CN113058758A - 一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，属于气液两相流雾化技术领域，该脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴包括腔体，腔体的后内壁开设有第一圆形槽，第一圆形槽内连接有进气管，腔体的前端开设有喷嘴，喷嘴的后内壁开设有喷管收缩段，且喷管收缩段与腔体的空腔相连通，腔体的圆周表面开设有第二圆形槽，且第二圆形槽与腔体的空腔相连通，第二圆形槽内固定连接有脉冲进液口，脉冲进液口的下端连接有软管；本装置巧妙结合了脉冲雾化与气泡雾化技术的特点，实现了雾化效果的自主可控，气泡粒径更小分布更均匀，雾化后液滴平均粒径更小且与周围环境混合效果更好，在非标准工况下也能实现很好的工作性能。

Description

一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴

技术领域

本发明属于气液两相流雾化技术领域，具体涉及一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴。

背景技术

雾化喷嘴是一种能够将大量团状液体变成喷雾，或者在空间中快速分散成小液滴的装置，被广泛应用在内燃机、燃气轮机、火箭发动机、农业、喷涂以及食品加工等各类工业技术上，雾化喷嘴的原理是利用液体与周围环境间形成高的相对速度，从而促进液体分散。基于在喷嘴内有无气体参与可将喷嘴类型分为压力式的雾化喷嘴和空气辅助式的雾化喷嘴：压力雾化喷嘴包括直喷、压力旋流雾化喷嘴以及回流式喷嘴等，但该类喷嘴喷注压力较大，在小流量也就是压差小时雾化效果不佳；空气辅助式的雾化喷嘴主要有气动雾化喷嘴和气泡雾化喷嘴，气动雾化喷嘴主要基于气体动量与液体动量相互剪切作用从而增强雾化效果，但该类方法需要的气体量较多，气泡雾化喷嘴主要基于少量的气体在液体中生成气泡形成泡状两相流，从喷嘴喷出后，气泡急剧膨胀破碎，使得块状液体快速破碎成液滴，加速一次雾化过程，显著提升雾化效果。除了这两类常见的雾化喷嘴方式外，还可通过主动控制的方法提高雾化效果，如脉冲雾化喷嘴，该类喷嘴通过给射流脉冲激励，使得射流具备某固有频率，从而实现雾化的可控性以及雾化效果增强。

现有的气泡雾化喷嘴具有气泡数量冒泡不均匀而导致的工作状态不稳定以及在非最佳工况下由于气泡过大导致雾化效果不好的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，旨在解决现有技术中的气泡数量冒泡不均匀而导致的工作状态不稳定以及在非最佳工况下由于气泡过大导致雾化效果不好的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，包括腔体，所述腔体的后内壁开设有第一圆形槽，所述第一圆形槽内连接有进气管，所述腔体的前端开设有喷嘴，所述喷嘴的后内壁开设有喷管收缩段，且喷管收缩段与腔体的空腔相连通，所述腔体的圆周表面开设有第二圆形槽，且第二圆形槽与腔体的空腔相连通，所述第二圆形槽内固定连接有脉冲进液口，所述脉冲进液口的下端连接有软管，所述软管的下侧设有液体压力调控机构，所述液体压力调控机构与软管连接以实现向软管内注入脉冲射流。

作为本发明一种优选的方案，所述液体压力调控机构包括常压进液口、电机、固定腔、转子、第二连接孔、两个第一连接孔、两个第一流通孔和四个第二流通孔，所述固定腔连接于软管的下端，所述转子转动连接于固定腔的圆周内壁，两个所述第一连接孔和两个第一流通孔分别开设于固定腔的上下内壁，所述第二连接孔开设于转子的上端中部，且第二连接孔分别与两个第一连接孔相匹配，四个所述第二流通孔均开设于转子的上端，且四个第二流通孔均匀分布，所述电机设于固定腔的下侧，所述电机的输出轴固定连接于第二连接孔的圆周内壁，所述软管和常压进液口分别连接于两个第一流通孔内。

作为本发明一种优选的方案，所述进气管的圆周表面后部开设有外螺纹，所述第一圆形槽的圆周内壁开设有内螺纹，且内螺纹与外螺纹相匹配，所述进气管螺纹连接于第一圆形槽内。

作为本发明一种优选的方案，所述软管的上端通过快插接头固定连接于脉冲进液口的下端，所述软管的下端通过快插接头固定连接于位于上侧的第一流通孔内，所述常压进液口的上端通过快插接头固定连接于位于下侧的第一流通孔内。

作为本发明一种优选的方案，两个所述第一连接孔的圆周内壁均固定连接有机械密封轴承，所述电机的输出轴固定连接于两个机械密封轴承的圆周内壁。

作为本发明一种优选的方案，所述进气管的前端为封口，所述进气管的圆周表面开设有多个均匀分布的小孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本方案中，由于采用了脉冲激励喷射的方式，可以克服传统气泡雾化气泡数量冒泡不均匀而导致的工作状态不稳定的缺点，利用脉冲激励方式对气体量以及气泡分布进行主动控制，使气泡在液体中分布均匀，从喷嘴喷出后射流破碎更完全，一次雾化过程更短，工作性能更稳定。

2、本方案中，基于脉冲激励的方式，克服了传统气泡雾化在非最佳工况下由于气泡过大导致雾化效果不好的缺点，通过脉冲射流有效地打碎大气泡，在非最佳工况下也能得到很好的雾化效果。

3、本方案中，脉冲雾化与气泡雾化结合的方式可以自主控制射流频率，实现雾化效果可控，有效地抑制燃烧震荡，燃烧更加充分稳定。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明中的立体图；

图2为本发明中腔体处的第一局部剖视图；

图3为本发明中腔体处的第二局部剖视图；

图4为本发明中电机处的局部立体图；

图5为本发明中固定腔处的局部爆炸图。

图中：1、进气管；2、腔体；3、脉冲进液口；4、小孔；5、喷管收缩段；6、喷嘴；7、软管；8、常压进液口；9、电机；10、固定腔；11、转子；12、机械密封轴承；13、第一连接孔；14、第一流通孔；15、第二流通孔；16、第二连接孔。

具体实施方式

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。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。

实施例1

请参阅图1-5，本发明提供以下技术方案：

一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，包括腔体2，腔体2的后内壁开设有第一圆形槽，第一圆形槽内连接有进气管1，腔体2的前端开设有喷嘴6，喷嘴6的后内壁开设有喷管收缩段5，且喷管收缩段5与腔体2的空腔相连通，腔体2的圆周表面开设有第二圆形槽，且第二圆形槽与腔体2的空腔相连通，第二圆形槽内固定连接有脉冲进液口3，脉冲进液口3的下端连接有软管7，软管7的下侧设有液体压力调控机构，液体压力调控机构与软管7连接以实现向软管7内注入脉冲射流。

在本发明的具体实施例中，进气管1、腔体2、脉冲进液口3、小孔4、喷管收缩段5和喷嘴6共同构成空气雾化喷嘴，进气管1的内径为4mm，进气管1的一端伸出腔体2与外部空气接触，进气管1的另一端深入腔体2的空腔内20mm，通过进气管1可向腔体2内注入大量小气泡，腔体2的直径为10mm，轴向距离为80mm，喷管收缩段5的收缩角度为100°，喷嘴6的直径为0.4mm，长径比为20，脉冲进液口3的内径为4mm，脉冲进液口3与软管7连通，软管7的孔径为6mm，通过设有的液体压力调控机构可向软管7内注入脉冲射流，脉冲射流从脉冲进液口3内喷出后会与腔体2内的泡状两相流相互作用，从而使得大气泡被打碎并分布均匀，流体通过喷嘴6时会因压缩而被加速，然后从喷嘴6喷出尺寸更小且更为均匀的雾滴，优选的，腔体2、电机9与固定腔10被固定在一个重台架上，可以起到对其固定支撑的作用，同时也能减缓装置工作时产生的震荡。

具体的请参阅图1和图5，液体压力调控机构包括常压进液口8、电机9、固定腔10、转子11、第二连接孔16、两个第一连接孔13、两个第一流通孔14和四个第二流通孔15，固定腔10连接于软管7的下端，转子11转动连接于固定腔10的圆周内壁，两个第一连接孔13和两个第一流通孔14分别开设于固定腔10的上下内壁，第二连接孔16开设于转子11的上端中部，且第二连接孔16分别与两个第一连接孔13相匹配，四个第二流通孔15均开设于转子11的上端，且四个第二流通孔15均匀分布，电机9设于固定腔10的下侧，电机9的输出轴固定连接于第二连接孔16的圆周内壁，软管7和常压进液口8分别连接于两个第一流通孔14内。

本实施例中：电机9可以根据实际需要选择不同型号，例如选择型号为Y630-10/1180，电机9与外部电源电性连接，第二连接孔16和两个第一连接孔13直径一致，分别位于固定腔10和转子11的圆心处，固定腔10的上下内壁离中心30mm处分别开设有两个直径为6mm的第一流通孔14，离转子11中心30mm处均匀分布四个直径为16mm的第二流通孔15，高压液体通过常压进液口8进入固定腔10内，由于电机9带动转子11不断旋转，第一流通孔14和四个第二流通孔15交错使得流通面积周期变化，从而得到脉冲射流，优选的，可通过调节电机9的功率对射流频率等进行调节，生成的脉冲射流通过软管7运输至气泡雾化喷嘴部分。对于本领域技术人员而言，上述电机9为现有技术，不作过多赘述。

具体的请参阅图2，进气管1的圆周表面后部开设有外螺纹，第一圆形槽的圆周内壁开设有内螺纹，且内螺纹与外螺纹相匹配，进气管1螺纹连接于第一圆形槽内。

本实施例中：通过设有的内外螺纹可以实现进气管1和腔体2之间螺纹密封，避免腔体2内漏气，且可以方便于拆卸进气管1。

具体的请参阅图1，软管7的上端通过快插接头固定连接于脉冲进液口3的下端，软管7的下端通过快插接头固定连接于位于上侧的第一流通孔14内，常压进液口8的上端通过快插接头固定连接于位于下侧的第一流通孔14内。

本实施例中：通过多个快插接头可以方便本装置的组装，并且方便于拆卸。

具体的请参阅图4，两个第一连接孔13的圆周内壁均固定连接有机械密封轴承12，电机9的输出轴固定连接于两个机械密封轴承12的圆周内壁。

本实施例中：通过机械密封轴承12连接电机9的输出轴，可以对固定腔10内实现密封，并且机械密封轴承12可以起到支撑输出轴的旋转，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度的作用。

具体的请参阅图3，进气管1的前端为封口，进气管1的圆周表面开设有多个均匀分布的小孔4。

本实施例中：进气管1的圆周表面均匀分布了20-40个孔径小于100μm的小孔4，构成气泡发生器，可通过进气管1形成气泡注入腔体2的空腔内。

本发明的工作原理及使用流程：高压液体通过常压进液口8进入固定腔10内，由于电机9带动转子11不断旋转，第一流通孔14和四个第二流通孔15不断交错使得流通面积周期变化，从而在固定腔10内形成脉冲射流，脉冲射流通过软管7从脉冲进液口3进入腔体2内，与进气管1壁面冒出的大量气泡相互作用，形成泡状两相流，大量小型气泡破碎雾化成雾滴流体，然后流体通过喷管收缩段5加速，从喷嘴6喷出；本装置巧妙结合了脉冲雾化与气泡雾化技术的特点，实现了雾化效果的自主可控，气泡粒径更小分布更均匀，雾化后液滴平均粒径更小且与周围环境混合效果更好，在非标准工况下也能实现很好的工作性能。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (6)

1.一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，其特征在于：包括腔体(2)，所述腔体(2)的后内壁开设有第一圆形槽，所述第一圆形槽内连接有进气管(1)，所述腔体(2)的前端开设有喷嘴(6)，所述喷嘴(6)的后内壁开设有喷管收缩段(5)，且喷管收缩段(5)与腔体(2)的空腔相连通，所述腔体(2)的圆周表面开设有第二圆形槽，且第二圆形槽与腔体(2)的空腔相连通，所述第二圆形槽内固定连接有脉冲进液口(3)，所述脉冲进液口(3)的下端连接有软管(7)，所述软管(7)的下侧设有液体压力调控机构，所述液体压力调控机构与软管(7)连接以实现向软管(7)内注入脉冲射流。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，其特征在于：所述液体压力调控机构包括常压进液口(8)、电机(9)、固定腔(10)、转子(11)、第二连接孔(16)、两个第一连接孔(13)、两个第一流通孔(14)和四个第二流通孔(15)，所述固定腔(10)连接于软管(7)的下端，所述转子(11)转动连接于固定腔(10)的圆周内壁，两个所述第一连接孔(13)和两个第一流通孔(14)分别开设于固定腔(10)的上下内壁，所述第二连接孔(16)开设于转子(11)的上端中部，且第二连接孔(16)分别与两个第一连接孔(13)相匹配，四个所述第二流通孔(15)均开设于转子(11)的上端，且四个第二流通孔(15)均匀分布，所述电机(9)设于固定腔(10)的下侧，所述电机(9)的输出轴固定连接于第二连接孔(16)的圆周内壁，所述软管(7)和常压进液口(8)分别连接于两个第一流通孔(14)内。

3.根据权利要求2所述的一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，其特征在于：所述进气管(1)的圆周表面后部开设有外螺纹，所述第一圆形槽的圆周内壁开设有内螺纹，且内螺纹与外螺纹相匹配，所述进气管(1)螺纹连接于第一圆形槽内。

4.根据权利要求3所述的一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，其特征在于：所述软管(7)的上端通过快插接头固定连接于脉冲进液口(3)的下端，所述软管(7)的下端通过快插接头固定连接于位于上侧的第一流通孔(14)内，所述常压进液口(8)的上端通过快插接头固定连接于位于下侧的第一流通孔(14)内。

5.根据权利要求4所述的一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，其特征在于：两个所述第一连接孔(13)的圆周内壁均固定连接有机械密封轴承(12)，所述电机(9)的输出轴固定连接于两个机械密封轴承(12)的圆周内壁。

6.根据权利要求5所述的一种脉冲激励与气泡雾化结合的雾化喷嘴，其特征在于：所述进气管(1)的前端为封口，所述进气管(1)的圆周表面开设有多个均匀分布的小孔(4)。

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