CN103842094A - 压缩空气辅助喷嘴组件 - Google Patents

Abstract

一种压缩空气辅助液体喷嘴组件，具有：导气构件，其限定中心纵向气流通道，该纵向气流通道具有用于耦联到压缩空气供给的上游端和用于径向地向外导引多个压缩空气气流的多个横向通道；液体导引件，其以围绕具有横跨横向通道延伸的多个周向间隔的液体通道的导气构件的方式设置，以用于使压缩的液体和气流相交叉并使液体预雾化；下游膨胀室，其用于接收预雾化的液体；以及排放孔，其与所述膨胀室中心地连通，以用于发射预定的雾化的液体喷射图案。

Description

压缩空气辅助喷嘴组件

交叉参考相关申请

本申请要求于2011年8月3日申请的美国临时专利申请61/514,713的优先权，其合并于此作为参考。

技术领域

本发明大体涉及压缩空气辅助液体喷嘴，且更具体地涉及用于金属冷却、催化裂化、气体洗涤、及其他工业过程的压缩空气辅助液体喷嘴。

背景技术

内混压缩空气辅助液体喷嘴对于产生在许多工业应用中有用的精密的液滴喷射排放是有用的。为了产生精密的液滴排放，这种喷嘴通常（1）在喷嘴内使得压缩空气和液体流体相互作用，以及（2）使液体或预雾化的液体流体冲击设置在喷嘴组件内的冲击杆或类似的冲击元件上。当液流最初被直接冲击到冲击杆上时，诸如在美国专利4,591,099中所示出的，液滴在最终从喷嘴排放出之前有时候可凝集成较大的尺寸。当预雾化的液体流体冲击下游的冲击杆时，诸如在美国专利7,036,753中所示出的，中心地安置在喷嘴内的冲击杆妨碍许多喷射应用所需要的扁平的或中心导引的圆形喷射图案。而且，由于液体和压缩空气流体在这种喷嘴中相互作用的方式，有时候可能很难精确地控制从喷嘴排放的精密的液滴的范围。而且，由于工业喷射系统经常需要大量的这种压缩空气辅助喷嘴，因此需要相对较大的压缩空气需求，此需求很昂贵。

发明内容

本发明的目的为提供一种内混压缩空气辅助雾化喷嘴，其适于产生并排放精密的液滴喷射图案，而不需要可能妨碍所期望的喷射排放的下游冲击杆。

另一个目的为提供一种如上所描述的喷嘴组件，其适于在从喷嘴排放之前更有效地使液体和压缩空气流体相互作用和预雾化。

再一个目的为提供一种上述种类的喷嘴组件，其可有效地排放中心喷射的扁平或全锥形的喷射图案。

再另一个目的为提供一种前述类型的喷嘴组件，其可操作成更有效率的使用压缩空气来有效地使液体流体预雾化。

另一个目的为提供这种喷嘴组件，其在构造上相对简单并因此在制造上是经济的。

基于阅读随后的详细说明和参考附图，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1为根据本发明阐释的喷嘴的纵向剖面；

图2为在图1中的线2-2的平面处截取的所阐释的喷嘴的横切面；

图3为所阐释的喷嘴组件的液体导向件的立体图；

图4为图3中所示的液体导向件的下游端视图；

图5为图3中所示出的液体导引件的侧立面视图；

图5A为在图5中的线5A-5A的平面处截取的液体导向件的横截面；

图6为图3中所示出的液体导向件的上游端视图；

图7为所阐释的喷嘴组件的下游端视图；以及

图8为在图7中的线8-8处截取的所阐释的喷嘴组件的喷嘴尖端的片段剖面。

尽管本发明容许各种变型和可替换的构造，其一些阐释性的实施例已在附图中示出并将在下面被更详细的描述。然而，应理解，在这里并不打算将本发明限定成所公开的特定形式，而是相反地，本发明将覆盖落入本发明的精神和范围内的所有变型、可替换构造和等价物。

具体实施方式

现在更具体地参考附图，示出了根据本发明的阐释性的压缩空气辅助液体喷嘴组件10。在这个例子中，喷嘴组件10包括大体圆柱形地构成的喷嘴主体11，其具有固定于下游端的喷嘴尖端12。本领域技术人员会理解，喷嘴尖端12可通过适当的压紧螺母或类似的紧固件以本领域已知的方式以与喷嘴主体11对接的关系固定。

在这个例子中，喷嘴主体11通过诸如焊接件15固定于连接到压缩液体供给17的液体供给管道或导管16的下游端。所阐释的喷嘴主体11具有缩减直径的上游端部分18，其延伸到液体供给管道15，液体供给管道15由具有多个周向间隔的用于从供给管道15接收液体的入口通道19形成。在这个例子中，入口通道19的每一个都在下游方向上以稍微向内收敛的方式延伸。

根据本发明，喷嘴组件可操作成用于更直接地和有效地使压缩空气和液体流体相互作用，以使得预雾化的液体可从喷嘴尖端排出，而不需要下游冲击销或类似的冲击元件。为此目的，在所阐释的实施例中，喷嘴组件10具有设置在喷嘴主体11的中心圆柱形通孔26内的中心导气管25。导气管25具有扩大的具有外螺纹的上游端28，其固定于空气供应管道29并与其相连通，该空气供应管道29在液体供应管道15内同心地延伸并耦联到压缩空气供给30。具有扩大直径的上游端28限定肩部，其固定地定位并保持在喷嘴主体11的中心通孔26中的埋头孔31内。

在这个例子中，导气管25具有中心地纵向延伸的空气通道35，其具有与空气供应管道29相连通的向内收敛的锥形进入区36，压缩空气通过空气供应管道29被导引到喷嘴主体11。纵向通道35经由下游气孔38与多个横向孔40相连通，在这个例子中孔40的数量为四个，其垂直于纵向空气通道35的中心轴并与其交叉。可替换地，为了提供最大的流动通量，导气管25可仅由两个具有较大直径的横向孔40形成。

通过导气管25的纵向空气通道35加速的压缩空气撞击由交叉的横向孔40形成的室的端壁41。由于压缩气流撞击端壁41，它被径向地向外导引穿过横向孔40，从横向孔40的90°周向间隔的排放孔40a排出。

在实施一个实施例中时，喷嘴组件对于导引多个单独的压缩液体流是有效的，多个单独的压缩液体流体在数量上与径向导引的压缩空气流体相应，以便直接地与单个流体相互作用来加强液滴的分解。为此目的，喷嘴组件10包括环形的液体导向件45，液体导向件45由具有多个周向偏移的轴向通道46形成，每一个轴向通道46都与在喷嘴主体11的相应入口通道19之间连通，并横跨相应的空气流动导向管25的径向排放孔40a。在这个例子中，环形液体导向件45具有上游圆柱形部分48，其设置在喷嘴主体11的埋头孔49内，其中在其两端中间的外部的环形凸缘50与埋头孔49所限定的定位边缘压配合而相接合。液体导向件45形成有锥形进入区51，其限定可与喷嘴主体的埋头孔49相接合的锐利上游边缘52。液体导向件具有下游向内导引的锥形区55，其具有径向端面56。

所阐释的液体导向件45的轴向液体通道46每一个都具有向外径向延伸的U形构造，其中在液体导向件45之间限定多个大体构成为三角形的安装凸耳58，其被支撑在导气管25的下游端。在这个例子中，轴向液体通道46通过下游锥形的且端部的表面55,56与液体导向件45的上游锥形区51连通。液体导向件45的下游端延伸到邻近于导气管25的末端的点，以使得轴向的纵向通道46完全地延伸跨过导气管25的相应的径向排放孔50a，以用于确保各个压缩液体与气流的完全的相互作用，以便使液体有效的相互作用和预雾化。

在实施所阐释的实施例时，预雾化的液滴以高速被导引到导气管25的下游的喷嘴尖端12的膨胀室59，以便在作为通过下游轴向排放孔60排放时被进一步分解和雾化。在这个例子中，膨胀室59在直径上比液体导向件45的外径稍大并具有比其直径相对较短的轴向长度。

在这个例子中，液体排放孔60适于引导大体扇形的喷射图案，在整个喷射图案中均匀分布有精细的液滴。所阐释的排放孔60，其可类似于分配给与本申请相同的委托人的美国专利4,591,099中所公开的排放孔，其公开的内容合并于此作为参考，该排放孔由邻近于喷嘴尖端12下游端的圆柱形混合室62部分地限定，该圆柱形混合室以垂直于喷嘴组件的纵向流动轴的方式横跨喷嘴尖端12在直径上延伸。混合室62与横跨混合室62设置的排放孔60相连通。

为了进一步增强液滴分解和导引到膨胀室59的高速预雾化液体的混合，喷嘴尖端12的膨胀室59与正位于混合室62的中心的上方的混合室62相交叉，以便在垂直于膨胀室59的纵向轴的平面上限定一对径向相对的分段肩部或邻接部64。在这个例子中，肩部或邻接部64之间的通道由大体具有与横向混合室62的直径相同的直径的轴向孔65所限定。排放孔可被构造成用于所期望的喷射图案，诸如借助于具有向外展开的相对端部的横向槽，正如图7中所描述的。

在操作中，可看出，中心地导入喷嘴组件的压缩空气被导引到多个高压径向流体，以用于与相应的压缩液体流体直接相互作用，以便有效和高效地预雾化液体。预雾化的液滴随后以高速被强迫地引导到膨胀室，以用于进一步的分解和最终以预定的喷射图案从喷嘴组件的中心设置的排放孔排放。

根据前面的内容，可看出，本发明的喷嘴组件对于产生和排放精细的液体喷雾是有效的，而不需要可能干涉所期望的喷射排放的下游冲击杆。借助于单独的液体和压缩空气流的直接相互作用，喷嘴组件以有效的压缩空气应用，来有效地预雾化及导引精密的液滴。

Claims (20)

1.一种压缩空气辅助液体喷嘴，其包括：

喷嘴主体，其在下游端具有液体喷射排放孔；

所述喷嘴主体具有用于耦联到液体供给的上游端；

导气构件，其设置在所述喷嘴主体内，该导气构件具有纵向气流通道，所述纵向气流通道具有用于耦联到压缩空气供给的上游端；

所述导气构件具有多个延伸以与所述纵向空气通道横向交叉的横向通道，以用于通过所述横向通道的周向间隔的空气排放孔径向地向外导引多个压缩空气流；

位于所述喷嘴主体内的液体导引件，其限定在数量上与所述横向通道相应的多个周向间隔的液体通道，该液体通道的每一个横跨所述横向通道中的相应的空气排放孔延伸，以用于使压缩的液体和气流交叉，并使所述液体预雾化；

所述喷嘴主体具有膨胀室，以用于接收所述预雾化的液体；以及

所述液体喷射排放孔与所述膨胀室在中心连通，以用于从所述喷嘴发射出预定的雾化的液体喷射图案。

2.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述喷嘴主体在下游端具有喷嘴尖端，其限定所述液体喷射排放孔。

3.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其包括：

耦联到所述喷嘴主体的上游端的供液管；

设置在所述供液管内的供气管，该供气管耦联到导气构件的上游端，以用于将压缩空气供给到所述导气构件的所述纵向空气通道；以及

所述供气管被中心地设置在所述供液管内，以用于围绕所述供气管限定环形的液体流动通道，以便将液体连通到所述液体导引件。

4.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述导气构件的横向通道垂直于所述纵向气流通道向外延伸；以及

所述液体导引件的周向间隔的液体通道平行于所述导气构件的纵向空气通道以及垂直于所述横向通道延伸。

5.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述喷嘴主体包括多个液体通道，每一个液体通道与所述液体导引件的所述周向间隔的液体通道相连通。

6.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述液体喷射排放孔至少由横贯所述纵向气流通道的轴延伸的横向槽限定，以用于排放扁平的扇形喷射图案。

7.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述导气构件由具有缩减直径的通道区域形成，以用于在导引穿过所述横向通道前通过所述导气构件使所述空气加速。

8.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中横向通道限定端壁，通过所述导气构件导引的压缩空气在穿过所述横向通道之前冲击所述端壁。

9.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述周向间隔的液体通道每一个都具有U形构造，其限定在所述导气构件上支撑所述液体导引件的多个周向间隔的安装凸耳。

10.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述多个周向间隔的液体通道完全地横跨所述横向通道的所述空气排放孔延伸。

11.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述液体导引件具有带有径向端面的向内逐渐变细的下游锥形端部区域，以及所述周向间隔的液体通道通过所述下游锥形端部区域和所述径向端面两者相连通。

12.根据权利要求10的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述液体导引件以围绕所述导气构件的方式设置，所述液体导引件的下游端邻近所述导气构件的下游端。

13.根据权利要求1的压缩空气辅助液体喷嘴，其中所述膨胀室具有比所述液体导引件的外径大的直径和比所述膨胀室的直径小的轴向长度。

14.一种压缩空气辅助液体喷射系统，其包括：

压缩液体供给；

压缩空气供给；

喷嘴，其在下游端具有液体喷射排放孔；

所述喷嘴具有用于耦联到所述液体供给的上游端；

设置在所述喷嘴主体内的导气构件，其具有纵向气流通道，该气流通道具有用于耦联到所述压缩空气供给的上游端；

所述导气构件具有横向交叉于所述纵向空气通道延伸的多个横向通道，以用于通过所述横向通道的周向间隔的空气排放孔径向地向外导引多个压缩的气流；

液体导引件，其以围绕所述导气构件的方式设置，并限定在数量上与所述横向通道相应的多个周向间隔的液体通道，每一个液体通道横跨所述横向通道中的相应的空气排放孔延伸，以用于使压缩的液体和气流交叉，并使所述液体预雾化；

所述喷嘴具有膨胀室，以用于接收所述预雾化的液体；以及

所述液体喷射排放孔与所述膨胀室在中心连通，以用于从所述喷嘴发射出预定的雾化的液体喷射图案。

15.根据权利要求14的压缩空气辅助液体喷射系统，其中所述喷嘴在下游端具有喷嘴尖端，其限定扁平的喷射排放孔。

16.根据权利要求14的压缩空气辅助液体喷射系统，其中所述导气构件的横向通道垂直于所述纵向气流通道向外延伸；以及

所述液体导引件的周向间隔的液体通道平行于所述导气构件的所述纵向空气通道以及垂直于所述横向通道延伸。

17.根据权利要求14的压缩空气辅助液体喷射系统，其中所述液体喷射排放孔由至少一个横贯所述纵向气流通道的轴延伸的横向槽限定。

18.根据权利要求14的压缩空气辅助液体喷射系统，其中横向通道限定端壁，通过所述导气构件导引的压缩空气在穿过所述横向通道之前冲击所述端壁。

19.根据权利要求14的压缩空气辅助液体喷射系统，其中所述周向间隔的液体通道每一个都具有U形构造，其限定在所述导气构件上支撑所述液体导引件的多个周向间隔的安装凸耳。

20.根据权利要求14的压缩空气辅助液体喷射系统，其中所述液体导引件以围绕所述导气构件的方式设置，所述液体导引件的下游端邻近所述导气构件的下游端。

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