CN108704780A - 喷嘴零件的流量变化精准控制方法及喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷嘴零件的流量变化精准控制方法及喷嘴，包括以下步骤：根据设计和使用需要设定喷嘴流量；在喷嘴的流道的输出端初步加工一个用于改变喷嘴的流量试验性能参数的喷口，获取喷口的加工深度值以及加工半径值；对喷嘴进行流量试验，根据试验值与设定值的差值对喷口和/或流道口进行继续加工，通过加工控制喷口和/或流道口的表面粗糙度，和/或通过加工控制喷口的加工深度值和加工半径值，以使喷嘴的实际流量达到设定值并使喷嘴的流量试验合格。本发明的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，通过在喷嘴的流道口初步加工一个用于改变流量性能参数的喷口，通过增大或减小流体从流道喷出的阻力以控制喷嘴的实际流量的变化使其达到设定值。

Description

喷嘴零件的流量变化精准控制方法及喷嘴

技术领域

本发明涉及喷嘴零件的加工技术领域，特别地，涉及一种喷嘴零件的流量变化精准控制方法，还涉及一种采用上述喷嘴零件的流量变化精准控制方法控制流量性能参数的喷嘴。

背景技术

流量的准确性是喷嘴零件非常重要的性能参数，因此均会通过流量试验检测喷嘴的实际流量与设计流量的差值是否符合要求。特别是对于航空发动机机的燃油喷嘴、滑油喷嘴等小型喷嘴零件，实际流量与设计流量的允许差值范围很小，必须控制精确，流量对喷嘴的喷射范围和油的消耗量均有影响，从而影响整个设备的工作状态。

喷嘴的流道包括起导流作用的锥状段、与锥状段的大经端连接的圆柱段以及与锥状段的小径端连接的起集束作用的喷出段，锥状段的锥度、喷出段的长度、流道的直径以及流道内表面的粗糙度均会影响喷嘴的流量试验性能参数。

现有的喷嘴零件主要通过提高加工精度以提高喷嘴的流量准确性，但由于喷嘴需由车、铣、磨、钳、研磨、抛光等多道工序加工而成，因为尺寸小，零件的定位面和夹持面尺寸就小，多次装夹零件的尺寸和技术条件难以保证，加工精度很难控制，锥状进口的锥度、喷出段的长度以及流道的直径均存在加工误差，造成喷嘴零件因流量试验不合格而报废。当流量试验值小于设计流量值时，还通过降低流道内表面粗糙度，从而提高流量准确性，现有技术多采用手工研磨的方式，但由于流道尺寸小，手动研磨对工人的操作要求高，加工效率低。

发明内容

本发明提供了一种喷嘴零件的流量变化精准控制方法及喷嘴，以解决现有的喷嘴零件加工后流量准确性低的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种喷嘴零件的流量变化精准控制方法，用于具有流道的喷嘴进行后续加工，以精确控制喷嘴流量并确保喷嘴的流量试验合格，其特征在于，包括以下步骤：根据设计和使用需要设定喷嘴流量；在喷嘴的流道的输出端初步加工一个用于改变喷嘴的流量试验性能参数的喷口，获取喷口的加工深度值以及加工半径值；对喷嘴进行流量试验，根据试验值与设定值的差值对喷口和/或流道口进行继续加工，通过加工控制喷口和/或流道口的表面粗糙度，和/或通过加工控制喷口的加工深度值和加工半径值，以使喷嘴的实际流量达到设定值并使喷嘴的流量试验合格。

进一步地，喷口的输入端口的横截面积与流道的输出端口的横截面积相等，且喷口的径向尺寸沿喷嘴的输出方向逐渐变大。

进一步地，根据试验值与设定值的差值对喷口和流道口进行加工，具体步骤如下：若差值为负值，则降低喷口和/或流道口的表面粗糙度，和/或增加喷口的加工深度值和/或增加喷口的加工半径值；若差值为正值，则提高喷口和/或流道口的表面粗糙度，和/或对喷口输出端端面进行削减以降低喷口的深度。

进一步地，改变喷口和流道口的表面粗糙度之后，还包括以下步骤：对改变表面粗糙度后的喷嘴进行流量试验；根据试验值与设定值的差值改变喷口和/或流道口的表面粗糙度，直至喷嘴流道试验合格。

进一步地，喷口和流道口的表面粗糙度的变化范围为0.8μm-6.3μm。

进一步地，在喷嘴的流道口加工喷口之前，还包括以下步骤：对喷嘴进行流量试验；根据试验值与设定值的差值确定待加工的喷口输出端口的加工半径值；若差值为负值，则负值越小则待加工的喷口输出端口的加工半径值越大，和/或提高待加工的喷口的加工深度值以增大喷口的内腔表面积。

进一步地，若差值为负值，则待加工的喷口的加工深度值为0.01mm-0.1mm。

根据本发明的另一方面，还提供了一种喷嘴，采用上述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法加工而成，包括喷嘴主体、设于喷嘴主体内与输送管路连通的流道，流道包括起导流作用的锥状段、与锥状段的大径端连接的圆柱段以及与锥状段的小径端连接的起集束作用的喷出段，其特征在于，喷出段的输出端口设有喷口，喷口的输入端口的横截面积与流道的输出端口横截面积相等且喷口的径向尺寸沿喷嘴的输送方向逐渐变大。

进一步地，喷口呈内腔表面为球面的球台状、内腔表面为弧面的圆台状或内腔表面为平面的锥台状。

进一步地，喷口的深度为0mm-0.1mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，通过在喷嘴的流道的输出端初步加工一个用于改变流量性能参数的喷口，再对喷嘴进行流量试验并根据试验值与设定值的差值通过加工控制喷口和/或流道口的表面粗糙度，和或通过加工控制喷口的加工深度值和加工半径值以增大或减小流体从流道喷出的阻力以控制喷嘴的实际流量的变化，从而使喷嘴的流量试验值与设定值相符，提高了喷嘴的流量准确性；通过对喷口和流道口进行加工以调整喷嘴的流量性能参数，无需通过对尺寸小且加工难度大的流道内部进行加工以控制喷嘴的实际流量的变化，因此加工效率大大提高。

本发明的喷嘴，通过上述喷嘴零件的流量变化精准控制方法控制喷嘴的流量性能参数，并通过在流道口增设喷口，使喷嘴的流量准确性提高；并且若喷嘴在使用过程中由于流体的腐蚀、冲蚀、磨蚀等原因造成流量准确性降低，喷嘴的使用效果变差无法继续使用时，通过对喷口和流道口进行处理，从而提高喷嘴的流量准确性，使喷嘴能重新使用，延长了喷嘴的使用寿命。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的喷嘴零件的流量变化精准控制方法的流程框图；

图2是本发明优选实施例的喷嘴的结构示意图。

图例说明：

1、流道；2、喷口；10、流道口；11、圆柱段；12、锥状段；13、喷出段。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的喷嘴零件的流量变化精准控制方法的流程框图；图2是本发明优选实施例的喷嘴的结构示意图。

如图1-2所示，本实施例的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，用于具有流道1的喷嘴进行后续加工，以精确控制喷嘴流量并确保喷嘴的流量试验合格，包括以下步骤：根据设计和使用需要设定喷嘴流量；在喷嘴的流道1的输出端初步加工一个用于改变喷嘴的流量试验性能参数的喷口2，获取喷口2的加工深度值以及加工半径值；对喷嘴进行流量试验，根据试验值与设定值的差值对喷口2和/或流道口10进行继续加工，通过加工控制喷口2和/或流道口10的粗糙度，和/或通过加工控制喷口2的加工深度值和加工半径值，以使喷嘴的实际流量达到设定值并使喷嘴的流量试验合格。其中，流道口10为流道1的输出端口，流体经过流道1后从流道口10和喷口2喷出。本发明的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，通过在喷嘴的流道口10初步加工一个用于改变流量性能参数的喷口2，再对喷嘴进行流量试验并根据试验值与设定值的差值通过加工控制喷口2和/或流道口10的表面粗糙度，和或通过加工控制喷口2的加工深度值和加工半径值以增大或减小流体从流道1喷出的阻力以控制喷嘴的实际流量的变化，从而使喷嘴的流量试验值与设定值相符，提高了喷嘴的流量准确性；通过对喷口2和流道口10进行加工以调整喷嘴的流量性能参数，无需通过对尺寸小且加工难度大的流道1内部进行加工以控制喷嘴的实际流量的变化，因此加工效率大大提高。

喷口2的输入端口的横截面积与流道1的输出端口的横截面积相等，且喷口2的径向尺寸沿喷嘴的输出方向逐渐变大。当喷嘴加工的流道1的实际尺寸小于设计尺寸或者流道1的表面粗糙度较高，流体在流道1中流动的阻力大，造成喷嘴的流量试验值小于设定值，通过增设径向尺寸沿喷嘴的输出方向逐渐变大的喷口2，减小流体喷出的阻力，流量增大。

根据试验值与设定值的差值对喷口2和流道口10进行加工，具体步骤如下：若差值为负值，则降低喷口2和/或流道口10的表面粗糙度，和/或增加喷口2的加工深度值和/或增加喷口2加工半径值；若差值为正值，则提高喷口2和/或流道口10的表面粗糙度，和/或对喷口2输出端端面进行削减以降低喷口2的深度。若差值为负值即流量试验值小于流量设定值，通过降低喷口2和流道口10的表面粗糙度、增大喷口2的加工深度值和/或增加喷口2的加工半径值，从而减小流体喷出的阻力，使流体的流量提高。通过增大喷口2的加工深度值和/或增加加工半径值，使流体从流道1喷出的阻力进一步减小，流体的实际流量变大。若差值为正值即流量试验值大于流量设定值，通过提高喷口2和流道口10的表面粗糙度，和/或通过对喷口2输出端端面进行削减以降低喷口2的深度，由于喷口2的径向尺寸沿喷嘴的输出方向逐渐变大，因此在降低喷口2的深度的同时喷口2输出端口的口径减小，横截面积减小，通过从而增大流体喷出的阻力，使流体的流量减小。

改变喷口2和流道口10的表面粗糙度之后，还包括以下步骤：对改变表面粗糙度后的喷嘴进行流量试验；根据试验值与设定值的差值改变喷口2和/或流道口10的表面粗糙度，直至喷嘴流道1试验合格。若差值仍为负值则对喷口2和流道口10的表面粗糙度进一步降低，直至流量试验合格后则停止对喷口2和流道口10的处理；若差值变为正值则提高表面粗糙度，直至流量试验合格后则停止对喷口2和流道口10的处理。其中，喷口2的形状呈内腔表面为球面的球台状、内腔表面为弧面的圆台状或内腔表面为多平面的锥台状。优选球台状。通过与喷口2相匹配的研磨球头对喷口2进行研磨，从而改变喷口2的表面粗糙度。由于喷口2的深度一定时，球台状的喷口2的内腔表面积相对较大，当喷口2的表面粗糙度改变很小时便可改变喷嘴的流量试验性能参数，因此对喷口2的表面粗糙度改变的梯度很小，通过对喷口2的流道口10的表面粗糙度逐步改变，使差值逐渐趋于零值，流量准确。由于喷口2的表面粗糙度对流体喷出的阻力影响很大，若需要对喷口2的表面粗糙度改变比较大才可引起喷嘴的流量试验性能参数的变化，则容易出现喷嘴的流量试验性能参数变化很大，若原本差值为负值，对喷口2和流道口10的表面粗糙度进行提高后差值就变为了正值。

喷口2和流道口10的表面粗糙度的变化范围为0.8μm-6.3μm。在实际加工过程中，由于喷嘴的加工误差，流量试验值与设定值的差值为-50ml/min到-20ml/min之间。在喷口2的深度相同的情况下，当喷口2和流道口10的表面粗糙度由6.3μm降低至3.2μm时，流量可提高5ml/min-15ml/min，由3.2μm降低至1.6μm时，流量可提高5ml/min-15ml/min，由1.6μm降低至0.8μm时，流量可提高15ml/min-30ml/min。当降低流道口10和喷口2的表面粗糙度后出现流量试验值超过设定值的情况，通过喷口2的输出端面削减以降低喷口2的深度，当喷口2和流道口10的表面粗糙度为1.6μm时，将原本深度为0.05mm的喷口2削减为0.04mm的喷口2，流量可降低5ml/min-10ml/min。

在喷嘴的流道口10加工喷口2之前，还包括以下步骤：对喷嘴进行流量试验；根据试验值与设定值的差值确定待加工的喷口2输出端口的加工半径值；若差值为负值，则负值越小则待加工的喷口2输出端口的加工半径值越大，和/或提高待加工的喷口2的加工深度值以增大喷口2的内腔表面积。在加工喷口2之前通过对喷嘴进行流量试验并根据试验值与设定值的差值确定喷口2的加工深度值和喷口2输出端口的加工半径值。若差值为负值即实际流量小于设定流量，负值越大说明实际流量越小，流体在流道1中流动的阻力越大，通过增大喷口2输出端口的加工半径值减小流体喷出的阻力，和/或通过增大喷口2的加工深度值减小流体喷出的阻力，从而使喷嘴的实际流量升高趋于设定流量。若由于加工误差造成流道1的锥状段12的锥度过大或者喷出段13的长度过短导致流道1的阻力过小，使喷嘴的实际流量大于设定流量，则选择不加工喷口2，并通过提高流道口10的表面粗糙度，使实际流量降低。通过根据试验值与设定值的差值确定喷口2的加工参数，减少后期通过提高或降低喷口2和流道口10的表面粗糙度而调整喷嘴流量试验性能参数的次数，提高了加工效率。

若差值为负值，则待加工的喷口2的加工深度值为0.01mm-0.1mm。由于流道1中起导流作用的锥状段12的长度、与锥状段12的大径端连接的圆柱段11的长度以及与锥状段12的小径端连接的起集束作用的喷出段13的长度均会影响喷嘴的流量试验性能参数，而喷嘴零件的总长度的公差范围小，并且锥状段12、圆柱段11和喷出段13的长度均要符合公差要求，若喷口2的深度过大，则需要对锥状段12、圆柱段11或喷出段13的长度进行调整，确保喷嘴零件的总长度符合要求。通过将喷口2的深度加工为0.01mm-0.1mm，在利用喷口2改变喷嘴的流量试验性能参数的同时，锥状段12、圆柱段11和喷出段13的长度仍符合公差要求，从而避免锥状段12、圆柱段11和喷出段13的长度变化对喷嘴的流量试验性能参数造成影响。若喷口2的深度小于0.01mm时，喷口2对喷嘴的流量性能参数的影响比较小，仅能略微提高喷嘴的实际流量。

如图2所示，本实施例的喷嘴，采用上述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法控制喷嘴的流量性能参数，包括喷嘴主体、设于喷嘴主体内与输送管路连通的流道1，流道1包括起导流作用的锥状段12、与锥状段12的大经端连接的圆柱段11以及与锥状段12的小径端连接的起集束作用的喷出段13，其特征在于，喷出段13的输出端口设有喷口2，喷口2的输入端口的横截面积与流道1的输出端口的横截面积相等且喷口2的径向尺寸沿喷嘴的输送方向逐渐变大。

喷口2呈内腔表面为球面的球台状、内腔表面为弧面的圆台状或内腔表面为平面的锥台状。本实施例中，喷口2的形状为球台状。通过与喷口2相匹配的研磨球头对喷口2进行研磨便可改变喷口2的表面粗糙度。

喷口2的深度为0mm-0.1mm。由于流道1中起导流作用的锥状段12的长度、与锥状段12的大径端连接的圆柱段11的长度以及与锥状段12的小径端连接的起集束作用的喷出段13的长度均会影响喷嘴的流量试验性能参数，而喷嘴零件的总长度的公差范围小，并且锥状段12、圆柱段11和喷出段13的长度均要符合公差要求，若喷口2的深度过大，则需要对锥状段12、圆柱段11或喷出段13的长度进行调整，确保喷嘴零件的总长度符合要求。通过将喷口2的深度设为0-0.1mm，在利用喷口22改变喷嘴的流量试验性能参数的同时，锥状段12、圆柱段11和喷出段13的长度仍符合公差要求，从而避免锥状段12、圆柱段11和喷出段13的长度变化对喷嘴的流量试验性能参数造成影响。当喷口的深度为0mm时，说明喷嘴在加工完流道1后，若由于加工误差造成流道1的锥状段12的锥度过大或者喷出段13的长度过短导致流道1的阻力过小，导致喷嘴的实际流量大于设定流量，则选择不加工喷口2即喷口2的深度为0mm，并通过提高喷嘴的流道1的输出端的表面粗糙度，从而增大流体喷出的阻力使实际流量减小。或者加工完流道1的喷嘴的流道1试验合格，同样选择不加工喷口2。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述实施例实现了如下技术效果：

本发明的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，通过在喷嘴的流道输出端初步加工一个用于改变流量性能参数的喷口，再对喷嘴进行流量试验并根据试验值与设定值的差值通过加工控制喷口和/或流道口的表面粗糙度，和或通过加工控制喷口的加工深度值和加工半径值以增大或减小流体从流道喷出的阻力以控制喷嘴的实际流量的变化，从而使喷嘴的流量试验值与设定值相符，提高了喷嘴的流量准确性；通过对喷口和流道口进行加工以调整喷嘴的流量性能参数，无需通过对尺寸小且加工难度大的流道内部进行加工以控制喷嘴的实际流量的变化，因此加工效率大大提高。

本发明的喷嘴，通过采用上述喷嘴零件的流量变化精准控制方法控制喷嘴的流量性能参数，并通过在流道口增设喷口，使喷嘴的流量准确性提高；并且若喷嘴在使用过程中由于流体的腐蚀、冲蚀、磨蚀等原因造成流量准确性降低，喷嘴的使用效果变差无法继续使用时，通过对喷口和流道口进行处理，从而提高喷嘴的流量准确性，使喷嘴能重新使用，延长了喷嘴的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷嘴零件的流量变化精准控制方法，用于具有流道(1)的喷嘴进行后续加工，以精确控制喷嘴流量并确保喷嘴的流量试验合格，其特征在于，包括以下步骤：

根据设计和使用需要设定喷嘴流量；

在喷嘴的流道(1)的输出端初步加工一个用于改变喷嘴的流量试验性能参数的喷口(2)，获取喷口(2)的加工深度值以及加工半径值；

对喷嘴进行流量试验，根据试验值与设定值的差值对喷口(2)和/或流道口(10)进行继续加工；

通过加工控制喷口(2)和/或流道口(10)的表面粗糙度，和/或通过加工控制喷口(2)的加工深度值和加工半径值，以使喷嘴的实际流量达到设定值并使喷嘴的流量试验合格。

2.根据权利要求1所述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，其特征在于，喷口(2)的输入端口的横截面积与流道(1)的输出端口的横截面积相等，且喷口(2)的径向尺寸沿喷嘴的输出方向逐渐变大。

3.根据权利要求2所述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，其特征在于，根据试验值与设定值的差值对喷口(2)和流道口(10)进行加工，具体步骤如下：

若差值为负值，则降低喷口(2)和/或流道口(10)的表面粗糙度，和/或增加喷口(2)的加工深度值和/或增加喷口的加工半径值；

若差值为正值，则提高喷口(2)和/或流道口(10)的表面粗糙度，和/或对喷口(2)输出端端面进行削减以降低喷口(2)的深度。

4.根据权利要求3所述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，其特征在于，改变喷口(2)和/或流道口(10)的表面粗糙度之后，还包括以下步骤：

对改变表面粗糙度后的喷嘴进行流量试验；

根据试验值与设定值的差值改变喷口(2)和/或流道口(10)的表面粗糙度，直至喷嘴流道(1)试验合格。

5.根据权利要求4所述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，其特征在于，喷口(2)和流道口(10)的表面粗糙度的变化范围为0.8μm-6.3μm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，其特征在于，在喷嘴的流道口(10)加工喷口(2)之前，还包括以下步骤：

对喷嘴进行流量试验；

根据试验值与设定值的差值确定待加工的喷口(2)输出端口的加工半径值；

若差值为负值，则负值越小则待加工的喷口(2)输出端口的加工半径值越大，和/或提高待加工的喷口(2)的加工深度值，以增大喷口(2)的内腔表面积。

7.据权利要求6所述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法，其特征在于，若差值为负值，则待加工的喷口(2)的加工深度值为0.01mm-0.1mm。

8.一种喷嘴，采用权利1至7中任一项所述的喷嘴零件的流量变化精准控制方法控制喷嘴的流量性能参数，

包括喷嘴主体、设于喷嘴主体内与输送管路连通的流道(1)，所述流道(1)包括起导流作用的锥状段(12)、与所述锥状段(12)的大径端连接的圆柱段(11)以及与所述锥状段(12)的小径端连接的起集束作用的喷出段(13)，

其特征在于，

所述喷出段(13)的输出端口设有喷口(2)，所述喷口(2)的输入端口的横截面积与所述流道(1)的输出端口的横截面积相等且所述喷口(2)的径向尺寸沿喷嘴的输出方向逐渐变大。

9.根据权利要求7所述的喷嘴，其特征在于，所述喷口(2)呈内腔表面为球面的球台状、内腔表面为弧面的圆台状或内腔表面为平面的锥台状。

10.根据权利要求7所述的喷嘴，其特征在于，所述喷口(2)的深度为0mm-0.1mm。