CN1532002A - 射流元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在由流体流入口(1)、连结导管(2)、流体喷出喷嘴(3)构成的射流元件中，可以降低连结导管的阻力、使之小型化的射流元件。以曲线构成连结导管(2)，并以左右对称的两条流路构成。由于以曲线构成连结导管(2)，而降低了导管内的流体阻力，并由于将连结导管分为左右两路，可望在导管的合流点使流动强化(流速增加)。

Description

射流元件
技术领域
本发明涉及例如像自动喷水器那样使从喷嘴流出的流体的速度按特定周期变动的装置。
技术背景
一般，为改变从喷嘴流出的流体的速度，由改变喷嘴附近的流路的形状，改变从喷嘴喷出的流体的轨道来控制速度。特别是，作为不使用电气驱动机构等而控制流体的构造，例如使用喷镀槽用喷嘴(参照专利文献1)和脉动空气喷射生成装置(参照专利文献2)一类的机构。
本喷嘴流出位置附近，具有由流体力驱动的机构，借着在流体力作用下机构工作来改变流路形状，改变流体的轨道来控制速度。
其他，也有像触发喷嘴(参照非专利文献1)那样，不改变流路形状而使流体速度改变的装置。
这里，利用由喷嘴部喷出的流体产生的压差，改变流体运动方向。通过由流体运动方向的变化，使压差翻转的结构，再次使流体运动方向变化，如此反复，可使流速按特定周期变化。
专利文献1
日本特开2001-62354公报“喷镀槽用喷嘴装置与使用该喷嘴装置的喷镀槽”P9-P11。
专利文献2
日本特开平10-52654公报“脉冲空气喷射生成装置”P7。
非专利文献1
航空宇宙学会·流体力学会第32次流体力学讲演会“触发喷嘴喷流的自激振动”
像专利文献1、2所示那样，在以改变流路形状来改变流速的情况下，有如下问题：
第一，由于用去流体所具有的一部分能量作为驱动机构的能量，能量损失增加，流速降低。
第二，由机构工作，在轴承部等产生尘埃、有可能污染流体，例如难以适用于药品、或食品、高清洁度净化间等。
第三，机构维护必不可少。
第四，由于要构成机构，喷嘴零件件数增多，制造过程复杂化，因此成本增加。
第五，由于轴承等机构部分的耐久性等问题，难以适用于高、低温流体和强酸、强碱流体。由尘埃污染的气体、或含有微粒的河水等，可使用的流体受到限制。
对此，在非专利文献1的用例中，由于设有可动机构，不产生上述问题。但，以在喷嘴部产生的压差作驱动力使流体在连结管内流动，利用翻转压差的原理，必须有一定程度的流量。即，为了以较小的压差形成流量，必须降低连结管内的流体阻力，因此，有着增大连结管过流断面积、整个装置加大的问题。
发明内容
本发明的目的在于，对于不用可动机构而使流体速度变化的方法，提供可使装置小型化并可稳定振荡的射流元件。因此，在这种由流体流入口、连结导管、流体喷出喷嘴构成，由喷出喷嘴部的压力差驱动连结导管内的流体、其结果压力差翻转并再次驱动流体，由此产生振荡的射流元件中，由多个流路构成前述连结导管。另外，使前述连结导管成对称的两条流路，在2者的中央配置流体流入口和流体喷出喷嘴。以曲面构成前述连结导管，或在连结导管内设导风板。
由于以上的构成，减小了连结导管的流体阻力，强化了通过导管内的流体流，因此，可实现使装置小型化又可稳定振荡的射流元件。
附图说明
图1是具有本发明一实施例的射流元件的立体图。
图2是非专利文献1中记述的现有射流元件立体图。
图3是射流元件剖面图。
图4是作为本发明一实施例的射流元件的模拟结果。
图5是图2所示现有射流元件的模拟结果。
图6是说明本实施例的构成零件的立体图。
图7是表示将图6的构成零件组装起来状态的剖面图。
图8是表示将本实施例的射流元件应用于空气射流器装置的实施例的立体图。
图9是具有其他实施例的射流元件的立体图。
图10是安装了图9的射流元件状态的剖面图。
图11是说明将图9的射流元件使用于空气射流器装置的状态的立体图。
图12是现有空气射流器装置的气流分布图。
图13是由射流元件得到的气流分布图。
图14是设置其他实施例的射流元件的正视图。
图15是图14的剖面图。
图16是表示图14的射流元件的模拟结果的图。
图17是非专利文献1中所记述的现有射流元件的连结导管的剖面图。
图18是具有其他实施例的射流元件的立体图。
图19是图18的剖面图。
图20是设置其他实施例的射流元件的立体图。
图21是图20的剖面图。
图22是图20的剖面图。
图23是本实施例的射流元件的剖面图(装有喷嘴延长板25)。
图24是本实施例的射流元件的剖面图(装有喷嘴开口角控制板26)。
图25是实施例的射流元件(圆筒型容器、球型容器)的立体图。
图26是图25的剖面图。
图27是本实施例的射流元件的剖面图。
具体实施方式
下边借附图说明本发明一实施例形态。
图1是具有本发明的一实施例的射流元件的立体图。
图2是用于说明现有(非专利文献1)的射流元件的立体图。
图3是用于说明以上这些喷嘴部分的剖面图。
在图1、图2、图3中，射流元件由流体流入口1、连结导管2、流体喷出喷嘴3(在图3中，为了方便，以3a表示喷嘴的上侧板，以3b表示下侧板)构成。图中的虚线表示流体的流体流。
现将本射流元件的动作表示如下。
从流体流入口1流入的流体，横穿连结导管2、到达流体喷出喷嘴3并从喷嘴流出；这时，依流体的性质流体沿上侧板3a或下侧板3b的任一方流出。
如图3所示，在沿下侧板3b流出的情况下，在B点附近产生涡流，与A点附近相比，成低压状态。其结果，通过连结导管从A点向B点产生流动。由于这种流动，A点与B点的压力差慢慢降低，直至压力差变成零；但连结导管内的流动因惯性而继续流动，其结果A点B点的压力逆转。随之，沿下侧板3b的流动的主流被剥离，成沿上侧板3a流动的形式。而后，通过连结导管内的流动仍然随压力差逆转，现在在连结导管内从B点向A点流动。由以上动作的自动反复进行，形成按一定周期变动流速的流体流。
为使以上的振荡动作稳定进行，必须降低连结导管的流路阻力，且必须强化从连结导管流出到A点B点的流动。为此目的，在图1所示的一实施例中，以曲线构成连结导管2，且以左右对称的两条流路构成。由于以曲线构成连结导管2，所以降低了导管内的流体阻力；将连结导管2分为左右，可望强化在导管合流点的流体流(流速增加)。
图4、图5是以等高线表示的由流动模拟得到的连结导管2内的断面流速分布，图4是本发明的连结导管，图5是现有例的连结导管。
作为条件，表示流体流从A点以一定流速(1m/s)流入情况下的流速分布。
在图4的本发明的连结导管中，在经过整个流路无大的淤塞；而在图5的现有例的连结导管中，存在数处低流速区，流动淤塞，连结导管内的流动阻力变大。另外，如看B点的最大流速，由图4中的合流效果，产生2.5m/s以上的流速，而在图5中，流速停留在2m/s左右。如依以上本发明，连结导管的流路阻力降低，且由连结导管流出到A点B点的流体流被强化，因此，可实现小型化且稳定振荡的射流元件。
下边借图6、图7说明本发明的其他实施例。
图6是说明本发明一实施例的射流元件的构成零件的立体图。
图7是说明将图6的零件组合起来状态的剖面图。
在图6、图7中，将连结导管做成一分为二的构造，分别在连结导管背板4上形成流体流入口1，在连结导管面板6上形成流体喷出喷嘴3。使该连结导管的背板4与连结导管6夹持密封件5密贴，以安装用卡爪7固定。由于上述构造，由三件零件即可构成本射流元件。
图8是将本发明的射流元件使用于空气喷射器装置的实施例。
在图8中，作为工作对象，从入口门8进入喷射器室9，由空气喷射器进行除尘。10是加压室，由送风机11通过过滤器12送入气体并加压。加压室10与喷射器室9由压力隔壁13隔开。在压力隔壁13上，安装多个流体喷出喷嘴3，在加压室10侧形成安装用卡爪7，从里侧夹着密封件5安装上连结导管背板4。这样，由于在压力隔壁13上形成流体喷出喷嘴3，可大幅度减少零件件数。另外，也可容易地进行分解、清扫等。
其次，由附图9、图10说明本发明的其他实施形态。
图9是具有本发明其他实施例的射流元件的立体图。
图10是说明将图9的射流元件安装起来的状态的剖面图。
在图9、图10中，在流体喷出喷嘴3的出口部分具有圆形隔壁14。15是安装对象物，例如是空气喷射器装置的压力隔壁。16与17是安装零件，可自由转动地从两侧夹持固定隔壁14。
图11是将本发明的射流元件使用于空气喷流装置的实施例，18是本发明的射流元件。由以图10中所示的构造在压力隔壁13上安装射流元件，用户可自由调整振荡方向。而且，在本实施例中，将喷出喷嘴3配置于隔壁14的中央附近，也可以配置于偏心位置。
图12、图13是以多个喷嘴为对象、以箭头模式化表示空气喷流器装置的气流分布的图。图12表示现有空气喷流器装置的气流分布，图13表示由射流元件得到的气流分布。如图12所示，从现有喷嘴19喷射出的喷流是单一的。相对于此，在以射流元件作为喷嘴的情况下，如图13所示，从各喷嘴喷出的喷流，分别独立摆动。由于由制作误差或安装位置的不同振荡频率也各不相同，因此，具有同步(timming)所产生的喷流相互合流、增加流速的作用。空气喷流器装置的除尘性能，与流速成比例关系，由摆动的喷流的相加效果，可提高除尘性能。
下边借图14、图15说明本发明的其他实施形态。
图14是具有其他实施例的射流元件的正视图。
图15是图14的剖面图。
在图14、图15中，形成了分别在喷嘴上侧板3a附近和喷嘴下侧板3b附近对隔壁14穿设多个通气孔20的形状。借对隔壁14的整个里侧(流体流入口1侧)加压，加于由流体喷出喷嘴3摆动的主流21上、从通气孔20喷射支流22。其结果，主流流速增加，并且喷流可喷得更远。另外，还有排出并清净喷嘴近旁流体的作用。
图16是有支流22与无支流情况下的喷流模拟结果，以等高线示出了流速分布。由于支流的效果，可以看出喷流到达距离增大了。
下边借图17说明本发明其他实施形态。
图17是非专利文献1的射流元件的连结导管2的剖面图。在各角处具有导向叶片23。像本实施例这样，由于各角处设导向叶片，可缩小图5中所产生的低流速区域，降低连结导管2中的流体阻力，可产生稳定的振荡。
下边借图18说明本发明其他实施形态。
图18是具有其他实施例的射流元件的立体图。
图19是图18的剖面图。
在图18、图19中，本实施例的特征点在于，喷嘴部的开口角为负角、即成收缩形状。其效果是，由主流与喷嘴下侧板3b或喷嘴上侧板3a围成的体积增大，与开口角为正的喷嘴相比，可在B点或A点位置容易形成低压区，产生稳定振荡。
下边依图20、图21、图22说明另一实施形态。
本实施例中，示出了由停振板24停止射流元件的振荡的装置。
图20是具有其他实施例的射流元件的立体图。
图21、图22是图20的剖面图。
在图20、图21中，停振板24例如由金属或树脂等形成，具有一定程度的弹性，且具有可勾挂固定于连结导管的卡爪。借将停振板24安装于流体喷出喷嘴3，关闭连结导管2，其结果，由于阻止了通过连结导管的流动而停止振荡。停止振荡状态的喷流有沿最靠近的壁面流动的性质，如图21所示，它沿装有停振板24的方向喷出。
如图22所示，由改变停振板24的形状，可控制喷流的方向。
下边依图23说明本发明其他实施形态。
本实施例示出了由喷嘴延长板25控制射流元件的振荡频率的装置。
图23是具有其他实施例的射流元件的剖面图。
在图23中，示出了对于流体喷出喷嘴3安装喷嘴延长板25的状态。喷嘴延长板25，例如由金属或树脂等形成，具有一定程度的弹性，且具有可勾挂固定于连结导管的卡爪。作为本实施例的射流元件的性质，有着随喷嘴长度L的增长、振荡频率降低的性质，借调整喷嘴延长板25的长度L，可自由控制振荡频率。
下边依图24说明本发明其他实施形态。
本实施例示出了由喷嘴开口角控制板26控制射流元件振荡频率的装置。
图24是具有其他实施例的射流元件的剖面图。
在图24中，示出了对流体喷出喷嘴3安装喷嘴开口角控制板26的状态。喷嘴开口角控制板26例如可由金属或树脂等形成，具有一定程度的弹性，且具有可勾挂固定于连结导管的卡爪。作为本实施例的射流元件的性质，有着随喷嘴开口角θ的增大、振荡频率降低的性质，借调整喷嘴开口角控制板26的角度θ，可自由控制振荡频率。
下边依图25、图26说明本发明其他实施形态。
图25是本发明的射流元件，27是安装于圆筒状容器内的本发明的射流元件，28是安装于球形容器内的本发明的射流元件。27、28都具有流体流入口1、连结导管2、流体喷出喷嘴3，与图1所示的射流元件同样振荡工作。
图26例如是其安装于空气喷流器装置状态的剖面图，29是支承板，例如是空气喷流器装置的压力隔壁13。30是固定板，由支承板29或支承板30在可转动状态夹持支承27或28的射流元件。
由以上构造，可在安装后自由改变射流元件27或28的方向。
下边依图27说明本发明其他实施形态。
本实施例的射流元件的形状，基本上与图10所示的射流元件相同，但在流体喷出喷嘴3的形状上有特点。具体说，取喷嘴任一方开口角为θ1，另一方开口角取θ2，以中央为分界，以θ1、θ2逆转的轴对称构造构成。如图所示，在θ2＞θ1的情况下，喷流容易向图中下侧流动，其结果，在隔壁14上产生向上的反力。
像本实施例这样，在轴对称构成的情况下，该反力成与隔壁14反时针方向转动的回转力。借由安装零件16、17在可转动状态支承隔壁14，可由上述回转力使整个射流元件转动。其结果，可形成在更宽范围振荡的流体流。
而且，在本实施例中，作为本发明的射流元件的适用例举出了空气喷流器装置为例，但也可适用于整个伴随喷流的流体相关连制品。特别适合于高温环境下、低温环境下等的可动机构构成难以控制流体的情况。例如，可考虑适用喷镀槽、空气压缩机、冰箱、加热烹调机、食品清洗机、干燥机、冷却机、燃烧机、自动喷水器、搅拌机等。
如依本发明，由于可降低连结导管的流路阻力，且可由连结导管强化A点、B点流出的流动，故可提供小型化且稳定振荡的射流元件。

Claims (9)

1.一种射流元件，所述射流元件由流体流入口、连结导管、流体喷出喷嘴构成，由喷出喷嘴部的压力差驱动连结导管内的流体，其结果压力差翻转并再次驱动流体，借此产生振荡，其特征在于，由多个流路构成前述连结导管。
2.按权利要求1所述的射流元件，其特征在于，前述连结导管为对称的两条流路，在两条流路的中央配置流体流入口、流体喷出喷嘴。
3.按权利要求1或2所记述的射流元件，其特征在于，以曲面构成前述连结导管，或在连结导管内设导风板。
4.一种射流元件，所述射流元件由流体流入口、连结导管、流体喷出喷嘴构成，由喷出喷嘴部的压力差驱动连结导管内的流体，其结果压力差翻转并再次驱动流体，借此产生振荡，其特征在于，在前述连结导管内具有导向叶片。
5.按权利要求1～4中任一项所记述的射流元件，其特征在于，以连结导管背板和连结导管面板夹着的空间构成前述连结导管，在前述连结导管背板上设置流体流入口，在连结导管面板上设置流体喷出喷嘴。
6.按权利要求1～4中任一项所记述的射流元件，其特征在于，具有连接前述喷出喷嘴的圆板状隔壁。
7.按权利要求6所记述的射流元件，其特征在于，在前述隔壁上有通气孔。
8.按权利要求1～7中任一项所记述的射流元件，其特征在于，前述喷出喷嘴，其下游侧的断面积比上游侧的断面积小。
9.一种射流元件，所述射流元件由流体流入口、连结导管、流体喷出喷嘴构成，由喷出喷嘴部的压力差驱动连结导管内的流体，其结果压力差翻转并再次驱动流体，借此产生振荡，其特征在于，将前述流体流入口、连结导管、流体喷出喷嘴安装于圆柱形或球形的筐体内。
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