本發(fā)明涉及噴嘴領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)心錐形壓力霧化噴嘴。

背景技術(shù)：

為了使液體燃料在燃燒室中有效地燃燒，必須通過霧化，形成顆粒微小、尺寸均勻的液霧，以增加液體燃料與助燃空氣之間的接觸面積，提高液體燃料的蒸發(fā)燃燒速度。

噴嘴的設(shè)計(jì)直接影響液體燃料的霧化質(zhì)量。目前經(jīng)常使用的噴嘴類型為氣泡霧化噴嘴，在流體中參混少量氣體實(shí)現(xiàn)實(shí)心錐型的霧化效果，其供應(yīng)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、使用環(huán)境受限、噴霧顆粒不夠均勻。

美國《liquidatomization》一書中第190頁第四章“typesofatomizers”第三節(jié)“jet-swirlatomizers”中，給出了一種壓力式霧化噴嘴，如圖1所示，外噴嘴上開有切向孔d，內(nèi)噴嘴中間開有直流孔c，液體從殼體上方流入后，直流孔c噴射的射流流進(jìn)旋流室b，旋流孔d流出的旋流剪切直流孔c噴出的射流，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)心錐壓力霧化。這種壓力霧化噴嘴解決了氣泡霧化噴嘴供應(yīng)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、使用環(huán)境受限的缺點(diǎn)。噴嘴工作時(shí)，如果只打開直流孔c，噴嘴就在軸線位置產(chǎn)生一束圓柱射流；如果只打開旋流孔d，噴嘴就通過離心作用產(chǎn)生空心錐霧化場。當(dāng)兩個(gè)噴嘴同時(shí)打開后，旋流室里的旋流一層層地把直流射流搓散，并充填滿外噴嘴包絡(luò)的噴霧場。

可是上述結(jié)構(gòu)的壓力霧化噴嘴由于直流噴孔噴出的液體軸向速度大，而旋流孔噴出的液體軸向速度很小，直流和旋流的軸向速度差異大，導(dǎo)致在旋流室里的動(dòng)量交換并不充分，同時(shí)，直流和旋流的流量差異大，壓力霧化噴嘴出口截面不同位置的液體速度分布也不均勻，最終導(dǎo)致無法形成均勻的液霧；另外，由于液體通過殼體同時(shí)流入內(nèi)噴嘴和外噴嘴，這就使噴嘴的液體兩路流量不可獨(dú)立調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)心錐形壓力霧化噴嘴，解決了現(xiàn)有的壓力錐形霧化噴嘴噴出的液霧不均勻的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種實(shí)心錐形壓力霧化噴嘴，包括內(nèi)噴嘴，外噴嘴，殼體；所述外噴嘴包括旋流室，旋流室內(nèi)壁設(shè)置有切向旋流孔，所述內(nèi)噴嘴包括內(nèi)噴嘴噴孔，內(nèi)噴嘴噴孔與外噴嘴旋流室連通；

其特殊之處在于：還包括內(nèi)噴嘴芯體；內(nèi)噴嘴噴孔為小口朝下的錐形孔；內(nèi)噴嘴芯體開有軸向通孔；內(nèi)噴嘴芯體包括下部的內(nèi)噴嘴芯體底座，該內(nèi)噴嘴芯體底座套裝在內(nèi)噴嘴噴孔內(nèi)，所述內(nèi)噴嘴芯體底座外表面與內(nèi)噴嘴噴孔內(nèi)表面之間形成環(huán)錐形間隙，該環(huán)錐形間隙構(gòu)成收口結(jié)構(gòu)的液體通道。

為使內(nèi)噴嘴芯體直通道內(nèi)的直流射流與內(nèi)噴嘴噴孔與內(nèi)噴嘴芯體底座之間的環(huán)形射流動(dòng)量交換更充分，內(nèi)噴嘴芯體底座為小端朝下的錐臺(tái)形。

為了對(duì)流入內(nèi)噴嘴芯體通孔內(nèi)的液體流量和流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，內(nèi)噴嘴芯體的軸向通孔為二級(jí)臺(tái)階孔，內(nèi)噴嘴芯體包括上部小孔節(jié)流孔和下部大孔直通道；其中調(diào)節(jié)節(jié)流孔孔徑大小可以調(diào)節(jié)流量，調(diào)節(jié)直通道的孔徑和長度可以調(diào)節(jié)流速。

進(jìn)一步地，為使流入內(nèi)噴嘴芯體的液體流量和流速分配更合理，內(nèi)噴嘴芯體上部節(jié)流孔與下部直通道孔徑的比值d0/d1＝0.2～0.5。

內(nèi)噴嘴噴孔與內(nèi)噴嘴芯體底座之間的環(huán)形通道的撞擊半角a＝25～35°，有利于內(nèi)噴嘴噴孔與內(nèi)噴嘴芯體底座之間的環(huán)形通道形成的錐形收縮環(huán)流與內(nèi)噴嘴芯體直通道形成的圓柱直流射流在旋流室內(nèi)進(jìn)行撞擊并與外噴嘴形成的旋流進(jìn)行參混。

為實(shí)現(xiàn)內(nèi)噴嘴芯體直通道內(nèi)的圓柱形直流射流與內(nèi)噴嘴芯體外的與內(nèi)噴嘴之間環(huán)形的錐形環(huán)流在旋流室中的撞擊點(diǎn)上移，有利于撞擊直流工質(zhì)與旋流工質(zhì)的動(dòng)量交換，內(nèi)噴嘴芯體的無量綱縮進(jìn)系數(shù)l1/d3＝0.1～0.2；為使內(nèi)噴嘴芯體直通道內(nèi)的圓柱射流流速均勻，內(nèi)噴嘴芯體下部大孔直通道的長徑比l0/d1>5。

進(jìn)一步地，內(nèi)噴嘴芯體中心直流與錐形環(huán)流的節(jié)流面積比d0²/(cosa×(d3²-d2²))＝4～6，這樣通過兩通道合理的液體流量分配、兼顧撞擊效果與撞擊后的射流速度，有利于提升霧化均勻性，包括霧化場粒徑分布一致性與流量強(qiáng)度分布一致性。

進(jìn)一步地，殼體壁上開有徑向通孔，殼體套裝在所述外噴嘴外，殼體上部與下部均與所述外噴嘴密封連接，殼體中部內(nèi)表面與所述外噴嘴外表面形成環(huán)腔。

為使內(nèi)噴嘴形成的直流射流與外噴嘴形成的旋流射流在混合腔內(nèi)產(chǎn)生合理的動(dòng)量交換，有利于提升霧化均勻性，包括噴霧場粒徑分布一致性與流量強(qiáng)度分布一致性，內(nèi)噴嘴出口直徑與外噴嘴出口直徑比值為d3/d4＝0.85～0.95；為使外噴嘴形成的旋流液體的切向速度分布更加均勻，進(jìn)而有利于噴嘴形成的實(shí)心錐噴霧場沿圓周方向的霧化均勻性，外噴嘴切向旋流孔數(shù)量為3～8個(gè)，各切向切向旋流孔沿外噴嘴軸線均勻分布。

為便于進(jìn)液，霧化噴嘴還包括呈套筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)噴嘴轉(zhuǎn)接頭和外噴嘴轉(zhuǎn)接頭，所述內(nèi)噴嘴轉(zhuǎn)接頭和外噴嘴轉(zhuǎn)接頭均一端開口呈漏斗狀；所述內(nèi)噴嘴轉(zhuǎn)接頭固定連接在內(nèi)噴嘴上端，所述外噴嘴轉(zhuǎn)接頭固定連接在殼體壁上的徑向通孔處。

為保證殼體與外噴嘴的可靠密封，該霧化噴嘴還包括密封圈和外噴嘴密封墊，所述密封圈設(shè)置在殼體上部內(nèi)表面與外噴嘴外表面之間；外噴嘴密封墊設(shè)置在殼體下部內(nèi)表面與外噴嘴外表面之間。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明在內(nèi)噴嘴噴孔內(nèi)設(shè)置開有軸向通孔的內(nèi)噴嘴芯體，將內(nèi)噴嘴噴孔設(shè)置成小口朝下的錐形孔，套裝在內(nèi)噴嘴噴孔內(nèi)的內(nèi)噴嘴芯體底座外表面為與內(nèi)噴嘴噴孔相適配的小端朝下的錐臺(tái)形，內(nèi)噴嘴芯體底座與內(nèi)噴嘴噴孔之間形成環(huán)形通道；這樣通過環(huán)形通道流體對(duì)中心直通道流體的撞擊，強(qiáng)化內(nèi)噴嘴供應(yīng)的兩路流體與旋流通道流體的動(dòng)量交換，使得產(chǎn)生的實(shí)心錐霧化噴嘴更均勻。

2、本發(fā)明在殼體壁上開有徑向通孔，殼體套裝在外噴嘴外，殼體上部與下部均與所述外噴嘴密封連接，殼體中部內(nèi)表面與所述外噴嘴外表面形成環(huán)腔，用于外噴嘴流入液體的供應(yīng)，內(nèi)噴嘴流入液體單獨(dú)從內(nèi)噴嘴轉(zhuǎn)接頭供入，兩路液體流量和流速通過調(diào)整兩路供應(yīng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)方便調(diào)節(jié)。

3、本發(fā)明內(nèi)噴嘴芯體設(shè)置有上部小孔徑的節(jié)流孔和下部大孔徑的直通道，使流入內(nèi)噴嘴芯體通孔內(nèi)的液體流量和流速均可調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的背景技術(shù)中所引用的文獻(xiàn)給出的霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的a—a剖面圖；

圖3為本發(fā)明的實(shí)心錐形壓力霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的b—b剖視圖；

圖5為本發(fā)明的實(shí)心錐形壓力霧化噴嘴尺寸標(biāo)記示意圖；

圖6為圖5的局部放大示意圖；

圖7為本發(fā)明內(nèi)噴嘴芯體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖5的a—a剖面圖；

其中：圖1和圖2中：a—?dú)んw，b—旋流室，c—直流孔，d—旋流孔；

圖3至圖8中：1—內(nèi)噴嘴轉(zhuǎn)接頭，2—內(nèi)噴嘴芯體，21—節(jié)流孔，22—直通道，23—內(nèi)噴嘴芯體底座，24—支撐板，25—環(huán)形通道，3—內(nèi)噴嘴，31—內(nèi)噴嘴噴孔，4—外噴嘴，41—旋流室，42—切向旋流孔，5—密封圈，7—?dú)んw，9—外噴嘴密封墊，10—頂蓋，11—外噴嘴轉(zhuǎn)接頭，d0—內(nèi)噴嘴芯體節(jié)流孔直徑，d1—內(nèi)噴嘴芯體直通道直徑，d2—內(nèi)噴嘴芯體底座下端外直徑，d3—內(nèi)噴嘴噴孔出口直徑，d4—外噴嘴噴孔出口直徑，l0—內(nèi)噴嘴芯體直通道長度，l1—內(nèi)噴嘴芯體底座下端與內(nèi)噴嘴錐形噴孔底端之間的距離，a—內(nèi)噴嘴芯體與內(nèi)噴嘴之間環(huán)形通道的撞擊半角。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖1至附圖8，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖3和圖4所示，一種實(shí)心錐形壓力霧化噴嘴，包括內(nèi)噴嘴3，外噴嘴4，殼體7，內(nèi)噴嘴芯體2；內(nèi)噴嘴3通過內(nèi)壁臺(tái)階與頂蓋10將外噴嘴4夾持固定；外噴嘴4包括旋流室41，旋流室41側(cè)壁設(shè)置有6個(gè)切向旋流孔42；內(nèi)噴嘴3包括內(nèi)噴嘴噴孔31，內(nèi)噴嘴噴孔31為小口朝下的錐臺(tái)狀，內(nèi)噴嘴噴孔31通向外噴嘴4旋流室41；

殼體7壁上開有徑向通孔，殼體7通過間隙配合套裝在外噴嘴4外，殼體7上部與下部均與外噴嘴4可靠密封，殼體7中部內(nèi)表面與外噴嘴4外表面形成環(huán)腔；殼體7上部內(nèi)表面與外噴嘴4外表面之間設(shè)置兩個(gè)密封圈5，殼體7下部內(nèi)表面與外噴嘴4外表面之間放置外噴嘴密封墊9。

內(nèi)噴嘴芯體2如圖7和圖8所示，內(nèi)噴嘴芯體2包括內(nèi)噴嘴芯體底座23，內(nèi)噴嘴芯體底座23外表面為小端朝下的錐形，內(nèi)噴嘴芯體底座23套裝在內(nèi)噴嘴噴孔31內(nèi)，且內(nèi)噴嘴芯體底座23外徑小于內(nèi)噴嘴3噴孔31孔徑，且內(nèi)噴嘴芯體底座23與內(nèi)噴嘴噴孔31之間形成環(huán)形通道25，內(nèi)噴嘴芯體2的軸向設(shè)有二級(jí)臺(tái)階通孔，其中內(nèi)噴嘴芯體2上部小孔為節(jié)流孔21，下部大孔為直通道22，內(nèi)噴嘴芯體2外表面設(shè)置多個(gè)沿徑向向外延伸的支撐板24，支撐板24連接在內(nèi)噴嘴3上。

如圖5和圖6所示，內(nèi)噴嘴芯體2上部節(jié)流孔21與下部直通道22孔徑的比值d0/d1＝0.2；內(nèi)噴嘴噴孔31與內(nèi)噴嘴芯體底座23之間的環(huán)形通道的撞擊半角a＝25°；

內(nèi)噴嘴芯體2的無量綱縮進(jìn)系數(shù)l1/d3＝0.1；內(nèi)噴嘴芯體2下部大孔直通道22的長徑比l0/d1＝6；

內(nèi)噴嘴芯體中心直流與錐形環(huán)流的節(jié)流面積比d0²/(cosa×(d3²-d2²))＝4；

內(nèi)噴嘴3出口直徑與外噴嘴4出口直徑比值為d3/d4＝0.85；外噴嘴4切向旋流孔42數(shù)量為5個(gè)，各切向旋流孔42沿外噴嘴4軸線均勻分布；

在內(nèi)噴嘴3上端套接內(nèi)噴嘴轉(zhuǎn)接頭1，在殼體7壁上的徑向通孔處套接外噴嘴轉(zhuǎn)接頭11，兩個(gè)轉(zhuǎn)接頭均呈套筒狀結(jié)構(gòu)且均一端開口呈漏斗狀。

工作過程中，如果只打開內(nèi)噴嘴噴孔31，噴嘴就在軸線位置產(chǎn)生一束射流；如果只打開切向旋流孔42，噴嘴就通過離心作用產(chǎn)生空心錐霧化場。當(dāng)兩個(gè)噴嘴同時(shí)打開后，旋流室41里的旋流一層層地把直流射流搓散，并充填滿外噴嘴4包絡(luò)的噴霧場。

噴嘴工作時(shí)，霧化流體分兩路：一部分流體進(jìn)入內(nèi)噴嘴轉(zhuǎn)接頭1后再分成兩路，分別通過內(nèi)噴嘴芯體節(jié)流孔21和內(nèi)噴嘴芯體直通道22、內(nèi)噴嘴芯體2與內(nèi)噴嘴3之間的環(huán)形通道25后，在外噴嘴的旋流室41中心撞擊混合；另一部分流體通過外噴嘴轉(zhuǎn)接頭11流入殼體7內(nèi)腔后，流入外噴嘴4的切向旋流孔42，然后在外噴嘴4的旋流室41內(nèi)形成貼壁旋流；兩部分流體在外噴嘴4的旋流室41內(nèi)參混，最終通過外噴嘴出口噴出實(shí)現(xiàn)實(shí)心錐型的均勻霧化效果。