CN108672117A - 一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器 - Google Patents

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Abstract

一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,属于流体射流增压技术领域。该喷射器进行操作优化,通过调节机构可实现较大范围的工况调节,且喉部面积与旋转角度对应,通过喉部面积和喷嘴轴向位置的无极调节,可以迅速定位不同参数下最佳工况。刚性金属插片固定约束于驱动喷嘴通孔和可调基座凹槽之间,简洁坚固,抗震能力强,更适合高速流体流动。驱动喷嘴出口加入静态动量增强结构,产生扰动可以充分发展,诱发流体周向径向动量交换,增强驱动流体和被引射流体动量交换,缩短混合室长度、提高引射性能。刚性金属插片、可调基座厚度变化槽、静态旋流结构可选取不同种类,以适用不同要求,只需调换不同刚性金属插片、可调基座,调整方便。

Description

一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器
技术领域
本发明涉及一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,属于流体射流增压技术领域。
背景技术
喷射器利用驱动流体抽吸作用引射低压流体,起到增压引射的作用。喷射器具有结构简单、拆装方便、适用性广等优点,广泛运用于流体增压引射方面。然而传统喷射器存在结构尺寸固定、不可调整的问题,仅具有单一最优工况,面对现场工况波动变化,不具备操作弹性。
当前喷射器专利《一种自激励后旋式喷射增压器》(申请号:201710042657.8)通过在驱动喷嘴处加入横截面积随轴向变化的调节锥,通过调节锥的轴向位置变化改变驱动喷嘴过流面积从而调整喉部面积,存在中心流场湍动能损失。而《一种内壁结构可调节的喷射器》(授权公告号:105570202B)通过改变吸入腔形状,从而调整混合室与驱动喷嘴的相对轴向距离,调节范围较小。《喉嘴距可调的组装式喷射器》(申请号:201720370477.8)通过螺纹形式调节喷嘴位置,仅可调节轴向位置,不具备不同工况最优工况调整能力。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题,本发明提出一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,通过驱动喷嘴旋动,利用其与可调基座的相对转动,完成喉部两组八片插片插入驱动喷嘴的深度调节,引发插片构成的近圆或花瓣状过流通道面积变化,实现驱动喷嘴喉部面积可调节,且插片有驱动喷嘴通孔和基座凹槽共同固定约束,振动小、强度高,适用于蒸汽在内的高速气体驱动喷嘴。在可调基座尾端设置静态扰流结构,在驱动喷嘴出口处产生扰动,诱发主射流周向和径向速度产生,促进主流次流掺混,增厚混合边界层,缩短整体尺寸,提升整体性能。
本发明采用的技术方案是:一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,它包括缩放形工作外腔和主流喷嘴调节机构,所述缩放形工作外腔包含喷射器上端面、吸入腔、混合室、扩张段和次流入口,所述主流喷嘴调节机构包含可调基座、刚性金属插片、驱动喷嘴基体和轴向调节基体,所述轴向调节基体固定在喷射器上端面的中心位置并伸入吸入腔中,可调基座采用螺纹连接在轴向调节基体的端部,喷嘴压盖把驱动喷嘴基体以轴向限定、周向转动的方式设置在轴向调节基体内,驱动喷嘴基体的喉部设有安装刚性金属插片的上层喉部通孔和下层喉部通孔,装有回复弹簧的刚性金属插片一端插入驱动喷嘴基体的喉部通孔,另一端置于可调基座的深部可变槽中,旋转可调基座改变深部可变槽的深度,则驱动刚性金属插片伸入或退出驱动喷嘴基体的喉部通孔;安装在上层喉部通孔中的上层刚性金属插片和安装在下层喉部通孔中的下层刚性金属插片在径向互相错开45度角;所述轴向调节基体与轴向调节环螺纹连接,轴向调节环上设有螺纹连接的旋转可拆把手,通过轴向调节基体与轴向调节环之间旋转调节两者轴向位置关系,调整轴向调节基体和驱动喷嘴基体伸入吸入腔的深度。
所述可调基座的出口处设有周向均布的促使出口流体旋转的导向结构。
所述上层刚性金属插片包括周向均布的第一上层刚性金属插片、第二上层刚性金属插片、第三上层刚性金属插片和第四上层刚性金属插片。
所述下层刚性金属插片包括周向均布的第一下层刚性金属插片、第二下层刚性金属插片、第三下层刚性金属插片和第四下层刚性金属插片。
所述刚性金属插片采用插入喉部通孔的端部为凹圆弧的近圆形刚性金属插片。
所述刚性金属插片采用插入喉部通孔的端部为凸圆弧的花瓣形刚性金属插片。
本发明的有益效果是:
1、对喷射器进行操作优化,通过调节机构可实现较大范围的工况调节,且喉部面积与旋转角度一一对应,通过喉部面积和喷嘴轴向位置的无极调节,可以迅速定位不同参数下最佳工况。
2、刚性金属插片具有一定厚度,固定约束于驱动喷嘴通孔和可调基座凹槽之间,简洁坚固,抗震能力强,相较相机虹膜结构更适合高速流体流动。
3、驱动喷嘴出口加入静态动量增强结构,产生扰动可以充分发展,诱发流体周向径向动量交换,增强驱动流体和被引射流体动量交换,缩短混合室长度、提高引射性能。
4、刚性金属插片、可调基座厚度变化槽、静态旋流结构可选取不同种类,以适用不同要求,只需调换不同刚性金属插片、可调基座,调整方便。
以上优点使喉部面积可调式静态动量增强型喷射器在工况波动大、工况复杂、设备空间限制多等增压引射应用场合有较好应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器主视图。
图2是一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器俯视图。
图3是图1中的A放大图。
图4是图1中的C-C截面喉部面积可调部分示意图。
图5是图4喷嘴旋转82度角截面喉部面积可调部分示意图。
图6是图5中的D-D截面局部旋转剖视图
图7是图6中的B向旋流导向结构放大图。
图8是近圆形刚性金属插片主视图。
图9是近圆形刚性金属插片俯视图。
图10是图8中的E-E剖视图。
图11是花瓣形刚性金属插片主视图。
图12是花瓣形刚性金属插片俯视图。
图13是图11中的F-F剖视图。
图中:1、扩压段,2、混合室,3、吸入腔,4、可调基座,4a、导向结构,5、刚性金属插片,5a、第一上层刚性金属插片,5b、第二上层刚性金属插片,5c、第三上层刚性金属插片,5d、第四上层刚性金属插片,5e、第一下层刚性金属插片6、回复弹簧,7、驱动喷嘴基体, 8、轴向调节基体,9、喷射器上端面,10、轴向调节环,11、喷嘴压盖,12、基体压盖, 13、次流入口, 14、旋转可拆把手,15、近圆形刚性金属插片,15a、凹圆弧,16、花瓣形刚性金属插片,16a、凸圆弧。
具体实施方式
图1、2、3、4、5、6示出了一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器的结构图。这种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器包括缩放形工作外腔和主流喷嘴调节机构。缩放形工作外腔包含喷射器上端面9、吸入腔3、混合室2、扩张段1和次流入口13。主流喷嘴调节机构包含可调基座4、刚性金属插片5、驱动喷嘴基体7和轴向调节基体8。轴向调节基体8固定在喷射器上端面9的中心位置并伸入吸入腔3中,可调基座4采用螺纹连接在轴向调节基体8的端部,喷嘴压盖11把驱动喷嘴基体7以轴向限定、周向转动的方式设置在轴向调节基体8内,驱动喷嘴基体7的喉部设有安装刚性金属插片5的上层喉部通孔和下层喉部通孔,装有回复弹簧6的刚性金属插片5一端插入驱动喷嘴基体7的喉部通孔,另一端置于可调基座4的深部可变槽中,旋转可调基座4改变深部可变槽的深度,则驱动刚性金属插片5伸入或退出驱动喷嘴基体7的喉部通孔;安装在上层喉部通孔中的上层刚性金属插片和安装在下层喉部通孔中的下层刚性金属插片在径向互相错开45度角。轴向调节基体8与轴向调节环10螺纹连接,轴向调节环10上设有螺纹连接的旋转可拆把手14,通过轴向调节基体8与轴向调节环10之间旋转调节两者轴向位置关系,调整轴向调节基体8和驱动喷嘴基体7伸入吸入腔3的深度。
图4示出了喉部面积可调部分结构图。5示出了喷嘴旋转82度角截面喉部面积可调部分结构图。上层刚性金属插片包括周向均布的第一上层刚性金属插片5a、第二上层刚性金属插片5b、第三上层刚性金属插片5c和第四上层刚性金属插片5d。下层刚性金属插片包括周向均布的第一下层刚性金属插片5e、第二下层刚性金属插片5f、第三下层刚性金属插片5g和第四下层刚性金属插片5h。
图6、7示出了旋流导向结构图。在可调基座4的出口处设有周向均布的促使出口流体旋转的导向结构4a。
图8、9、10示出了近圆形刚性金属插片结构图。刚性金属插片采用插入喉部通孔的端部为凹圆弧15a的近圆形刚性金属插片15。
图11、12、13示出了花瓣形刚性金属插片结构图。刚性金属插片采用插入喉部通孔的端部为凸圆弧16a的花瓣形刚性金属插片16。
采用上述的技术方案,刚性金属插片一端插入驱动喷嘴喉部通孔,一端置于可调基座厚度变化槽内,完成固定约束,每层四片刚性金属片轴对称布置,最大插入深度为流体喉部半径的五分之二,两层刚性金属片互相错开45度角,在任意时刻均可彼此遮挡间隙,形成完整的近圆或花瓣状过流通道,过流通道面积范围为最大喉部面积的17-100%,调节范围较广,花瓣形过流通道能诱导形成流体边界褶皱,还具有增厚主射流混合边界层作用;回复弹簧放置于刚性金属插片上,两端固定在驱动喷嘴喉部壁面与刚性金属插片中间凸起上,这样驱动喷嘴顺时针转动,变化槽槽深减小,刚性金属插片受挤压向轴心运动,过流面积减小,驱动喷嘴逆时针转动,变化槽槽深减小,在回复弹簧辅助下刚性金属插片回弹,过流面积减小。整体调节具有动态实时性,且调节角度与过流面积对应,可实现定量调节。驱动喷嘴与轴向调节基体间隙配合,设两道密封圈进行密封,通过驱动喷嘴上端凸台与压盖配合,压盖螺栓连接轴向调节基体保证驱动喷嘴基体轴向定位固定。
可调基座与轴向调节基体在安装好刚性金属插片及回复弹簧后螺纹连接,缠绕生料带保证密封,可调基座与驱动喷嘴基体尾端之间放置密封垫压紧密封,可调基座静态旋流导向结构位于喷嘴出口处,可对主射流进行扰动。轴向调节基体与喷射器上端面间隙配合,设两道密封圈进行密封,上部与轴向调节环螺纹配合,轴向调节环与轴向调节基体相对转动,轴向调节基体下部插深即可变化调节,配合螺栓连接于喷射器上端面的基体压盖固定,即可实现整体轴向位置调节。
这种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器工作原理为利用机械方式,实现喷嘴喉部面积可调及喷嘴轴向位置调节,拓展操作弹性,适用不同工况,以及在驱动喷嘴出口处设置静态动量增强结构,促进流体动量交换,增厚混合边界层,缩短轴向尺寸并提高性能。整体喷射器结构简单、适用性强。

Claims (6)

1.一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,它包括缩放形工作外腔和主流喷嘴调节机构,其特征是:所述缩放形工作外腔包含喷射器上端面(9)、吸入腔(3)、混合室(2)、扩张段(1)和次流入口(13),所述主流喷嘴调节机构包含可调基座(4)、刚性金属插片(5)、驱动喷嘴基体(7)和轴向调节基体(8),所述轴向调节基体(8)固定在喷射器上端面(9)的中心位置并伸入吸入腔(3)中,可调基座(4)采用螺纹连接在轴向调节基体(8)的端部,喷嘴压盖(11)把驱动喷嘴基体(7)以轴向限定、周向转动的方式设置在轴向调节基体(8)内,驱动喷嘴基体(7)的喉部设有安装刚性金属插片(5)的上层喉部通孔和下层喉部通孔,装有回复弹簧(6)的刚性金属插片(5)一端插入驱动喷嘴基体(7)的喉部通孔,另一端置于可调基座(4)的深部可变槽中,旋转可调基座(4)改变深部可变槽的深度,则驱动刚性金属插片(5)伸入或退出驱动喷嘴基体(7)的喉部通孔;安装在上层喉部通孔中的上层刚性金属插片和安装在下层喉部通孔中的下层刚性金属插片在径向互相错开45度角;所述轴向调节基体(8)与轴向调节环(10)螺纹连接,轴向调节环(10)上设有螺纹连接的旋转可拆把手(14),通过轴向调节基体(8)与轴向调节环(10)之间旋转调节两者轴向位置关系,调整轴向调节基体(8)和驱动喷嘴基体(7)伸入吸入腔(3)的深度。
2.根据权利要求1所述的一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,其特征是:所述可调基座(4)的出口处设有周向均布的促使出口流体旋转的导向结构(4a)。
3.根据权利要求1所述的一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,其特征是:所述上层刚性金属插片包括周向均布的第一上层刚性金属插片(5a)、第二上层刚性金属插片(5b)、第三上层刚性金属插片(5c)和第四上层刚性金属插片(5d)。
4.根据权利要求1所述的一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,其特征是:所述下层刚性金属插片包括周向均布的第一下层刚性金属插片(5e)、第二下层刚性金属插片(5f)、第三下层刚性金属插片(5g)和第四下层刚性金属插片(5h)。
5.根据权利要求1所述的一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,其特征是:所述刚性金属插片(5)采用插入喉部通孔的端部为凹圆弧(15a)的近圆形刚性金属插片(15)。
6.根据权利要求1所述的一种喉部面积可调式静态动量增强型喷射器,其特征是:所述刚性金属插片(5)采用插入喉部通孔的端部为凸圆弧(16a)的花瓣形刚性金属插片(16)。
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