一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴制造技术

一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴，包括壳体、超音速气流发生管及探针保护帽；壳体与探针保护帽密封连接，超音速气流发生管位于壳体与探针保护帽内部，超音速气流发生管一端与壳体密封连接，另一端与探针保护帽密封连接；超音速气流发生管中心设有中心腔道，分为直管腔道段和拉瓦尔管腔道段；壳体及探针保护帽与超音速气流发生管之间分别设有环形水腔，两环形水腔相连通；环形水腔通过注水探针与腔外连通，注水探针外露端出水口位于拉瓦尔管腔道段气流流动方向的正前方且位于探针保护帽内。本发明专利技术能够产生虹吸作用，完全削减掉注水能耗和水泵磨损，雾滴更细且雾化粒子量更大，液滴粒度可达5微米级，提高了对呼吸性粉尘的捕获能力。

A Siphon Supersonic Two-fluid Ultrafine Atomization Nozzle

【技术实现步骤摘要】
一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴
本专利技术属于雾化降尘
，特别是涉及一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴。
技术介绍
目前，市场上用于喷雾除尘的雾化喷嘴主要有两类，第一类是超声波雾化喷嘴，第二类是气动雾化喷嘴。对于超声波雾化喷嘴来说，其是利用空气驱动液体穿越喷嘴的超声波区域，并通过超声波震荡将液体破碎成10微米左右的液滴颗粒，最后由喷嘴喷出形成降尘喷雾。但是，由于超声波区域的存在，会导致喷管内气流流场变的不稳定，这不但会浪费气动能量，而且需要额外提供超声振动能量，而气流流场不稳定将会使液体破碎不彻底，此时喷雾中仍会包含有大量的大粒度液滴颗粒，从而导致喷雾降尘效果下降。另外，超声波雾化喷嘴的用水量偏高。对于气动雾化喷嘴来说，其利用高速气流快速通过喷口，以使喷口处的注水孔出水端形成负压，即使注水孔的出液压力不高，也可以将液体从注水孔中抽吸出来，由于气流的运动速度要远远大于注水孔排出的液体流速，因此在液体受到气流的强烈冲击后，将被破碎成液滴颗粒。另外，由于气动雾化喷嘴对注水压力要求不高，因此比超声波雾化喷嘴更加节越水源。但是，由于液滴破碎的能量全部来自于高速气流，因此压缩空气的消耗量比较高，而且空气压缩泵的损耗比较严重。再有，由于注水孔的出水孔口都是设在喷口内侧壁上，而高速气体流场又集中于喷口轴心，由注水孔排出的液体难以充分深入高速气体流场的内部，会有相当一部分的液体只能处于高速气体流场边缘，而这部分的液体可能还来不及破碎就被吹离喷嘴，从而导致气动雾化喷嘴输出的液滴粒度很难达到微米级，进而降低了对微米级粉尘的捕获能力。为此，申请号为201811248962.3的中国专利公开了一种探针式超音速气动雾化喷嘴，该喷嘴是基于传统气动雾化喷嘴的工作原理进行的设计，初步实现了提高节水性能、降低压缩空气的使用量、降低空气压缩泵的损耗程度的目的，但是当该喷嘴进展到加工制造阶段以及制造结束后的调试运行阶段，发现该喷嘴仍然存在许多不足之处。该喷嘴在加工制造阶段时，发现在市面上很难采购到标准或非标配件，也就没有合适的配件对注水探针进行固定调试，造成喷嘴的装配复杂度非常高，并且喷嘴的调节也十分不便，导致喷嘴的加工制造难度非常大。该喷嘴在调试运行阶段时，由于注水探针完全位于拉瓦尔管腔道段内，发现喷嘴内部的注水探针在注水时会发生干涉，从而会出现强烈的噪声；发现当喷嘴运行现场出现气、水压力输入不稳定时，会在雾化过程中造成雾幕摆动；发现密封圈设计不合理，容易导致气流和水流的串连；发现在高压状态下，喷嘴内部的注水探针在喷嘴运行过程中会产生强烈的流场干涉，导致雾化效果不理想，难以实现节能、精细雾化的设计目标，并且对呼吸性粉尘的捕获能力差。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴，其能够产生虹吸作用，在保证水流量的同时，完全削减掉注水能耗和水泵磨损，进一步提高了节水性能；在相同的水流量下，喷嘴产生的雾滴更细，雾化粒子量更大，能够进一步降低空气的使用量，同时降低空气压缩泵的压力需求和损耗程度；无需额外提供超声振动能量，液滴粒度可达5微米级，有效提高了对呼吸性粉尘的捕获能力。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴，包括壳体、超音速气流发生管及探针保护帽；所述壳体采用圆柱筒形结构，壳体的中心孔采用三级阶梯孔，分别为第一阶梯孔、第二阶梯孔及第三阶梯孔，第一阶梯孔的孔径大于第二阶梯孔的孔径，第二阶梯孔的孔径大于第三阶梯孔的孔径；所述第三阶梯孔的孔口处内表面设有用于转接的内螺纹，且第三阶梯孔作为供气孔；所述超音速气流发生管的管体外表面采用六级阶梯圆柱台结构，分别为第一阶梯圆柱台、第二阶梯圆柱台、第三阶梯圆柱台、第四阶梯圆柱台、第五阶梯圆柱台及第六阶梯圆柱台；所述第一阶梯圆柱台的外径大于第二阶梯圆柱台的外径，第二阶梯圆柱台的外径等于第四阶梯圆柱台的外径，第三阶梯圆柱台的外径大于第一阶梯圆柱台的外径，第五阶梯圆柱台的外径小于第四阶梯圆柱台的外径，第六阶梯圆柱台的外径大于第五阶梯圆柱台的外径；所述超音速气流发生管的中心腔道分为直管腔道段和拉瓦尔管腔道段，且拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁采用凹曲线型，直管腔道段与第六阶梯圆柱台同侧，拉瓦尔管腔道段与第一阶梯圆柱台同侧；所述探针保护帽采用圆柱筒形结构，探针保护帽的中心孔采用两级阶梯孔，分别为第四阶梯孔和第五阶梯孔，第四阶梯孔的孔径小于第五阶梯孔的孔径；在所述第一阶梯孔孔口侧内表面设有内螺纹，在第五阶梯孔孔口侧外表面设有外螺纹，所述壳体与探针保护帽通过第一阶梯孔和第五阶梯孔孔口侧的内外螺纹进行螺纹配合连接，在壳体与探针保护帽之间安装有第一密封圈；所述超音速气流发生管的第六阶梯圆柱台插接在壳体的第二阶梯孔内，在壳体与超音速气流发生管之间安装有第二密封圈；在所述第三阶梯圆柱台的外柱面设有外螺纹，在第五阶梯孔孔口侧内表面设有内螺纹，所述超音速气流发生管的第三阶梯圆柱台与探针保护帽的第五阶梯孔之间进行螺纹配合连接；所述超音速气流发生管的第一阶梯圆柱台轴向端面顶靠在探针保护帽中心孔的阶梯面上，在第一阶梯圆柱台轴向端面与探针保护帽中心孔阶梯面之间安装有第三密封圈；所述壳体与超音速气流发生管之间构成的环形空间设为第一环形水腔，探针保护帽与超音速气流发生管之间构成的环形空间设为第二环形水腔，在超音速气流发生管的第三阶梯圆柱台与探针保护帽的第五阶梯孔的螺纹配合面之前均布设有若干透水缝隙，第一环形水腔通过透水缝隙与第二环形水腔连通；在所述第一环形水腔对应的壳体上开设有供水孔，在供水孔的孔口处内表面设有用于转接的内螺纹；所述第二环形水腔通过注水探针与腔外连通，注水探针外露端出水口位于拉瓦尔管腔道段气流流动方向的正前方，且位于探针保护帽的第四阶梯孔内。所述注水探针的数量为2～4根，若干注水探针沿周向均布设置，注水探针与拉瓦尔管腔道段的中轴线具有夹角，夹角范围为30°～60°，且注水探针的出水方向朝向气流流动方向的正向。所述注水探针的针头端面为斜切面，斜切面与注水探针中轴线的夹角小于45°，且斜切面与拉瓦尔管腔道段的中轴线相平行，斜切面与拉瓦尔管腔道段的中轴线的距离等于拉瓦尔管腔道段出口端直径的1/4。所述注水探针的内径范围为0.8mm～2mm，注水探针25的壁厚为0.1mm～0.15mm，注水探针的进水端采用圆锥口结构，注水探针通过圆锥口结构与超音速气流发生管的探针穿孔内端孔口进行嵌装固定，注水探针的内径等于拉瓦尔管腔道段出口端直径的1/5。所述探针保护帽的轴向长度为20mm～30mm，探针保护帽的第四阶梯孔的孔径为6mm～8mm。所述拉瓦尔管腔道段的喉部直径、扩张段管口直径及扩张段轴向长度之间的比值为1∶2∶4，且拉瓦尔管腔道段的喉部直径为1mm～10mm，拉瓦尔管腔道段的扩张段管口直径为2mm～20mm，拉瓦尔管腔道段的扩张段轴向长度为4mm～40mm。所述拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁采用的凹曲线型为圆弧线，该圆弧线所在圆的标准方程为(x-A)2+(y-B)2＝R2，式中，x∈[0,d]，y∈[0,tanθ·d]，其中，d为扩张段轴向长度，θ为扩张角，为调节系数，且本专利技术的有益效果：本专利技术的虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴，其能够产生虹吸作用，在保证水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴，其特征在于：包括壳体、超音速气流发生管及探针保护帽；所述壳体采用圆柱筒形结构，壳体的中心孔采用三级阶梯孔，分别为第一阶梯孔、第二阶梯孔及第三阶梯孔，第一阶梯孔的孔径大于第二阶梯孔的孔径，第二阶梯孔的孔径大于第三阶梯孔的孔径；所述第三阶梯孔的孔口处内表面设有用于转接的内螺纹，且第三阶梯孔作为供气孔；所述超音速气流发生管的管体外表面采用六级阶梯圆柱台结构，分别为第一阶梯圆柱台、第二阶梯圆柱台、第三阶梯圆柱台、第四阶梯圆柱台、第五阶梯圆柱台及第六阶梯圆柱台；所述第一阶梯圆柱台的外径大于第二阶梯圆柱台的外径，第二阶梯圆柱台的外径等于第四阶梯圆柱台的外径，第三阶梯圆柱台的外径大于第一阶梯圆柱台的外径，第五阶梯圆柱台的外径小于第四阶梯圆柱台的外径，第六阶梯圆柱台的外径大于第五阶梯圆柱台的外径；所述超音速气流发生管的中心腔道分为直管腔道段和拉瓦尔管腔道段，且拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁采用凹曲线型，直管腔道段与第六阶梯圆柱台同侧，拉瓦尔管腔道段与第一阶梯圆柱台同侧；所述探针保护帽采用圆柱筒形结构，探针保护帽的中心孔采用两级阶梯孔，分别为第四阶梯孔和第五阶梯孔，第四阶梯孔的孔径小于第五阶梯孔的孔径；在所述第一阶梯孔孔口侧内表面设有内螺纹，在第五阶梯孔孔口侧外表面设有外螺纹，所述壳体与探针保护帽通过第一阶梯孔和第五阶梯孔孔口侧的内外螺纹进行螺纹配合连接，在壳体与探针保护帽之间安装有第一密封圈；所述超音速气流发生管的第六阶梯圆柱台插接在壳体的第二阶梯孔内，在壳体与超音速气流发生管之间安装有第二密封圈；在所述第三阶梯圆柱台的外柱面设有外螺纹，在第五阶梯孔孔口侧内表面设有内螺纹，所述超音速气流发生管的第三阶梯圆柱台与探针保护帽的第五阶梯孔之间进行螺纹配合连接；所述超音速气流发生管的第一阶梯圆柱台轴向端面顶靠在探针保护帽中心孔的阶梯面上，在第一阶梯圆柱台轴向端面与探针保护帽中心孔阶梯面之间安装有第三密封圈；所述壳体与超音速气流发生管之间构成的环形空间设为第一环形水腔，探针保护帽与超音速气流发生管之间构成的环形空间设为第二环形水腔，在超音速气流发生管的第三阶梯圆柱台与探针保护帽的第五阶梯孔的螺纹配合面之前均布设有若干透水缝隙，第一环形水腔通过透水缝隙与第二环形水腔连通；在所述第一环形水腔对应的壳体上开设有供水孔，在供水孔的孔口处内表面设有用于转接的内螺纹；所述第二环形水腔通过注水探针与腔外连通，注水探针外露端出水口位于拉瓦尔管腔道段气流流动方向的正前方，且位于探针保护帽的第四阶梯孔内。...

【技术特征摘要】
1.一种虹吸式超音速双流体超细雾化喷嘴，其特征在于：包括壳体、超音速气流发生管及探针保护帽；所述壳体采用圆柱筒形结构，壳体的中心孔采用三级阶梯孔，分别为第一阶梯孔、第二阶梯孔及第三阶梯孔，第一阶梯孔的孔径大于第二阶梯孔的孔径，第二阶梯孔的孔径大于第三阶梯孔的孔径；所述第三阶梯孔的孔口处内表面设有用于转接的内螺纹，且第三阶梯孔作为供气孔；所述超音速气流发生管的管体外表面采用六级阶梯圆柱台结构，分别为第一阶梯圆柱台、第二阶梯圆柱台、第三阶梯圆柱台、第四阶梯圆柱台、第五阶梯圆柱台及第六阶梯圆柱台；所述第一阶梯圆柱台的外径大于第二阶梯圆柱台的外径，第二阶梯圆柱台的外径等于第四阶梯圆柱台的外径，第三阶梯圆柱台的外径大于第一阶梯圆柱台的外径，第五阶梯圆柱台的外径小于第四阶梯圆柱台的外径，第六阶梯圆柱台的外径大于第五阶梯圆柱台的外径；所述超音速气流发生管的中心腔道分为直管腔道段和拉瓦尔管腔道段，且拉瓦尔管腔道段的扩张段侧壁采用凹曲线型，直管腔道段与第六阶梯圆柱台同侧，拉瓦尔管腔道段与第一阶梯圆柱台同侧；所述探针保护帽采用圆柱筒形结构，探针保护帽的中心孔采用两级阶梯孔，分别为第四阶梯孔和第五阶梯孔，第四阶梯孔的孔径小于第五阶梯孔的孔径；在所述第一阶梯孔孔口侧内表面设有内螺纹，在第五阶梯孔孔口侧外表面设有外螺纹，所述壳体与探针保护帽通过第一阶梯孔和第五阶梯孔孔口侧的内外螺纹进行螺纹配合连接，在壳体与探针保护帽之间安装有第一密封圈；所述超音速气流发生管的第六阶梯圆柱台插接在壳体的第二阶梯孔内，在壳体与超音速气流发生管之间安装有第二密封圈；在所述第三阶梯圆柱台的外柱面设有外螺纹，在第五阶梯孔孔口侧内表面设有内螺纹，所述超音速气流发生管的第三阶梯圆柱台与探针保护帽的第五阶梯孔之间进行螺纹配合连接；所述超音速气流发生管的第一阶梯圆柱台轴向端面顶靠在探针保护帽中心孔的阶梯面上，在第一阶梯圆柱台轴向端面与探针保护帽中心孔阶梯面之间安装有第三密封圈；所述壳体与超音速气流发生管之间构成的环形空间设为第一环形水腔，探针保护帽与超音速气流发生管之间构成的环形空间设为第二环形水腔，在超音速气流发生管的第三阶梯圆柱台与探针保护帽的第五阶梯孔的螺纹配合面之前均布...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天，荆德吉，葛少成，孟祥曦，任帅帅，安日娜，陈曦，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21