CN116123153A - 一种双级射流器 - Google Patents

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徐惠民
尹必峰
张学清
贾和坤
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Jiangsu University
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Abstract

本发明提供了一种双级射流器，包括腔体、阀座和喷嘴，所述腔体的一端为出口，所述腔体的另一端设有第一进气口，所述腔体内设有与第一进气口连通的混合腔，所述混合腔内安装喷嘴，所述喷嘴进口处安装阀座，所述喷嘴内设有2个独立的射流通道，所述阀座与第二进气口连通，通过阀座的阀芯动作，使第二进气口与第一射流通道或者与2条射流通道连通。本发明通过设置第一射流通道和第二射流通道，可以根据燃料电池输出功率的大小，选择不同的射流通道，可以适用于低功率区。

Description

一种双级射流器
技术领域
本发明涉及射流器领域或者燃料电池领域，特别涉及一种双级射流器。
背景技术
质子交换膜燃料电池是将氢气的化学能转化为电能的能量转换装置，由于其具有效率高、启动快、功率密度高、运行声音小等优点，成为替代内燃机作为汽车的动力源泉的绿色替代品。供氢子系统作为燃料电池中重要的子系统之一，通常使用机械泵完成对氢气的再循环利用，以提高燃料电池的氢利用率，但机械泵造价高、密封性差、稳定性差且会产生额外功率消耗。引射器具有成本低、密封性好、噪音低，并且在使用过程中无寄生功率消耗等优点，有着替代机械泵的发展趋势。
目前氢气循环系统多采用循环泵进行氢气的回收利用，但这会产生较大寄生损耗及振动噪音问题且经济成本较高。而射流器作为纯机械结构，利用压差及粘性剪切作用带动射流气体重新进行循环，具有制造成本低、没有额外的寄生损耗且工作噪声小优势，具有很大的研究与应用价值。
射流器在体积和重量上具有机械泵无可比拟的优势。射流器和前端调节阀串联，通过调节前端流量来适应电堆不同功率时的氢气消耗量和回氢量。虽然该系统无需额外消耗系统能量，但是射流器工作范围太窄，无法适应电堆运行全工况，对电堆变载的适应能力较弱，尤其在低功率区存在工作范围局限性。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双级射流器，通过设置第一射流通道和第二射流通道，可以根据燃料电池输出功率的大小，选择不同的射流通道，可以适用于低功率区。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种双级射流器，包括腔体、阀座和喷嘴，所述腔体的一端为出口，所述腔体的另一端设有第一进气口，所述腔体内设有与第一进气口连通的混合腔，所述混合腔内安装喷嘴，所述喷嘴进口处安装阀座，所述喷嘴内设有2个独立的射流通道，所述阀座与第二进气口连通，通过阀座的阀芯动作，使第二进气口与第一射流通道或者与2条射流通道连通。
进一步，所述喷嘴包括一级喷嘴和二级喷嘴，所述一级喷嘴位于混合腔内，所述一级喷嘴安装在腔体的另一端上；所述二级喷嘴安装在一级喷嘴一端，且所述二级喷嘴一端插入一级喷嘴内部空腔内，所述二级喷嘴外壳与一级喷嘴内部空腔之间的空间为第一射流通道，所述二级喷嘴内的中心孔为第二射流通道；所述一级喷嘴内部空腔根据流向依次设有过渡段、渐缩段和喷射段；所述二级喷嘴的壳体包括第一段壳体；所述第一段壳体插入喷射段内，使第一射流通道出口横截面呈环形。
进一步，所述阀座包括壳体、第一电磁绕组、第一弹性元件和阀芯；所述壳体上设有第二进气口，用于与供氢系统连通；所述壳体内的空腔内安装可移动的阀芯，所述壳体的空腔内安装第一电磁绕组，通过第一电磁绕组的得电使阀芯在壳体的空腔移动；所述二级喷嘴另一端上设有若干与第一射流通道连通的连接孔；所述阀芯周边分布若干通孔，所述通孔与连接孔的相位角一一对应；所述第一弹性元件安装在阀芯与壳体空腔内壁之间，在第一电磁绕组失电下，通过第一弹性元件使阀芯与二级喷嘴另一端的端面贴合，用于阻断第二射流通道与通孔连通；当第一电磁绕组得电时，通过使阀芯向第二进气口方向移动，用于使第一射流通道和第二射流通道分别与第二进气口连通。
进一步，所述第一段壳体的外轮廓为圆柱形，所述喷射段为锥孔，用于在第一射流通道出口处形成渐扩环形出口。
一种双级射流器，包括腔体、阀座和喷嘴，所述腔体的一端为出口，所述腔体的另一端设有第一进气口，所述腔体内设有与第一进气口连通的混合腔，所述混合腔内安装可移动喷嘴，所述喷嘴进口处安装阀座，所述喷嘴内设有2个独立的射流通道，所述阀座与第二进气口连通，通过喷嘴的移动，使第二进气口与第一射流通道或者与2条射流通道连通。
进一步，所述喷嘴包括一级喷嘴和二级喷嘴，所述一级喷嘴位于混合腔内，所述一级喷嘴安装在腔体的另一端上；所述一级喷嘴内部空腔根据流向依次设有过渡段、渐缩段和喷射段；所述二级喷嘴可轴向移动安装在一级喷嘴的过渡段内，且所述二级喷嘴一端插入一级喷嘴内部空腔内，所述二级喷嘴外壳与一级喷嘴内部空腔之间的空间为第一射流通道，所述二级喷嘴内的中心孔为第二射流通道；所述二级喷嘴的壳体包括第一段壳体和第二段壳体；所述第一段壳体插入喷射段内，使第一射流通道出口横截面呈环形；所述二级喷嘴与执行机构连接，用于使二级喷嘴沿过渡段内壁滑动；所述阀座包括壳体和第二进气口；所述壳体上设有第二进气口，用于与供氢系统连通；所述二级喷嘴上设有若干与第一射流通道连通的连接孔，所述第二进气口与连接孔的相位角一一对应；通过执行机构使二级喷嘴沿过渡段内壁滑动，用于使第二进气口与第一射流通道或者与第一射流通道和第二射流通道连通。
进一步，所述一级喷嘴内设有第二电磁绕组，所述二级喷嘴为磁性材料，通过控制第二电磁绕组产生磁场位置的变化，用于使二级喷嘴沿过渡段内壁滑动；在第二电磁绕组不产生磁场下，所述二级喷嘴可吸附在壳体的内壁面，用于使第一射流通道与第二进气口连通；当第二电磁绕组产生磁场时，使二级喷嘴沿过渡段内壁滑动，用于使第一射流通道和第二射流通道分别与第二进气口连通。
进一步，在所述二级喷嘴与过渡段之间设有第二弹性元件，通过所述第二弹性元件使二级喷嘴与壳体的内壁面紧密配合。
进一步，所述二级喷嘴的壳体包括第一段壳体；所述第一段壳体插入喷射段内，使第一射流通道出口横截面呈环形；通过所述二级喷嘴沿过渡段内壁滑动，用于改变第一段壳体插入喷射段的位置。
进一步，所述第一段壳体的外轮廓为锥形，所述喷射段为锥孔；所述第一段壳体的外轮廓的锥度与喷射段锥孔的锥度大小相同且方向相反，或者所述第一段壳体的外轮廓的锥度与喷射段锥孔的锥度方向相同且喷射段锥孔的锥度α小于第一段壳体的外轮廓的锥度β。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的双级射流器，通过设置第一射流通道和第二射流通道，可以根据燃料电池输出功率的大小，选择不同的射流通道，可以适用于低功率区。
2.本发明所述的双级射流器，通过控制电磁绕组改变磁场位置，控制喷嘴出口位置与横截面积，从而有效改变纯氢气的供应量，调节供氢压力，改变喷嘴出口处低压区域的位置和体积，提高再循环氢气的卷吸效率。
3.本发明所述的双级射流器，通过使阀芯向第二进气口方向移动，使第二进气口与第一射流通道或者与2条射流通道连通，这样可以在只要一个纯氢进气口的情况下，可以根据燃料电池输出功率的大小，选择不同的射流通道。
4.本发明所述的双级射流器，通过第一段壳体的外轮廓的锥度与喷射段锥孔的锥度大小相同且方向相反，或者第一段壳体的外轮廓的锥度与喷射段锥孔的锥度方向相同且喷射段锥孔的锥度α小于第一段壳体的外轮廓的锥度β，可以在二级喷嘴移动过程中，使得第一射流通道射流的距离更远，同时第一射流通道的喷嘴出口处横截面积的减小使得整体流速加快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1所述的双级射流器装配图。
图2为本发明实施例1所述的喷嘴与阀座安装示意图。
图3为本发明实施例1喷嘴局部放大图。
图4为本发明实施例2所述的双级射流器装配图。
图5为本发明实施例2所述的喷嘴与阀座安装示意图。
图6为本发明实施例2的喷嘴初始位置图。
图7为本发明实施例2的喷嘴移动后的位置图。
图8为本发明实施例3的喷嘴初始位置图。
图9为本发明实施例3的喷嘴移动后的位置图。
图10为本发明实施例2的喷嘴初始位置的仿真图。
图11为本发明实施例2的喷嘴移动后位置的仿真图。
图12为本发明实施例3的喷嘴初始位置的仿真图。
图13为本发明实施例3的喷嘴移动后位置的仿真图。
图中：
1-腔体；2-第一进气口；3-阀座；3-1-壳体；3-2-第一电磁绕组；3-3-第一弹簧；3-4-阀芯；3-5-通气孔；3-6-第二进气口；3-7-变体积空腔；4-喷嘴；4-1-一级喷嘴；4-1-1-过渡段；4-1-2-渐缩段；4-1-3-喷射段；4-2-二级喷嘴；4-2-1-第一段壳体；4-2-2-第二段壳体；4-2-3-连接孔；4-3-第二电磁绕组；4-4-第二弹簧。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所述的双级射流器，包括腔体1、阀座3和喷嘴4，所述腔体1的一端为出口，所述腔体1的另一端设有第一进气口2，所述腔体1内设有与第一进气口2连通的混合腔，所述混合腔内安装喷嘴4，所述喷嘴4后面安装阀座3，所述喷嘴4内设有2个独立的射流通道，所述阀座3与第二进气口3-6连通，通过阀座3的阀芯动作，使第二进气口3-6与第一射流通道或者与2条射流通道连通。在燃料电池领域一般所述第一进气口2与电堆内未反应的氢气和水蒸气的混合气连通；所述第二进气口3-6与供氢设备连通；根据燃料电池输出功率的大小控制阀芯动作，可以让射流器在燃料电池不同输出功率下工作具有良好的性能。
实施例1
如图1和图2所示，所述喷嘴4包括一级喷嘴4-1和二级喷嘴4-2，所述一级喷嘴4-1位于混合腔内，所述一级喷嘴4-1安装在腔体1的另一端上。所述一级喷嘴4-1内部空腔根据流向依次设有过渡段4-1-1、渐缩段4-1-2和喷射段4-1-3。所述二级喷嘴4-2安装在一级喷嘴4-1一端，且所述二级喷嘴4-2一端插入一级喷嘴4-1内部空腔内，所述二级喷嘴4-2外壳与一级喷嘴4-1内部空腔之间的空间为第一射流通道，所述二级喷嘴4-2内的中心孔为第二射流通道。所述二级喷嘴4-2的壳体包括第一段壳体4-2-1和第二段壳体4-2-2；所述第一段壳体4-2-1插入喷射段4-1-3内，使第一射流通道出口横截面呈环形。所述第二段壳体4-2-2位于渐缩段4-1-2内，所述第二段壳体4-2-2与渐缩段4-1-2具有相同锥度的锥面。
所述阀座3包括壳体3-1、第一电磁绕组3-2、第一弹簧3-3和阀芯3-4；所述壳体3-1上设有第二进气口3-6，用于与供氢系统连通。所述壳体3-1内的空腔内安装可移动的阀芯3-4，所述壳体3-1的空腔内安装第一电磁绕组3-2，通过第一电磁绕组3-2的得电使阀芯3-4在壳体3-1的空腔移动。所述阀芯3-4周边分布若干通孔3-5，所述二级喷嘴4-2另一端设有连接孔4-2-3，所述连接孔4-2-3与第一射流通道连通；通孔3-5与连接孔4-2-3的相位角一一对应。所述第一弹簧3-3安装在阀芯3-4与壳体3-1空腔内壁之间，用于在第一电磁绕组3-2失电下，利用弹簧力使阀芯3-4与二级喷嘴4-2另一端的端面贴合，用于阻断第二射流通道与通孔3-5连通，即仅第一射流通道与第二进气口3-6连通。而为了保证阀芯3-4与二级喷嘴4-2另一端的端面贴合的密封性，所述二级喷嘴4-2另一端的端面上设有平面密封圈。当第一电磁绕组3-2得电，使阀芯3-4克服弹簧力向第二进气口3-6方向移动，这样阀芯3-4与二级喷嘴4-2另一端之间出现了变体积空腔3-7，而变体积空腔3-7与二级喷嘴4-2内的中心孔和连接孔4-2-3分别连通，此外变体积空腔3-7与通孔3-5连通，这样即第一射流通道和第二射流通道分别与第二进气口3-6连通。
工作过程：当燃料电池输出功率小于设定功率时，第一电磁绕组3-2失电，利用弹簧力使阀芯3-4与二级喷嘴4-2另一端的端面贴合，仅第一射流通道与第二进气口3-6连通；第一射流通道射出的气体在混合腔内产生低压区A，低压区A可以将第一进气口2内的气体吸入低压区A，从而使第一进气口2的气体与第二进气口3-6的气体在混合腔内混合，腔体的出口与电堆连通。当燃料电池输出功率大于等于设定功率时，第一电磁绕组3-2得电，使阀芯3-4克服弹簧力向第二进气口3-6方向移动，第一射流通道和第二射流通道分别与第二进气口3-6连通；第一射流通道和第二射流通道射出的气体共同在混合腔内产生低压区B，低压区B可以将第一进气口2内的气体吸入低压区B，从而使第一进气口2的气体与第二进气口3-6的气体在混合腔内混合，腔体的出口与电堆连通。低压区B的区域体积大于低压区A的区域体积。
如图3所示，所述第一段壳体4-2-1插入喷射段4-1-3内，第一段壳体4-2-1的外轮廓为圆柱形，喷射段4-1-3为锥孔，这样可以在第一射流通道出口处形成渐扩环形出口，可以产生体积较大的低压区A；更重要的是这样第一射流通道产生的低压区A可以尽量避开仅第二射流通道产生的低压区，防止第一射流通道产生的低压区A和第二射流通道产生的低压区互相干扰；还有就是这样可以使第一射流通道和第二射流通道射出的气体共同在混合腔内产生低压区B的体积更大。
实施例2
如图4和图5所示，所述喷嘴4包括一级喷嘴4-1和二级喷嘴4-2，所述一级喷嘴4-1位于混合腔内，所述一级喷嘴4-1安装在腔体1的另一端上。所述一级喷嘴4-1内部空腔根据流向依次设有过渡段4-1-1、渐缩段4-1-2和喷射段4-1-3。所述二级喷嘴4-2可轴向移动安装在一级喷嘴4-1的过渡段4-1-1内，且所述二级喷嘴4-2一端插入一级喷嘴4-1内部空腔内，所述二级喷嘴4-2外壳与一级喷嘴4-1内部空腔之间的空间为第一射流通道，所述二级喷嘴4-2内的中心孔为第二射流通道。所述一级喷嘴4-1内设有第二电磁绕组4-3，所述二级喷嘴4-2为磁性材料，通过控制第二电磁绕组4-3产生磁场位置的变化，用于使二级喷嘴4-2沿过渡段4-1-1内壁滑动；一般仅将支撑在过渡段4-1-1内的二级喷嘴4-2一端的法兰盘设为磁性材料。
所述二级喷嘴4-2的壳体包括第一段壳体4-2-1和第二段壳体4-2-2；所述第一段壳体4-2-1插入喷射段4-1-3内，使第一射流通道出口横截面呈环形。所述第二段壳体4-2-2位于渐缩段4-1-2内，所述第二段壳体4-2-2与渐缩段4-1-2具有相同锥度的锥面。二级喷嘴4-2沿过渡段4-1-1内壁滑动，可以改变第一段壳体4-2-1插入喷射段4-1-3的位置。
所述阀座3包括壳体3-1和第二进气口3-6；所述壳体3-1上设有第二进气口3-6，用于与供氢系统连通。一般所述壳体3-1后安装节流阀或者内置节流阀的阀座，节流阀出口与第二进气口3-6的进口的交汇口连通。第二进气口3-6与连接孔4-2-3的相位角一一对应。由于所述二级喷嘴4-2具有磁性，在第二电磁绕组4-3不产生磁场下，所述二级喷嘴4-2可吸附在壳体3-1的内壁面，这样仅第一射流通道与第二进气口3-6连通；第一射流通道射出的气体在混合腔内产生低压区A，低压区A可以将第一进气口2内的气体吸入低压区A，从而使第一进气口2的气体与第二进气口3-6的气体在混合腔内混合，腔体的出口与电堆连通。当第二电磁绕组4-3产生磁场使二级喷嘴4-2克服吸附在壳体3-1的吸附力，沿过渡段4-1-1内壁滑动时，二级喷嘴4-2内的中心孔和连接孔4-2-3分别与第二进气口3-6连通，即第一射流通道和第二射流通道分别与第二进气口3-6连通，第一射流通道和第二射流通道射出的气体共同在混合腔内产生低压区B，低压区B可以将第一进气口2内的气体吸入低压区B，从而使第一进气口2的气体与第二进气口3-6的气体在混合腔内混合，腔体的出口与电堆连通。
仅利用磁性将所述二级喷嘴4-2吸附在壳体3-1的内壁面，可能在第二进气口3-6进气时产生反作用力将二级喷嘴4-2反向推动，因此在二级喷嘴4-2法兰盘与过渡段4-1-1之间设有第二弹簧4-4；这样利用第二弹簧4-4的压力使二级喷嘴4-2与壳体3-1的内壁面紧密配合；通过控制第二电磁绕组4-3产生磁场，用于使二级喷嘴4-2克服第二弹簧4-4的压力沿过渡段4-1-1内壁滑动。
实施例2中除了使用第二电磁绕组4-3使二级喷嘴4-2在过渡段4-1-1内壁轴向移动外，还可以在阀座3内或者阀座3后端安装执行机构，利用执行机构使二级喷嘴4-2在过渡段4-1-1内壁轴向移动。这里执行机构可以是推杆机构或者丝杆机构或者气缸。
如图6为第一段壳体4-2-1插入喷射段4-1-3内的初始位置，第一段壳体4-2-1的外轮廓为锥形，喷射段4-1-3为锥孔，所述第一段壳体4-2-1的外轮廓的锥度与喷射段4-1-3锥孔的锥度大小相同，方向相反。即若所述第一段壳体4-2-1的外轮廓的锥度为正锥度β，那么喷射段4-1-3锥孔的锥度为负锥度α。这样可以在第一射流通道出口处形成渐扩环形出口，可以产生体积较大的低压区A；更重要的是这样第一射流通道产生的低压区A可以尽量避开仅第二射流通道产生的低压区，防止第一射流通道产生的低压区A和第二射流通道产生的低压区互相干扰。当第二电磁绕组4-3使二级喷嘴4-2在过渡段4-1-1内壁轴向移动，如图7所示，与初始位置相比，第一射流通道的空间变小，横截面也变小，流速加快，从第一射流通道射流的距离将更远。
为了进一步说明实施例2在二级喷嘴4-2在移动前后的变化的效果，以本发明引射器内部的空腔作为仿真的流体域进行近似仿真，仿真所使用的边界条件是：第二进气口3-6的纯氢质量流量为1.65g/s，温度为25℃。第一进气口2的绝对压力为240kPa，温度为80℃，组分包括氢气、氮气和水蒸气，其摩尔体积分数之比为81％：9％：10％，出口的绝对压力为260kPa；如图10和图11所示，随着二级喷嘴4-2向左移动，一级喷嘴4-1出口和二级喷嘴4-2出口处的低压区域(淡蓝色)也整体往左移动，使得第一射流通道射流的距离更远，同时第一射流通道的喷嘴出口处横截面积的减小使得整体流速加快。
实施例3，在实施例2的基础上，所述第一段壳体4-2-1的外轮廓的锥度与喷射段4-1-3锥孔的锥度大小不相同，方向相同。第一段壳体4-2-1插入喷射段4-1-3内的初始位置如图8所示，所述第一段壳体4-2-1的外轮廓的锥度为正锥度β，那么喷射段4-1-3锥孔的锥度为正锥度α，且喷射段4-1-3锥孔的锥度α小于第一段壳体4-2-1的外轮廓的锥度β。在初始位置时，所述第一段壳体4-2-1的外轮廓端部到喷射段4-1-3锥孔壁面的最小距离为x1。当第二电磁绕组4-3使二级喷嘴4-2在过渡段4-1-1内壁轴向移动，如图9所示，与初始位置相比，所述第一段壳体4-2-1的外轮廓端部到喷射段4-1-3锥孔壁面的最小距离为x2，x2>x1；此外第一射流通道的空间变小，横截面也变小，流速加快，而第一射流通道的出口截面相对于实施例2来说增加了，这样可以使第一射流通道射流产生的低压区域变大，还有就是这样可以使第一射流通道和第二射流通道射出的气体共同在混合腔内产生低压区B的体积更大。
为了进一步说明实施例3在二级喷嘴4-2在移动前后的变化的效果，通过使用与实施例2相同的工况条件下，如图12和图13所示，随着二级喷嘴4-2向左移动，一级喷嘴4-1出口和二级喷嘴4-2出口处的低压区域(淡蓝色)也整体往左移动，第一射流通道空间的整体减少和出口处横截面积的减小会使得流速加快。此外，由于实施例3中的第一段壳体4-2-1外轮廓锥度和喷射段4-1-3锥孔的锥度大小不同，方向是相同的。因此第一射流通道的出口面积比实施例2更大，因此第一、第二射流通道出口处产生的低压区域变大。从压力图可以看出，相同的初始边界条件下，实施例3的压力范围整体低于实施例2。射流通道出口处的混合腔内压力越低，低压区域体积越大，带来的卷吸效果将会越好。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双级射流器，其特征在于，包括腔体(1)、阀座(3)和喷嘴(4)，所述腔体(1)的一端为出口，所述腔体(1)的另一端设有第一进气口(2)，所述腔体(1)内设有与第一进气口(2)连通的混合腔，所述混合腔内安装喷嘴(4)，所述喷嘴(4)进口处安装阀座(3)，所述喷嘴(4)内设有2个独立的射流通道，所述阀座(3)与第二进气口(3-6)连通，通过阀座(3)的阀芯动作，使第二进气口(3-6)与第一射流通道或者与2条射流通道连通。
2.根据权利要求1所述的双级射流器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括一级喷嘴(4-1)和二级喷嘴(4-2)，所述一级喷嘴(4-1)位于混合腔内，所述一级喷嘴(4-1)安装在腔体(1)的另一端上；所述二级喷嘴(4-2)安装在一级喷嘴(4-1)一端，且所述二级喷嘴(4-2)一端插入一级喷嘴(4-1)内部空腔内，所述二级喷嘴(4-2)外壳与一级喷嘴(4-1)内部空腔之间的空间为第一射流通道，所述二级喷嘴(4-2)内的中心孔为第二射流通道；所述一级喷嘴(4-1)内部空腔根据流向依次设有过渡段(4-1-1)、渐缩段(4-1-2)和喷射段(4-1-3)；所述二级喷嘴(4-2)的壳体包括第一段壳体(4-2-1)；所述第一段壳体(4-2-1)插入喷射段(4-1-3)内，使第一射流通道出口横截面呈环形。
3.根据权利要求2所述的双级射流器，其特征在于，所述阀座(3)包括壳体(3-1)、第一电磁绕组(3-2)、第一弹性元件和阀芯(3-4)；所述壳体(3-1)上设有第二进气口(3-6)，用于与供氢系统连通；所述壳体(3-1)内的空腔内安装可移动的阀芯(3-4)，所述壳体(3-1)的空腔内安装第一电磁绕组(3-2)，通过第一电磁绕组(3-2)的得电使阀芯(3-4)在壳体(3-1)的空腔移动；所述二级喷嘴(4-2)另一端上设有若干与第一射流通道连通的连接孔(4-2-3)；所述阀芯(3-4)周边分布若干通孔(3-5)，所述通孔(3-5)与连接孔(4-2-3)的相位角一一对应；所述第一弹性元件安装在阀芯(3-4)与壳体(3-1)空腔内壁之间，在第一电磁绕组(3-2)失电下，通过第一弹性元件使阀芯(3-4)与二级喷嘴(4-2)另一端的端面贴合，用于阻断第二射流通道与通孔(3-5)连通；当第一电磁绕组(3-2)得电时，通过使阀芯(3-4)向第二进气口(3-6)方向移动，用于使第一射流通道和第二射流通道分别与第二进气口(3-6)连通。
4.根据权利要求3所述的双级射流器，其特征在于，所述第一段壳体(4-2-1)的外轮廓为圆柱形，所述喷射段(4-1-3)为锥孔，用于在第一射流通道出口处形成渐扩环形出口。
5.一种双级射流器，其特征在于，包括腔体(1)、阀座(3)和喷嘴(4)，所述腔体(1)的一端为出口，所述腔体(1)的另一端设有第一进气口(2)，所述腔体(1)内设有与第一进气口(2)连通的混合腔，所述混合腔内安装可移动喷嘴(4)，所述喷嘴(4)进口处安装阀座(3)，所述喷嘴(4)内设有2个独立的射流通道，所述阀座(3)与第二进气口(3-6)连通，通过喷嘴(4)的移动，使第二进气口(3-6)与第一射流通道或者与2条射流通道连通。
6.根据权利要求5所述的双级射流器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括一级喷嘴(4-1)和二级喷嘴(4-2)，所述一级喷嘴(4-1)位于混合腔内，所述一级喷嘴(4-1)安装在腔体(1)的另一端上；所述一级喷嘴(4-1)内部空腔根据流向依次设有过渡段(4-1-1)、渐缩段(4-1-2)和喷射段(4-1-3)；所述二级喷嘴(4-2)可轴向移动安装在一级喷嘴(4-1)的过渡段(4-1-1)内，且所述二级喷嘴(4-2)一端插入一级喷嘴(4-1)内部空腔内，所述二级喷嘴(4-2)外壳与一级喷嘴(4-1)内部空腔之间的空间为第一射流通道，所述二级喷嘴(4-2)内的中心孔为第二射流通道；所述二级喷嘴(4-2)的壳体包括第一段壳体(4-2-1)和第二段壳体(4-2-2)；所述第一段壳体(4-2-1)插入喷射段(4-1-3)内，使第一射流通道出口横截面呈环形；所述二级喷嘴(4-2)与执行机构连接，用于使二级喷嘴(4-2)沿过渡段(4-1-1)内壁滑动；所述阀座(3)包括壳体(3-1)和第二进气口(3-6)；所述壳体(3-1)上设有第二进气口(3-6)，用于与供氢系统连通；所述二级喷嘴(4-2)上设有若干与第一射流通道连通的连接孔(4-2-3)，所述第二进气口(3-6)与连接孔(4-2-3)的相位角一一对应；通过执行机构使二级喷嘴(4-2)沿过渡段(4-1-1)内壁滑动，用于使第二进气口(3-6)与第一射流通道或者与第一射流通道和第二射流通道连通。
7.根据权利要求6所述的双级射流器，其特征在于，所述一级喷嘴(4-1)内设有第二电磁绕组(4-3)，所述二级喷嘴(4-2)为磁性材料，通过控制第二电磁绕组(4-3)产生磁场位置的变化，用于使二级喷嘴(4-2)沿过渡段(4-1-1)内壁滑动；在第二电磁绕组(4-3)不产生磁场下，所述二级喷嘴4-2可吸附在壳体(3-1)的内壁面，用于使第一射流通道与第二进气口(3-6)连通；当第二电磁绕组(4-3)产生磁场时，使二级喷嘴(4-2)沿过渡段(4-1-1)内壁滑动，用于使第一射流通道和第二射流通道分别与第二进气口(3-6)连通。
8.根据权利要求7所述的双级射流器，其特征在于，在所述二级喷嘴(4-2)与过渡段(4-1-1)之间设有第二弹性元件，通过所述第二弹性元件使二级喷嘴(4-2)与壳体(3-1)的内壁面紧密配合。
9.根据权利要求6所述的双级射流器，其特征在于，所述二级喷嘴(4-2)的壳体包括第一段壳体(4-2-1)；所述第一段壳体(4-2-1)插入喷射段(4-1-3)内，使第一射流通道出口横截面呈环形；通过所述二级喷嘴(4-2)沿过渡段(4-1-1)内壁滑动，用于改变第一段壳体(4-2-1)插入喷射段(4-1-3)的位置。
10.根据权利要求9所述的双级射流器，其特征在于，所述第一段壳体(4-2-1)的外轮廓为锥形，所述喷射段(4-1-3)为锥孔；所述第一段壳体(4-2-1)的外轮廓的锥度与喷射段(4-1-3)锥孔的锥度大小相同且方向相反，或者所述第一段壳体(4-2-1)的外轮廓的锥度与喷射段(4-1-3)锥孔的锥度方向相同且喷射段(4-1-3)锥孔的锥度α小于第一段壳体(4-2-1)的外轮廓的锥度β。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116480636A (zh) * 2023-06-26 2023-07-25 江苏大学 一种带导流结构的双级射流器
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