CN219733544U - 一种可压缩性流体高速喷射计量阀 - Google Patents
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Abstract
一种可压缩性流体高速喷射计量阀，阀杆安装套通孔的出气端设置膨大台阶，形成膨大通孔段，膨大通孔段的末端连接锥形喷射口；设置在阀杆安装套通孔内腔的阀杆在膨大通孔段为与之外径匹配的膨大阀杆端；出气孔设置在阀杆的膨大通孔段的侧壁，与膨大阀杆端与阀杆安装套通孔内壁形成的气液混合腔连接，膨大阀杆端的球头端球面与锥形喷射口之间缝隙形成喷射出口。本实用新型优化了阀杆和阀体在喷射端的结构，在不改变计量阀外形尺寸的情况下，大幅提高计量阀出口喷射速度，改善可压缩性流体的流速和流量，进而提高发动机燃料雾化的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及阀门技术领域，具体为一种可压缩性流体高速喷射计量阀。
背景技术
高速喷射计量阀常用于内燃机燃烧室的供油，重油油液和压缩空气混合流体由空心阀杆内腔流入，从阀杆缩颈部的出气孔进入气液混合腔，在拉法尔通道打开状态下，气液混合流体高速喷出到气缸燃烧室，并将大颗粒油液高速撕裂，完成雾化供油。此种气液混合供油方式适合粘度大、雾化特性较差的重油或醇基燃料，增加燃料燃烧的效率，提高发动机的功率。
在现有文献：重油活塞发动机燃油气辅助喷射用低功耗驱动气体计量阀；专利号：201911096935 .3；摘要：属于重油发动机气辅助燃油供给技术领域，具体公开了一种重油活塞发动机燃油气辅助喷射用低功耗驱动气体计量阀。电磁阀由壳体、导磁盖、衔铁、定磁铁芯、阀座、阀芯、导磁套、线架、电磁线圈和阀芯连杆等部件组成。电磁线 圈直接位于定磁铁芯、衔铁的外周，同时增加密封组件进行密封防止漏油漏气，该设计使得电磁线圈产生的磁力线完全作用于定磁铁芯、衔铁上，使得阀门能够获取更强电磁吸力，以至于采用较低的驱动功率即可控制计量阀关闭或打开，降低计量阀的驱动功率，有利于提高计量阀的可靠性及寿命，同时降低应用系统的总功耗，从而延长了航空无人机的飞行时间。
根据拉法尔管的原理得知：第一阶段流体从截面较大流道通过截面较小流道后，其流体速度变大，流体积蓄的能量变多，到达第二阶段截面较小流道通入截面较大流道后，流体积蓄的能量能够得到释放，从而使流体能够实现超过音速的速度喷射。因此，如果能够在第一阶段中，提高较大流道的截面积与较小流道的截面积的比值，就能提高流体积蓄的能量，在第二阶段中，流体就能够释放更多能量，以更高的速度喷射出计量阀。在上述文献中，其计量阀中的阀杆外径为直线型，相应的阀体通孔与阀杆外径过盈配合，也为直线型；此结构在实际使用过程中具有如下缺点：由于计量阀自身体积的限制，阀体通孔、阀杆外径、阀杆内腔通道为最大定值，相应的就间接确定了气液混合腔的尺寸。因此，流体在拉法尔管末端的喷射速度无法进一步增加，进而不能更好的实现油液的雾化。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可压缩性流体高速喷射计量阀，优化了阀杆和阀体在喷射端的结构，在不改变计量阀外形尺寸的情况下，大幅提高计量阀出口喷射速度，改善可压缩性流体的流速和流量，进而提高发动机燃料雾化的效果。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种可压缩性流体高速喷射计量阀，阀杆安装套通孔的出气端设置膨大台阶，形成膨大通孔段，膨大通孔段的末端连接锥形喷射口；设置在阀杆安装套通孔内腔的阀杆在膨大通孔段为与之外径匹配的膨大阀杆端；出气孔设置在阀杆的膨大通孔段的侧壁，与膨大阀杆端与阀杆安装套通孔内壁形成的喉部前段腔连接，膨大阀杆端的球头端球面与锥形喷射口之间缝隙形成喷射出口。
与对比文件中的直线式的阀杆结构，具有膨大头部的阀杆与膨大通孔段的阀杆安装套之间形成体积更大的喉部前段腔，在不改变计量阀整体外形的情况下，可实现更高速的流体喷射效果。
所述膨大台阶处阀杆通过导向台阶与阀杆安装套通孔内壁接触。导向台阶接触部位为过盈配合，导向台阶的设置使得阀杆和阀杆安装套之间的配合更精确，降低加工制造的难度。
所述出气孔均布在阀杆的膨大通孔段的侧壁，数量为2-8个。
所述阀杆的内腔通道截面积，与阀杆壁截面积的比值范围是1:10~1:3。
所述出气孔的总截面积，与阀杆壁截面积的比值范围是1:1~3:1。
所述气液混合腔的末段区域，阀杆外侧壁设置凹槽。
所述阀杆外侧壁凹槽处最小直径，与阀杆安装套的内径比值范围是1:4~3:4。
所述喉部前段腔在凹槽处的最大环形截面积，与喷射口最大喷射通道环形截面积的比值是3:1~5:1。
所述喉部前段腔的容积，与球头端、锥形喷射口之间形成腔室的体积比值范围是1:200~1:2。此处的腔室体积比值为喷射阀打开的状态下。
本实用新型的流体流动过程如下：
流体从空心阀杆内腔向出气孔方向流入，通过出气孔进入到喉部前段腔，喉部前段腔为向出口端倾斜的环形腔体，环形腔体的截面在球头端缩颈部达到最大，当阀杆推进打开，球头端球面与锥形喷射口之间形成拉法尔管喉部，流体从法尔管喉部高速流过，形成拉法尔管的第一阶段结构；之后，流体到达锥形喷射口处，截面积陡然增大，形成拉法尔管第二阶段，流体内部能量剧烈释放，形成高速雾化气流喷射，从而完成雾化喷射。
本实用新型的优点：
1、本实用新型优化了阀杆和阀体在喷射端的结构，在不改变计量阀外形尺寸的情况下，通过在阀杆结构设置膨大头部，阀杆与膨大通孔段的阀杆安装套之间形成体积更大的喉部前段腔，利用拉法尔管原理，可大幅提高计量阀出口喷射速度，改善可压缩性流体的流速和流量，进而提高发动机燃料雾化的效果。
附图说明：
图1为本实用新型计量阀整体剖面结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构示意图；
图3为计量阀开启时，流体流动方向示意图；
图中的序号和部件名称为：1-阀杆；11-出气孔；12-球头端；2-阀杆安装套；3-气液混合腔；4-膨大台阶。
具体实施方式
实施例1
一种可压缩性流体高速喷射计量阀，阀杆安装套2通孔的出气端设置膨大台阶4，形成膨大通孔段，膨大通孔段的末端连接锥形喷射口；设置在阀杆安装套2通孔内腔的阀杆1在膨大通孔段为与之外径匹配的膨大阀杆端；出气孔11设置在阀杆1的膨大通孔段的侧壁，与膨大阀杆端与阀杆安装套2通孔内壁形成的喉部前段腔3连接，膨大阀杆端的球头端12球面与锥形喷射口之间缝隙形成喷射出口。
所述膨大台阶4处阀杆1通过导向台阶与阀杆安装套2通孔内壁接触。
所述出气孔11均布在阀杆1的膨大通孔段的侧壁，数量为4个。
所述阀杆1的内腔通道截面积，与阀杆1壁截面积的比值范围是1:10~1:3。
所述出气孔11的总截面积，与阀杆1壁截面积的比值范围是1:1~3:1。
所述喉部前段腔3的末段区域，阀杆1外侧壁设置凹槽。
所述阀杆1外侧壁凹槽处最小直径，与阀杆安装套2的内径比值范围是1:4~3:4。
所述喉部前段腔3在凹槽处的最大环形截面积，与喷射口最大喷射通道环形截面积的比值是3:1~5:1。
所述喉部前段腔3的容积，与球头端12、锥形喷射口之间形成腔室的体积比值范围是1:200~1:2。
Claims (9)
1.一种可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：阀杆安装套（2）通孔的出气端设置膨大台阶（4），形成膨大通孔段，膨大通孔段的末端连接锥形喷射口；设置在阀杆安装套（2）通孔内腔的阀杆（1）在膨大通孔段，是与膨大通孔段内径匹配的膨大阀杆端；出气孔（11）设置在阀杆（1）的膨大通孔段的侧壁，与膨大阀杆端与阀杆安装套（2）通孔内壁形成的喉部前段腔（3）连接，膨大阀杆端的球头端（12）球面与锥形喷射口之间缝隙形成喷射出口。
2.根据权利要求1所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述膨大台阶（4）处阀杆（1）通过导向台阶与阀杆安装套（2）通孔内壁接触。
3.根据权利要求1所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述出气孔（11）均布在阀杆（1）的膨大通孔段的侧壁，数量为2-8个。
4.根据权利要求1所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述阀杆（1）的内腔通道截面积，与阀杆（1）壁截面积的比值范围是1:10~1:3。
5.根据权利要求1所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述出气孔（11）的总截面积，与阀杆（1）壁截面积的比值范围是1:1~3:1。
6.根据权利要求1所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述喉部前段腔（3）的末段区域，阀杆（1）外侧壁设置凹槽。
7.根据权利要求6所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述阀杆（1）外侧壁凹槽处最小直径，与阀杆安装套（2）的内径比值范围是1:4~3:4。
8.根据权利要求6所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述喉部前段腔（3）在凹槽处的最大环形截面积，与喷射口最大喷射通道环形截面积的比值是3:1~5:1。
9.根据权利要求6所述可压缩性流体高速喷射计量阀，其特征在于：所述喉部前段腔（3）的容积，与球头端（12）、锥形喷射口之间形成腔室的体积比值范围是1:200~1:2。
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