[发明专利]一种高压低频自振脉冲气液射流喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及射流清洗、除锈、破碎、切割与管道输送等多个领域，为一种频率可调 的高压低频自振脉冲气液射流喷嘴。

背景技术

自振脉冲气液射流喷嘴是自振脉冲水射流喷嘴的一种衍化结构，它的原理是指当 流体经过上喷嘴并高速穿过振荡腔从下喷嘴射出时，一方面是由于该装置对腔内的流体有 剪切作用，这样就可以使连续的流体转变为瞬时打击力更高的间断射流；另外一方面，由于 在射流中腔内负压吸入的气体会使其径向振荡加剧而形成漩涡，当射流在冲击试件表面时 就会形成强烈的切应力和交变剪应力，从而导致其清洗、除锈、破碎和切割的效率大幅增 强.因此，对这种高效射流形式的脉冲气液射流发生器（即喷嘴）的研究颇具价值.

腔长对脉冲气液射流发生器（即喷嘴）是有着很大影响的，只有在合适腔长下，自激振 荡脉冲射流剪切层的不稳定性才会对扰动起到放大作用，射流的打击力才会得到增强，在 试件清洗、除锈、破碎和切割方面便能起到显著的效果.若腔长过小，腔内射流就不会形成 能与下游壁碰撞的剪切层，因此不可能形成自激振荡脉冲射流；如果腔长过大则又会导致 有一部分自激振荡脉冲射流的能量直接转化为声能，而使其对试件清洗、除锈、破碎和切割 方面的效果下降。

但是应该注意到，迄今为止对于脉冲气液射流喷嘴的研究甚少，大多限于对喷嘴 的表观特征进行描述，对其结构的研究甚少。对应于不同领域的射流喷嘴，其最优腔长存在 差异。而目前所涉及的喷嘴其腔长均为固定值，也就是说一种喷嘴只能适用于一种领域。如 果要实现射流的清洗、除锈、破碎和切割等多个领域就必须有多个喷嘴，这便使得生产成本 大幅上升，也给施工者带来很多不必要的麻烦。本发明针对以上不足与缺点对喷嘴结构进 行了深入研究，在为给施工者带来方便的同时与满足工程要求前提下，尽可能地适用于多 个领域以其达到降低生产成本并提高作业效率的目的，从而发明了一种频率可调的高压低 频自振脉冲气液射流喷嘴。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，且为了使射流喷嘴适用于清洗、除锈、破碎和切 割等多个领域并能有效提高射流打击力及其作业效率，本发明提供了一种频率可调的高压 低频自振脉冲气液射流喷嘴，且主要通过改变腔长及腔内气体流量来调节射流的振荡频 率、打击力及其作用范围.

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:下喷嘴左端与腔体右端之间采用高精度 间隙配合，同时腔体左端与上喷嘴右端也采用高精度间隙配合，其目的是确保上、下喷嘴内 孔的同轴度。工作时，上喷嘴中部设置的外螺纹与连接座设置的内螺纹相连，且连接座与腔 体由螺钉紧固。因此，转动连接座可带动腔体和下喷嘴一并旋转，继而实现腔长的调节。在 靠近上喷嘴的腔体外壁上端设有进气口，且进气口中间设置两个台阶（即其上部圆柱孔径 大，下部孔径小）。最上端台阶设置目的是为了能与气量调节阀配合实现气流量的调节，而 下端台阶则是为了使吸入气体均有一定的速度，以便实现气液的高效掺混。当旋松气量调 节阀时可使空气因腔内负压而被吸入振荡腔中，若气流量值合理，便可在合适的腔长值下 放大射流中的漩涡振荡，并加剧其径向振荡，最终提高射流打击力及其作业效率。反之当旋 紧气量调节阀时，空气无法进入振荡腔内，致使其转变为自振脉冲气液射流喷嘴。显然，本 发明实际代表了两种喷嘴：自振脉冲气液射流喷嘴和自振脉冲水射流喷嘴。

本发明的有益效果是，保证了上、下喷嘴的同轴度，使得由上喷嘴射出的流体在振 荡腔内形成较强的漩涡，加之气体对腔内压力波的作用，极大提高了射流的瞬时打击力。此 外，由于腔长及气量值可连续调节，从而实现了气体与液体的高效掺混，使得射流径向振荡 加剧，继而扩大了射流的径向作用范围，最终提高了射流的作业效率。又因其内含有微气 泡，在冲击试件时所引发的空穴效应可显著提高射流破碎硬、脆材料的能力。

本发明为一种频率可调的高压低频自振脉冲气液射流喷嘴，其优点是能量传输效 率高，具有较佳的节能特性和较高的效率，对提高射流能量利用率，扩大其应用领域范围具 有较强的指导意义。

附图简要说明

图1为本发明一种气-液可调的高压低频自振脉冲水射流喷嘴结构示意图；

图2为本发明上喷嘴结构示意图；

图3为本发明连接座结构示意图；

图4为本发明腔体结构示意图；

图5为本发明下喷嘴结构示意图。

具体实施方式