CN107899769B - 一种空气中使用的空化喷嘴结构及空化射流发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水射流相关技术领域，其公开了一种空气中使用的空化喷嘴结构及空化射流发生装置，所述空化喷嘴结构包括腔体；所述空化喷嘴结构还包括高压管接头、高压喷嘴及低压喷嘴，所述高压管接头连接于所述腔体的一端，所述低压喷嘴可拆卸地连接于所述腔体的另一端；所述高压喷嘴收容于所述腔体内，其与所述高压管接头螺纹连接；所述高压喷嘴形成有高压喷嘴出口，所述低压喷嘴形成有与所述高压喷嘴出口相连通的低压喷嘴出口，所述高压喷嘴出口的中心轴与所述低压喷嘴出口的中心轴重合；所述低压喷嘴出口沿自身中心轴朝向所述高压喷嘴投影所形成的投影区域覆盖所述高压喷嘴出口。本发明实用性较强，适用范围较广，结构简单。

Description

一种空气中使用的空化喷嘴结构及空化射流发生装置
技术领域
本发明属于水射流相关技术领域，更具体地，涉及一种空气中使用的空化喷嘴结构及空化射流发生装置。
背景技术
水射流是近几十年发展起来的一项新技术，广泛应用于石油、机械、冶金、市政等各个领域。空化射流是一种新型的水射流，是通过人为的方式促使射流束中产生更多的气泡，利用气泡溃灭时产生微射流的强大冲击力和瞬间高温来增强射流的作用效果。空化射流的冲击能量更强，工作效率更高，在相同的工作压力下，其打击力可达到普通水射流的8.6～124倍，因而空化射流还具有节能的作用。
目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利CN 103056052 A公开了一种缩放型空化喷嘴，专利CN 10705176 A公开了一种多谐振腔式空化射流喷嘴，又如CN104307651 A公开了一种集中式旋转空化射流喷嘴，然而上述这些装置产生空化射流的必要条件都是淹没环境，即喷嘴需要淹没在水中，否则因为诱发的空泡在没有围压的情况下还没有到达靶件就已经大量破灭，这将大大降低空化射流的作用效果。虽然专利CN105234019 A公开了一种水上水下空化射流喷嘴，但对于其水上使用，则无法针对不同的工作压力对喷嘴结构参数配比进行调整，因为适用范围较窄，且低压水的喷射方向并非轴向，喷射距离较小，导致在空气中使用时对于靶距较大的情况无法产生有效的空化射流。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种空气中使用的空化喷嘴及空化射流发生装置，其基于现有装置产生空化射流的特点，研究及设计了一种能够调节喷嘴结构参数配比的空气中使用的空化喷嘴结构及空化射流装置。所述空化喷嘴结构通过在高压射流束外围设置一低压射流束而形成人工淹没环境，高压射流束与低压射流束接触区域的混合层中的速度和压力梯度很大，由此形成大量的空化气泡，从而在空气中形成有效的空化射流。此外，所述空化喷嘴结构通过更换高压喷嘴及低压喷嘴可以对不同工作压力下空化喷嘴结构的结构参数配比进行调整，从而增强空化射流打击破坏能力，并对空气环境中空化射流的产生和实际应用起到指导作用。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种空气中使用的空化喷嘴结构，其适于空气中使用，所述空化喷嘴结构包括腔体；其特征在于：
所述空化喷嘴结构还包括高压管接头、高压喷嘴及低压喷嘴，所述高压管接头连接于所述腔体的一端，所述低压喷嘴可拆卸地连接于所述腔体的另一端；所述高压喷嘴收容于所述腔体内，其与所述高压管接头螺纹连接；
所述高压喷嘴与所述低压喷嘴相对设置，所述高压喷嘴形成有高压喷嘴出口，所述低压喷嘴形成有与所述高压喷嘴出口相连通的低压喷嘴出口，所述高压喷嘴出口的中心轴与所述低压喷嘴出口的中心轴重合；所述低压喷嘴出口沿自身中心轴朝向所述高压喷嘴投影所形成的投影区域覆盖所述高压喷嘴出口。
进一步地，所述腔体的中心轴、所述高压喷嘴的中心轴及所述低压喷嘴的中心轴重合；所述腔体的中心轴、所述低压喷嘴出口的中心轴及所述高压喷嘴出口的中心轴重合。
进一步地，所述高压喷嘴出口及所述低压喷嘴出口均为圆孔，且所述低压喷嘴出口的直径大于所述高压喷嘴出口的直径。
进一步地，所述空化喷嘴结构还包括腔体端盖，所述腔体端盖螺纹连接于所述腔体，其与所述低压喷嘴分别位于所述腔体相背的两端；所述高压管接头螺纹连接于所述腔体端盖，且其两端分别位于所述腔体端盖相背的两侧。
进一步地，所述空化喷嘴结构还包括低压管接头，所述低压管接头连接于所述腔体端盖，其通过所述腔体与所述低压喷嘴相连通。
进一步地，所述空化喷嘴结构还包括两个密封圈，两个所述密封圈分别位于所述腔体端盖与所述腔体之间及所述腔体与所述低压喷嘴之间。
进一步地，所述腔体相背的两端分别开设有密封槽，两个所述密封圈分别收容于两个所述密封槽内。
进一步地，所述高压喷嘴与所述低压喷嘴之间的间距是通过所述高压喷嘴相对于所述高压管接头的旋转来进行调节的。
按照本发明的另一个方面，提供了一种空化射流发生装置，所述空化射流发生装置包括如上所述的空气中使用的空化喷嘴结构、高压调压阀及低压调压阀，所述高压调压阀通过高压管道与所述高压管接头相连接；所述低压调压阀通过低压管道与所述腔体相连接，且其与所述低压喷嘴出口相连通。
进一步地，所述空化射流发生装置还包括高压泵、低压泵、低压表及高压表，所述高压泵、所述高压调压阀及所述高压管接头依次相连接；所述低压表设置于所述低压管道上，其位于所述低压调压阀与所述腔体之间；所述高压表设置于所述高压管道上，其位于所述高压调压阀与所述高压管接头之间。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的空气中使用的空化喷嘴结构及空化射流发生装置主要具有的有益效果如下：
1.所述高压喷嘴出口的中心轴与所述低压喷嘴出口的中心轴重合；所述低压喷嘴出口沿自身中心轴朝向所述高压喷嘴投影所形成的投影区域覆盖所述高压喷嘴出口，使得高压射流束穿过低压射流束而形成人工淹没环境，能够在空气中形成有效空化射流，从而将空化射流的应用范围从水下扩大到空气中，适用范围较广；
2.所述低压喷嘴可拆卸地连接于所述腔体，所述高压喷嘴收容于所述腔体内，其与所述高压管接头螺纹连接，可以针对不同的结构参数来更换所述高压喷嘴及所述低压喷嘴，同时通过旋转所述高压喷嘴来改变所述高压喷嘴与所述低压喷嘴之间的间距，从而获得不同工作压力下的最佳结构参数配比，增强了空化射流打击能力；
3.所述高压调压阀通过高压管道与所述高压管接头相连接；所述低压调压阀通过低压管道与所述腔体相连接，且其与所述低压喷嘴出口相连通，通过调节所述高压调压阀及所述低压调压阀可以方便地调节进入高压喷嘴及所述低压喷嘴的液体的压力，从而获得最优参数，继而提高打击效果；
4.所述空化喷嘴结构的适用性较强，使用方便，结构简单，灵活性较高，有利于推广应用。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的空化射流发生装置的结构示意图；
图2是图1中的空化射流发生装置的空气中使用的空化喷嘴结构的剖视图；
图3是图2中的空气中使用的空化喷嘴结构的立体示意图；
图4中的(a)、(b)分别是图2中的空气中使用的空化喷嘴结构的高压管接头的立体示意图及剖视图；
图5中的(a)、(b)分别是图2中的空气中使用的空化喷嘴结构的腔体端盖的立体示意图及剖视图；
图6中的(a)、(b)分别是图2中的空气中使用的空化喷嘴结构的腔体的立体示意图及剖视图；
图7中的(a)、(b)分别是图2中的空气中使用的空化喷嘴结构的高压喷嘴的立体示意图及剖视图；
图8中的a)、(b)分别是图2中的空气中使用的空化喷嘴结构的低压喷嘴的立体示意图及剖视图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-低压泵，2-低压调压阀，3-高压调压阀，4-低压表，5-空化喷嘴结构，6-高压表，7-水箱，8-高压泵，9-高压管接头，10-低压管接头，11-腔体端盖，12-腔体，13-螺钉，14-低压喷嘴，15-高压喷嘴，16-密封圈，17-低压管接头螺孔，18-高压管接头螺纹孔，19-通孔，20-腔体螺纹孔，21-腔体，22-低压喷嘴通孔，23-低压喷嘴出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2、图3及图4，本发明较佳实施方式提供的空化射流发生装置，所述空化射流发生装置适于空气环境中使用。所述空化射流发生装置包括低压泵1、低压调压阀2、高压调压阀3、低压表4、空化喷嘴结构5、高压表6、水箱7及高压泵8，所述水箱7、所述低压泵1、所述低压调压阀2及所述空化喷嘴结构5依次通过管道相连接，所述低压表4设置在所述低压调压阀2与所述空化喷嘴结构5之间的管道上。所述高压泵8的一端通过管道连接于所述水箱7，所述高压调压阀3连接所述高压泵8的另一端及所述空化喷嘴结构5，所述高压表6设置在所述高压调压阀3与所述空化喷嘴结构5之间的管道上。
所述空化喷嘴结构5包括腔体12、腔体端盖11、低压管接头10、高压管接头9、密封圈16、低压喷嘴14、高压喷嘴15及螺钉13。所述腔体端盖11及所述低压喷嘴14分别通过所述螺钉13连接于所述腔体12相背的两端，其中所述低压喷嘴14可拆卸地连接于所述腔体12。所述低压管接头10及所述高压管接头9分别螺纹连接于所述腔体端盖11。所述高压喷嘴15螺纹连接于所述高压管接头邻近所述低压喷嘴14的一端，其收容于所述腔体12中，所述腔体12的中心轴、所述高压喷嘴15的中心轴及所述低压喷嘴14的中心轴重合。所述腔体端盖11与所述腔体12之间及所述腔体12与所述低压喷嘴14之间分别设置有所述密封圈16。本实施方式中，所述低压管接头10通过低压管道与所述低压调压阀2相连接，所述高压管接头9通过高压管道与所述高压调压阀3相连接；所述高压管接头9与所述高压管道之间的连接及所述低压管接头10与所述低压管道之间的连接均为螺纹连接。
所述高压管接头9为阶梯状的圆筒，其包括左段、右端及中间段，所述中间段凸出于所述左段及所述右段。所述左段、所述右段及所述中间段的圆周面上均形成有外螺纹，所述左段与所述高压管道形成螺纹连接，所述中间段与所述腔体端盖11螺纹连接，所述右段与所述高压喷嘴15螺纹连接。
请参阅图5，所述腔体端盖11为外缘设置有凸台的圆盘形，其开设有中心轴与所述腔体端盖11的中心轴重合的高压管接头螺纹孔18，所述腔体端盖11通过所述高压管接头螺纹孔18与所述中间段螺纹连接。所述腔体端盖11还开设有四个低压管接头螺纹孔17及六个通孔19，四个所述低压管接头螺纹孔17绕所述腔体端盖11的中心轴均匀排布，六个所述通孔19也绕所述腔体端盖11的中心轴均匀排布。可以理解，在其他实施方式中，所述低压管接头螺纹孔17的数量及所述通孔19的数量均可以根据实际需要增加或者减少。
本实施方式中，所述低压管接头螺纹孔17与所述高压管接头螺纹孔18之间的间距小于所述通孔19与所述高压管接头螺纹孔18之间的间距。所述腔体端盖11通过所述低压管接头螺纹孔17与所述低压管道相连接；所述螺钉13穿过所述通孔19后连接于所述腔体12，以使所述腔体端盖11与所述腔体12相连接。
请参阅图6，所述腔体12为圆筒状，其两端分别开设有六个腔体螺纹孔20，所述腔体螺纹孔20与所述螺钉13相配合来使所述腔体12分别与所述腔体端盖11及所述低压喷嘴14相连接。所述腔体12的每端的六个所述腔体螺纹孔20绕所述腔体12的中心轴均匀排布。所述腔体12的两端还分别开设有密封槽21，所述密封槽21的中心轴与所述腔体12的中心轴重合。所述密封槽21用于收容所述密封圈16。本实施方式中，所述密封槽21与所述腔体12的中心轴之间的间距小于所述腔体螺纹孔20与所述腔体12的中心轴之间的间距。
请参阅图7，所述高压喷嘴15开设有凹槽，所述凹槽的内壁形成有内螺纹，所述高压喷嘴15通过所述内螺纹与所述右段螺纹连接。所述高压喷嘴15与所述低压喷嘴14相对设置，通过旋转所述高压喷嘴15可以调节所述高压喷嘴15与所述低压喷嘴14之间的间距S。所述高压喷嘴15还开设有流道及高压喷嘴出口，所述流道将所述凹槽及所述高压喷嘴出口相连通，所述高压喷嘴出口与所述低压喷嘴14相连通。本实施方式中，所述流道为锥形。
请参阅图8，所述低压喷嘴14为边缘设置有凸台的圆盘形，其开设有六个低压喷嘴通孔22，六个所述低压喷嘴通孔22绕所述低压喷嘴14的中心轴均匀排布。所述低压喷嘴通孔22用于供所述螺钉13穿过，以使所述低压喷嘴14与所述腔体12相连接。所述低压喷嘴14还开设有低压喷嘴出口23，所述低压喷嘴出口23与所述高压喷嘴出口相连通。所述低压喷嘴出口23的中心轴与所述高压喷嘴出口的中心轴重合，所述低压喷嘴出口23沿着其中心轴朝向所述高压喷嘴15投影，其所形成的投影区域覆盖所述高压喷嘴出口。本实施方式中，所述高压喷嘴出口及所述低压喷嘴出口23均为圆孔，且所述低压喷嘴出口23的直径大于所述高压喷嘴出口的直径。
本发明提供的空气中使用的空化喷嘴结构及具有所述空化喷嘴结构的空化射流发生装置，所述空化喷嘴通过在高压射流束外围设置一低压射流束而形成人工淹没环境，高压射流束与低压射流束接触区域的混合层中的速度和压力梯度很大，由此形成大量的空化气泡，从而在空气中形成有效的空化射流。此外，所述空化喷嘴结构通过更换高压喷嘴及低压喷嘴可以对不同工作压力下空化喷嘴结构的结构参数配比进行调整，从而增强空化射流打击破坏能力，并对空气环境中空化射流的产生和实际应用起到指导作用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气中使用的空化喷嘴结构，所述空化喷嘴结构包括腔体；其特征在于：
所述空化喷嘴结构还包括高压管接头、高压喷嘴及低压喷嘴，所述高压管接头连接于所述腔体的一端，所述低压喷嘴可拆卸地连接于所述腔体的另一端；所述高压喷嘴收容于所述腔体内，其与所述高压管接头螺纹连接；
所述高压喷嘴与所述低压喷嘴相对设置，所述高压喷嘴形成有高压喷嘴出口，所述低压喷嘴形成有与所述高压喷嘴出口相连通的低压喷嘴出口，所述高压喷嘴出口的中心轴与所述低压喷嘴出口的中心轴重合；所述低压喷嘴出口沿自身中心轴朝向所述高压喷嘴投影所形成的投影区域覆盖所述高压喷嘴出口。
2.如权利要求1所述的空气中使用的空化喷嘴结构，其特征在于：所述腔体的中心轴、所述高压喷嘴的中心轴及所述低压喷嘴的中心轴重合；所述腔体的中心轴、所述低压喷嘴出口的中心轴及所述高压喷嘴出口的中心轴重合。
3.如权利要求1所述的空气中使用的空化喷嘴结构，其特征在于：所述高压喷嘴出口及所述低压喷嘴出口均为圆孔，且所述低压喷嘴出口的直径大于所述高压喷嘴出口的直径。
4.如权利要求1-3任一项所述的空气中使用的空化喷嘴结构，其特征在于：所述空化喷嘴结构还包括腔体端盖，所述腔体端盖螺纹连接于所述腔体，其与所述低压喷嘴分别位于所述腔体相背的两端；所述高压管接头螺纹连接于所述腔体端盖，且其两端分别位于所述腔体端盖相背的两侧。
5.如权利要求4所述的空气中使用的空化喷嘴结构，其特征在于：所述空化喷嘴结构还包括低压管接头，所述低压管接头连接于所述腔体端盖，其通过所述腔体与所述低压喷嘴相连通。
6.如权利要求4所述的空气中使用的空化喷嘴结构，其特征在于：所述空化喷嘴结构还包括两个密封圈，两个所述密封圈分别位于所述腔体端盖与所述腔体之间及所述腔体与所述低压喷嘴之间。
7.如权利要求6所述的空气中使用的空化喷嘴结构，其特征在于：所述腔体相背的两端分别开设有密封槽，两个所述密封圈分别收容于两个所述密封槽内。
8.如权利要求1-3任一项所述的空气中使用的空化喷嘴结构，其特征在于：所述高压喷嘴与所述低压喷嘴之间的间距是通过所述高压喷嘴相对于所述高压管接头的旋转来进行调节的。
9.一种空化射流发生装置，其特征在于：所述空化射流发生装置包括如权利要求1-8任一项所述的空气中使用的空化喷嘴结构、高压调压阀及低压调压阀，所述高压调压阀通过高压管道与所述高压管接头相连接；所述低压调压阀通过低压管道与所述腔体相连接，且其与所述低压喷嘴出口相连通。
10.如权利要求9所述的空化射流发生装置，其特征在于：所述空化射流发生装置还包括高压泵、低压泵、低压表及高压表，所述高压泵、所述高压调压阀及所述高压管接头依次相连接；所述低压表设置于所述低压管道上，其位于所述低压调压阀与所述腔体之间；所述高压表设置于所述高压管道上，其位于所述高压调压阀与所述高压管接头之间。
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