CN114985138B - 一种方便喷嘴芯调节的降噪喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴。基座后端安装竹节管，基座前端和喷嘴头后端之间通过可旋转活动的卡套和密封圈同轴密封连接，基座和喷嘴头内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯，喷嘴芯后端经输液软管和流体源连接，且卡套内周穿设过基座和喷嘴头之间后和喷嘴芯连接。本发明实现了喷嘴芯的调节，变得更加的便捷，通过优化进气口形状，改变喷嘴内流场结构，使噪声降低。

Description

一种方便喷嘴芯调节的降噪喷嘴

技术领域

本发明属于喷嘴降噪技术领域的一种降噪喷嘴结构，具体涉及一种采用高压气体作为载体喷射液滴的喷嘴。

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，目前考虑到噪声的喷嘴设计较少，其结构普遍存在以下问题：

1)喷嘴芯位置的调节困难

实验研究发现决定噪声的大小和液体雾化效果的一个重要因素为喷嘴芯头部到喷嘴口的距离。在不同的应用工况中，气压和液体流量存在差异，往往需要调节液管头到喷嘴口之间的距离，使其达到理想的雾化效果，但现有喷嘴的结构很少考虑这个方面。

2)喷嘴内气流通道狭小，易产生较大的噪音。

现有喷嘴通常由基座、连接管和喷嘴头组成。连接管是一个阶梯轴，尾部攻有内螺纹，用来与底座连接；头部攻有内、外螺纹，外螺纹用来与喷嘴头连接，内螺纹与喷嘴芯上的外螺纹啮合以此来固定喷嘴芯。同时喷嘴芯在侧面开有通槽，用于气流的流通，为了喷嘴芯的稳定，其侧面上的槽较为狭小极易使气流产生较强的湍流进而引发噪声。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种噪声较小、喷嘴芯调节的喷嘴，实现了更的方式、更合理的喷嘴结构来实现喷嘴芯的调节以及喷嘴噪声的降低。

本发明的技术方案如下：

本发明的其结构包括基座、卡套、喷嘴头、喷嘴芯、密封圈、竹节管和输液软管；基座后端安装竹节管，基座前端和喷嘴头后端之间通过可旋转活动的卡套和密封圈同轴密封连接，基座和喷嘴头内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯，喷嘴芯后端经输液软管和流体源连接，且卡套内周穿设过基座和喷嘴头之间后和喷嘴芯连接。

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。

所述的基座尾部设有半球状的基座连接头，基座连接头与竹节管形成球形连接，实现气流注入。

所述的基座在前端外周面开设有环形沉槽，卡套后端套装连接于基座的环形沉槽，基座的环形沉槽在靠近前端再开设有环形的基座密封圈槽，使得基座前端部形成环形的基座连接凸起，基座密封圈槽中安装密封圈；

所述的喷嘴头在后端外周面开设有环形沉槽，卡套前端套装连接于喷嘴头的环形沉槽，喷嘴头的环形沉槽在靠近后端再开设有环形的喷嘴头密封圈槽，使得喷嘴头后端部形成环形的喷嘴头连接凸起，喷嘴头密封圈槽中安装密封圈。

所述的基座内腔中部设有一个喷嘴芯固定孔，喷嘴芯固定孔和喷嘴芯螺纹连接配合套装；所述的卡套内设有一个喷嘴芯连接孔，喷嘴芯连接孔和喷嘴芯螺纹连接配合套装。

所述的卡套内周面中部设置有内凸缘，内凸缘径向向内延伸到基座和喷嘴头的内腔中，喷嘴芯连接孔通过沿周向间隔布置的多个卡套侧翼板与内凸缘自身形成的内孔相连。

所述的卡套在内凸缘两侧的内周面均设有一道环形的卡套连接凸起，两道卡套连接凸起分别和喷嘴头的喷嘴头连接凸起、基座的基座连接凸起通过微过盈配合连接。

在位于喷嘴芯后端和输液软管连接处的基座内腔内壁加工成螺旋槽，螺旋槽和喷嘴芯之间形成螺旋间隙。

所述的喷嘴芯为内部中空的金属管，中间部分加工有外凸缘作为喷嘴芯凸台，喷嘴芯凸台的轴向两侧设有喷嘴芯基座连接螺纹和喷嘴芯卡套连接螺纹的两处螺纹，两处螺纹分别和基座喷嘴芯固定孔、喷嘴芯连接孔螺纹配合连接。

本发明的主要特点如下：

1)设计了具有侧翼板连接同轴内螺纹的基座结构，扩大了气道流通面积。

将基座的为螺纹改为内部设有与喷嘴同轴心的内螺纹，内螺纹由周围的翼板将其与喷嘴头连为一体，这种结构增大了内部气道的流通面积，减小了内部噪声。

2)设计了两端有凸起结构，内部具有侧翼板连接同轴内螺纹的卡套。

喷嘴芯上的外螺纹与卡套的同轴内螺纹啮合，同时卡套通过两端的凸起结构与基座和喷嘴头相连，使喷嘴芯的调节变得更加的，不需要拆卸固定结构，只需要旋转卡套即可。

3)在基座上开螺旋槽，加速气流剪切层演变。

在基座上开若干螺旋槽，将注入的气流变成有旋气流，使得气流在喷嘴口出加速失稳，加强气流掺混作用，使得大尺度涡结构破碎更快，同时降低射流核心长度，降低了噪声。

本发明与现有的技术相比，具有以下优点：

(1)实现了喷嘴芯的调节，调节便捷：

采用螺母主驱动滚珠丝杆副的原理，只需通过旋转卡套即可实现喷嘴芯位置的调整，使其能够根据实际应用中的需要调节雾化效果，以适应不同的工况，提高了喷嘴的适用面和灵活度，同时由于喷嘴内部的通气面积变大，具有一定的降噪效果。

(2)通过优化进气口形状，改变喷嘴内流场结构，使噪声降低：

在基座上开螺旋槽，将注入的气流变成有旋气流，使气流剪切层变得不稳定，加强了气流掺混，加速喷嘴口大结构涡的破碎，缩短射流核心区长度，降低了噪声。

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，制造工艺改动较小，具有简单、经济的特点，因此可以适用于多种喷嘴或不便于增加其他设备的喷嘴。

附图说明

图1是降噪喷嘴的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的局部放大图；

图4是基座11的立体结构示意图；

图5是基座11的剖视结构示意图；

图6是图5的A-A剖面图；

图7是卡套12的立体结构示意图；

图8是卡套12的剖视结构示意图；

图9是喷嘴头13的结构示意图；

图10是喷嘴芯14的结构示意图；

图11是密封圈15的结构示意图；

图12是本发明实施例的喷嘴头尺寸示意图；

图13是本发明实施例的喷嘴芯尺寸示意图；

图14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，基座侧翼板113，基座连接凸起114，基座密封圈槽115，螺旋槽116；卡套12，卡套喷嘴芯连接孔121，卡套侧翼板122，卡套连接凸起123；喷嘴头13，喷嘴头前端面131，喷嘴管132，喷嘴头密封圈槽133，喷嘴头连接凸起134；喷嘴芯14，喷嘴芯连接头141，喷嘴芯基座连接螺纹142，喷嘴芯凸台143，喷嘴芯卡套连接螺纹144，喷嘴芯前端面145；密封圈15，竹节管16，输液软管17；螺纹连接18、19。

具体的实施方式

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3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、卡套12、喷嘴头13、喷嘴芯14、密封圈15、竹节管16和输液软管17；基座11后端安装竹节管16，基座11前端和喷嘴头13后端之间通过可旋转活动的卡套12和密封圈15同轴密封连接，基座11、卡套12和喷嘴头13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13内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯14，喷嘴芯14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16布置，喷嘴芯14前端伸入到喷嘴头12前端内，且卡套12内周穿设过基座11和喷嘴头13之间后和喷嘴芯14连接，通过旋转外部的卡套12带动喷嘴芯14轴向移动，调节控制噪声调节从喷嘴芯14喷射出的液滴雾化程度。

喷嘴芯14内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管17连通。基座11后端安装多节竹节管16，竹节管16和基座11之间、相邻竹节管16之间均通过球铰万向铰接。

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16形成球形连接，实现气流注入。

液体通过输液软管17输送，压缩空气则通过竹节管16内部、输液软管17外的通道输送，最终两者在喷嘴芯前端面145前端汇合形成气雾。

如图4-图6所示，为基座11的结构示意图，其前端加工有密封圈槽115和连接凸起114，分别用于实现基座11与卡套12的密封与连接。基座11内部加工有喷嘴芯固定孔112，孔内有螺纹可与喷嘴芯螺纹142啮合固定喷嘴芯轴向位置，基座前端凸起114、卡套凸起123与密封圈15起到辅助连接作用。

具体地，基座11在前端外周面开设有环形沉槽，卡套12后端套装连接于基座11的环形沉槽，基座11的环形沉槽在靠近前端再开设有环形的基座密封圈槽115，使得基座11前端部形成环形的基座连接凸起114，基座密封圈槽115中安装密封圈15，通过密封圈15将基座11的环形沉槽和卡套12之间密封连接，基座连接凸起114将密封圈15卡装在基座密封圈槽115中；基座前端凸起114、卡套凸起123与密封圈15起到辅助连接作用。

如图9所示，为喷嘴头13的结构示意图。喷嘴头13尾部加工有外径略小的喷嘴管132，喷嘴管上加工有密封圈槽133和连接凸起134，通过安装密封圈15，在三者共同作用下使卡套12和喷嘴头13连接可靠，同时实现密封。

具体地，喷嘴头13在后端外周面开设有环形沉槽，卡套12前端套装连接于喷嘴头13的环形沉槽，喷嘴头13的环形沉槽在靠近后端再开设有环形的喷嘴头密封圈槽133，使得喷嘴头13后端部形成环形的喷嘴头连接凸起134，喷嘴头密封圈槽133中安装密封圈15，通过密封圈15将喷嘴头13的环形沉槽和卡套12之间密封连接，喷嘴头连接凸起134将密封圈15卡装在喷嘴头密封圈槽133中。

基座11内腔中部设有一个喷嘴芯固定孔112，喷嘴芯固定孔112通过外周面沿周向间隔布置的多个基座侧翼板113与基座11空腔内部固定连接，三个基座侧翼板113将喷嘴芯固定孔112与基座11相连，片状的基座侧翼板113增大了气体的流通面积减小了噪声的产生。喷嘴芯固定孔112和喷嘴芯14螺纹连接19配合套装；喷嘴芯固定孔112内有螺纹用于与喷嘴芯14的喷嘴芯基座连接螺纹142配合螺纹连接，以固定喷嘴芯14轴向位置。

如图7-图8所示，为卡套12的结构示意图，其内部加工有喷嘴芯连接孔121，孔内有螺纹可与喷嘴芯螺纹144啮合固定喷嘴芯，同时可以通过旋动卡套调节喷嘴芯的轴向位置。

具体地，卡套12内设有一个喷嘴芯连接孔121，喷嘴芯连接孔121通过沿周向间隔布置的多个卡套侧翼板122将喷嘴芯连接孔121与卡套12内周面相连；喷嘴芯连接孔121和喷嘴芯14螺纹连接18配合套装。

这样喷嘴芯14有两处分别通过螺纹连接18、19分别与基座11、卡套12连接，两处螺纹连接18、19的螺纹参数完全相同。在卡套12旋转下，通过一个螺纹副带动喷嘴芯14受限于另一个螺纹副而做轴向移动。

卡套12内周面中部设置有内凸缘，内凸缘穿过基座11和喷嘴头13之间的间隙后径向向内延伸到基座11和喷嘴头13的内腔中，喷嘴芯连接孔121通过沿周向间隔布置的多个卡套侧翼板122与内凸缘自身形成的内孔相连。卡套侧翼板122为片状，卡套侧翼板122增大气体的流通面积且减小了噪声的产生。

卡套12在内凸缘两侧的内周面均设有一道环形的卡套连接凸起123，两道卡套连接凸起123分别和喷嘴头13的喷嘴头连接凸起134、基座11的基座连接凸起114通过微过盈配合连接。

在喷嘴芯固定孔112靠后的、位于喷嘴芯14后端和输液软管15连接处的基座11内腔内壁加工成螺旋槽116，螺旋槽116和喷嘴芯14之间形成螺旋间隙。螺旋槽116将气流变得有旋气流，使喷嘴口气流掺混加强，大尺度涡破碎，降低了噪声。

螺旋槽116的圆柱面直径为D，长度为h。定义螺旋槽116的螺距P＝πDh×tanα，截面直径d＝D/n。其中α为螺旋槽两端面中心点连线与水平轴线形成的夹角，α的优选范围为30±5°，n的优选范围为5～8。

如图10所示，喷嘴芯14为内部中空的金属管，中间部分加工有外凸缘作为喷嘴芯凸台143，喷嘴芯凸台143的轴向两侧设有喷嘴芯基座连接螺纹142和喷嘴芯卡套连接螺纹144的两处螺纹，两处螺纹分别和基座喷嘴芯固定孔112、喷嘴芯连接孔121螺纹配合连接。

喷嘴芯凸台143起限位作用，防止喷嘴芯在旋转过程中调节过度造成不必要的麻烦，尾部的倒锥型喷嘴芯连接头141用于连接输液软管17，倒锥型设计可防止输液软管17在使用过程中脱落。输液软管17的直径小于基座喷嘴芯固定孔112的直径，这样输液软管17可以穿过基座喷嘴芯固定孔112便于安装。

如图11所示，密封圈15结构示意图，密封圈为圆管状，安装在喷嘴头13尾部的密封圈槽133和基座11前端的密封圈槽115上，由于密封圈最大直径大于卡套内部直径，安装时密封圈受到卡套12径向压紧力而产生弹性变形，密封圈变形产生向外扩张力，使得喷嘴得到密封并使得连接更可靠。

喷嘴芯14后端设有喷嘴芯连接头141，喷嘴芯连接头141和输液软管17连接。输液软管17一端连接机器主体，另一端则套在喷嘴芯连接头141上。

本发明通过旋动卡套12，通过螺纹传动作用，使喷嘴芯14沿轴向移动，调节喷嘴芯前端面145与喷嘴头前端面131之间的轴向距离t，以此达到控制噪声调节液滴雾化程度的效果。

密封圈15装入喷嘴头密封圈槽133、基座密封圈槽115。将喷嘴头13直径略小的一端直接塞入卡套12，由于两者的凸起123与134微过盈配合，同时密封圈15处于凸起123与134之间，在三者共同作用下实现连接。

卡套12的另一端与基座主要通过喷嘴芯螺纹142、144实现连接，卡套凸起123与基座凸起114的辅助连接与喷嘴头类似。

由于密封圈处于两个凸起之间，因此在密封圈的扩张力作用下不仅能实现密封还能起到连接加固的效果。重新设计的喷嘴气体流道更加通畅，无截面积突变的情况，这也降低了喷嘴噪声的产生，同时在基座开螺旋槽，使气流变成有旋气流，使喷嘴口涡结构变得不稳定，加速破碎，实现了噪声的降低。

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12所示，实例中基座的螺旋槽圆柱面直径D＝6mm，h＝4.5mm，α＝25°，n取6，截面直径d＝1mm，螺距P＝178mm。

喷嘴芯实例降噪效果：

分别对未设置螺旋槽的原喷嘴结构、本发明喷嘴结构(如图12-图13所示)进行噪声测试。测试方案图如图14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，旋流喷嘴的噪声相比于原喷嘴都有所降低，最大值能达到4.7dB，因此本发明具有较好的降噪效果。

Claims (7)

1.一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴，其特征在于：

其结构包括基座（11）、卡套（12）、喷嘴头（13）、喷嘴芯（14）、密封圈（15）、竹节管（16）和输液软管（17）；基座（11）后端安装竹节管（16），基座（11）前端和喷嘴头（13）后端之间通过可旋转活动的卡套（12）和密封圈（15）同轴密封连接，基座（11）和喷嘴头（13）内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯（14），喷嘴芯（14）后端经输液软管（17）和流体源连接，且卡套（12）内周穿设过基座（11）和喷嘴头（13）之间后和喷嘴芯（14）连接；

所述的基座（11）内腔中部设有一个喷嘴芯固定孔（112），喷嘴芯固定孔（112）和喷嘴芯（14）螺纹连接（18）配合套装；

所述的卡套（12）内周面中部设置有内凸缘，内凸缘径向向内延伸到基座（11）和喷嘴头（13）的内腔中；所述的卡套（12）内设有一个喷嘴芯连接孔（121），喷嘴芯连接孔（121）和喷嘴芯（14）螺纹连接（19）配合套装；所述的喷嘴芯连接孔（121）通过沿周向间隔布置的多个卡套侧翼板（122）与内凸缘自身形成的内孔相连；

在位于喷嘴芯（14）后端和输液软管（17）连接处的基座（11）内腔内壁加工成螺旋槽（116），螺旋槽（116）和喷嘴芯（14）之间形成螺旋间隙。

2.根据权利要求1所述的一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴，其特征在于：

所述的喷嘴芯（14）内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管（17）连通。

3.根据权利要求1所述的一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴，其特征在于：

所述的基座（11）后端安装多节竹节管（16），竹节管（16）和基座（11）之间、相邻竹节管（16）之间均通过球铰万向铰接。

4.根据权利要求1所述的一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴，其特征在于：

所述的基座（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（16）形成球形连接，实现气流注入。

5.根据权利要求1所述的一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴，其特征在于：

所述的基座（11）在前端外周面开设有环形沉槽，卡套（12）后端套装连接于基座（11）的环形沉槽，基座（11）的环形沉槽在靠近前端再开设有环形的基座密封圈槽（115），使得基座（11）前端部形成环形的基座连接凸起（114），基座密封圈槽（115）中安装密封圈（15）；

所述的喷嘴头（13）在后端外周面开设有环形沉槽，卡套（12）前端套装连接于喷嘴头（13）的环形沉槽，喷嘴头（13）的环形沉槽在靠近后端再开设有环形的喷嘴头密封圈槽（133），使得喷嘴头（13）后端部形成环形的喷嘴头连接凸起（134），喷嘴头密封圈槽（133）中安装密封圈（15）。

6.根据权利要求1所述的一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴，其特征在于：

所述的卡套（12）在内凸缘两侧的内周面均设有一道环形的卡套连接凸起（123），两道卡套连接凸起（123）分别和喷嘴头（13）的喷嘴头连接凸起（134）、基座（11）的基座连接凸起（114）通过微过盈配合连接。

7.根据权利要求1所述的一种喷嘴芯调节的降噪喷嘴，其特征在于：

所述的喷嘴芯（14）为内部中空的金属管，中间部分加工有外凸缘作为喷嘴芯凸台（143），喷嘴芯凸台（143）的轴向两侧设有喷嘴芯基座连接螺纹（142）和喷嘴芯卡套连接螺纹（144）的两处螺纹，两处螺纹分别和基座喷嘴芯固定孔（112）、喷嘴芯连接孔（121）螺纹配合连接。

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