[實用新型]一種結構可調的高壓水射流自振噴嘴裝置

有效

• 申請號: 201721337153.0
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN207401606U
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 馬飛;蔡騰飛;潘巖;邱林賓;柳靖
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B05B1/08
• 分類號: B05B1/08
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本實用新型公開了一種結構可調的高壓水射流自振噴嘴裝置，屬于工業清洗領域。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，圍壓實驗時始終置于高壓容器外，避開了圍壓環境的限制；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構參數配比，增大自激頻率調整范圍。振蕩信號實時檢測功能與結構參數調整功能相結合，可以準確獲取射流振蕩特性，進而獲得最佳共振效果。

技術領域

本實用新型屬于工業清洗領域，尤其涉及一種結構可調的高壓水射流自振噴嘴裝置。

背景技術

自振射流是近年來發展起來的一種新型射流，其兼有脈沖射流和空化射流的特點，且無需附加外驅動機構即可以產生強烈的自激振蕩，在高圍壓環境下可顯著提高射流沖擊效果，目前自振射流技術已成功應用于海上打撈救援、深井石油鉆探、深海資源開采等領域。

自振噴嘴裝置是產生自振射流的核心部件，其結構參數尤其是腔內與出口尺寸直接決定了射流的振蕩效果。由自振射流發生機理可知，當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將產生流體共振，此時射流振蕩最強烈，空化作用最明顯。但在實際應用過程中，由于噴嘴結構參數的不可調，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，無法實現自振射流的強烈共振效果，為此急需解決二者的匹配問題。一方面要解決自激頻率的實時檢測問題，另一面要解決噴嘴結構參數的可調問題，只有這樣才能實現自振射流的頻率調制，達到最佳的振蕩與空化效果。

本課題組已獲得1項相關的國家授權發明專利(ZL2014100030975.9)，即一種高壓水射流自激振蕩噴嘴裝置(以下稱“原發明”)，原發明能夠實現自激振蕩射流的產生，并通過腔內信號孔檢測射流的高頻振蕩效果。原發明的壓力傳感器安裝在噴嘴側壁，存在噴嘴結構參數調整范圍受限、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題。本實用新型與原發明有以下不同：(一)本實用新型將壓力測點即信號孔由噴嘴側壁移至噴嘴裝置外，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，高圍壓實驗時壓力傳感器始終置于高壓容器外，從而避開了圍壓環境的影響；(三)本實用新型對噴嘴結構進行了創新設計，可以通過更換不同系列的振蕩腔和噴嘴出口噴片，改變噴嘴結構尺寸L/d、D/d，實現噴嘴結構參數的可調，進而大幅提高射流的自激頻率調整范圍，有利于獲得射流的共振頻率，優化自振噴嘴結構。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種結構可調的高壓水射流自振噴嘴裝置，通過調整噴嘴結構實現振蕩腔結構參數大范圍變化，從而大幅提高射流的自激頻率調整范圍；同時在振蕩腔外檢測自振射流效果，易于實現高圍壓下射流狀態的實時檢測。本專利為高圍壓下射流調制獲得最佳自振效果提供了保障，也為自振射流的推廣應用奠定了基礎。

一種結構可調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有密封圈。

進一步地，所述振蕩腔體為空心圓柱形，所述入口收縮管上部設有螺紋與進水管路相連接，入口收縮管一端連接供水管路，另一端連接振蕩腔；所述噴片中部設有出水口，所述出水口置于振蕩腔底部；

進一步地，所述入口收縮管通過外螺紋和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成出口收縮斷面。通過設計一系列不同長度的振蕩腔體，拆卸連接套管，將入口收縮管和振蕩腔體分離，更換所需長度的振蕩腔，即可改變振蕩腔的腔長，調制噴嘴的自振效果；