CN115492703A - 一种气泡液膜一体化喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种喷嘴，为解决现有的气泡雾化喷嘴产生的喷雾液滴雾化不够细，尺寸分布较宽，且需要独立的雾化空气源，利用率低的技术问题，提供一种气泡液膜一体化喷嘴，包括射流段和中空柱状的喷嘴本体，喷嘴本体内部形成容腔，喷嘴本体的前端端面上设有气体入口，后端端面上开设有多个第一液滴出口和多个第二液滴出口，射流段前端连接气体入口，后端延伸至容腔内部，射流段侧壁和后端端面上均匀开设有多个射流孔，喷嘴本体侧壁开设有液体入口，容腔后端侧壁沿周向开设有多个液槽，液槽与第二液滴出口贯通，喷嘴本体侧壁内部沿周向开设有多个气体通道，多个气体通道的前端均连通气体入口，后端分别贯通各液槽。
Description
技术领域
本发明属于一种喷嘴，具体涉及一种气泡液膜一体化喷嘴。
背景技术
现代发动机燃烧室的基本性能和结构分布已经达到相当高的水平，但其仍然存在大量的难题和挑战。目前，关于发动机的研究主要还是集中在如何提高效率和减小污染排放上，核心在于使燃烧室的温度场分布均匀，这就对燃油的雾化形成提出了更高的挑战。
气泡雾化喷嘴由于具有较大的空和通道，使“堵塞”问题大幅减小。且喷出的喷雾中的气泡有利于减轻炭黑生成和排气冒烟，在降低污染方面有很好的效果，另外气泡雾化喷嘴本身构造简易，具有高可靠性、易维护和低成本的优势，具有良好的发展前景。但是，其本身也存在缺点，一方面，产生的喷雾液滴雾化不够细，尺寸分布较宽，另一方面，需要独立的雾化空气源且利用率低。
发明内容
本发明为解决现有的气泡雾化喷嘴产生的喷雾液滴雾化不够细，尺寸分布较宽，且需要独立的雾化空气源，利用率低的技术问题，提供一种气泡液膜一体化喷嘴。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种气泡液膜一体化喷嘴，其特殊之处在于，包括射流段和中空柱状的喷嘴本体，喷嘴本体内部形成容腔；
所述喷嘴本体的前端端面上设有气体入口，后端端面上开设有多个第一液滴出口和多个第二液滴出口；
所述射流段前端连接气体入口，后端延伸至容腔内部，射流段侧壁和后端端面上均匀开设有多个射流孔；喷嘴本体侧壁开设有液体入口，液体入口正对射流段；
容腔后端侧壁沿周向开设有多个液槽，液槽与第二液滴出口贯通，多个所述第二液滴出口沿多个所述第一液滴出口的外围设置；
所述喷嘴本体侧壁内部沿周向开设有多个气体通道，气体通道和液槽的数量相等且一一对应，多个所述气体通道的前端均连通气体入口，后端分别贯通各液槽。
进一步地，所述容腔包括容腔一段和容腔二段，容腔一段呈圆柱状，容腔二段前端与容腔一段相连，容腔二段后端内径小于前端内径；
所述射流段位于容腔一段内，液槽位于容腔二段内。
进一步地，所述容腔二段包括加速段和减速段；
所述加速段前端与容腔一段相连，后端与减速段相连，加速段的内径由前至后逐渐减小；
所述减速段的内径由前至后逐渐增大；
所述第一液滴出口和第二液滴出口均位于减速段的后端端面上；
所述液槽前端延伸至加速段后端。
进一步地，所述减速段后端内径小于加速段前端内径。
进一步地，还包括入口段；
所述入口段连接于喷嘴本体前端端面上，入口段前端端面形成气体入口。
进一步地，所述入口段、射流段和容腔同轴设置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供了一种气泡液膜一体化喷嘴，由气体入口进入的高速空气，一部分经射流段上的射流孔进入容腔，另一部分流经气体通道进入液槽，将高速空气分为两部分，提高了空气源的利用率。另外，流经气体通道进入液槽的高速空气，对液槽中的液体冲击，使液槽内的液膜二次破碎，提高了雾化效果，改善了液体的尺寸分布，进而对后续燃烧效率的提升也有所帮助，进一步降低了燃烧后污染物的生成。
2.本发明中容腔设置容腔一段和容腔二段，容腔二段又包括加速段和减速段，使液体和射流孔流出的气体在容腔一段中接触，在加速段中加速，使压力降低，有利于气液两相混合物的形成，再在减速段中减速，使压力增大，液槽内的液膜被二次破碎，雾化效果更好。
3.本发明中入口段、射流段和容腔同轴设置，使本发明的喷嘴结构更紧凑，流体流动更均匀。
附图说明
图1为本发明一种气泡液膜一体化喷嘴实施例的喷嘴本体内部示意图；
图2为本发明实施例中喷嘴本体外部示意图；
图3为本发明图2的右视图。
其中：1-喷嘴本体、2-容腔、201-容腔一段、202-容腔二段、2021-加速段、2022-减速段、3-气体入口、4-第一液滴出口、5-第二液滴出口、6-气体通道、7-射流段、8-射流孔、9-液体入口、10-液槽、11-入口段、12-进气口。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
针对现有气泡雾化喷嘴尺寸分布较宽和利用率低的问题，本发明提出了一种能够将气泡和液膜结合起来的一体化喷嘴结构，空气源的角度出发，采用本发明提出的一体化喷嘴结构，你能够将空气分为两部分，提高了空气源的利用率，且利用分流的空气对下游壁面处形成的液膜二次破碎，提高了雾化效果，改善了液体的尺寸分布，同时，对于燃烧效率的提升也很有帮助，进一步降低了污染物的生成。
如图1所示，为本发明一种气泡液膜一体化喷嘴的一个具体实施例，下述的“前”指靠近气体进入一侧，“后”指靠近最终液滴流出的一侧。一体化喷嘴包括射流段7和中空柱状的喷嘴本体1，中空柱状的喷嘴本体1内部形成容腔2，喷嘴本体1的具体结构可进行优化，使喷嘴的效果更优，作为一种优选方案，容腔2包括容腔一段201和容腔二段202，容腔一段201呈圆柱状，容腔二段202前端与容腔一段201相连，容腔二段202后端内径小于前端内径，使由容腔一段201进入容腔二段202的气液混合物被加速，容腔二段202具体的，又可以包括加速段2021和减速段2022，加速段2021前端与容腔一段201相连，后端与减速段2022相连，加速段2021的内径由前至后逐渐减小，减速段2022的内径由前至后逐渐增大，且减速段2022后端内径小于加速段2021前端内径，使得加速段2021和减速段2022连接处，成为容腔2内部内径最小处，在减速段2022中由于容腔2内径增大，能够使液体速度降低，压力升高。容腔一段201前端端面上连接两端开口且中空圆柱状的入口段11，入口段11前端端面的开口处形成气体入口3，后端连接喷嘴本体1前端端面，射流段7前端连接气体入口3，使外部的高速气体经入口段部分进入射流段7，射流段7后端延伸至容腔2内部，容腔一段201侧壁开设有液体入口9，液体入口9正对射流段7，射流段7侧壁和后端端面上均匀开设有多个射流孔8，由液体入口9进入的液体，和经射流孔8流出的气体接触，产生气泡。减速段2022后端端面上开设有多个第一液滴出口4和多个第二液滴出口5，容腔2后端侧壁沿周向开设有多个液槽10，液槽10前端延伸至加速段2021，后端与第二液滴出口5贯通，液槽10内的液体由第二液滴出口5流出。多个第二液滴出口5沿多个第一液滴出口4的外围设置，喷嘴本体1侧壁内部沿周向开设有多个气体通道6，气体通道6与液体入口9错开，相互不交叠，气体通道6和液槽10的数量相等且一一对应，多个气体通道6的前端均连通气体入口3，具体的，在容腔一段201前端与入口段11连接处的内壁上开设多个进气口12，用于连通气体通道6和气体入口3，多个气体通道6后端分别贯通各液槽10，使得由气体入口3进入的高速气体，一部分进入射流段，另一部分经气体通道6与液槽10中的液体汇合。
在本发明的上述实施例中，入口段11和射流段7均为圆柱状，且入口段11、射流段7和容腔2同轴设置，但是，在本发明的其他实施例中，入口段11和射流段7的形状、设置位置、设置方式，还可以根据实际使用场景进行调整。
本发明上述实施例的工作原理为：高速空气从气体入口3进入入口段11，由入口段11后端，大部分空气作为主流空气，流入射流段7，再经射流孔8流出进入容腔2的容腔一段201，与从液体入口9的液体接触，产生许多气泡，形成泡沫状的两相混合物，在容腔2的容腔一段201内朝着下游运动；而另一部分高速空气从进气口12沿着喷嘴气体1侧壁内的气体通道6流至下游，进入液槽10。泡沫状两相混合物进入加速段2021先有一个加速的过程，撞击至最小截面处(即加速段2021和减速段2022连接处形成的喉部)，靠近容腔2中心的气泡从第一液滴出口4处以传统气泡雾化的方式形成液滴流出，靠近容腔2侧壁壁面的气泡撞击至壁面形成液膜，沿着液槽10穿过喉部区域(最小截面处)流入减速段2022，速度降低，压力升高，被从气体通道6中流入至液槽10内的空气二次破碎成液滴，经第二液滴出口5流出，从第一液滴出口4和第二液滴出口5处流出的液滴再用于燃烧。
高速空气进入本发明的喷嘴后分为两股，大部分空气从射流孔8流出与液体混合，而另一部分空气被分流沿着喷嘴本体1壁面流至下游。气泡在容腔2内进入一个先收缩后扩张的区域，在加速段2021，气泡被加速，压力降低，有助于气液两相混合物的更好形成，流至喉部区域气泡分为两部分，在容腔2侧壁设置液槽10，有利于气泡贴壁形成液膜继续向下游运动，到减速段2022速度降低，被来自气体通道6沿着喷嘴本体1壁面流至下游的空气二次破碎，得到更好的雾化效果。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种气泡液膜一体化喷嘴，其特征在于：包括射流段(7)和中空柱状的喷嘴本体(1)，喷嘴本体(1)内部形成容腔(2)；
所述喷嘴本体(1)的前端端面上设有气体入口(3)，后端端面上开设有多个第一液滴出口(4)和多个第二液滴出口(5)；
所述射流段(7)前端连接气体入口(3)，后端延伸至容腔(2)内部，射流段(7)侧壁和后端端面上均匀开设有多个射流孔(8)；喷嘴本体(1)侧壁开设有液体入口(9)，液体入口(9)正对射流段(7)；
容腔(2)后端侧壁沿周向开设有多个液槽(10)，液槽(10)与第二液滴出口(5)贯通，多个所述第二液滴出口(5)沿多个所述第一液滴出口(4)的外围设置；
所述喷嘴本体(1)侧壁内部沿周向开设有多个气体通道(6)，气体通道(6)和液槽(10)的数量相等且一一对应，多个所述气体通道(6)的前端均连通气体入口(3)，后端分别贯通各液槽(10)。
2.根据权利要求1所述一种气泡液膜一体化喷嘴，其特征在于：所述容腔(2)包括容腔一段(201)和容腔二段(202)，容腔一段(201)呈圆柱状，容腔二段(202)前端与容腔一段(201)相连，容腔二段(202)后端内径小于前端内径；
所述射流段(7)位于容腔一段(201)内，液槽(10)位于容腔二段(202)内。
3.根据权利要求2所述一种气泡液膜一体化喷嘴，其特征在于：所述容腔二段(202)包括加速段(2021)和减速段(2022)；
所述加速段(2021)前端与容腔一段(201)相连，后端与减速段(2022)相连，加速段(2021)的内径由前至后逐渐减小；
所述减速段(2022)的内径由前至后逐渐增大；
所述第一液滴出口(4)和第二液滴出口(5)均位于减速段(2022)的后端端面上；
所述液槽(10)前端延伸至加速段(2021)后端。
4.根据权利要求3所述一种气泡液膜一体化喷嘴，其特征在于：所述减速段(2022)后端内径小于加速段(2021)前端内径。
5.根据权利要求1至4任一所述一种气泡液膜一体化喷嘴，其特征在于：还包括入口段(11)；
所述入口段(11)连接于喷嘴本体(1)前端端面上，入口段(11)前端端面形成气体入口(3)。
6.根据权利要求5所述一种气泡液膜一体化喷嘴，其特征在于：所述入口段(11)、射流段(7)和容腔(2)同轴设置。
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2022
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