[發(fā)明專(zhuān)利]一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的高壓水射流自振噴嘴裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710962082.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108031566B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬飛;蔡騰飛;潘巖;邱林賓;柳靖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B05B1/08
• 分類(lèi)號(hào): B05B1/08
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的高壓水射流自振噴嘴裝置，屬于工業(yè)清洗領(lǐng)域。該裝置包括入口收縮管、振蕩腔體和出水口噴片等，其特征是：壓力傳感器安裝在噴嘴裝置的前端管路，圍壓實(shí)驗(yàn)時(shí)始終置于高壓容器外，避開(kāi)了圍壓環(huán)境的限制；此外，入口收縮管、振蕩腔體和出水口噴片的自由組合可以大幅改變噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)配比，增大自激頻率調(diào)整范圍。振蕩信號(hào)實(shí)時(shí)檢測(cè)功能與結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整功能相結(jié)合，可以準(zhǔn)確獲取射流振蕩特性，進(jìn)而獲得最佳共振效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)清洗領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的高壓水射流自振噴嘴裝置。

背景技術(shù)

自振射流是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型射流，其兼有脈沖射流和空化射流的特點(diǎn)，且無(wú)需附加外驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的自激振蕩，在高圍壓環(huán)境下可顯著提高射流沖擊效果，目前自振射流技術(shù)已成功應(yīng)用于海上打撈救援、深井石油鉆探、深海資源開(kāi)采等領(lǐng)域。

自振噴嘴裝置是產(chǎn)生自振射流的核心部件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)尤其是腔內(nèi)與出口尺寸直接決定了射流的振蕩效果。由自振射流發(fā)生機(jī)理可知，當(dāng)自激頻率即出口射流反饋壓力振蕩的頻率與振蕩腔的固有頻率相接近時(shí)將產(chǎn)生流體共振，此時(shí)射流振蕩最強(qiáng)烈，空化作用最明顯。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)的不可調(diào)，使得振蕩腔的固有頻率與出口射流的自激頻率很難相一致，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自振射流的強(qiáng)烈共振效果，為此急需解決二者的匹配問(wèn)題。一方面要解決自激頻率的實(shí)時(shí)檢測(cè)問(wèn)題，另一面要解決噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)的可調(diào)問(wèn)題，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)自振射流的頻率調(diào)制，達(dá)到最佳的振蕩與空化效果。

本課題組已獲得1項(xiàng)相關(guān)的國(guó)家授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利(ZL2014100030975.9)，即一種高壓水射流自激振蕩噴嘴裝置(以下稱(chēng)“原發(fā)明”)，原發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自激振蕩射流的產(chǎn)生，并通過(guò)腔內(nèi)信號(hào)孔檢測(cè)射流的高頻振蕩效果。原發(fā)明的壓力傳感器安裝在噴嘴側(cè)壁，存在噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整范圍受限、壓力傳感器安裝受制于噴嘴體積大小、高圍壓下壓力傳感器可靠性得不到保障等問(wèn)題。本發(fā)明與原發(fā)明有以下不同：(一)本發(fā)明將壓力測(cè)點(diǎn)即信號(hào)孔由噴嘴側(cè)壁移至噴嘴裝置外，使傳感器脫離噴嘴裝置，擺脫噴嘴體積尺寸約束；(二)壓力傳感器安裝在噴嘴裝置的前端管路上，高圍壓實(shí)驗(yàn)時(shí)壓力傳感器始終置于高壓容器外，從而避開(kāi)了圍壓環(huán)境的影響；(三)本發(fā)明對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以通過(guò)更換不同系列的振蕩腔和噴嘴出口噴片，改變噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸L/d、D/d，實(shí)現(xiàn)噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)的可調(diào)，進(jìn)而大幅提高射流的自激頻率調(diào)整范圍，有利于獲得射流的共振頻率，優(yōu)化自振噴嘴結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的高壓水射流自振噴嘴裝置，通過(guò)調(diào)整噴嘴結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)振蕩腔結(jié)構(gòu)參數(shù)大范圍變化，從而大幅提高射流的自激頻率調(diào)整范圍；同時(shí)在振蕩腔外檢測(cè)自振射流效果，易于實(shí)現(xiàn)高圍壓下射流狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。本專(zhuān)利為高圍壓下射流調(diào)制獲得最佳自振效果提供了保障，也為自振射流的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

一種結(jié)構(gòu)可調(diào)的高壓水射流自振噴嘴裝置，如圖1所示，包括入口收縮管、振蕩腔和出水口噴片，所述入口收縮管和出水口噴片分別固定在振蕩腔體的兩端；所述入口收縮管、出水口噴片與振蕩腔固定的接觸面處設(shè)有密封圈。

進(jìn)一步地，所述振蕩腔體為空心圓柱形，所述入口收縮管上部設(shè)有螺紋與進(jìn)水管路相連接，入口收縮管一端連接供水管路，另一端連接振蕩腔；所述噴片中部設(shè)有出水口，所述出水口置于振蕩腔底部；

進(jìn)一步地，所述入口收縮管通過(guò)外螺紋和O形密封圈一固定在振蕩腔體的一端，出水口噴片通過(guò)托底座的外螺紋和O形密封圈二固定在振蕩腔的另一端；

進(jìn)一步地，所述入口收縮管置于振蕩腔體的一端、與振蕩腔體構(gòu)成入口收縮斷面，出水口噴片的出水口端頭和振蕩腔體配合構(gòu)成出口收縮斷面。通過(guò)設(shè)計(jì)一系列不同長(zhǎng)度的振蕩腔體，拆卸連接套管，將入口收縮管和振蕩腔體分離，更換所需長(zhǎng)度的振蕩腔，即可改變振蕩腔的腔長(zhǎng)，調(diào)制噴嘴的自振效果；

進(jìn)一步地，振蕩腔體上端端頭處設(shè)有溝槽，溝槽內(nèi)環(huán)置有O形橡膠密封圈一與入口收縮管配合密封；在振蕩腔體與出水口噴片連接面處，振蕩腔體設(shè)有溝槽，溝槽內(nèi)設(shè)置有O形橡膠密封圈二配合密封；