CN107398362A - 用于喷射液体的喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于喷射液体的喷嘴，特别是双物质喷嘴，其具有喷嘴壳体和处于所述喷嘴壳体中的多个出口开口，其中，每个出口开口被布置在穿过所述喷嘴壳体的壁的出口通道的端部处，并且其中，所述多个出口开口在所述喷嘴壳体上布置成圆。与所述出口开口相关联的出口通道的相应的中心轴线与所述喷嘴壳体的中心纵向轴线所围成的出口角在至少一个第一出口开口和至少一个第二出口开口之间是不同的。

Description

用于喷射液体的喷嘴

技术领域

本发明涉及一种用于喷射液体的喷嘴，其具有喷嘴壳体和处于所述喷嘴壳体中的多个出口开口，其中，每个出口开口被布置在穿过所述喷嘴壳体的壁的出口通道的端部处，并且其中，所述多个出口开口沿所述喷嘴壳体上的至少一个假想的圆形线布置成圆。

发明内容

本发明旨在于所产生的液滴喷雾的分布方面改进用于喷射液体的喷嘴。

根据本发明，为此目的提供了一种具有权利要求1的特征的喷嘴。根据本发明的用于喷射液体的喷嘴具有喷嘴壳体和处于所述喷嘴壳体中的多个出口开口，其中，每个出口开口被布置在穿过所述喷嘴壳体的壁的出口通道的端部处。所述多个出口开口在喷嘴壳体上被布置成至少一个圆。与所述出口开口相关联的出口通道的相应的中心轴线与所述喷嘴壳体的中心纵向轴线所围成的出口角在至少一个第一出口开口和至少一个第二出口开口之间是不同的。因此，这些出口开口并不都以相同的出口角来分配液滴喷雾，而是出口角在不同的出口开口之间是不同的。由此，与所有出口开口的出口角都是恒定的情况相比，可以用液滴喷雾覆盖更大的区域。与所有出口开口的出口角都是恒定的情况相比，借助于根据本发明的喷嘴，可以在喷嘴壳体上提供更大数量的出口开口。这是因为每个出口开口分配锥形液滴喷雾。通过巧妙地选择各个出口角，各个锥形液滴喷雾可以彼此相邻地布置，使得它们尽可能大地覆盖处理室中的区域，但仅略微重叠（如果有的话）。准确地说，在气体冷却领域中的应用中，这允许水注射平面的更大的覆盖范围，并且可以利用否则相同的液滴尺寸和液滴分布来获得更短的蒸发距离。更具体而言，借助于本发明，可以采用产生射出的锥形液滴喷雾的相对小的开张角的出口开口和出口通道的几何形状。与现有技术相比，利用本发明则可以布置具有变化的出口角的更多数量的这种出口开口，从而确保了与利用所有的出口开口具有恒定的出口角的常规的喷嘴相比，利用所产生的所有液滴喷雾实现更大的覆盖范围。与利用产生所产生的液滴喷雾的较大开张角的出口开口相比，产生所产生的液滴喷雾的小开张角的出口开口可以产生具有波动较小的液滴尺寸分布的液滴喷雾。由此，特别是可以在气体冷却领域中的应用中实现优点。有利的是，如果针对所述多个出口开口，选择相对于喷嘴壳体的中心纵向轴线的两个不同的出口角，但在本发明的范围内，也可以使用出口开口的多于两个不同的出口角。

作为本发明的一种改进方案，多个第一出口开口沿具有第一半径的假想的第一圆形线布置成圆，并且多个第二出口开口沿具有第二半径的假想的第二圆形线布置成圆，所述第二半径与所述第一半径不同，其中，所述第一圆形线和所述第二圆形线相对于彼此同心。

以这种方式，可以在垂直于喷嘴壳体的中心纵向轴线布置的平面区域上实现环形的冲击区域。如所解释的，从出口开口射出的各个锥形液滴喷雾在这里以如下方式来布置，即：使得它们彼此仅略微重叠（如果有的话）。然而，在本发明的范围内，也完全可以将出口开口设置在多于两条同心的圆形线上，每条圆形线各自具有不同的出口角。

作为本发明的一种改进方案，所述出口通道的处于所述喷嘴壳体的壁的内侧上的口孔位于共同的假想圆形线上。

以这种方式，可以为进入到喷嘴壳体的内部中的出口通道中的排出区域中的所有出口通道实现基本上相同的条件，从而使得可以确保通过出口开口排出的所有液滴喷雾的液滴尺寸和分布基本上相同。

作为对上述布置结构的一种替代方案，所述出口通道的处于所述喷嘴壳体的壁的内侧上的口孔能够位于两个相互同心的假想圆形线上，并且所述出口开口能够位于共同的假想线上。

作为本发明的一种改进方案，所述喷嘴被设计为具有内部混合室的双物质喷嘴，其中，所述混合室具有液体入口和气体入口。

准确地说，双物质喷嘴对于气体冷却领域中的应用是有利的。借助于本发明，可以在所产生的液滴喷雾的分布方面改进常规的双物质喷嘴。

作为本发明的一种改进方案，所述混合室具有环形设计，其中，所述出口通道从所述混合室开始。

作为本发明的一种改进方案，设置了锥形分配壁，其中，环形的混合室在侧面处邻接所述分配壁或者邻接所述分配壁的周缘。

锥形分配壁被用于将引入的液体射流分配成均匀的薄膜，该薄膜随后在混合室的入口处通过同样进入混合室的气体射流而被分成单独的液滴。

作为本发明的一种改进方案，至少一个气体入口通道的假想延伸部延伸到所述锥形分配壁的周缘的区域中。

以这种方式，来自一个或多个气体入口通道的气体射流精确地在借助于分配壁产生的水膜离开分配壁的位置冲击该膜。这促进了水膜分解成单独的液滴。

附图说明

结合附图，从权利要求和对本发明的优选实施例的以下描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图中：

图1示出了根据现有技术的一种双物质喷嘴的喷嘴壳体，

图2示出了图1中的喷嘴壳体的前视图，

图3示出了从上方倾斜观察的根据本发明的双物质喷嘴的喷嘴壳体的视图，

图4示出了从前方观察的图3中的喷嘴壳体的视图，

图5示出了从图3中的喷嘴壳体的出口开口射出的各锥形液滴喷雾（droplet spray）的分布的示意图，

图6示出了具有图3中的喷嘴壳体的根据本发明的双物质喷嘴的剖视图，其中，剖面沿图4中的线A-A延伸，

图7示出了图4中的剖面A-A的视图，

图8示出了图4中的剖面B-B的局部视图，以及

图9示出了图4中的剖面A-A的局部视图。

具体实施方式

图1中的图示示出了根据现有技术的一种双物质喷嘴的喷嘴壳体10。该喷嘴壳体10具有多个出口开口12，这些出口开口12沿围绕喷嘴壳体的中心纵向轴线14的假想圆形线布置。布置在喷嘴壳体10的壁中并且通向出口开口12的出口通道与中心纵向轴线14围成恒定的出口角，该出口角对于与出口开口12相关联的所有出口通道而言是相同的。

图2中的图示从前方示出了喷嘴壳体10。可以看到出口开口12，其被布置在围绕中心纵向轴线14的假想圆形线上。总共设置十二个出口开口12。在图2中可以部分地看到出口通道16，其终止在相应的出口开口12处。此外，图2中的图示还示出了这些出口通道16全以相同的出口角布置，其中，出口通道16的相应的中心轴线和喷嘴壳体的中心纵向轴线14围成出口角。

图3中的图示示出了根据本发明的双物质喷嘴的喷嘴壳体20。该喷嘴壳体20设有多个第一出口开口22和多个第二出口开口24。在其在喷嘴壳体20的前侧上的布置上，以及如将解释的，在与出口开口22、24相关联的出口通道的相应的中心轴线与喷嘴壳体20的中心纵向轴线14所围成的出口角上，第一出口开口22与第二出口开口24不同。

图4中的图示示出了喷嘴壳体20的前视图。可以看到，所有的第一出口开口22以如下方式来布置，即：它们的中心位于第一假想圆形线26上。相比之下，第二出口开口24以如下方式来布置，即：它们的中心在喷嘴壳体20的前侧上位于第二假想圆形线28上。从喷嘴壳体20的中心纵向轴线14测量的半径在第一圆形线26的情况下比在第二圆形线28的情况下要长。

在图4的前视图中，已经可以看到，与第一出口开口22相关联的出口通道的中心轴线与喷嘴壳体20的中心纵向轴线14所围成的出口角不同于相对应的第二出口开口24的出口角。更具体而言，第一出口开口22的出口角大于第二出口开口24的出口角。在图4中，这可以从如下事实看出，即：在出口开口24处可以看到相应的出口通道34的口孔（mouthopening）30的一个部段。在出口开口22处，则无法看到相关联的出口通道32的相对应的口孔。

图5中的图示相应地示意性示出了从出口开口22和24射出的液滴喷雾42和44。可以看到，液滴喷雾42、44各自具有锥形构造，并且液滴喷雾42、44以使得它们不接触彼此的方式来布置。由此，可以避免影响各个液滴喷雾42、44。同时，液滴喷雾42、44以如下方式来布置，即：使得其表面线（surface line）在两个液滴喷雾42、44之间具有最小距离的区域中大致平行地延伸。结果，借助于液滴喷雾42、44可以连续地作用在冲击表面上的尽可能大的环形区域上，并且同时，在很大程度上避免了各个液滴喷雾42、44的相互影响。从图4和图5可以看到，设置了总共八个第一出口开口22，其随后产生八个锥形液滴喷雾42。以相同的方式，设置了八个第二出口开口24，其产生八个锥形液滴喷雾44。

因此，与图1和图2中的常规的双物质喷嘴10相比，使用了更多的出口开口，其中，第一出口开口22和第二出口开口24及相关联的出口通道32、34尺寸设定成使得图1和图2中的具有喷嘴壳体10的常规的双物质喷嘴与图3和图4中的具有喷嘴壳体20的根据本发明的双物质喷嘴以相同的空气或气体与液体的比率输出相同量的液体。结果，相对于从常规的双物质喷嘴的出口开口12射出的液滴喷雾的锥角，可以减小各个液滴喷雾42、44的锥角。由此，可以在各个液滴喷雾42、44中实现液滴直径的更均匀的分布。结果，根据本发明的具有喷嘴壳体20的双物质喷嘴在应用于气体冷却领域（gas cooling sector）中的情况下提供了相当大的优点，这是因为它可以利用液体、特别是水来提供注射平面的更大覆盖范围，并且还可以实现较短的蒸发距离。

图6中的图示示出了根据本发明的双物质喷嘴50，其设有已在图3和图4中示出的喷嘴壳体20。图6示出了一剖视图，其中，剖面A-A已在图4中示出，并且其中，该剖面穿过两个第一出口开口22。

双物质喷嘴50具有空气入口52和水入口54，其中，空气入口52和水入口54彼此同心地布置，并且其中，水入口54被布置在环形的空气入口52内。借助于虚线箭头56来表示进入喷嘴壳体20的空气，并且借助于虚线箭头58来表示进入喷嘴壳体20的水。

水通过水入口54进入，该水入口54首先成截头圆锥形状变窄。在恒定直径的部段60之后，进水通道再次成锥形形状变宽。然后，进入的水射流冲击锥形分配壁62，该锥形分配壁62的锥尖位于喷嘴壳体20的中心纵向轴线上。如借助于延伸箭头58的两个小的弯曲箭头所示，进入的液体射流借助于分配壁62而被分开并且分裂成在锥形分配壁62上沿大致径向的方向进一步移出的膜。锥形分配壁62终止于环绕的周缘64处。在周缘64处，分配壁合并到环形的混合室66中。

从空气入口52开始，通道68沿直线通向混合室66。因此，按照箭头56，进入的空气射流在周缘64的区域中冲击在周缘64处刚离开分配壁62的液膜。由此，所述液膜借助于空气射流分解成单独的液滴。然后，液滴/空气混合物移动通过环形的混合室66并继续被紧密地混合，其结果是随后在出口开口22、24处可射出液滴喷雾。如已参照图5所解释的，锥形液滴喷雾42在每个出口开口22处射出。第二出口开口24在图6的剖视图中不可见。

图7中的图示示出了喷嘴壳体20的放大剖视图，其中，剖面穿过喷嘴壳体20的外侧上的平坦的工具接合表面17，参见图3。图7示出了双出口角W1，其位于定位在剖面中的两个出口开口22的出口通道32的中心轴线72之间。然而，在本说明书的上下文中，出口通道32的中心轴线72与喷嘴壳体20的中心纵向轴线14所围成的角被称为出口角。因此，该出口角为W1/2。在所示实施例中，出口通道32的中心轴线72与喷嘴壳体20的中心纵向轴线14所围成的第一出口开口的出口角，即角W1/2，为大约55°。因此，在图7中，角W1为大约110°。

图8示出了图4中的平面B-B的局部剖视图。剖面B-B穿过两个第二出口开口24，其中，仅示出了直到图8中的喷嘴壳体20的中心纵向轴线14的剖视图。出口通道34与每个出口开口24相关联。出口通道34的中心轴线74与喷嘴壳体20的中心纵向轴线14所围成的角在图8中通过W2/2来表示。在所示实施例中，该出口角为大约40°。

图9示出了图4中的剖面A-A的局部视图，其中，剖面穿过两个第一出口开口22。然而，仅示出了直到喷嘴壳体20的中心纵向轴线14的剖面。如已参照图7所解释的，与第一出口开口22相关联的出口通道32的中心轴线72与壳体20的中心纵向轴线14呈出口角W1/2，所述角在所示实施例中为大约55°。因此，与第一出口开口22相关联的出口角W1/2大于与第二出口开口24相关联的出口角W2/2。这些不同出口角的效果可以在图5的示意图中看到。

在图7、图8和图9中还可以看到，所有的出口通道32、34的口孔都位于喷嘴壳体20的壁的内侧上的共同的假想圆形线上。结果，参见图6，由于双物质喷嘴50的旋转对称结构，相同的条件属于出口通道32、34的口孔的区域中，并且因此，参见图5，液滴喷雾42、44内的液滴尺寸和液滴分布是基本上相同的。

Claims (8)

1.用于喷射液体的喷嘴，其具有喷嘴壳体（20）和处于所述喷嘴壳体（20）中的多个出口开口（22、24），其中，每个出口开口（22、24）被布置在穿过所述喷嘴壳体（20）的壁的出口通道（72、74）的端部处，并且其中，所述多个出口开口（22、24）沿所述喷嘴壳体（20）上的至少一个假想的圆形线布置成圆，其特征在于，与所述出口开口（22、24）相关联的出口通道的相应的中心轴线（72、74）与所述喷嘴壳体（20）的中心纵向轴线（14）所围成的出口角（W1/2、W2/2）在至少一个第一出口开口（22）和至少一个第二出口开口（24）之间是不同的。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，多个第一出口开口（22）沿具有第一半径的假想的第一圆形线（26）布置成圆，并且多个第二出口开口（24）沿具有第二半径的假想的第二圆形线（28）布置成圆，所述第二半径与所述第一半径不同，其中，所述第一圆形线（26）和所述第二圆形线（28）相对于彼此同心。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，出口通道（32、34）的处于所述喷嘴壳体（20）的壁的内侧上的口孔（32）位于共同的假想圆形线上。

4.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述出口通道的处于所述喷嘴壳体的壁的内侧上的口孔位于两个相互同心的假想圆形线上，并且所述出口开口位于共同的假想圆形线上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴被设计为具有内部混合室（66）的双物质喷嘴（50），其中，所述混合室（66）具有液体入口和气体入口。

6.根据权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述混合室（66）具有环形设计，其中，所述出口通道（32、34）从所述混合室（66）开始。

7.根据权利要求5或6所述的喷嘴，其特征在于，设置了锥形分配壁（62），其中，环形的所述混合室（66）邻接所述分配壁（62）的周缘（64）。

8.根据权利要求7所述的喷嘴，其特征在于，至少一个气体入口通道的假想延伸部延伸到所述锥形分配壁的周缘（64）的区域中。