CN115780117A - 一种喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷射器，包括喷射器外壳，涉及流体设备技术领域，喷射器外壳一端安装动力喷嘴；所述喷射器外壳内同轴设置横杆，且横杆贯穿动力喷嘴；所述横杆采用变截面结构，以通过横杆截面积变化改变横杆与喷射器外壳之间形成的环形流道面积。本发明使得喷射器能够适应于不同的工况条件，能够在一次流流量变化时保持较高的运行效率；并能够降低加工成本和加工难度。

Description

一种喷射器

技术领域

本发明涉及流体设备技术领域，尤其涉及一种喷射器。

背景技术

喷射器是利用射流紊动扩散作用来传递能量和质量的流体机械设备，高压流体从喷嘴高速喷出，引射喷嘴周围的低压流体，两股流体充分混合后以一定压力喷出。通常的喷射器结构如图4所示，当流体流道需要发生变化时，通过改变喷射器外壳尺寸，形成内圆锥形，截面积发生变化，使得流体的流动面积变化，从而实现压力和速度的转变。

实际加工时，在内部形成圆锥形流道难度较大，且一旦加工完成后，喷射器的结构就固定了，其关键尺寸无法再做修改，喷射器仅能在某一种工况范围内取得较高的运行效率，工况发生改变后喷射器的工作性能则会大幅度下滑。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种喷射器，通过在喷射器中引入横杆，一方面能够降低加工成本和加工难度，另一方面可以通过更换横杆，使得喷射器能够适应于不同的工况条件，能够在进出口流体参数变化时保持较高的运行效率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种喷射器，包括喷射器外壳，喷射器外壳一端安装动力喷嘴；所述喷射器外壳内同轴设置横杆，且横杆贯穿动力喷嘴；所述横杆采用变截面结构，以通过横杆截面积变化改变横杆与喷射器外壳之间形成的环形流道面积。

作为进一步的实现方式，所述动力喷嘴的减缩段和扩张段均为圆筒状，设于减缩段和扩张段中的横杆第一杆段呈梨形结构。

作为进一步的实现方式，所述喷射器外壳的接受室为圆筒状，设于接受室内的横杆第二杆段与第一杆段形成扩张结构，以使横杆与接受室内壁的空间逐渐缩小。

作为进一步的实现方式，所述喷射器外壳的扩散室为圆筒状，设于扩散室内的横杆第三杆段截面积逐渐减小，以与混合室内壁形成扩大区域。

作为进一步的实现方式，所述喷射器外壳周向连接二次流入口。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种喷射器，包括喷射器外壳，喷射器外壳一端与动力喷嘴连通，动力喷嘴的减缩段设置为流线型；所述喷射器外壳内同轴设置横杆，横杆延伸至动力喷嘴的扩张段，并与扩张段内壁形成截面积逐渐增大的环形空间；所述横杆在扩张段内的杆段倾斜角度与扩张段倾斜角度一致。

作为进一步的实现方式，所述喷射器外壳的混合室为圆台状，横杆设于混合室的杆段外表面线为曲线。

作为进一步的实现方式，所述喷射器外壳的扩散室为圆筒状，横杆设于扩散室的杆段纵向截面积逐渐减小。

作为进一步的实现方式，所述横杆的两端分别连接电动装置，电动装置设于喷射器外壳外侧。

作为进一步的实现方式，所述动力喷嘴周向设置二次流入口。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过在喷射器中引入横杆，使得流体流道的改变不依赖于加工内圆锥而通过加工外圆锥实现，降低了加工成本和加工难度；由于通过改变横杆的尺寸就可以实现不同的流道面积，因此对于同一种喷射器外壳，可以设计与其相匹配的多种尺寸的横杆，从而实现对多种工况的适应使用；能够在进出口流体参数变化时保持较高的运行效率。

(2)本发明可以同时改变喷嘴喉部截面积和混合室截面积以及混合室长度，相较于常见的仅能改变喉部截面积的可调式喷射器而言，在同样实现改变一次流流量的同时，能够适应更多的工况条件，使其在偏离额定工况条件时依旧取得较高的运行效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图；

图3是本发明实施例三的结构示意图；

图4是现有喷射器结构示意图；

图5是本发明实施例四的结构示意图；

图6是本发明实施例四的喉部截面积增大示意图；

图7是本发明实施例四的喉部截面积减小示意图。

其中，1、减缩段，2、扩张段，3、喉部，4、横杆，5、二次流入口，6、接受室，7、混合室，8、扩散室，9、电动装置。

具体实施方式

实施例一：

如图4所示，现有喷射器包括喷射器外壳和设于喷射器外壳一端的动力喷嘴，喷射器外壳包括依次连通的接受室6、混合室7和扩散室8；动力喷嘴伸入到喷射器外壳内一定长度，包括减缩段1和扩张段2，减缩段1和扩张段2的连通位置形成喉部3；扩张段2与喷射器外壳的接受室6相连接。当流体流道需要发生变化时，通过改变喷射器外壳尺寸形成内圆锥形，存在加工难度大的问题。

本实施例提供了一种喷射器，如图1所示，在喷射器外壳内增加横杆4，横杆4与喷射器外壳同轴设置，并贯穿喷射器外壳；通过横杆4的截面积变化，使得横杆4和喷射器外壳之间形成的环形流道面积不断发生变化；相较于加工内圆锥，本实施例加工外圆锥的方式更容易实现。

如图1所示，动力喷嘴的减缩段1和扩张段2设计为圆筒状，横杆4设于减缩段1和扩张段2中的杆段为第一杆段，第一杆段的纵向截面为梨形结构，即第一杆段由两部分形成，其中对应于减缩段1的部分截面形成为圆锥形，对应于扩张段2的部分截面形成圆台形，且圆台形直径大的一端与圆锥形连接为一体。

通过梨形的横杆4第一杆段，使动力喷嘴处的外壁和横杆4形成环形截面积从左到右(以图1所示方向为参考)呈先减小后扩大的趋势，实现了缩放喷嘴的功能，并在横杆4截面积最大的位置形成动力喷嘴的喉部3。

喷射器外壳连接二次流入口5，二次流入口5位于喷射器外壳周向侧面，并与动力喷嘴对应设置。如图1所示，高压的工作流体从动力喷嘴入口处流入并在减缩段1内减压增速，在喉部3处达到声速，之后经过扩张段2进一步降压增速达到超音速条件，并与从二次流入口5流入的引射流体在接受室6内发生初步混合，进行动量交换，在混合室7中进一步混合，在混合室7的出口处达到纵向上速度的相对均匀，最后通过扩散室8增压降速，以一定压力喷出喷射器。

本实施例通过在喷射器外壳中引入横杆4，使得流体流道的改变不依赖于加工内圆锥而通过加工外圆锥实现，降低了加工成本和加工难度；由于通过改变横杆4的尺寸可以实现不同的流道面积，因此对于同一种喷射器外壳可以设计与其相匹配的多种尺寸的横杆4，从而实现对多种工况的适应使用。

实施例二：

本实施例提供了一种喷射器，如图2所示，在实施例一的基础上，将喷射器的接受室6也设计成圆筒状，横杆4对应于接受室6的第二杆段呈圆台形，且直径较小的一端与第一杆段连接为一体；横杆4通过在接受室6处的截面积不断增大，从而与接受室6的圆筒形内壁组合形成截面积不断减小的空间，实现了接受室6的原有功能。

实施例三：

本实施例提供了一种喷射器，如图3所示，在实施例二的基础上将圆锥状的扩散室8也设计为圆筒状，横杆4对应于扩散室8的第三杆段横截面积从连接第二杆段的一端至另一端逐渐缩小，从而和圆筒形的混合室8组合形成截面积不断扩大的区域，使得混合流体在该段的流动面积不断扩大，能够实现混合流体的增压效果。

具体而言，该喷射器用于超临界二氧化碳制冷循环领域时，以与水平线的角度为参考，动力喷嘴内的横杆第一杆段在收缩段角度处于15°到30°之间，在扩张段角度处于0°到3°之间；接受室内的横杆第二杆段的角度处于20°到45°之间；扩散室内的横杆第三杆段的角度一般设置为2.5°到5°。具体的面积根据具体工况而定，其关键尺寸为喷嘴喉部的截面积和混合室的截面积的比值，如针对一次流压力为9.5MPa,二次流压力为3.49MPa，出口压力为4.12MPa的工况，使得喷射器外壳和横杆配合形成的面积在动力喷嘴喉部处和在混合室处得比值为3.6左右时可以取得较高的引射比，当需要更多一次流流量时，可以减小喉部处和混合室处横杆的截面积，进而增大流道喉部处截面积，使一次流流量更大。

实施例四：

本实施例提供了一种喷射器，如图5所示，喷射器外壳一端与动力喷嘴连接为一体，喷射器外壳内设置横杆4，横杆4的两端分别连接电动装置9，通过电动装置9改变横杆4位置，使喷射器形成可调式喷射器。

动力喷嘴周向设置二次流入口5，且二次流入口5以动力喷嘴为对称中心，二次流从二次流入口5周向流入喷射器。

电动装置9可以采用电动推杆等。

如图5所示，动力喷嘴的减缩段1设置为流线型，降低了流动的阻力，提高了喷射器的效率。横杆4对应的扩张段2的杆段设置为圆锥形，使动力喷嘴内壁和横杆4配合形成面积逐渐增大的环形空间。其中，上述杆段的倾斜角度与扩张段2倾斜角度保持一致，便于加工和实现扩张段2的面积增大。

混合室7内外壁面设计为圆台状而非圆筒状，对应于混合室的横杆4杆段的外表面线为曲线形式，且该杆段从靠近接受室6一端至另一端横截面范围逐渐增大，且正好使得混合室7内壁和横杆4外表面配合形成的环形空间的面积处处相等，使得流体在混合室内的流动截面积保持不变。

扩散室8的形状与实施例二相似，即为圆筒状，并在其中加入了纵向截面积不断减小的横杆4，横杆4对应于扩散室8的杆段呈倒锥形，使扩散室8内壁和横杆4配合形成的环形空间面积逐渐增大。

对于本实施例的可调喷射器，当一次流流量增大时，如图6所示，通过电动装置9调节横杆4的轴向位置，以图6所示方向为参考，下推横杆4，使喉部3截面积增大，混合室7截面积增大，混合室7的长度增大。

当一次流流量减小时，如图7所示，通过电动装置9调节横杆4的轴向位置，上拉横杆4，使喉部3截面积减小，混合室7截面积减小，混合室7的长度减小。

本实施例通过在喷射器中引入横杆4，使得喷射器能够适应于不同的工况条件，能够在一次流流量变化时保持较高的运行效率；而且，可以同时改变喷嘴喉部3截面积和混合室7截面积以及混合室7长度，相较于常见的仅能改变喉部截面积的可调式喷射器而言，在同样实现改变一次流流量的同时，能够适应更多的工况条件，使其在偏离额定工况条件时依旧取得较高的运行效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷射器，其特征在于，包括喷射器外壳，喷射器外壳一端安装动力喷嘴；所述喷射器外壳内同轴设置横杆，且横杆贯穿动力喷嘴；所述横杆采用变截面结构，以通过横杆截面积变化改变横杆与喷射器外壳之间形成的环形流道面积。

2.根据权利要求1所述的一种喷射器，其特征在于，所述动力喷嘴的减缩段和扩张段均为圆筒状，设于减缩段和扩张段中的横杆第一杆段呈梨形结构。

3.根据权利要求2所述的一种喷射器，其特征在于，所述喷射器外壳的接受室为圆筒状，设于接受室内的横杆第二杆段形成扩张结构，以使横杆与接受室内壁的空间逐渐缩小。

4.根据权利要求3所述的一种喷射器，其特征在于，所述喷射器外壳的扩散室为圆筒状，设于扩散室内的横杆第三杆段截面积逐渐减小，以与混合室内壁形成扩大区域。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种喷射器，其特征在于，所述喷射器外壳周向连接二次流入口。

6.一种喷射器，其特征在于，包括喷射器外壳，喷射器外壳一端与动力喷嘴连通，动力喷嘴的减缩段设置为流线型；所述喷射器外壳内同轴设置横杆，横杆延伸至动力喷嘴的扩张段，并与扩张段内壁形成截面积逐渐增大的环形空间；所述横杆在扩张段内的杆段倾斜角度与扩张段倾斜角度一致。

7.根据权利要求6所述的一种喷射器，其特征在于，所述喷射器外壳的混合室为圆台状，横杆设于混合室的杆段外表面线为曲线。

8.根据权利要求7所述的一种喷射器，其特征在于，所述喷射器外壳的扩散室为圆筒状，横杆设于扩散室的杆段纵向截面积逐渐减小。

9.根据权利要求6-8任一所述的一种喷射器，其特征在于，所述横杆的两端分别连接电动装置，电动装置设于喷射器外壳外侧。

10.根据权利要求6-8任一所述的一种喷射器，其特征在于，所述动力喷嘴周向设置二次流入口。

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