CN114602676A - 一种带有沟槽的低噪声喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有沟槽的低噪声喷嘴。结构包括基座、喷嘴头、喷嘴芯、竹节管和输液软管；基座前端同轴安装喷嘴头，基座后端安装竹节管，基座和喷嘴头内腔中安装喷嘴芯，喷嘴芯后端经输液软管和流体源连接；基座、喷嘴头内周面开设有V型槽，且在喷嘴芯端面开设有沟槽。本发明不需要增加额外设备，对喷嘴本身改变，通过在喷嘴芯和喷嘴内壁上开槽加强喷嘴口处气流掺混，破坏涡的完整结构，来达到降低噪声的目的，制造工艺改动较小，具有简单、经济的特点。

Description

一种带有沟槽的低噪声喷嘴

技术领域

本发明专利属于喷嘴降噪技术领域的一种降噪喷嘴结构，具体涉及一种采用气体作为载体喷射液滴的带有沟槽的低噪声喷嘴。

背景技术

常用的喷雾制作方法是气动雾化，将气流和液体汇集在同轴的的两根管道中，由中心管道输送液体，外层的管道输送气体，采用高压气体加强液体周围的气流的流动，使其液体相互接触产生振动、摩擦，使液体破碎为细小液滴后，在喷嘴处将液滴雾化并喷出。在工业生产中常用这种方式来实现冷却液或润滑液的定向输送。

喷嘴的主要功能是实现液体的雾化，因此现有的喷嘴在设计过程中往往只考虑雾化效果、喷射距离等技术指标，但是喷嘴也将产生特别严重的噪声污染。虽然目前已出现了多种降噪喷嘴，例如减音喷嘴结构(CN207413638U)，其喷嘴出口段由凹槽底面处形成由近中央往外渐扩且均匀呈放射状的数个入口，出口段外周形成锥状体及尖端，数入口往尖端直贯穿锥状体，于锥状体表面形成数个分布均匀且往尖端渐缩的斜形狭缝，由此来达到降噪的目的。一种楔形缝道高效节能低噪压缩空气喷嘴头(^CN206981031U)，此喷头的喷嘴连接部和外露部一体制成，其上均匀分布多条楔形缝道，缝道均由连接部延伸到外露部的底部，楔形缝道设计符合空气动力学设计，工作时能够产生层流和柯恩达效应，使喷嘴噪声降低。

以上两个发明对喷嘴的改进大都在于喷嘴口，这对一些喷嘴并不适用，同时使结构更加复杂且不易加工，成本也有所提高，所以需要一种更加简单、经济的方式来降低喷嘴的噪声。

发明内容

为了解决背景技术中存在的恩替，本发明设计了一种对喷嘴芯及喷嘴内部流域开槽的降噪喷嘴，通过结构设计形成小尺度涡，以降低噪声，通过沟槽结构能够加强流动的掺混，削弱涡强度，降低噪声。

本发明的技术方案如下：

本发明结构包括基座、喷嘴头、喷嘴芯、竹节管和输液软管；基座前端同轴安装喷嘴头，基座后端安装竹节管，基座和喷嘴头内腔中安装喷嘴芯，喷嘴芯后端经输液软管和流体源连接；基座、喷嘴头内周面开设有V型槽，且在喷嘴芯端面开设有沟槽。

所述的喷嘴芯内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管连通。

所述的基座后端安装多节竹节管，竹节管和基座之间、相邻竹节管之间均通过球铰万向铰接。

所述的基座在未和喷嘴头连接的内周面沿周向间隔布置有多个基座V型槽，每个基座V型槽沿轴向布置。

所述的喷嘴头的内周面沿周向间隔布置有多喷嘴头V型槽，每个喷嘴头V型槽沿轴向布置。

所述的喷嘴芯端面开设有多个沿周向间隔布置的喷嘴芯沟槽。

所述基座的多个V型槽与喷嘴头的多个V型槽沿周向交替布置，喷嘴芯的各个沟槽分别和基座的多个V型槽沿周向一一对齐布置。

本发明可以属于面向微量润滑领域关于润滑液输送的装置。

本发明实现了一种对喷嘴芯以及喷嘴内腔进行改进的降噪喷嘴，通过在喷嘴芯和喷嘴内壁上开槽加强喷嘴口处气流掺混，破坏涡的完整结构，来达到降低噪声的目的。

本发明的有益效果是：

本发明通过在喷嘴内部开多个均匀分布的V型槽，同时在喷嘴芯前端开多个均匀分布的沟槽，使开槽处压力由原来的均匀分布变的较为混乱，削弱喷嘴口因压力梯度诱发的流体边界层分离现象，降低因边界层分离产生的涡旋的强度，降低了噪声。

同时沟槽还增加了喷嘴芯前端气流的不稳定性，气流流经开槽处会在槽底部行成一个小涡旋，涡旋不断扰动气流增加了气流在轴向上的不稳定性，加强气流在喷嘴口的掺混，射流在径向上的速度差减小，降低了噪声。

与其他方法相比，本发明不需要增加额外设备，而是对喷嘴本身的结构进行改变，因此可以适用于多种喷嘴或不便于增加其他设备的喷嘴，同时在喷嘴芯和喷嘴内壁上开槽，对喷嘴的制造工艺改动较小，且不用增加其他设备，具有简单、经济的特点。本技术对采用气体作为载体喷射液滴的喷嘴的噪声降低具有积极作用。

附图说明

图1为降噪喷嘴的结构示意图；

图2为图1中A-A剖面图；

图3为图1中D-D剖面图；

图4为图1中C-C剖面图；

图5为图1中B-B剖面图；

图6是基座11的立体结构示意图；

图7是基座11的侧剖视图；

图8是图7的A-A视图；

图9是喷嘴头12的立体结构示意图；

图10是喷嘴头12的侧剖视图；

图11是图10的A-A视图；

图12是喷嘴芯13的立体结构示意图；

图13是喷嘴芯13的侧视结构示意图；

图14是本发明实施例的基座尺寸示意图；

图15是本发明实施例的喷嘴头尺寸示意图；

图16是本发明实施例的喷嘴芯尺寸示意图；

图17是本发明具体实施的降噪测试位置示意图。

图中，基座11，基座连接头111，基座喷嘴芯固定孔112，基座V型槽113，基座喷嘴头连接螺纹114，基座侧翼板115；喷嘴头12，喷嘴头基座连接螺纹121，喷嘴头V型槽122，喷嘴头前端面123；喷嘴芯13，喷嘴芯连接头131，喷嘴芯基座连接螺纹132，喷嘴芯凸台133，喷嘴芯主体134，喷嘴芯前端面135，喷嘴芯沟槽136；竹节管14，输液软管15。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。

如图1-图5所示，为降噪喷嘴的结构示意图和剖面图。其结构包括基座11、喷嘴头12、喷嘴芯13、竹节管14和输液软管15；基座11前端同轴安装喷嘴头12，基座11后端安装竹节管14，基座11和喷嘴头12内部设有沿轴向贯穿设置的、且同轴的空腔，基座11和喷嘴头12内腔中安装喷嘴芯13，喷嘴芯13后端经输液软管15和流体源连接，输液软管15穿设过竹节管14布置，喷嘴芯13前端朝向喷嘴头12前端；基座11、喷嘴头12内周面开设有V型槽，且在喷嘴芯13端面开设有沟槽。

喷嘴芯13内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管15连通。基座11后端安装多节竹节管14，竹节管14和基座11之间、相邻竹节管14之间均通过球铰万向铰接。

液体通过输液软管15输送，压缩空气则通过竹节管14内部、输液软管15外的通道输送，最终两者在喷嘴芯前端面135前端汇合形成气雾。输液软管15一端连接机器主体，另一端则套在喷嘴芯连接头131上。

基座11在未和喷嘴头12连接的内周面沿周向间隔布置有多个基座V型槽113，每个基座V型槽113沿轴向布置。喷嘴头12在主体空腔的内周面沿周向间隔布置有多喷嘴头V型槽122，每个喷嘴头V型槽122沿轴向布置。

并且，喷嘴芯13端面开设有多个沿周向间隔布置的喷嘴芯沟槽136。

基座11的多个V型槽——基座V型槽113与喷嘴头12的多个V型槽——喷嘴头V型槽122沿周向交替布置，喷嘴芯13的各个沟槽——喷嘴芯沟槽136分别和基座11的多个V型槽——基座V型槽113沿周向一一对齐布置，即沿圆周的径向位置一一对应。即将基座V型槽113、喷嘴头V型槽122、喷嘴芯沟槽136均沿轴向投影到同一截面上，多个基座V型槽113和多个喷嘴头V型槽122沿周向间隔交替布置，每个基座V型槽113分别和各自对应的一个喷嘴芯沟槽136处于同一半径径向方向上。

具体实施中，基座V型槽113、喷嘴头V型槽122和喷嘴芯沟槽136的布置方式如图3-图5所示。四个基座V型槽113沿圆周间隔布置，四个喷嘴头V型槽122也沿圆周间隔布置，且四个基座V型槽113与四个喷嘴头V型槽122沿周向以呈45度圆心角度差地交错布置，喷嘴芯沟槽136与基座V型槽113开槽方位一致。

如图6-图8所示，为基座11的结构示意图，其前端加工用内螺纹作为基座喷嘴头连接螺纹114，用于与喷嘴头12的喷嘴头外螺纹121配合螺纹连接。基座11内部加工有喷嘴芯固定孔112，喷嘴芯固定孔112内有螺纹用于与喷嘴芯13的喷嘴芯螺纹132配合螺纹连接，以固定喷嘴芯13轴向位置。

基座11尾部设有半球状的基座连接头111，基座连接头111与竹节管14形成球形连接，实现气流注入。基座内部设有基座V型槽113，基座V型槽113的夹角为a，边长为b。基座喷嘴芯固定孔112通过外周面的三个基座侧翼板115与基座11空腔固定连接。

如图9-图11所示，为喷嘴头12的结构示意图。喷嘴头12尾部设有外螺纹121，与基座11的基座喷嘴头连接螺纹114连接实现喷嘴头的固定。内部设有喷嘴头V型槽122，使压力分布变的较为混乱，降低因边界层分离产生的涡旋的强度。喷嘴头V型槽122的夹角为c，边长为d。

如图12、图13所示，喷嘴芯13由倒锥型连接头131、喷嘴芯座连接螺纹132、喷嘴芯凸台133以及喷嘴芯主体134组成。

喷嘴芯主体134尾端设有倒锥型连接头131，倒锥型连接头131用于和输液软管15连接。喷嘴芯主体134中部外周面设有环形凸起作为喷嘴芯凸台133，喷嘴芯凸台133用于限制喷嘴芯的位置，使喷嘴芯前端面135到喷嘴头前端面123的距离为t，t的优选范围为2mm～3mm。倒锥型连接头131和喷嘴芯凸台133之间的喷嘴芯13外周面设有喷嘴芯座连接螺纹132，喷嘴芯座连接螺纹132用于和喷嘴芯螺纹132配合螺纹连接。在喷嘴芯主体134前端开有多个沟槽136，沟槽长度为e、宽度为f、深度为g。

具体实施的技术要点：

1)确定优选的沟槽长度与宽度

沟槽长度过小时气流掺混效果较差且加工更加困难，过大时气流在槽内后经历一段长度的混合后趋于稳定，到达喷嘴芯前端时射流的稳定性依旧较高不能有效的破坏剪切层的稳定性，降噪效果反而不好；沟槽宽度过小时不能使气流得到较好的掺混，过大时反而射流内部速度分布趋于均匀，使得降噪效果不好，同时也会使两槽之间的连接处变得的薄弱影响喷嘴芯使用寿命。具体实施中还需要设定较优的沟槽长度与宽度。

2)确定优选的沟槽深度

由于喷嘴需要输送液滴，因此喷嘴芯内部中空，壁面厚度较小，若沟槽深度过大时会破坏喷嘴芯的内壁面影响喷嘴芯的正常使用，但深度过小时对射流稳定性的影响较小，降噪效果不明显。具体实施中还需要设定较优的沟槽深度。

3)确定优选的V型槽尺寸

当V型槽的尺寸过小时，加工困难且效果不好；当V型槽的尺寸过大时，降噪幅度变化不大，且会使得槽与槽连接处变得薄弱，喷嘴使用寿命下降。具体实施中还需要设定较优的V型槽尺寸。

经过试验探索，本发明具体实施例的设计方案为：

沟槽长度e为1mm～2mm，沟槽宽度f为0.7mm～1mm，沟槽深度g为0.35mm～0.5mm，V型槽夹角a、c为60±5°，边长b、d为1mm～3mm时，其降噪效果较好。

喷嘴芯实例说明：

本发明使用气体压强范围为0.3MPa～0.7MPa。

如图14、图15所示，实例中喷嘴头与基座的V型槽的夹角均设为60°，边长为1mm，V型槽个数为4个。

如图16所示，实例中喷嘴芯沟槽的长度为1mm，宽度为1mm，深度为0.5mm，沟槽个数为4个。

喷嘴芯实例降噪效果：

分别对未设置V型槽和沟槽的原喷嘴结构、本发明喷嘴结构(如图14-图16所示构成的组合结构)进行噪声测试。测试方案图如图17所示，测量半径R为0.5m，测量角度θ分别取15°，30°，45°，60°，75°，90°得到以下数据(见表1)。

表1

通过对比可得：所选的6个测量角度中，开槽喷嘴芯的噪声相比于原喷嘴芯都有所降低，最大值能达到6.66dB，因此本发明具有较好的降噪效果。

Claims (7)

1.一种带有沟槽的低噪声喷嘴，其特征在于：

其结构包括基座(11)、喷嘴头(12)、喷嘴芯(13)、竹节管(14)和输液软管(15)；基座(11)前端同轴安装喷嘴头(12)，基座(11)后端安装竹节管(14)，基座(11)和喷嘴头(12)内腔中安装喷嘴芯(13)，喷嘴芯(13)后端经输液软管(15)和流体源连接；基座(11)、喷嘴头(12)内周面开设有V型槽，且在喷嘴芯(13)端面开设有沟槽。

2.根据权利要求1所述的一种带有沟槽的低噪声喷嘴，其特征在于：

所述的喷嘴芯(13)内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管(15)连通。

3.根据权利要求1所述的一种带有沟槽的低噪声喷嘴，其特征在于：

所述的基座(11)后端安装多节竹节管(14)，竹节管(14)和基座(11)之间、相邻竹节管(14)之间均通过球铰万向铰接。

4.根据权利要求1所述的一种带有沟槽的低噪声喷嘴，其特征在于：

所述的基座(11)在未和喷嘴头(12)连接的内周面沿周向间隔布置有多个基座V型槽(113)，每个基座V型槽(113)沿轴向布置。

5.根据权利要求1所述的一种带有沟槽的低噪声喷嘴，其特征在于：

所述的喷嘴头(12)的内周面沿周向间隔布置有多喷嘴头V型槽(122)，每个喷嘴头V型槽(122)沿轴向布置。

6.根据权利要求1所述的一种带有沟槽的低噪声喷嘴，其特征在于：

所述的喷嘴芯(13)端面开设有多个沿周向间隔布置的喷嘴芯沟槽(136)。

7.根据权利要求1所述的一种带有沟槽的低噪声喷嘴，其特征在于：

所述基座(11)的多个V型槽与喷嘴头(12)的多个V型槽沿周向交替布置，喷嘴芯(13)的各个沟槽分别和基座(11)的多个V型槽沿周向一一对齐布置。

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