CN104070018A - 一种色选机用喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种色选机用喷嘴，包括喷嘴本体、进气机构和出气通道，进气机构包括多个进气管，进气管分别设置于喷嘴本体的下部，所述进气管包括进气通道和过渡通道，过渡通道的首端连接进气通道，末端连接出气通道，所述过渡通道的横截面面积由首端向末端逐渐变小，过渡通道沿横截面中心线轴对称；出气通道相互平行且长度相等的设置于喷嘴本体的上部。本发明的喷嘴出口压力均匀，气流方向一致、发散角小，噪声小，利于提高大产量情况下的剔除效果，相邻出气通道没有差异，使物料剔除角度能够更一致，利于改善带出比。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷嘴结构，尤其涉及的是一种色选机用喷嘴。
背景技术
色选机应用于多种粮食、蔬菜、干果、茶叶等农产品，海产品，多种塑料、工业品等物料优劣品质的分选，能够快速有效的分辨并剔除出异物、分选不同品质等级的物料。而剔除的动作是由喷嘴完成，喷嘴是色选机系统中不可或缺的关键部件，其性能的优劣直接影响到色选的效果。
中国专利201320038082.X，一种CCD色选机的吹嘴，公开了现有的色选机常用的喷嘴结构，该喷嘴分为上下两部分，下部有两排圆形进气通道，呈品字型交错排列，上部为与进气通道一一对应的一排方形出气通道，固定间隔紧密排列。由于色选机喷嘴的出气口有严格的标准，其大小和相邻出气口的壁厚都有严格限定，并且进一步限制了进气口的空间位置尺寸。而进气部需要人工操作，也需要给进气通道预留相当的壁厚，因此进气通道通常不能做到一字型排布。
此类喷嘴存在以下几种缺点：1、相邻喷嘴出口平面气体流速不一致，产生的压力不均匀，如图1所示，其中，颜色越深代表压力越大。2、单个喷嘴出口气流流向紊乱，方向性差，发散角大，如图1所示。3、喷嘴噪声大。4、相邻喷嘴的结构不一致，由于进气通道为两排品字形排列，导致相邻的两个喷嘴之间的长方形截面的出气通道的长度不一致。
产生这些问题的主要原因有两点：第一点是当气流从竖直圆形进气通道向横向方形出气通道转变的过程中，流道曲面发生突变，气流在此处会发生紊乱并产生涡旋，既产生了噪音也损失了能量，并影响出口的气流方向。第二点是由于相邻的两个喷嘴之间的方形出气通道的长度不一致，从而相邻喷嘴喷出气体的气流行程不一致，导致气体离开喷嘴时的速度和压力有较大的差别，对色选机的剔除效果影响较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种色选机用喷嘴，通过对气流通道的改进，提高了色选机喷嘴的喷吹效果。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括喷嘴本体、进气机构和出气通道，其特征在于，所述进气机构包括多个进气管，进气管分别设置于喷嘴本体的下部，所述进气管包括进气通道和过渡通道，过渡通道的首端连接进气通道，末端连接出气通道，所述过渡通道的横截面面积由首端向末端逐渐变小，过渡通道沿横截面中心线轴对称；出气通道相互平行且长度相等的设置于喷嘴本体的上部。
所述进气管包括上下两排，上排进气管的进气口的连线和下排进气管的进气口的连线平行，任意相邻两个进气管之间所成的角度值相等且不为0°。。
所述进气通道为圆柱形，过渡通道首端为圆形，末端为长方形，过渡通道的横截面由圆形过渡为椭圆然后再过渡为长方形，过渡通道的横截面端部的连线为连续曲线。可以保证流道的均匀性，有利于气流的稳定。
所述进气通道为圆柱形，过渡通道首端为圆形，末端为正方形，过渡通道的横截面端部的连线为连续曲线。
优选的，上述过渡通道的横截面端部的连线为拥有二阶光滑度的连续曲线。
所述出气通道为直线型通道，出气通道的入口与过渡通道的末端连接，出气通道的横截面与过渡通道末端端面相同。
所述出气通道为弧形通道，所述弧形通道的入口与过渡通道的末端连接，弧形通道出口的气流方向为水平方向。
所述弧形通道还包括沿出气通道出口的气流方向延伸的一段水平通道。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的喷嘴出口压力均匀，气流方向一致、发散角小，噪声小，利于提高大产量情况下的剔除效果，相邻出气通道没有差异，使物料剔除角度能够更一致，利于改善带出比。整个流道非常光滑，没有涡流产生，横截面的单一变化，使得气体在流道中呈不断加速状态，到达出气口处，流速最高，出气口处平均流速最高，且方向一致性好，噪声小，做到了对气流的高效利用。在相同的外界条件下，能够最高效的利用气流，产生最优的吹气效果。
附图说明
图1是现有喷嘴喷气波形效果图；
图2是实施例1的结构示意图；
图3是图2的右视图；
图4是过渡通道的模型图；
图5是图4中过渡通道的空间过渡示意图；
图6是实施例2的结构示意图；
图7是图6的右视图；
图8是实施例2的立体示意图；
图9是实施例2的喷嘴喷气波形效果图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图2和图3所示，本实施例包括喷嘴本体1、进气机构、出气通道3和出气口4，所述进气机构包括多根进气管2，进气管2分别设置于喷嘴本体1的下部，每根进气管2的壁厚满足公式：Nmax=σ×（πr2 2 - πr1 2），其中r2为进气管2的外径，r1为进气管2的内径，r2-r1为进气管2的壁厚，σ为材料的抗剪切强度，Nmax为进气管2壁发生断裂的最大作用力；
本实施例的喷嘴材料为ABS材料制成，ABS材料的抗剪切强度为24MPa。进气管2的孔径为4.0mm。如果进气管2相互平行设置在喷嘴本体1的下部，无夹角，则每个进气管2之间的壁厚与出气通道3之间的间距相同，一般仅为0.5mm，则其能承受最大的剪切力为N1：
N1=σ×（π4.52 - π42）= 4.25π×10-6×σ≈ 320 N
进气管2在安装及使用过程中，可能承受的极限力量，按经验值推断在800N～1000 N之间，则此种厚度下，不能满足使用。
若通过调整相邻两个进气管2之间的角度，使得相邻进气管2之间在水平方向上错开设置，则相邻两孔间的壁厚达到1.5mm，则承受的剪切力增大为N2：
N2=σ×（π5.52 - π42）= 14.25π×10-6×σ≈ 1074 N
能承受的极限压力增大了三倍多，且满足需求。
满足上述条件，进气管2为上下两排，上排进气管2的进气口的连线和下排进气管2的进气口的连线平行，任意相邻两个进气管2之间为固定角度。
如果有材料的抗剪切强度σ能够满足壁厚在0.5mm时能够承受1000N左右的剪切力，则将进气管2相互平行设置也是可以的，且具有更优异的使用效果。
进气管包括进气通道21和过渡通道22，过渡通道22的首端连接进气通道21，末端连接出气通道3，本实施例的过渡通道21的横截面面积由首端向末端逐渐变小，过渡通道21的横截面端部的连线是连续曲线，所述连续曲线是具有二阶光滑度的曲线，过渡通道沿横截面中心线轴对称；出气通道3相互平行且长度相等的设置于喷嘴本体1的上部。
如图4和图5所示，空间上的每一点都可以用柱坐标 表示，其中为极径，为极角，为高度方向坐标。以底部圆形的圆心为坐标原点。从一个平面向另一平面的空间过渡有无数种，本实施例中底部圆形与顶部方形的中心均在坐标轴上，中间的平行于底部的平面也需要以此轴为中心。
假设底部圆形面积为S1，顶部方形面积为S2，则整个过渡过程中，各中间平行面的面积大小应该符合从S1向S2渐变的趋势，单调变化。
过渡通道22的横截面从圆形过渡到长方形，横截面面积逐渐减小。初始Φ2.5的圆面积约4.9平方毫米，最终为的长方形面积为3.5平方毫米。这种结构利于气体在喷嘴中加速。过渡通道22的截面由圆形过渡为椭圆形，椭圆形长轴与出气通道3宽度相同后，再由椭圆形过渡为长方形，保证流道的均匀过渡。在其他实施例中，过渡通道22的横截面面积也可以逐渐变大，只要保证流道的均匀过渡即可。
本实施例的进气通道21为圆柱形，过渡通道22的截面由圆形过渡为椭圆然后再过渡为长方形，过渡通道22的长方形截面端连接出气通道3，出气通道3连接出气口4。
本实施例的出气通道3为直线型通道，出气通道3的入口与过渡通道22的末端连接，出气通道3的横截面与过渡通道22末端端面相同。
实施例2
如图6、图7和图8所示，本实施例的出气通道3为弧形通道，所述弧形通道的入口与过渡通道22的末端连接，弧形通道出口的气流方向为水平方向，弧形通道还包括沿出气通道3出口的气流方向延伸的一段水平通道31，其他实施方式和实施例1相同。
如图9所示，图中颜色越深，压力越大，对比图1可知，现有技术中，相邻喷嘴的出气压力相差较大，会造成物料剔除角度不一致，影响整体色选效果，而本发明的喷嘴压力均匀，气流方向一致、发散角小。
对比两个实施例可知，实施例1中，喷嘴本体1的顶端相对过宽，限制了光照的角度，而实施例2中的出气通道3采用的弧形结构，使得喷嘴本体1上部的横向尺寸小，空间更省，保证了最大的光照角度。这样的结构使得实施例2的喷嘴在不遮挡光线的情况下能够使喷嘴出气口4离物料更近，提高气流冲击物料的精度，剔除效果更好。
Claims (8)
1.一种色选机用喷嘴，包括喷嘴本体、进气机构和出气通道，其特征在于，所述进气机构包括多个进气管，进气管分别设置于喷嘴本体的下部，所述进气管包括进气通道和过渡通道，过渡通道的首端连接进气通道，末端连接出气通道，所述过渡通道的横截面面积由首端向末端逐渐变小，过渡通道沿横截面中心线轴对称；出气通道相互平行且长度相等的设置于喷嘴本体的上部。
2.根据权利要求1所述的一种色选机喷嘴，其特征在于，所述进气管包括上下两排，上排进气管的进气口的连线和下排进气管的进气口的连线平行，任意相邻两个进气管之间所成的角度值相等且不为0°。
3.根据权利要求2所述的一种色选机用喷嘴，其特征在于，所述进气通道为圆柱形，过渡通道首端为圆形，末端为长方形，过渡通道的横截面由圆形过渡为椭圆然后再过渡为长方形，过渡通道的横截面端部的连线为连续曲线。
4.根据权利要求2所述的一种色选机用喷嘴，其特征在于，所述进气通道为圆柱形，过渡通道首端为圆形，末端为正方形，过渡通道的横截面端部的连线为连续曲线。
5.根据权利要求3或4所述的一种色选机用喷嘴，其特征在于，所述过渡通道的横截面端部的连线为拥有二阶光滑度的连续曲线。
6.根据权利要求1或2所述的一种色选机用喷嘴，其特征在于，所述出气通道为直线型通道，出气通道的入口与过渡通道的末端连接，出气通道的横截面与过渡通道末端端面相同。
7.根据权利要求1或2所述的一种色选机用喷嘴，其特征在于，所述出气通道为弧形通道，所述弧形通道的入口与过渡通道的末端连接，弧形通道出口的气流方向为水平方向。
8.根据权利要求7所述的一种色选机用喷嘴，其特征在于，所述弧形通道还包括沿出气通道出口的气流方向延伸的一段水平通道。
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