CN114210477A - 一种实时可调喷射器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及喷射器的领域，具体公开了一种实时可调喷射器，包括依次连通的高压腔体焊制三通、低压腔体焊制三通、混合装置；高压腔体焊制三通连接有喷嘴，喷嘴伸入低压腔体焊制三通内，喷嘴内设置有喷针，高压腔体焊制三通连接有可控制喷针沿着喷嘴长度方向移动的喷针调节机构；混合装置包括混合段外壳、内芯，混合段外壳与低压腔体焊制三通连接，内芯位于混合段外壳内且与混合段外壳滑动连接，混合段外壳连接有能够控制内芯移动的齿轮机构；内芯内壁设置有弹性膜片，弹性膜片与内芯之间形成压力可控制的混合段高压腔。达到了喷嘴的喉部横截面积、混合段的横截面积以及喷嘴出口与混合段入口的距离，这几项喷射器关键结构参数可实时调节的效果。

Description

一种实时可调喷射器

技术领域

本申请涉喷射器的技术领域，特别是一种实时可调喷射器。

背景技术

喷射器是一种利用高压流体经过喷嘴形成一段负压区域，从而将低压流体卷吸入喷射器，被吸入的低压流体与高压流体相互混合而后升压并排出喷射器，进而完成对低压流体增压输送的一种设备。

相比于其他转动机械的增压输送泵类而言，喷射器具有结构简单、效果可靠、运行时无高速转动件、维修成本低、对于流体介质的杂质不敏感等优点。近年来其已被广泛应用于能源化工、国防军工、电力供热、建筑制冷、食品制药、海水淡化等多个技术领域。

传统的固定结构式喷射器在设计工况下具有良好的性能，但是喷射器在实际的使用过程中，进出口流体的压力、温度、流量难免会发生波动，引起高压动力流体流量消耗高、喷射系数小、增压效率低等喷射器非最佳工况下，最终造成能量浪费、运行成本增加等问题。

针对喷射器的工况发生波动的情况下，目前有的方案通过在设备运行中调整喷射器的喷嘴的喉部横截面积的变化，起到调节高压动力流体流量的作用。这种方案可以在避免动力流体的压力节流损失的情况下减小动力流体的流量，从而减少吸入流体的流量。但是由于动力流体流量的减小，喷射器的混合段横截面积和喷嘴出口与混合段入口之间的距离未发生相应改变，导致喷射器的高压动力流体流量消耗相对较高，远离该状态下喷射器的最佳工况点。

还有的方案是采用喷嘴和混合段均可更换的结构形式。这种方案可以在工况发生变化的情况下对喷射器的结构进行更改，保证喷射器接近于最佳工况点。但是这种方案在每一次工况发生变化时都需要将设备拆解，并重新更换喷嘴和混合段，费时费力，无法满足在喷射器运行中实时调整喷射器的关键结构的参数要求。

因此研制一种可以实时调节喷射器的关键结构参数的喷射器是很有必要的。

发明内容

为了使喷射器的关键结构参数可实时调节，本申请公开了一种实时可调喷射器。本申请可实时改变影响喷射器性能的三个关键结构参数，包括喷嘴的喉部横截面积、混合段的横截面积以及喷嘴出口与混合段入口的距离，以保证在变工况中喷射器可以时刻处于最佳工作状态。

本申请提供的一种实时可调喷射器采用如下的技术方案：

一种实时可调喷射器，包括依次连通的高压腔体焊制三通、低压腔体焊制三通、混合装置，

高压腔体焊制三通设置有高压介质入口N1，低压腔体焊制三通设置有低压介质入口N2，高压腔体焊制三通连接有喷嘴，喷嘴伸入低压腔体焊制三通内，实现高压腔体焊制三通内高压腔体和低压腔体焊制三通内低压腔体的连通，喷嘴内设置有喷针，高压腔体焊制三通连接有可控制喷针沿着喷嘴长度方向移动的喷针调节机构；

混合装置包括混合段外壳、内芯，混合段外壳与低压腔体焊制三通连接，内芯位于混合段外壳内且与混合段外壳滑动连接，内芯远离低压腔体焊制三通的一端为混合介质出口，混合段外壳连接有能够控制内芯移动的齿轮机构；

内芯内壁设置有弹性膜片，弹性膜片与内芯之间形成压力可控制的混合段高压腔。

通过上述技术方案，向混合段高压腔注入高压气/液，使弹性膜片发生形变，完成对混合段喉部横截面积的调节。当运行中的喷射器工况发生变化时，通过喷针调节机构调节喷针的位置、通过向混合段高压腔注入介质的压力改变混合段中弹性膜片的变形量和通过齿轮转动机构调整喷嘴出口与混合段入口的距离完成实时对喷射器主要结构的调整，保证喷射器性能时刻处于最优工况下。

在上述的喷射器中，所述喷针调节机构包括喷针手轮、喷针轴承座，高压腔体焊制三通连接有高压腔体左封头，喷针轴承座与高压腔体左封头之间通过喷针定位螺母连接，喷针穿过高压腔体左封头并与其滑动连接，喷针手轮与喷针螺纹连接，定位螺母之间连接有用于对喷针限位的防转挡板。

在上述的喷射器中，所述高压腔体左封头外侧端部的槽体与喷针之间设置有喷针填料，喷针填料表面设置有喷针压盖，喷针压盖与高压腔体左封头之间连接有压盖螺柱。

在上述的喷射器中，所述齿轮转动机构包括与混合段外壳固定连接的齿轮法兰、位于齿轮法兰内且与齿轮法兰转动连接的齿轮杆，齿轮杆与内芯的外壁之间设置有传动机构，齿轮杆转动通过传动机构带动内芯滑动。

在上述的喷射器中，所述传动机构包括固定连接于齿轮杆端部的第一锥齿轮、固定连接于内芯外壁的第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合。

在上述的喷射器中，所述高压腔体焊制三通连接有高压腔体右封头，低压腔体焊制三通连接有低压腔体左封头，高压腔体右封头和低压腔体左封头之间连接，喷嘴端部的外壁的固定连接有环形边，环形边卡设于高压腔体右封头和低压腔体左封头之间。

在上述的喷射器中，所述高压腔体焊制三通连接有高压腔体右封头，低压腔体焊制三通连接有低压腔体左封头，高压腔体右封头和低压腔体左封头之间连接，喷嘴端部的外壁的固定连接有环形边，环形边卡设于高压腔体右封头和低压腔体左封头之间。

在上述的喷射器中，所述混合段外壳设置有高压气/液管口N4，混合段夹套设置有混合段夹套高压进气/液口，混合段设置有混合段高压进气/液口，高压气/液管口N4通过高压金属软管与混合段夹套高压进气/液口相连，混合段夹套高压进气/液口与混合段高压进气/液口相通，混合段夹套与混合段之间设置有o型圈，o型圈位于混合段高压进气/液口的两侧。

在上述的喷射器中，所述低压腔体焊制三通连接有低压腔体右封头，混合段夹套插设于低压腔体右封头内并与其滑动连接，混合段夹套的外侧固定连接有对混合段移动进行限位的限位挡板。

在上述的喷射器中，所述低压腔体右封头连接有限位条，限位条插穿过限位挡板并与限位挡板滑动连接。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

(1)在喷射器的工况偏离其最佳设计点时，通过实时调节该喷射器的喷嘴喉部的横截面积、喷嘴出口与混合段入口的距离、混合段喉部的横截面积这三个重要的结构参数使其回到新的最佳工况点，从而提高喷射器的工作效率，有效的提高了能源的利用率；

(2)本申请通过齿轮传动的方式解决了喷射器在运行中调节喷嘴出口与混合段入口之间距离调节的问题，并且它采用了多个o型圈、限位挡板和限位条的结构，可以保证喷射器在运行中不会发生泄露和解决设备运行中混合段脱落及混合段偏转的问题；

(3)本申请的喷嘴、喷针和混合段在发生磨损、冲蚀等问题时是可以更换的。同时如果遇到喷射器的工况远远偏离其设计工况，也可以通过同时更换喷嘴、喷针和混合段实现调整喷射器的性能，如此可以大大的减少运行成本，同时降低一次性投资成本；

(4)该可调喷射器还可以更换喷嘴、混合段，以满足工况在更大范围内变化或喷嘴、混合段由于磨损需要更换的要求；本申请不仅适用于气抽气体喷射器，也适用于气抽液或液抽气和液抽液喷射器。

附图说明

图1为本申请实施例一种可实时调节关键结构尺寸的可调喷射器的结构图；

图2为本申请实施例喷针调节机构具体结构图；

图3为本申请实施例齿轮转动机构结构图。

附图标记说明：1、喷针调节机构；2、高压腔体左封头；3、高压腔体焊制三通；4、喷针；5、高压腔体右封头；6、低压腔体左封头；7、喷针定位环；8、喷嘴；9、低压腔体焊制三通；10、低压腔体右封头；11、混合段夹套；12、混合段；13、高压金属软管；14、混合段夹套高压进气/液口；15、混合段高压进气/液口；16、混合段高压腔；17、弹性膜片；18、齿轮转动机构；19、齿轮杆；20、混合段外壳；21、挡板；22、限位挡板；23、限位条；N1、高压介质入口；N2、低压介质入口；N3、混合介质出口；N4、高压气/液管口；

2-1、喷针手轮；2-2、喷针锁紧螺母；2-3、喷针轴承座；2-4、喷针轴承；2-5、喷针定位螺母；2-6、喷针定位垫片；2-7、喷针定位螺柱；2-8、防转挡板；2-9、喷针压盖；2-10、喷针填料；2-11、压盖螺母；2-12、压盖垫片；2-13、压盖螺柱；

3-1、齿轮手轮；3-2、齿轮锁紧螺母；3-3、齿轮轴承座；3-4、齿轮轴承；3-5、齿轮螺母；3-6、齿轮螺柱；3-7、齿轮法兰；3-8、齿轮o型圈；3-9、第一锥齿轮；3-10、第二锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图1-3和具体实施例对本申请作进一步详细的描述：

本申请实施例公开一种实时可调喷射器。

参照图1，一种实时可调喷射器，包括依次连通的高压腔体焊制三通3、低压腔体焊制三通9、混合装置，高压腔体焊制三通3内为高压腔体、低压腔体焊制三通9为低压腔体，混合装置内为混合段12腔体，高压腔体焊制三通3设置有高压介质入口N1，低压腔体焊制三通9设置有低压介质入口N2，混合装置远离低压腔体焊制三通9的端部为混合介质出口N3，高压腔体焊制三通3连接有喷嘴8，喷嘴8伸入低压腔体焊制三通9内，实现高压腔体焊制三通3内高压腔体和低压腔体焊制三通9内低压腔体的连通。喷嘴8内设置有喷针4，高压腔体焊制三通3连接有可控制喷针4沿着喷嘴8长度方向移动的喷针4调节机构1；混合装置包括混合段外壳20、内芯，混合段外壳20与低压腔体焊制三通9连接，内芯位于混合段外壳20内且与混合段外壳20滑动连接，内芯远离低压腔体焊制三通9的一端为混合介质出口，混合段外壳20连接有能够控制内芯移动的齿轮机构；内芯内壁设置有弹性膜片17，弹性膜片17与内芯之间形成压力可控制的混合段高压腔16。高压流体从高压介质入口N1进入高压腔体，然后经过喷嘴8将低压腔体内的流体带入混合装置进行混合，最后从混合介质出口N3流出。

高压腔体焊制三通3相对的两个管口分别连接有高压腔体左封头2、高压腔体右封头5，低压腔体焊制三通9相对的两个管口分别连接有低压腔体左封头6、低压腔体右封头10。高压腔体右封头5和低压腔体左封头6之间通过螺栓连接，喷嘴8端部的外壁的固定连接有环形边，环形边卡设于高压腔体右封头5和低压腔体左封头6之间，实现高压腔体焊制三通3、低压腔体焊制三通9和喷嘴8之间的连接，使得喷嘴8可拆卸连接。喷针调节机构1与高压腔体左封头2连接，混合段外壳20与低压腔体右封头10通过法兰方式连接。

内芯包括混合段夹套11和混合段12，混合段12插设于混合段夹套11中，混合段夹套11靠近低压腔体焊制三通9的端部设置有对混合段12限位的台阶面，混合段夹套11远离低压腔体焊制三通9的端部连接有挡板21，挡板21与混合段12远离低压腔体焊制三通9的端部抵接，即实现混合段12与混合段夹套11之间的可拆卸连接。

混合段夹套11插设于低压腔体右封头10内并与其滑动连接。混合段夹套11的外侧固定连接有对混合段12移动进行限位两处限位挡板22结构，保证混合段夹套11的轴向行程长度可控，低压腔体右封头10连接有两片限位条23，限位条23插穿过限位挡板22并与限位挡板22滑动连接，限位条23限制混合段夹套11仅沿其轴线方向移动。混合段夹套11的外侧两端分别与低压腔体右封头10和混合段外壳20通过两个o型圈密封。

混合段外壳设置有高压气/液管口N4，混合段夹套11设置有混合段夹套高压进气/液口14，混合段设置有混合段高压进气/液口15，混合段外壳20上的高压气/液管口N4通过高压金属软管13与混合段夹套高压进气/液口14相连；混合段夹套高压进气/液口14与混合段高压进气/液口15相通，混合段夹套11与混合段12之间设置有o型圈，o型圈位于混合段高压进气/液口14和混合段高压进气/液口15的两侧，混合段高压进气/液口14和混合段高压进气/液口15的密封性较好。

混合段高压腔16位于混合段12，具体的，混合段12内壁开设有凹槽，弹性膜片17固定连接于混合段12内壁，弹性膜片17与凹槽形成混合段高压腔16，混合段高压腔16与混合段高压进气/液口15相通，通过对高压气/液管口N4向混合段高压腔16注入高压气/液，使弹性膜片17发生形变，完成对混合段12喉部横截面积的调节。

参照图2，喷针调节机构1可以采用手动，也可以采用气动或电动方式进行远程调节。本实施方案中采用的是手动执行机构，如图2所示，喷针调节机构1包括：喷针手轮2-1、喷针锁紧螺母2-2、喷针轴承座2-3、喷针轴承2-4、喷针定位螺母2-5、喷针定位垫片2-6、喷针定位螺柱2-7、防转挡板2-8、喷针压盖2-9、喷针填料2-10、压盖螺母2-11、压盖垫片2-12、压盖螺柱2-13。主要目的是保证运行工况下的密封性的同时保证喷针可以在喷嘴内顺滑的往复运动。具体的，喷针轴承座2-3与高压腔体左封头2之间通过喷针定位螺母2-5连接，喷针穿过高压腔体左封头2并与其滑动连接，喷针手轮2-1与喷针4螺纹连接，防转挡板2-8连接于定位螺母之间且用于对喷针4进行限位，喷针填料2-10设置于高压腔体左封头2外侧端部的槽体与喷针4之间，喷针压盖2-9位于喷针填料2-10表面，喷针压盖2-9与高压腔体左封头2之间通过压盖螺柱2-13连接。喷嘴8内设置有喷针定位环7，喷针4沿喷针定位环7的轴向进行往复运动；转动喷针手轮2-1，喷针4在喷嘴8内沿喷嘴轴线移动，实现调节高压动力流体的流量。

参照图3，齿轮转动机构18可以采用手动，也可以采用气动或者电动方式进行远程调节。本实施方案中采用的是手动执行机构，如图3所示，齿轮转动机构18包括：齿轮手轮3-1、齿轮锁紧螺母3-2、齿轮轴承座3-3、齿轮轴承3-4、齿轮螺母3-5、齿轮螺柱3-6、齿轮法兰3-7、齿轮o型圈3-8。保证运行工况下的密封性的同时保证齿轮可以绕轴线自由的转动。具体的，齿轮法兰3-7与混合段外壳20固定连接，齿轮轴承座3-3与齿轮法兰3-7之间通过齿轮螺母3-5、齿轮螺柱3-6、齿轮法兰3-7进行连接，齿轮杆19位于齿轮法兰3-7内且与齿轮法兰3-7转动连接，齿轮轴承3-4位于齿轮轴承座3-3与齿轮杆19之间，齿轮手轮3-1与齿轮杆19固定连接，齿轮杆19与内芯的外壁之间设置有传动机构，齿轮杆19转动通过传动机构带动混合段夹套11滑动。传动机构包括固定连接于齿轮杆19端部的第一锥齿轮、固定连接于混合段夹套11外壁的第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合。转动齿轮杆19，齿轮杆19带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮3-9带动第二锥齿轮3-10和混合段夹套11上下移动，同时结合限位挡板22对混合段夹套11的限位，避免了第一锥齿轮和第二锥齿轮完全脱离。传动机构也可以为其他任何可以实现齿轮杆19转动带动混合段夹套移动的任何结构。比如传动机构还可以包括固定连接于齿轮杆端部的第一锥齿轮、转动连接于齿轮法兰内的第二锥齿轮、与第二锥齿轮同轴固定连接的平齿轮、固定连接于内芯外壁的齿条，齿条与平齿轮啮合，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合。齿轮转动机构18通过转动齿轮杆19带动混合段夹套11在混合段外壳20中沿混合段外壳20的轴线运动。完成喷嘴8出口与混合段12入口之间距离的改变。

本申请的实施原理为：可调喷射器在运行中如果工况发生增大或者减小时，通过转动喷针调节机构1中的喷针手轮调节喷针4在喷嘴8喉部的位置，从而增加或者减小高压动力流体的流量。同时通过齿轮转动机构18调整喷嘴8出口与混合段12入口之间的距离，并且通过高压气/液管口N4的注入介质的压力来改变混合段12中弹性膜片17的变形量，从而完成实时对可调喷射器的主要结构参数的调整，使可调喷射器由偏离最佳工况点的工况回到新的最佳工作状态，从而实现对喷射器工作效率的提升。

喷嘴8、喷针4和混合段12均为可拆卸可替换的。在可调喷射器工况远远偏离其设计工况点或者喷嘴8、喷针4、混合段12发生磨损或冲蚀时，可以采用更换零件的方式保证可调喷射器可以继续正常高效的工作。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实时可调喷射器，其特征在于：包括依次连通的高压腔体焊制三通(3)、低压腔体焊制三通(9)、混合装置，

高压腔体焊制三通(3)设置有高压介质入口N1，低压腔体焊制三通(9)设置有低压介质入口N2，高压腔体焊制三通(3)连接有喷嘴(8)，喷嘴(8)伸入低压腔体焊制三通(9)内，实现高压腔体焊制三通(3)内高压腔体和低压腔体焊制三通(9)内低压腔体的连通，喷嘴(8)内设置有喷针(4)，高压腔体焊制三通(3)连接有可控制喷针(4)沿着喷嘴(8)长度方向移动的喷针调节机构(1)；

混合装置包括混合段外壳(20)、内芯，混合段外壳(20)与低压腔体焊制三通(9)连接，内芯位于混合段外壳(20)内且与混合段外壳(20)滑动连接，内芯远离低压腔体焊制三通(9)的一端为混合介质出口，混合段外壳(20)连接有能够控制内芯移动的齿轮机构；

内芯内壁设置有弹性膜片(17)，弹性膜片(17)与内芯之间形成压力可控制的混合段高压腔(16)。

2.根据权利要求1所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述喷针调节机构(1)包括喷针手轮(2-1)、喷针轴承座(2-3)，高压腔体焊制三通(3)连接有高压腔体左封头(2)，喷针轴承座(2-3)与高压腔体左封头(2)之间通过喷针定位螺柱(2-7)连接，喷针(4)穿过高压腔体左封头(2)并与其滑动连接，喷针手轮(2-1)与喷针(4)螺纹连接，喷针定位螺柱(2-7)之间设置有用于对喷针(4)限位的防转挡板(2-8)。

3.根据权利要求2所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述高压腔体左封头(2)外侧端部的槽体与喷针(4)之间设置有喷针填料(2-10)，喷针填料(2-10)表面设置有喷针压盖(2-9)，喷针压盖(2-9)与高压腔体左封头(2)之间连接有压盖螺柱(2-13)。

4.根据权利要求1所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述齿轮转动机构(18)包括与混合段外壳(20)固定连接的齿轮法兰、位于齿轮法兰内且与齿轮法兰转动连接的齿轮杆(19)，齿轮杆(19)与内芯的外壁之间设置有传动机构，齿轮杆(19)转动通过传动机构带动内芯滑动。

5.根据权利要求4所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述传动机构包括固定连接于齿轮杆(19)端部的第一锥齿轮(3-9)、固定连接于内芯外壁的第二锥齿轮(3-10)，第一锥齿轮(3-9)与第二锥齿轮(3-10)啮合。

6.根据权利要求1所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述高压腔体焊制三通(3)连接有高压腔体右封头(5)，低压腔体焊制三通(9)连接有低压腔体左封头(6)，高压腔体右封头(5)和低压腔体左封头(6)之间连接，喷嘴(8)端部的外壁的固定连接有环形边，环形边卡设于高压腔体右封头(5)和低压腔体左封头(6)之间。

7.根据权利要求1所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述内芯包括混合段夹套(11)和混合段(12)，混合段(12)插设于混合段夹套(11)中，混合段夹套(11)靠近低压腔体焊制三通(9)的端部设置有对混合段(12)限位的台阶面，混合段夹套(11)远离低压腔体焊制三通(9)的端部连接有挡板(21)，挡板(21)与混合段(12)远离低压腔体焊制三通(9)的端部抵接。

8.根据权利要求7所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述混合段外壳(20)设置有高压气/液管口N4，混合段夹套(11)设置有混合段夹套(11)高压进气/液口，混合段(12)设置有混合段(12)高压进气/液口，高压气/液管口N4通过高压金属软管(13)与混合段夹套(11)高压进气/液口相连，混合段夹套(11)高压进气/液口与混合段(12)高压进气/液口相通，混合段夹套(11)与混合段(12)之间设置有o型圈，o型圈位于混合段(12)高压进气/液口的两侧。

9.根据权利要求7所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述低压腔体焊制三通(9)连接有低压腔体右封头(10)，混合段夹套(11)插设于低压腔体右封头(10)内并与其滑动连接，混合段夹套(11)的外侧固定连接有对混合段(12)移动进行限位的限位挡板(22)。

10.根据权利要求9所述的一种实时可调喷射器，其特征在于：所述低压腔体右封头(10)连接有限位条(23)，限位条(23)插穿过限位挡板(22)并与限位挡板(22)滑动连接。

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