CN109701769A - 音速喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及音速喷嘴,包括本体;所述本体为中通机构,所述本体内腔为纺锤形,所述内腔包括通过气道连通的进气腔和出气腔;所述气道内径小于所述进气腔、出气腔内径;所述气道侧壁设有调径组件;所述调径组件包括调节凸块以及驱动调节凸块的调节杆;所述调节凸块设置在所述气道侧壁的活动腔中,所述调节凸块能在所述所述活动腔中活动,所述调节凸块和所述活动腔侧壁之间设有密封件;所述调节杆通过端部的丝杆连接于所述调节凸块的驱动腔体内壁,所述调节凸块的活动方向垂直于所述本体中心轴。有益效果是:测量更加精准,通过气体直接撞击散射组件实现压力的测量,能更好的反应气体流动方向的速度,进而结合内径,更精准得出流量值。
Description
技术领域
本发明属于喷嘴技术领域,尤其涉及一种音速喷嘴。
背景技术
音速喷嘴是个渐缩渐放的通道,气流经过渐缩段时,速度增加,压力降低,在最小截面处形成音速达到临界气流,后经渐扩段将速度动能转化为压力能,使压力得以恢复。
在冶金、化工和气动等行业中很多场合需要对气体流量进行控制调节。气体流量的调节对于自动控制显得非常重要。因此调节阀在工业上有着广泛的应用。对于气体流量调节阀,国内外研究很多,技术也比较成熟。
现有的喷嘴虽然也能实现气体流量的调节,但是一般都是在腔体侧壁设置传感器,通过监测气腔内的气压来然后配合气腔的内径来计算气体的流量,这种方式虽然更加便于设备的制造,但是其精度会在一定程度上受到影响;
一定程度上,由于气腔并非一个完全密封的环境,同时由于气体一直在快速流动,所以气腔内壁气压传感器并不能很好的反应气压。
发明内容
为了解决上述问题,本发明采用如下技术方案:
音速喷嘴,包括本体;所述本体为中通机构,所述本体内腔为纺锤形,所述内腔包括通过气道连通的进气腔和出气腔;所述气道内径小于所述进气腔、出气腔内径;
所述气道侧壁设有调径组件;
所述调径组件包括调节凸块以及驱动调节凸块的调节杆;
所述调节凸块设置在所述气道侧壁的活动腔中,所述调节凸块能在所述所述活动腔中活动,所述调节凸块和所述活动腔侧壁之间设有密封件;
所述调节杆通过端部的丝杆连接于所述调节凸块的驱动腔体内壁,所述调节凸块的活动方向垂直于所述本体中心轴;
所述调节凸块远离所述调节杆的一端面为弧形端面;
所述出气腔中设有散射组件;所述散射组件与所述气道共轴;
所述散射组件靠近所述气道的一端位于所述出气腔的左端,且该端部为半球形;
所述散射组件远离所述气道的一端通过连接臂连接于所述本体,所述散射组件设有压力传感器。
优选的,所述气道侧壁设有若干个调径组件。
优选的,任意两个调节凸块的最大间距L1小于所述驱动腔体的深度L2。
优选的,所述调节杆远离所述丝杆的一端转动连接于所述本体。
优选的,所述调节杆被驱动组件驱动旋转;所述驱动组件连接于所述本体。
优选的,所述进气腔连接于送气组件。
优选的,所述进气腔自连接于气道的一端至另一端,其内径逐渐增大。
优选的,所述出气腔自连接于气道的一端至另一端,其内径先增大后减小。
优选的,所述驱动组件和所述压力传感器均连接设有中控器;所述中控器能控制所述驱动组件。
优选的,所述压力传感器设置在所述连接臂上;所述压力传感器测量所述连接臂和所述散射组件之间的挤压力。
本发明的有益效果是:
1.测量更加精准,通过气体直接撞击散射组件实现压力的测量,能更好的反应气体流动方向的速度,进而结合内径,更精准得出流量值;
2.自动化程度高,通过中控器监测压力传感器的值,然后结合调节凸块伸入起到中距离得到的内径,自动实现气体流量的控制;
3.丝杆实现对调节凸块的调节控制,能够更加精准的控制调节凸块伸出驱动腔体的距离,从而实现气道内径的控制。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为图1中本发明右视图;
图3为图1中局部A的放大图。
图中:
10 本体,20 内腔,21 进气腔,22 出气腔,23 气道,30 散射组件,31 压力传感器,32 连接臂,40 调径组件,41 调节凸块,42 调节杆,43 驱动腔体,45 密封件,60 送气组件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明:
如图1中所示,本发明为一种音速喷嘴,包括本体10;所述本体10为中通结构,所述本体10内腔20为纺锤形,从剖面图可以看出,内腔20为两端大中间小的结构;
所述内腔20包括通过气道23连通的进气腔21和出气腔22;所述气道23内径小于所述进气腔21、出气腔22内径;气道23与进气腔21、出气腔22连接部均相切,均为圆弧过度;
所述气道23侧壁设有调径组件40;调节组件40用于调节气道23的气体通道的通径;
所述调径组件40包括调节凸块41以及驱动调节凸块41的调节杆42;如图3中展示出的局部,调节杆42能够驱动调节凸块41上下移动;
所述调节凸块41设置在所述气道23侧壁的活动腔中,所述调节凸块41能在所述所述活动腔中活动,所述调节凸块41和所述活动腔侧壁之间设有密封件45,避免气流乱窜;
所述调节杆42通过端部的丝杆连接于所述调节凸块41的驱动腔体43内壁,调节杆42原位旋转,丝杆与驱动腔体43的内壁螺纹连接,通过丝杆的转动使得驱动腔体43相对于丝杆发生位移,驱动腔体43一般位于调节凸块41贴近本体10的一端面,所述调节凸块41的活动方向垂直于所述本体10中心轴,进一步的调节杆42的长度方向也垂直于本体10的中心轴,本体10的中心轴以图1中方位为例为左右向;
结合图3,所述调节凸块41远离所述调节杆42的一端面为弧形端面;调节凸块41弧形端面的两侧可以与进气腔20和出气腔22的侧壁相切,更加便于气体流动;
结合图2中所示,所述出气腔22中设有散射组件30;所述散射组件30与所述气道23共轴;
结合图1,当气体从进气腔21离开从气道23射出时能够直接撞击在散射组件30的左端面,当气体撞击散射组件30左端面时,气体给散射组件30向右的力,散射租金30受到向右的力;
所述散射组件30靠近所述气道23的一端位于所述出气腔22的左端,且该端部为半球形,既能实现将出气腔22中气流分散又能更好的承受气流的撞击;
所述散射组件30远离所述气道23的一端通过连接臂32连接于所述本体10,所述散射组件30设有压力传感器31;当散射组件30向右移动时,气流给散射组件30的力传递给压力传感器31,压力传感器31检测到该力后,即可将计算出气体的流速,散射组件30左端面面积根据需要设定,具体的计算方式为公知技术,不多加赘述。
所述气道23侧壁设有若干个调径组件40,不同的调径组件40均向气道23中心运动,实现对气道23内径的调节;
任意两个调节凸块41的最大间距L1小于所述驱动腔体43的深度L2;保证调节杆42将调节凸块41向气道23中心移动时,调节凸块41始终不脱离调节杆42;
所述调节杆42远离所述丝杆的一端转动连接于所述本体10,调节杆42的一端穿设在本体10的侧壁,并且在其上转动;
所述调节杆42被驱动组件46驱动旋转;所述驱动组件46连接于所述本体10;驱动组件46可以为驱动电机。
所述进气腔21连接于送气组件60,送气组件60将气体从进气腔21送入;
所述进气腔21自连接于气道23的一端至另一端,其内径逐渐增大,使得气体从进气腔21一端进入后保持一个汇聚趋势;
所述出气腔22自连接于气道23的一端至另一端,其内径先增大后减小;气体具有先扩散后汇聚的趋势,使得散射组件30的左端受理更加均匀;气体从散射组件30两侧离开时由于气压不变,内径缩小使得流速增加;一种更优的实施方式是,散射组件30的一端也位于气道23中,使得测量更加精准。
所述驱动组件46和所述压力传感器31均连接设有中控器;所述中控器能控制所述驱动组件46。当气体流量为定值时,气道23的内径与压力传感器31检测的压力值成一定函数关系;以一种情况为例,当气体流速增加时,压力传感器31检测到更大的压力,中控器就会控制驱动组件46驱使调节杆42转动,使得调节凸块41向活动腔外运动,使得气道23内径减小从而保持流量;具体的函数关系如图4所示,Amax为最大流通面积(m2),Cd为流量系数,k比热比,Rg气体常数(J/(mol·kg)),为设定流量(kg/s),其他符号参考公知技术;
所述压力传感器31设置在所述连接臂32上;所述压力传感器31测量所述连接臂32和所述散射组件30之间的挤压力。
本领域的技术人员可以明确,在不脱离本发明的总体精神以及构思的情形下,可以做出对于以上实施例的各种变型。其均落入本发明的保护范围之内。本发明的保护方案以本发明所附的权利要求书为准。
Claims (10)
1.音速喷嘴,包括本体(10);所述本体(10)为中通结构,所述本体(10)的内腔(20)为纺锤形,所述内腔(20)包括通过气道(23)连通的进气腔(21)和出气腔(22);所述气道(23)内径小于所述进气腔(21)、出气腔(22)内径;
其特征在于:所述气道(23)侧壁设有调径组件(40);
所述调径组件(40)包括调节凸块(41)以及驱动调节凸块(41)的调节杆(42);
所述调节凸块(41)设置在所述气道(23)侧壁的活动腔中,所述调节凸块(41)能在所述活动腔中活动,所述调节凸块(41)和所述活动腔侧壁之间设有密封件(45);
所述调节杆(42)通过端部的丝杆连接于所述调节凸块(41)的驱动腔体(43)内壁,所述调节凸块(41)的活动方向垂直于所述本体(10)中心轴;
所述调节凸块(41)远离所述调节杆(42)的一端面为弧形端面;
所述出气腔(22)中设有散射组件(30);所述散射组件(30)与所述气道(23)共轴;
所述散射组件(30)靠近所述气道(23)的一端位于所述出气腔(22)中靠近所述气道(23)一端部,且该端部为半球形;
所述散射组件(30)远离所述气道(23)的一端通过连接臂(32)连接于所述本体(10),所述散射组件(30)设有压力传感器(31)。
2.根据权利要求1所述的音速喷嘴,其特征在于:所述气道(23)侧壁设有若干个调径组件(40)。
3.根据权利要求2所述的音速喷嘴,其特征在于:任意两个调节凸块(41)的最大间距L1小于所述驱动腔体(43)的深度L2。
4.根据权利要求1所述的音速喷嘴,其特征在于:所述调节杆(42)远离所述丝杆的一端转动连接于所述本体(10)。
5.根据权利要求2所述的音速喷嘴,其特征在于:所述调节杆(42)被驱动组件(46)驱动旋转;所述驱动组件(46)连接于所述本体(10)。
6.根据权利要求1所述的音速喷嘴,其特征在于:所述进气腔(21)连接于送气组件(60)。
7.根据权利要求1所述的音速喷嘴,其特征在于:所述进气腔(21)自连接于气道(23)的一端至另一端,其内径逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的音速喷嘴,其特征在于:所述出气腔(22)自连接于气道(23)的一端至另一端,其内径先增大后减小。
9.根据权利要求1所述的音速喷嘴,其特征在于:所述驱动组件(46)和所述压力传感器(31)均连接设有中控器;所述中控器能控制所述驱动组件(46)。
10.根据权利要求1所述的音速喷嘴,其特征在于:所述散射组件(30)的半球形端部位于所述气道(23)中;所述压力传感器(31)设置在所述连接臂(32)上;所述压力传感器(31)测量所述连接臂(32)和所述散射组件(30)之间的挤压力。
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