[發明專利]臨界流量可調節的機械壅塞文丘里噴管

有效

• 申請號: 201710639258.X
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107504238B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 張興凱;袁愛雪;史寶成;沈秋婉
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: F16K17/22
• 分類號: F16K17/22
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

本發明公開了一種臨界流量可調節的機械壅塞文丘里噴管，包括縮放式的文丘里噴管本體，所述文丘里噴管本體的內腔穿設有導桿，且所述導桿的中心軸線與文丘里噴管本體的中心軸線重合，所述導桿上套設有橫跨喉部直管段用于控制流體流量的浮子；所述文丘里噴管本體外套設有剛性殼體，所述剛性殼體的內壁與文丘里噴管本體的外壁之間圍合形成容納腔；所述容納腔內設置有環繞文丘里噴管本體的彈性環形室，所述彈性環形室的內圈與喉部直管段的外圈貼合，所述彈性環形室的外圈與剛性殼體的內壁貼合；所述彈性環形室上設置有貫穿剛性殼體的剛性導管。本發明能夠實現不可壓縮流體的臨界流動時不需要發生汽蝕，具有流速低、阻力損失小、安全可靠的優點。

技術領域

本發明涉及流體控制和測量技術領域，具體涉及一種臨界流量可調節的機械壅塞文丘里噴管。

背景技術

臨界流廣泛應用于科學研究和工程技術中。在一定的進口參數下，當下游壓強達到某一臨界值時，流過節流裝置的質量流量會達到一個最大值，如果進一步降低下游壓強，流量仍將維持恒定不變，此時的流動狀態稱為臨界流。利用臨界流的流動特性，可以實現流量的精確控制和測量。

對于可壓縮流體，維持進口壓力不變，當流速在臨界流噴管喉部達到當地音速時，下游的壓力波無法向上游傳播，流動即達到臨界流狀態，這種文丘里噴管一般稱為音速文丘里噴管。而對于不可壓縮流體流經文丘里噴管的情況，一般在流速尚未加速到音速前就因壓強達到飽和蒸汽壓而開始汽化，在喉部及喉部下游形成一個氣泡區，氣泡區的形態隨壓力而變化，可以阻斷下游壓強擾動對流量的影響，實現臨界流，這種原理實現臨界流的文丘里噴管稱為汽蝕文丘里噴管。無論對于音速文丘里噴管還是汽蝕文丘里噴管，當進口壓力發生變化時，臨界流量往往也會隨之發生變化。

音速文丘里噴嘴或氣體臨界流文丘里噴嘴，由于國際標準 ISO9300的建立，得到了廣泛的應用。氣體臨界流文丘里噴嘴穩定可靠，阻力損失小，各種相關研究也比較成熟。但是到目前為止，對于液體臨界流裝置卻沒有與之類似的標準建立。這是因為當流體在汽蝕文丘里噴管中達到臨界流狀態時，氣泡區的氣泡會在隨后的升壓過程中發生破裂，產生噪音和振動，對管壁產生侵蝕，影響設備安全。此外，由于一般液體的飽和蒸汽壓都很低，要形成臨界流流必須產生非常大的壓降，從而造成巨大的阻力損失。這也限制了不可壓縮臨界流裝置在工業生產中的應用。

發明內容

本發明目的在于克服上述背景技術的不足，而提供一種臨界流量可調節的機械壅塞文丘里噴管，能夠在較低流速和較小的阻力損失下完全模仿汽蝕文丘里噴管的流量控制功能，不需要液體降低壓力發生汽蝕就可以實現臨界流，具有流速低、阻力損失小的優點。

為實現上述目的，本發明所提供的一種臨界流量可調節的機械壅塞文丘里噴管，包括具有彈性壁面的文丘里噴管本體，所述文丘里噴管本體由順序連接的頭部收縮段、喉部直管段、以及尾部擴散段組成；

所述文丘里噴管本體位于頭部收縮段的進口端設置有上游安裝孔板，所述文丘里噴管本體位于尾部擴散段的出口端設置有下游安裝孔板；所述文丘里噴管本體的內腔穿設有導桿，且所述導桿的中心軸線與文丘里噴管本體的中心軸線重合；所述導桿的一端與上游安裝孔板的中心孔螺紋連接，所述導桿的另一端與下游安裝孔板的中心孔螺紋連接；

所述導桿上套設有橫跨喉部直管段用于控制流體流量的浮子，且浮子的兩端分別向上游安裝孔板、下游安裝孔板延伸形成流線型結構；所述浮子朝向上游安裝孔板的一端為自由端，所述浮子朝向下游安裝孔板的一端通過套設在導桿上的彈簧與下游安裝孔板連接，所述浮子可在流體的驅動下沿導桿軸向滑動與喉部直管段形成面積可變的流通通道；

所述文丘里噴管本體外套設有剛性殼體，所述剛性殼體的內壁與文丘里噴管本體的外壁之間圍合形成容納腔；所述容納腔內設置有環繞文丘里噴管本體的彈性環形室，所述彈性環形室的內圈與喉部直管段的外圈貼合，所述彈性環形室的外圈與剛性殼體的內壁貼合；所述彈性環形室上設置有貫穿剛性殼體的剛性導管；