專利名稱：超音速噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于吹除運(yùn)動(dòng)平面上的粘性流體的超音速噴嘴，特別適合于在冷軋帶材成品機(jī)架出口乳化液吹掃裝置上使用。
現(xiàn)有技術(shù)中冷軋帶材成品機(jī)架出口乳化液吹掃裝置上使用的噴嘴如


圖12、13所示，其收縮段、擴(kuò)散段均為直線型廓線，屬于一般的擴(kuò)壓管。從理論上分析，這種內(nèi)流道結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生沖擊波和大量紊流，造成能量損失。致使該噴嘴流量大，超音速段距離短，隨著射流距離沿長(zhǎng)，氣流速度很快衰減，到達(dá)工作表面時(shí)，速度已減到很小。另外，這種噴嘴大多是采用簡(jiǎn)單工藝，隨意壓制而成的，內(nèi)流道不規(guī)則，各噴嘴無統(tǒng)一參數(shù)，所產(chǎn)生射流為出口馬赫數(shù)自由變化的無控制射流，造成吹掃裝置的氣流場(chǎng)不均勻，達(dá)不到吹除效果。
本實(shí)用新型的目的是提供一種流量小，超音速段距離長(zhǎng)，吹除力度大，射流出口馬赫數(shù)可以控制的超音速噴嘴，以滿足在冷軋帶材成品機(jī)架出口乳化液吹掃裝置上使用的性能要求。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。
一種超音速噴嘴，包括收縮段、喉道和擴(kuò)散段，喉道橫截面為圓形，收縮段是由過喉道上一點(diǎn)B的曲線BC繞噴嘴軸線旋轉(zhuǎn)得到的，噴嘴的氣流出口橫截面為矩形，擴(kuò)散段是由喉道至氣流出口的各對(duì)稱于噴嘴軸線的矩形橫截面，在垂直相交處采用半徑遞減的圓弧過渡，平滑連接得到的。
收縮段曲線BC是兩相互外切的圓弧構(gòu)成的雙圓弧曲線。
氣流出口矩形橫截面的寬度H與厚度b之比H/b＝4.5～5.5。
構(gòu)成擴(kuò)散段的各矩形橫截面的寬度Hi是按半擴(kuò)張角α＝8.5 °～10°的正切為斜率的直線AB變化的，直線AB與過喉道的收縮段曲線BC相切，厚度bi是按由喉道向氣流出口方向收斂與喉道平滑過渡的弧線A′B′變化的。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳述。
圖1為本實(shí)用新型超音速噴嘴的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為
圖1的A-A剖視圖。
圖3～
圖11為
圖1的I-IX斷面視圖。
圖12為現(xiàn)有技術(shù)中噴嘴的結(jié)構(gòu)圖。
圖13為
圖12的B-B剖視圖。
如
圖1、2所示，本實(shí)用新型超音速噴嘴，包括有收縮段1、喉道2和擴(kuò)散段3。喉道2橫截面為圓形。收縮段1是由過喉道2上B點(diǎn)的兩相互外切的半徑分別為R1、R2的圓弧構(gòu)成的雙圓弧曲線BC繞噴嘴軸線旋轉(zhuǎn)得到的，B點(diǎn)即為喉道。噴嘴的氣流出口4橫截面為寬度H與厚度b之比H/b＝4.91的矩形。擴(kuò)散段3是由喉道2至氣流出口4的各對(duì)稱于噴嘴軸線的矩形橫截面，在垂直相交處采用半徑遞減的圓弧ri過渡，平滑連接得到的，如圖3～
圖11所示。構(gòu)成擴(kuò)散段3的各矩形橫截面的寬度Hi是按半擴(kuò)張角α＝9°20′的正切為斜率的直線AB變化的，直線AB與過喉道2的收縮段曲線BC相切，厚度bi是按由喉道2向氣流出口4方向收斂與喉道平滑過渡的半徑為R的圓弧線A′B′變化的。
該噴嘴采用陶芯澆鑄工藝精密鑄造制成，內(nèi)流道為規(guī)整的流線型。氣流進(jìn)口端加工有螺紋連接段6，外壁中部有一段六角形凸臺(tái)5，便于噴嘴的安裝更換。
工作時(shí)，噴嘴的流線型內(nèi)流道，可減少對(duì)氣流的沖擊波和摩擦，使能量損失和紊流降至最低限度，將壓縮空氣的勢(shì)能有效地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在流量較小的情況下，保證出口后的氣流在較長(zhǎng)一段距離內(nèi)保持超音速。將噴嘴安裝于距離被吹掃帶材表面160mm處，給噴嘴提供進(jìn)口壓力等于0.6MPa的壓縮空氣時(shí)，被吹掃表面氣流速度與音速之比可達(dá)9.1馬赫數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)多個(gè)相同尺寸參數(shù)的噴嘴測(cè)試表明，在進(jìn)口壓縮空氣壓力相同的情況下，其射流出口的速度基本相同。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是流量小，壓縮空氣消耗量?jī)H為現(xiàn)有噴嘴的40％。超音速段距離長(zhǎng)，可為現(xiàn)有技術(shù)的1.3～2.5倍，吹除力度大，射流出口馬赫數(shù)可以控制。完全能夠滿足在冷軋帶材成品機(jī)架出口乳化液吹掃裝置上使用的性能要求。下表為經(jīng)測(cè)試得到的本實(shí)用新型超音速噴嘴與現(xiàn)有技術(shù)中噴嘴的性能對(duì)比表。
權(quán)利要求1.一種超音速噴嘴，包括收縮段、喉道和擴(kuò)散段，喉道橫截面為圓形，其特征在于收縮段(1)是由過喉道(2)上一點(diǎn)B的曲線BC繞噴嘴軸線旋轉(zhuǎn)得到的，噴嘴的氣流出口(4)橫截面為矩形，擴(kuò)散段(3)是由喉道(2)至氣流出口(4)的各對(duì)稱于噴嘴軸線的矩形橫截面，在垂直相交處采用半徑遞減的圓弧過渡，平滑連接得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于所述的收縮段(1)曲線BC是兩相互外切的圓弧構(gòu)成的雙圓弧曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于所述的氣流出口(4)矩形橫截面的寬度H與厚度b之比H/b＝4.5～5.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的噴嘴，其特征在于所述的構(gòu)成擴(kuò)散段(3)的各矩形橫斷面的寬度Hi是按半擴(kuò)張角α＝8.5 °～10°的正切為斜率的直線AB變化的，直線AB與過喉道(2)的收縮段曲線BC相切，厚度bi是按由喉道(2)向氣流出口(4)方向收斂與喉道(2)平滑過渡的弧線A′B′變化的。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于吹除運(yùn)動(dòng)平面上粘性流體的超音速噴嘴,收縮段(1)是由過喉道(2)上一點(diǎn)B的曲線BC繞噴嘴軸線旋轉(zhuǎn)得到的,氣流出口(4)橫截面為矩形,擴(kuò)散段(3)是由喉道(2)至氣流出口(4)的各對(duì)稱于噴嘴軸線的矩形橫截面,在垂直相交處采用半徑遞減的圓弧過渡,平滑連接得到的。該噴嘴采用陶芯澆鑄工藝精密鑄造制成,內(nèi)流道為規(guī)整的流線型,流量小,超音速段距離長(zhǎng),射流出口馬赫數(shù)可以控制,特別適合于在冷軋帶材乳化液吹掃裝置上使用。
文檔編號(hào)B05B1/00GK2277833SQ9621194
公開日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1996年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月22日
發(fā)明者王康健, 劉焱山, 楊有桂, 楊相皋, 徐耀環(huán), 董勁予 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵(集團(tuán))公司, 中國船舶科學(xué)研究中心上海分部