭窄，容易造成堵塞，一旦堵塞就会影响整个装置的正常运行。本发明人发明的另一份名称为“纯水力自动充气与搅拌装置及其使用该装置净化水的方法”、专利号为ZL02104240.3的发明专利中公开了另一种射流振荡器。见图2，其结构包括本体1，在本体1内设有相互连通的入水管、振荡室和渐阔输出口13，其中振荡室包括主流道和位于主流道左、右两侧的左反馈涡室12和右反馈涡室11，在左、右反馈涡室与渐阔输出口13连接位置形成左挑流尖10、右挑流尖9，入水管相对于主流道是偏置的，其内装有高压喷嘴。工作时，由喷嘴射出的高速水流，由于湍流附壁特性附贴在左反馈涡室12的壁面，并形成逆时针涡流，大部分主流进入渐阔输出口13，根据卡门涡街原理，小部分射流被左挑流尖10挑回到右反馈涡室11形成顺时针涡流，从右侧迫使喷嘴输出的射流切换到右侧，完成“逆时针-顺时针-逆时针”的一个周期，并将循环返复产生交替变向地振荡。该装置同样能够实现射流的交替换向振荡，而且在振荡室内没有设置隔板，依靠流体自身实现振荡，这样就不易发生堵塞现象，使工作更加可靠。但该装置由于其左、右反馈涡室形状比较扁平，且基本对称，从而使得振荡不够剧烈，能量损失大。另外上述几种结构的射流振荡器，触发振荡现象在很大程度上依赖于喷嘴的安装，即喷嘴一定要精确地偏置安装在振荡室的某一侧，位置稍微居中，就可能使水流经振荡室的中央位置邮输出口流出，而不会触发振荡。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能够确保触发振荡现象，并且振荡更加剧烈、能量利用率高的射流振荡器。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的射流振荡器，包括本体，在本体内设有相互连通的入水管、振荡室和输出口，入水管内安装有高压喷嘴，其中振荡室包括主流道和位于主流道左、右两侧的圆滑过渡曲面形状的左反馈涡室和右反馈涡室，其中在左反馈涡室与入水管连接位置处，左反馈涡室的室壁面的切面与入水管中轴线的夹角α为100°～160°；在右反馈涡室与入水管连接位置处，右反馈涡室的室壁面的切面与入水管中轴线的夹角β为90°～100°。

其中所述α为150°，β为90°。

其中所述入水管的中轴线相对于输出口的中轴线偏置于左反馈涡室一侧。

其中所述左、右反馈涡室在与输出口连接处形成左挑流尖、右挑流尖，相应地，左、右反馈涡室在靠近输出口位置各自形成左反射戽斗和右反射戽斗，左反射戽斗的容积是右反射戽斗的容积的1.1～1.8倍。

其中所述左挑流尖高于右挑流尖0.5-2cm。

其中所述输出口在入水口处的直径是入水管的直径的1.1倍。

其中所述输出口的起始段内壁上靠近左挑流尖位置设有向中轴线凸出的阻流坎。

其中所述输出口为渐阔输出口。

其中所述振荡室内、主流道下部位置设有隔板I，将其分成左流道I和右流道I，且在隔板I中央位置设有二级输入口和二级输入管，一级振荡室的输出口连通有二级振荡室，二级振荡室内设有隔板II，将其分成左流道II和右流道II，隔板II中央位置设有三级输入口和三级输入管；二级振荡室的输出口连通有三级振荡室，三级振荡室内设有隔板III，将其分成左流道III和右流道III，隔板III中央位置设有四级输入口和四级输入管，所述三级振荡室输出口为渐阔输出口；所述二级振荡室的输出口处的左、右两侧各自设有左下连接管和右下连接管，所述入水管的出水口处左、右两侧各自设有与其垂直的左上连接管和右下连接管，相应的左下、左上连接管连接有左反馈流道，右下、右上连接管连接有右反馈流道，所述左反馈流道、右反馈流道各自所在的平面垂直于各振荡室所在平面。

其中所述左下连接管和右下连接管与三级振荡室连接位置形成左挑流尖I和右挑流尖I。

(三)有益效果

本发明的射流振荡器的优点和积极效果在于：本发明中，由于左反馈涡室的室壁面的切面与入水管中轴线的夹角α为100°～160°，即反馈涡室的室壁面呈光滑流畅的曲面形状，且与入水管壁面为光滑过渡连接；而右反馈涡室的室壁面的切面与入水管中轴线的夹角β为90°～100°，即右反馈涡室的室壁面与入水管壁面之间为间断面，这就保证了左、右反馈涡室的绝对不对称，形状差异非常大，于是在振荡器初始启动时，水流绝对地偏向左反馈涡室，贴附在左室壁上，继而完成循环往复的振荡，绝对避免了水流居中流下不起振的现象，所以本发明中振荡现象的触发完全可以通过振荡室的形状决定的，而不依赖于精确的安装技术，所以使用更加可靠；同时该种形状的振荡室有利于振荡更加剧烈，大幅提高了能量利用率。

附图说明

图1是现有的一种射流振荡器的结构示意图；

图2是现有的另一种射流振荡器的结构示意图；

图3是本发明射流振荡器的第一种实施例的结构示意图；

图4是图3中沿A-A线的剖视图；

图5是图3中沿B-B线的剖视图；

图6是本发明射流振荡器的第二种实施例的结构示意图；

图7是图6的左视图。

图中：1.本体；2.入水管；3.隔板I；4.左流道I；5.右流道I；6.二级输入口；7.左流道II；8.右流道II；9.右挑流尖；10.左挑流尖；11.右反馈涡室；12.左反馈涡室；13’.一级振荡室的输出口；14.三级输入口；16.左反射戽斗；17.左反馈通道；18.左隔板；19.左输出流道；20.右隔板；21.右输出流道；22.隔板II；23.二级振荡室的输出口；24.隔板III；25.左流道III；26.右流道III；27.右反射戽斗；28.右反馈通道；29.左下连接管；30.右下连接管；31.左上连接管；32.右上连接管；33.左反馈流道；34.左挑流尖I；35.右挑流尖I；36.阻流坎；13.渐阔输出口。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。

参见图3、图4和图5。本发明的射流振荡器的第一种实施例，包括本体1，在本体1内设有相互连通的入水管2、振荡室和渐阔输出口13，其中振荡室包括主流道和位于主流道左、右两侧的圆滑过渡曲面形状的左反馈涡室12和右反馈涡室11，左、右反馈涡室在与渐阔输出口13连接处形成左挑流尖10、右挑流尖9，相应地，左、右反馈涡室在靠近渐阔输出口13位置各自形成左反射戽斗16和右反射戽斗27，入水管内安装有高压喷嘴。在左反馈涡室12与入水管2连接位置处，左反馈涡室12的室壁面的切面与入水管2的中轴线的夹角α为150°，该角度在100°～160°范围内均是可行的；在右反馈涡室11与入水管2连接位置处，右反馈涡室11的室壁面的切面与入水管2的中轴线的夹角β为90°，该角度在90°～100°范围内均是可行的，入水管2的中轴线相对于渐阔输出口13的中轴线偏置于左反馈涡室12一侧。本发明中，左、右振荡室形状差别较大，不再是现有的基本对称的形状，特别是α为150°，而β为90°这样就加大了调制深度，使得由喷嘴喷出的射流更加迅速有力地贴附在左反馈涡室12的室壁上，而在右反馈涡室11的室壁上形成断流，从而使出口处的射流振荡更加凶猛；本发明中左反射戽斗16的容积大于右反射戽斗27的容积1.5倍，该倍数在1.1～1.8倍范围内都是可行的；渐阔输出口13在入水口处的直径是入水管2的直径的1.1倍；左挑流尖10高于右挑流尖9-2mm，输出口13的起始段内壁上靠近左挑流尖10位置设有向中轴线凸出的阻流坎36，以形成旋涡，使卡门涡街的脱离现象更加显著，引发输出口处的阻力起伏变化，使射流通、断交替，形成水锤现象，使反馈的脉冲量强度更强，改变来流方向，提高了出口压力。经实际测试，在入口压力为100Mpa时，出口压力波峰值可达到150Mpa，通常可超出45％。而传统的状况是：入口压力为100Mpa时，出口压力通常只有50Mpa。

该实施例的工作过程为：首先，由喷嘴喷出的射流大部分沿着主流道进入渐阔输出口13，少部分射流被左挑流尖10挑回，如图3中实线箭头所示，贴附在左反馈涡室12的室壁上顺时针流动，到入水管2的出口处，推动射流大部分由主流道中流向渐阔输出口13，同时也会有少部分射流被右挑流尖11挑回，如图3中虚线箭头所示，贴附在右反馈涡室11的室壁上逆时针流动，到入水管2的出口处，推动射流大部分由主流道中流向渐阔输出口13，又有少部分射流贴附在左反馈涡室12的室壁上顺时针流动......如此循环往复，交替振荡。

参见图6、图7。本发明的第二种实施例多级振荡器的结构，包括本体1，在本体1内设有相互连通的入水管2、振荡室和一级振荡室的输出口13′，振荡室内、主流道下部位置设有隔板I3，将其分成左流道I 4和右流道I5，且在隔板I3中央偏左位置设有二级输入口6和二级输入管，一级振荡室的输出口13′连通有二级振荡室，二级振荡室内设有隔板II22，将其分成左流道II7和右流道II8，隔板II22中央偏左位置设有三级输入口14和三级输入管；二级振荡室的输出口23连通有三级振荡室，三级振荡室内设有隔板III24，将其分成左流道III25和右流道III26，隔板III24中央偏左位置设有四级输入口36和四级输入管，三级振荡室输出口为渐阔输出口；二级振荡室的输出口23处的左、右两侧各自设有左下连接管29和右下连接管30，左下连接管29和右下连接管30与三级振荡室连接位置形成左挑流尖I34和右挑流尖I35。入水管2的出水口处左、右两侧各自设有与其垂直的左上连接管31和右下连接管32，相应的左下、左上连接管连接有左反馈流道33，右下、右上连接管连接有右反馈流道。左反馈流道33、右反馈流道各自所在的平面垂直于各振荡室所在平面，本实施例的多级振荡器的末级输出口13为渐阔输出口。由于左、右反馈流道与振荡室是垂直布置的，克服了现有技术中容易被泥沙堵塞的难题，利于延长寿命，可以长久使用。

另外，本发明的多级振荡器也可用于炼钢工艺中加强钢包中对钢水的扰动。

本实施例中具有三个相互连通的振荡室，最后的振荡室，即三级振荡室的输出口为渐阔输出口；而其余振荡室的输出口均为渐收式的。振荡室的数量不只限于三个，还可以有更多个。

本发明中，由最后的输出口射出的射流经过多次振荡射流的叠加，形成多级串联放大器，总放大倍数为各级放大倍数的乘积，所以异常剧烈、凶猛。本发明的多级振荡器也可以由二个单级振荡器或更多个单级振荡器组成。

本实施例多级振荡器的工作过程为：如图6中实线箭头所示，由喷嘴喷出的射流，依次经左流道I4、右流道II8、左流道III25，由最后的渐阔的出水口喷出，在经由左挑流尖I34是时，少部分射流被挑入左下连接管29、经左反馈流道33、左上连接管31，推动由喷嘴喷出的射流改变方向，如图6中虚线箭头所示，依次经右流道I5、左流道II7、右流道III26，由最后的渐阔的出水口喷出，在经由右挑流尖I35是时，少部分射流被挑入右下连接管30、经右反馈流道、右上连接管32，又推动由喷嘴喷出的射流改变方向，如此循环往复，不断振荡。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims

1.射流振荡器，包括本体(1)，在本体(1)内设有相互连通的入水管(2)、振荡室和输出口(13)，入水管内安装有高压喷嘴，其中振荡室包括主流道和位于主流道左、右两侧的圆滑过渡曲面形状的左反馈涡室(12)和右反馈涡室(11)，其特征在于在左反馈涡室(12)与入水管(2)连接位置处，左反馈涡室(12)的室壁面的切面与入水管(2)中轴线的夹角α为100°～160°；在右反馈涡室(11)与入水管(2)连接位置处，右反馈涡室(11)的室壁面的切面与入水管(2)中轴线的夹角β为90°～100°。

2.如权利要求1所述的射流振荡器，其特征在于所述α为150°，β为90°。

3.如权利要求1所述的射流振荡器，其特征在于所述入水管(2)的中轴线相对于输出口(13)的中轴线偏置于左反馈涡室(12)一侧。

4.如权利要求1所述的射流振荡器，其特征在于所述左、右反馈涡室在与输出口(13)连接处形成左挑流尖(10)、右挑流尖(9)，相应地，左、右反馈涡室在靠近输出口(13)位置各自形成左反射戽斗(16)和右反射戽斗(27)，左反射戽斗(16)的容积是右反射戽斗(27)的容积的1.1～1.8倍。

5.如权利要求1所述的射流振荡器，其特征在于左挑流尖(10)高于右挑流尖(9)0.5-2cm。

6.如权利要求1所述的射流振荡器，其特征在于所述输出口(13)在入水口处的直径是入水管(2)的直径的1.1倍。

7.如权利要求1所述的射流振荡器，其特征在于所述输出口(13)的起始段内壁上靠近左挑流尖(10)位置设有向中轴线凸出的阻流坎(36)。

8.如权利要求1～7之任一所述的射流振荡器，其特征在于所述输出口(13)为渐阔输出口。

9.如权利要求1、2或3所述的射流振荡器，其特征在于所述振荡室内、主流道下部位置设有隔板I(3)，将其分成左流道I(4)和右流道I(5)，且在隔板I(3)中央位置设有二级输入口(6)和二级输入管，一级振荡室的输出口(13′)连通有二级振荡室，二级振荡室内设有隔板II(22)，将其分成左流道II(7)和右流道II(8)，隔板II(22)中央位置设有三级输入口(14)和三级输入管；二级振荡室的输出口(23)连通有三级振荡室，三级振荡室内设有隔板III(24)，将其分成左流道III(25)和右流道III(26)，隔板III(24)中央位置设有四级输入口(36)和四级输入管，所述三级振荡室输出口为渐阔输出口；所述二级振荡室的输出口(23)处的左、右两侧各自设有左下连接管(29)和右下连接管(30)，所述入水管(2)的出水口处左、右两侧各自设有与其垂直的左上连接管(31)和右下连接管(32)，相应的左下、左上连接管连接有左反馈流道(33)，右下、右上连接管连接有右反馈流道，所述左反馈流道(33)、右反馈流道各自所在的平面垂直于各振荡室所在平面。

10.如权利要求7所述的射流振荡器，其特征在于左下连接管(29)和右下连接管(30)与三级振荡室连接位置形成左挑流尖I(34)和右挑流尖I(35)。