本發(fā)明屬于液體流量控制技術領域，具體涉及一種全新的基于射流空化的液體自動流量穩(wěn)定裝置。

背景技術：

現(xiàn)有的液體流量穩(wěn)定裝置，大致可分為電控和自控兩種。電控即需要利用電信號驅動反饋單元進行控制，大多采用電控閥門與流量傳感器配合的形式，當流量傳感器感應到流量變化，就將信號傳遞給控制中樞，控制中樞再給電控閥門發(fā)出動作指令，再由電控閥門動作實現(xiàn)流量控制，直至流量恢復到設定值，公開號為CN1865747A所公開的電控恒流水閥即是這種類型。自控則不需要電源，多采用壓差控制模式，當流量變化時，控制裝置前后壓差變化，控制裝置內置機構由于壓差變化直接做出動作，做出反饋調節(jié)，使壓差恢復，從而實現(xiàn)流量控制。先導式流量控制閥即是這種方式的典型代表。

不論是電控還是自控，現(xiàn)有的液體流量穩(wěn)定裝置都是一種漸進的流量穩(wěn)定裝置，都存在調節(jié)時間過長導致流量在設定值上下波動時間過長、波動幅度大，且裝置結構復雜，可維護性差。類似于先導式流量控制閥的自控裝置還存在流量穩(wěn)定精度不高的問題。這些裝置都不適用于對流量穩(wěn)定性和響應速度要求非常高場合。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種流量穩(wěn)定性高、響應速度快、結構簡單、可維護性高、成本低廉的液體流量穩(wěn)定裝置。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種基于射流空化的液體流量自動穩(wěn)定裝置，包括沿水流方向依次同軸連接的供流管、管狀吸入室和空化腔；所述供流管沿水流方向包括連為一體的較大直徑的總來流管和較小直徑的噴嘴連接管；所述噴嘴連接管出液端設置有噴嘴；所述噴嘴連接管位于吸入室內；所述空化腔沿水流方向包括連為一體的收縮管、喉管和擴散管；所述吸入室一端通過螺紋與總來流管連接、另一端通過螺紋與收縮管連接；所述總來流管與噴嘴連接管連接端的環(huán)形交接端面上設置有若干個與吸入室相通的吸入室供流孔；所述吸入室與噴嘴連接管之間設置有減壓機構；所述管狀吸入室內壁上、在減壓機構兩端的分別設置有限位環(huán)和定位環(huán)。

作為優(yōu)選項：所述減壓機構包括若干個水平方向依次重疊放置的減壓環(huán)，所述減壓環(huán)外徑與管狀吸入室內徑一致，內徑大于噴嘴連接管外徑；所述減壓環(huán)內側環(huán)截面為凹型；所述減壓環(huán)內側的凹型依次連接形成鋸齒狀。

作為優(yōu)選項：所述限位環(huán)與管狀吸入室螺紋連接,限位環(huán)與定位環(huán)(21)配合夾緊減壓環(huán)組。

作為優(yōu)選項：所述限位環(huán)環(huán)截面為梯形；較窄端面遠離減壓機構，較窄端面的圓周上均勻設置有四個旋緊槽。

作為優(yōu)選項：所述吸入室供流孔為4個以上，采用中心對稱等距的分布在總來流管與噴嘴連接管連接端的環(huán)形交接端面上。

作為優(yōu)選項：所述噴嘴沿其水流方向為內徑逐漸縮?。凰鰢娮斐鲆憾宋挥谑湛s管內，且噴嘴出液端直徑小于喉管內徑。

作為優(yōu)選項：所述噴嘴出液端設置有直流道，所述直流道長度為出液端內徑的0.2-0.3倍。

作為優(yōu)選項：所述空化腔中收縮管為出液端小于進液端的錐形，喉管為直管，擴散管為出液端大于進液端的錐形或喇叭形。

作為優(yōu)選項：所述噴嘴（5）出液端與喉管（62）入口距離為喉管（62）入口直徑的0.5-1倍。

本發(fā)明中液體通過總來流管后分為兩股。一股經噴嘴連接管后由噴嘴高速噴入空化腔，視為一次流；另一股經吸入室供流孔進入吸入室，再經過多級減壓環(huán)的減壓之后進入空化腔，視為二次流。經過噴嘴的加速，一次流速度比二次流速度大很多，兩股流體由于較大速度差的存在，在空化腔收縮管形成強烈的剪切流，從而產生漩渦。漩渦中心的壓力較低，誘發(fā)空化初生。喉管為在收縮管初生空化產生的細小空泡提供低壓環(huán)境，使空化加劇發(fā)展形成空化云，擁塞整個喉管。擴散管用于提供一個壓力回升的條件，使得在喉管內發(fā)展的空化云逐漸潰滅。由于喉管內空化云的存在，使得出口壓力的波動無法傳導至空化腔收縮管，因此供流管至空化腔收縮管的流動狀態(tài)不會改變，壓差保持恒定，一次流和二次流流量均恒定，最終導致出口的流量恒定。

和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點：

（1）本發(fā)明維持壓差恒定繼而保持流量穩(wěn)定的方法是完全依靠液體本身相變來保證，不利用任何其他諸如閥芯、膜瓣等部件的運動，完全不需要考慮這類運動部件的密封問題，因此結構非常簡單，造價低廉裝卸維護容易；

（2）本發(fā)明使用過程中，只要保證出口壓力不高至空化云無法充滿喉管，入口壓力不變，不論出口壓力如何變化，流量都能始終保持恒定，響應時間幾乎為零，響應速度大幅度地提高；而且由于出口壓力的被動無法影響到上游壓力分布，因此流量波動非常小，可以小至1%以下，因此能大幅度提高流量控制精度；

（3）本發(fā)明中的減壓環(huán)個數(shù)可以根據(jù)情況很方便的增減，可以很方便地改變裝置的調控流量穩(wěn)定的能力，大大提高了裝置的可控性；

（4）由于無需密封材料或感應元件，只要介質不腐蝕管壁且能發(fā)生空化，本發(fā)明都是可以使用的，因此大大提高了適應介質能力，可以大規(guī)模推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為本發(fā)明供流管的結構示意圖，其中b為a的剖視圖；

圖3為本發(fā)明吸入室的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明限位環(huán)的結構示意圖，其中b為a的剖視圖；

圖5為本發(fā)明減壓環(huán)的結構示意圖，其中b為a的剖視圖；

圖6為本發(fā)明噴嘴的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明空化腔的結構示意圖；

其中，1-供流管；11-總來流管；12-吸入室供流孔；13-噴嘴連接管；2-吸入室；21-定位環(huán)；3-限位環(huán)；4-減壓環(huán)；5-噴嘴；51-直流道；6-空化腔；61-收縮管；62-喉管；63-擴散管。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

一種基于射流空化的液體流量自動穩(wěn)定裝置，包括沿水流方向依次同軸連接的供流管1、管狀吸入室2和空化腔6；所述供流管1沿水流方向包括連為一體的較大直徑的總來流管11和較小直徑的噴嘴連接管13；所述噴嘴連接管13出液端設置有噴嘴5；所述噴嘴連接管13位于吸入室2內；所述空化腔6沿水流方向包括連為一體的收縮管61、喉管62和擴散管63；所述吸入室2一端通過螺紋與總來流管11連接、另一端通過螺紋與收縮管61連接；所述總來流管11與噴嘴連接管13連接端的環(huán)形交接端面上設置有若干個與吸入室2相通的吸入室供流孔12；所述吸入室2與噴嘴連接管13之間設置有減壓機構；所述管狀吸入室2內壁上、在減壓機構兩端的分別設置有限位環(huán)3和定位環(huán)21。

所述減壓機構包括若干個水平方向依次重疊放置的減壓環(huán)4，所述減壓環(huán)4外徑與管狀吸入室2內徑一致，內徑大于噴嘴連接管13外徑；所述減壓環(huán)4內側環(huán)截面為凹型；所述減壓環(huán)4內側的凹型依次連接形成鋸齒狀。

所述限位環(huán)與管狀吸入室螺紋連接,限位環(huán)3與定位環(huán)21配合夾緊減壓環(huán)組。

作為優(yōu)選項：所述限位環(huán)環(huán)截面為梯形；較窄端面遠離減壓機構，較窄端面的圓周上均勻設置有四個旋緊槽。

作為優(yōu)選項：所述吸入室供流孔為4個以上，采用中心對稱等距的分布在總來流管11與噴嘴連接管13連接端的環(huán)形交接端面上。

所述減壓環(huán)4的數(shù)量為8-14個。

所述噴嘴5沿其水流方向為內徑逐漸縮??；所述噴嘴5出液端位于收縮管61內，且噴嘴5出液端直徑小于喉管62內徑。

所述噴嘴5出液端設置有直流道51，所述直流道51長度為出液端內徑的0.2-0.3倍。

所述空化腔3中收縮管61為出液端小于進液端的錐形，喉管62為直管，擴散管63為出液端大于進液端的錐形或喇叭形。

本發(fā)明中所述供流管的總來流管的直徑大于其噴嘴連接管，總來流管出口端面與噴嘴連接管進口端面同軸布置，吸入室供流孔均布于環(huán)形交界端面。

本發(fā)明中減壓環(huán)斷面為凹型，使用時多個減壓環(huán)串聯(lián)在一起，包裹住噴嘴連接管，形成鋸齒狀減壓流道。

本發(fā)明中空化腔的喉管直徑大于噴嘴出口直徑；收縮管的長度保證裝配好的裝置中噴嘴出口與喉管入口距離為0.5-1倍的喉管入口直徑。

本發(fā)明先將上游來流分為兩部分，一部分經噴嘴加速減壓后噴入空化腔，另一部分經過串聯(lián)的減壓環(huán)減壓后也流入空化腔。兩股流體在空化腔的收縮管內再次匯合，由于二者速度差較大，兩股流體交界的剪切層內產生漩渦繼而產生較大脈動壓力導致空化初生。由于喉管流速大,壓力低,初生空化在喉管內快速發(fā)展成劇烈的空化云，擁塞整個喉管，并一直發(fā)展到擴散管之后才潰滅。喉管內充滿空化云，使得出口壓力的波動無法傳導至喉管上游，導致從供流管至收縮管的壓差始終恒定，繼而實現(xiàn)了流量穩(wěn)定。

作為本實施例的具體技術方案：

本具體實施例包括一個用于連接上游供流裝置并將來流分為一次流和二次流兩股流體的供流管1，對一次流進行加速減壓的噴嘴5，對二次流進行減壓的減壓環(huán)4，鎖緊串聯(lián)減壓環(huán)的限位環(huán)3，套住減壓環(huán)的吸入室2，以及供一次流與二次流混合并誘發(fā)空化的空化腔6，見圖1。

供流管1見圖2，上游來流經過總來流管11后，分成兩股流向下游，一股進入噴嘴連接管13供給噴嘴5，此為一次流；另一股經過吸入室供流孔12進入吸入室2，此為二次流。本具體實施例中，吸入室供流孔12采用中心對稱等距均布的分布方式。

限位環(huán)3見圖4，限位環(huán)3與吸入室2通過螺紋連接。限位環(huán)3窄端面對稱交叉切有4個槽，方便使用工具旋緊限位環(huán)。

減壓環(huán)4見圖5，本具體實施例中，減壓環(huán)4的個數(shù)為14個，串聯(lián)相接，串聯(lián)的減壓環(huán)4利用限位環(huán)3和吸入室定位環(huán)21夾緊，包裹噴嘴連接管13形成縱截面為鋸齒狀的減壓流道。減壓環(huán)4的環(huán)截面為凹字形結構，外圓無螺紋。

噴嘴5見圖6，噴嘴5通過螺紋與噴嘴連接管13連接。本具體實施例中，噴嘴5內部錐形流道末端連接一小段直流道，直流道長度為0.2-0.3倍噴嘴出口直徑。

空化腔6見圖7，空化腔6分為收縮管61、喉管62、擴散管63。收縮管上游有一段螺紋，空化腔6通過這段螺紋與吸入室連接。收縮管61的收縮結構進一步使二次流增速減壓，使得一次流與二次流的剪切層時均壓力更低，空化更容易產生。喉管62直徑大于噴嘴5出口直徑，直喉管的存在維持了低壓，使初生空化能加劇為充滿喉管的空化云。擴散管63的截面面積從與喉管連接端至出口端逐步增大。本具體實施例中，擴散管為錐形。

下面將具體介紹上述流量自動穩(wěn)定裝置的使用。

（1）裝配階段

將噴嘴5與供流管1通過螺紋連接牢固。然后將吸入室2與空化腔6連接，再將減壓環(huán)4逐個套入吸入室2內部，接著旋入限位環(huán)3，壓緊串聯(lián)的減壓環(huán)。最后，將噴嘴5和噴嘴連接管13套入減壓環(huán)內的空間，吸入室2通過螺紋與供流管1連接完成整個裝配過程；

（2）安裝階段

裝配完成后，該裝置的角度按具體情況確定；現(xiàn)將供流管1的進口與上游管道連接，然后再將下游管道與擴散管63出口連接；

（3）使用階段

使用過程中，可根據(jù)不同介質性質、不同出口壓力波動范圍調整減壓環(huán)的個數(shù)來控制空化劇烈程度。

本發(fā)明響應速度極快、流量穩(wěn)定性非常高、結構簡單、可維護性高、對介質的適應能力強，可以大規(guī)模使用。

盡管本說明書較多地使用了 1-供流管；11-總來流管；12-吸入室供流孔；13-噴嘴連接管；2-吸入室；21-定位環(huán)；3-限位環(huán)；4-減壓環(huán)；5-噴嘴；51-直流道；6-空化腔；61-收縮管；62-喉管；63-擴散管等術語，但并不排除 使用其他術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便的描述本發(fā)明的本質，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。