[发明专利]高速低压发射器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于美国临时申请No.60/689864(申请日为2005年6月13日)和美国临时申请No.60/776407(申请日为2006年2月24日)，并要求它们的优先权。

技术领域

本发明涉及用于喷射雾化液体的装置，该装置将液体注入气流中，液体在该气流中雾化，并从该装置喷射出。

背景技术

诸如共振管之类的装置用来为各种目的雾化液体。该液体可以是燃料，例如，该燃料喷射到喷气发动机或火箭发动机或水中，在灭火系统中从喷洒头喷出。共振管使用由气体射流与空腔之间的振荡压力波的相互作用所产生的声能，来雾化注入共振管附近区域(在该区域中有声能)中的液体。

具有已知设计和工作模式的共振管通常不具有在防火应用中所需要的有效的流体流特征。来自共振管的流体流的量并不足够，由雾化处理产生的水微粒具有相对较低的速度。因此，这些水微粒在喷洒头的大约8至16英寸范围内明显减速，且不能克服由火产生的升高的燃烧气体羽流。因此，水微粒不能到达火源以有效灭火。而且，通过雾化产生的水微粒的尺寸不能够降低氧含量，以在环境温度低于55℃时灭火。另外，已知的共振管需要在高压下供给相对较大气体量。这产生不稳定的气流，该气流产生显著的声能，并与偏转器表面(该气体横过偏转器表面运行)分离，从而导致水不能高效雾化。因此显然需要这样一种雾化发射器，该雾化发射器比已知的共振管更高效地工作，因为该发射器使用更低压力和更少量的气体，以便产生足量的雾化水微粒，该水微粒有更小的尺寸分布，同时在排出时保持足够动量，这样，水微粒可以克服火的烟羽，并在灭火时更有效。

发明内容

本发明涉及一种发射器，用于将夹带在气体流中的液体雾化并排出。该发射器可连接成与该液体的增压源以及该气体的增压源成流体连通。该发射器包括喷嘴，该喷嘴具有进口和出口，该进口可连接成与该增压气体源流体连通。导管可连接成与该增压液体源流体连通，该导管具有出口孔，该出口孔定位成邻近该出口。偏转器表面定位成面向该出口并与其间隔开，该偏转器表面具有第一表面部分和第二表面部分，该第一表面部分定向成基本垂直于该喷嘴，该第二表面部分定位成邻近该第一表面部分，并定向成并不垂直于该喷嘴。该液体可从该孔排出，且该气体可从该喷嘴出口排出。该液体由该气体夹带，并雾化形成液体-气体流，该液体-气体流撞上该偏转器表面，并流动离开该偏转器表面。该发射器构造且工作成这样，即，在该出口与该偏转器表面之间形成第一激波阵面，并且邻近该偏转器表面形成第二激波阵面。该液体在其中一个激波阵面处被夹带。该喷嘴构造且工作成形成过度膨胀的气流射流。

本发明还包括一种操作该发射器的方法，该方法包括：

从该孔排出该液体；

从该出口排出该气体；

在该出口与该偏转器表面之间形成第一激波阵面；

在该偏转器表面附近形成第二激波阵面；

将该液体夹带在该气体中，以便形成液体-气体流；以及

将该液体-气体流从发射器发射。

该方法也可包括形成从该发射器的喷嘴出来的过度膨胀的气流射流，并在该液体-气体流中形成多个菱形激波。

附图说明

图1是按照本发明的高速低压发射器的纵剖图；

图2是表示图1中所示的发射器的部件的纵剖图；

图3是表示图1中所示的发射器的部件的纵剖图；

图4是表示图1中所示的发射器的部件的纵剖图；

图5是表示图1中所示的发射器的部件的纵剖图；

图6是表示从发射器发出的流体流的视图，它基于图1中所示的发射器在工作时的纹影照相；以及

图7是表示发射器的另一实施例的预测流体流的视图。

具体实施方式

图1表示了本发明的高速低压发射器10的纵剖图。发射器10包括具有进口14和出口16的收敛喷嘴12。对于很多应用来说，出口16的直径可以在大约1/8英寸至大约1英寸的范围内。进口14与增压气体供给源18成流体连通，该增压气体供给源18以预定压力和流量向该喷嘴供给气体。优选是，该喷嘴12有弯曲收敛的内表面20，但是其它形状(例如线性渐缩表面)也是可行的。

偏转器表面22定位成与喷嘴12间隔开，从而在该偏转器表面与喷嘴出口之间形成间隙24。该间隙的尺寸范围可以在大约1/10英寸至大约3/4英寸之间。该偏转器表面22通过一个或多个支脚26而保持与喷嘴间隔开。