CN110801955A - 一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴，本发明包括喷嘴本体，所述喷嘴本体上设有一个或多个喷孔，其中至少1个喷孔采用扭转式变截面结构，所述变截面喷孔出口横截面图形的长轴沿着喷孔轴线旋转。所述变截面喷孔其流体入口横截面形状或面积与出口横截面不一样，喷孔横截面长轴沿喷孔轴线扭转。本发明采用变截面结构，可以在喷孔内部形成湍流并扩大喷雾体积，促进射流扩散与混合，同时扭转后能够进一步加强喷孔内的扰流，促进喷雾破碎。如应用于直喷式柴油机，可在相同喷射压力下使喷雾粒径减小13％以上，发动机热效率提高2.3％，颗粒物排放降低23％。

Description

一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴

技术领域

本发明涉及液体或气体物质喷射技术领域，具体而言，尤其涉及一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴。

背景技术

在国防军事、能源动力、工业生产、农业灌溉、医疗卫生等众多领域的不同应用中，均涉及到流体喷射技术，在一定压力下利用喷嘴、喷头或喷射器等设备喷射流体，以实现各自的目的。如在内燃机领域，根据所用燃料的不同，需要采用压力喷嘴将一定量的液体或气体燃料在极短的时间内喷入进气管路或气缸，以便燃料与空气快速、充分混合及燃烧，喷嘴作为实施喷射的载体，对气体或液体物质的喷射流动特性有重要影响，进而影响内燃机的燃烧和排放特性。

在流体喷嘴中一般需要设置喷孔，喷孔的几何结构及尺寸对喷射特性有重要影响。当前使用最多的是柱形喷孔，也有喷嘴采用渐缩锥形、渐扩锥形或拉法尔管(渐缩-渐扩锥形)等形状的喷孔，但其雾化效果不甚理想。本发明采用扭转式变截面喷孔，首先变截面结构能够增强喷孔内扰动；而在变截面的基础上增加扭转结构设计，能够进一步加强流体湍流强度，增加喷雾混合的均匀性。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴。本发明与普通结构喷嘴相比能够产生更加强烈的内部湍流扰动，从而改善流体的喷射与混合特性。如该类喷嘴应用于内燃机，则可进一步改善发动机的喷雾混合气形成和燃烧性能。

本发明采用的技术手段如下：

一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体上设有一个或多个喷孔，其中至少1个喷孔采用扭转式变截面结构。

进一步地，变截面喷孔的纵截面形状为矩形、渐缩型、渐扩型、渐缩-渐扩型和渐扩-渐缩型的任一种。

进一步地，所述变截面喷孔的入口和出口横截面形状为：圆形、矩形、圆角矩形、椭圆形、菱形、十字形、8字形、近似双菱形和近似双圆角矩形的任一种。

进一步地，所述扭转式具体为：所述变截面喷孔出口横截面图形的长轴沿着喷孔轴线旋转。

进一步地，所述变截面喷孔的入口和出口形状相同时，其面积不同。

进一步地，所述喷孔入口侧的前段不扭转，出口侧的后段扭转。

进一步地，所述喷嘴采用模具成型的加工方法，保证喷孔的加工精度和一致性。

进一步地，所述喷嘴采用3D打印快速成型技术。

本发明适用于各种需采用喷嘴、喷头或喷射器等设备进行液体或气体喷射的领域。本发明与现有技术相比，可强化喷嘴的喷孔内部湍流扰动，获得更好的混合和喷射特性，如应用于直喷式柴油机，可在相同喷射压力下使喷雾粒子平均直径减小13％，发动机热效率提高2.3％，颗粒物排放降低23％。基于上述理由本发明可在液体或气体物质喷射技术领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴(包括本体、扭转式变截面喷孔)示意图；

图2为本发明实施例一种直筒型的圆形入口/窄缝型出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图3为本发明实施例一种渐扩型的圆形入口/窄缝型出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图4为本发明实施例一种渐缩渐扩型的圆形入口/窄缝型出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图5为本发明实施例一种渐缩型的圆形入口/窄缝型出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图6为本发明实施例一种渐扩渐缩型的圆形入口/窄缝型出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图7为本发明实施例一种渐扩型的圆形入口/椭圆形出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图8为本发明实施例一种渐扩型的圆形入口/圆角矩形出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图9为本发明实施例一种渐扩型的圆形入口/菱形出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图10为本发明实施例一种渐扩型的圆形入口/十字形出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图11为本发明实施例一种渐扩型的圆角矩形入口/椭圆形出口扭转式变截面喷孔的几何结构示意图；

图12为本发明实施例一种部分扭转式变截面喷孔的几何结构示意图。

图中：1、4、7、10、13、16、19、22、25、28、31、扭转式变截面喷孔；2、5、8、11、14、17、20、23、26、29、喷孔入口；3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、喷孔出口；31、部分扭转式变截面喷孔；32、部分扭转式变截面喷孔非扭转段；33、非扭转段入口；34、非扭转段出口、扭转段入口；35、部分扭转式变截面喷孔扭转段；36、扭转段出口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴，包括喷嘴本体1，所述喷嘴本体上设有一个或多个喷孔，其中至少1个喷孔采用扭转式变截面结构。

变截面喷孔的纵截面形状为矩形、渐缩型、渐扩型、渐缩-渐扩型和渐扩-渐缩型的任一种。所述变截面喷孔的入口和出口横截面形状为：圆形、矩形、圆角矩形、椭圆形、菱形、十字形、8字形、近似双菱形和近似双圆角矩形的任一种。所述扭转式具体为：所述变截面喷孔出口横截面图形的长轴沿着喷孔轴线旋转。所述变截面喷孔的入口和出口形状相同时，其面积不同。所述喷孔入口侧的前段不扭转，出口侧的后段扭转。所述喷嘴采用模具成型的加工方法，保证喷孔的加工精度和一致性。

所述喷嘴采用3D打印快速成型技术。

实施例1

如图2所示，纵截面为直筒型，入口2为圆形，出口3为窄缝型，喷孔横截面沿顺时针扭转360°。

实施例2-5

扭转式变截面喷孔4、7、10、13的几何结构如图3-6所示，其入口5、8、11、14都为圆形，出口6、9、12、15都为窄缝型，其纵截面分别为渐扩型、渐缩渐扩型、渐缩型、渐扩渐缩型，其横截面分别沿轴线逆时针扭转360°、顺时针扭转360°、逆时针扭转360°、顺时针扭转360°。采用扭转式变截面结构能够有利于形成扇形喷雾，增加喷雾体积，同时加强喷孔内流体扰动和破碎，改善喷射和混合。

实施例6

扭转式变截面喷孔16的几何结构如图7所示，纵截面为渐扩型，入口17为圆形，出口18为椭圆形，其横截面沿轴线逆时针扭转360°。

实施例7

扭转式变截面喷孔19的几何结构如图8所示，纵截面为渐扩型，入口20为圆形，出口21为圆角矩形，其横截面沿轴线顺时针扭转360°。

实施例8

扭转式变截面喷孔22的几何结构如图9所示，纵截面为渐扩型，入口23为圆形，出口24为菱形，其横截面沿轴线逆时针扭转360°。

实施例9

扭转式变截面喷孔25的几何结构如图10所示，纵截面为渐扩型，入口26为圆形，出口27为十字形，其横截面沿轴线逆时针扭转360°。

实施例10

扭转式变截面喷孔28的几何结构如图11所示，纵截面为渐扩型，入口29为圆角矩形，出口30为椭圆形，其横截面沿轴线逆时针扭转360°。

实施例11

部分扭转式变截面喷孔31的几何结构如图12所示，非扭转段32的入口33为圆形，出口34为圆角矩形，纵截面采用渐缩渐扩型；扭转段35的入口34为圆角矩形，出口36为椭圆形，其横截面沿轴线顺时针扭转360°。

上述实例示意性描述了扭转式变截面喷孔的部分结构型式，而每一种孔道轴截面形状、横截面形状、扭转方式和角度都可以任意组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种带扭转式变截面喷孔的喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体上设有一个或多个喷孔，其特征在于，其中至少1个喷孔采用扭转式变截面结构。

2.根据权利要求1所述的带扭转式变截面喷孔的喷嘴，其特征在于，变截面喷孔的纵截面形状为矩形、渐缩型、渐扩型、渐缩-渐扩型和渐扩-渐缩型的任一种。

3.根据权利要求1所述的带扭转式变截面喷孔的喷嘴，其特征在于，所述变截面喷孔的入口和出口横截面形状为：圆形、矩形、圆角矩形、椭圆形、菱形、十字形、8字形、近似双菱形和近似双圆角矩形的任一种。

4.根据权利要求3所述的带扭转式变截面喷孔的喷嘴，其特征在于，所述扭转式具体为：所述变截面喷孔出口横截面图形的长轴沿着喷孔轴线旋转。

5.根据权利要求4所述的带扭转式变截面喷孔的喷嘴，其特征在于，所述变截面喷孔的入口和出口形状相同时，其面积不同。

6.根据权利要求1-5任一项所述的带扭转式变截面喷孔的喷嘴，其特征在于，所述喷孔入口侧的前段不扭转，出口侧的后段扭转。

7.根据权利要求1所述的带扭转式变截面喷孔的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴采用模具成型的加工方法，保证喷孔的加工精度和一致性。

8.根据权利要求1所述的带扭转式变截面喷孔的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴采用3D打印快速成型技术。

Images