CN113818978A - 一种复合成型燃油喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合成型燃油喷嘴，由第一合金材料制成并且通过3D打印设备加工而成喷嘴主体及由第二合金材料制成并且通过激光熔覆设备熔凝成型于喷嘴主体下部外侧的抗腐蚀层构成，这样通过金属打印技术和激光熔覆技术相结合的复合制造方式，不仅能够保证喷嘴主体的刚强度，并且能够极大增强喷嘴主体的小径轴段的抗腐蚀性，从而提高了复合成型燃油喷嘴的使用寿命。

Description

一种复合成型燃油喷嘴
技术领域
本发明涉及一种燃油喷嘴，尤其是一种通过激光熔覆设备熔凝的复合成型燃油喷嘴，属于激光加工技术领域。
背景技术
目前船舶使用的燃油喷嘴，要求较高，既需要有一定的强度，又需要耐腐蚀性好，通常传统机加工制造的喷嘴，往往强度较高，但耐腐蚀性较差，在使用过程中经常出现表面被液体腐蚀现象，从而造成零件失效。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合成型燃油喷嘴，能够降低喷嘴主体的使用温度，能够保证喷嘴主体的刚强度，能够极大增强喷嘴主体的小径轴段的抗腐蚀性，从而极大提高复合成型燃油喷嘴的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种复合成型燃油喷嘴，包括：
呈阶梯轴结构的喷嘴主体，喷嘴主体由第一合金材料制成并且通过3D打印设备加工而成，喷嘴主体沿自身轴向依次包括小径轴段、中间轴段以及大径轴段，喷嘴主体内设有从小径轴段延伸至大径轴段的燃油流道以及分布于燃油流道外周处的多个冷却流道，燃油流道的一端呈封闭状态并且另一端贯通至大径轴段的端面处，每个冷却流道延伸方向上的两端分别冷媒入口和冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口均开设于大径轴段的端面处；
抗腐蚀层，抗腐蚀层由第二合金材料制成并且通过激光熔覆设备熔凝成型于所述小径轴段以形成单侧开口的套状结构，抗腐蚀层上开设有喷油口，喷油口贯通至位于小径轴段内的燃油流道。
优选地，所述第二合金材料为镍基变形高温合金。所述第一合金材料为钢质材料。这是一种时效硬化型模具钢，钢中含碳量较低，要求该钢质材料经过真空雾化工艺，减少杂质、偏析中的含气量，以保证钢有较好的韧性和抗疲劳性能。耐热性要达到喷嘴工作温度650℃ 以上，耐腐蚀性暂不做要求。
优选地，所述燃油流道沿自身延伸方向依次包括大径油腔部、过渡油腔部以及小径油腔部。
优选地，所述冷却流道呈U型，冷却流道包括两个弯曲延伸部以及连通两个弯曲延伸部的导通部，弯曲延伸部的横截面从小径轴段至大径轴段逐渐变大。
优选地，所述冷却流道顺着燃油流道的形状迂回延伸。
优选地，所述中间轴段的半径与小径轴段的半径之间的差值等于抗腐蚀层的厚度。
优选地，所述喷油口的数量为多个。
优选地，所述喷油口的延伸方向偏离于喷嘴主体的径向，由此配合喷嘴本体内部柴油流动方向。由于喷嘴本身是为轴对称图形（中心对称图形），如果是以喷嘴主***置为参考点，喷油口可以设置在喷嘴主体的朝向参考点的一端或者远离参考点的一侧。
优选地，所有所述冷却流道以喷嘴主体的轴线为圆心线周向均布，并且所有所述冷媒入口和所有所述冷媒出口位于同一个圆上并且交错分布。
如上所述，本发明的复合成型燃油喷嘴，具有以下有益效果：在本发明中，喷嘴主体由第一合金材料制成并且通过打印设备加工而成，并且抗腐蚀层由第二合金材料制成并且通过激光熔覆设备熔凝成型于上述小径轴段以形成单侧开口的套状结构，这样通过金属打印技术和激光熔覆技术相结合的复合制造方式，不仅能够保证喷嘴主体的刚强度，并且能够极大增强喷嘴主体的小径轴段的抗腐蚀性，从而提高了复合成型燃油喷嘴的使用寿命。此外，多个冷却流道形成于喷嘴主体并且分布于燃油流道外周处，每个冷却流道延伸方向上的两端分别冷媒入口和冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口均开设于大径轴段的端面处，这样能够降低喷嘴主体的使用温度，起到隔热或散热的作用，进一步提高了复合成型燃油喷嘴的使用寿命。因此，本发明的复合成型燃油喷嘴能够降低喷嘴主体的使用温度，能够保证喷嘴主体的刚强度，能够极大增强喷嘴主体的小径轴段的抗腐蚀性，从而极大提高复合成型燃油喷嘴的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中燃油喷嘴的立体图。
图2为本发明中燃油喷嘴的剖视图。
图3为本发明中喷嘴主体的结构示意图。
图4为本发明中抗腐蚀层的结构示意图。
附图说明：1-喷嘴主体，11-小径轴段，12-中间轴端，13-大径轴段，14-燃油流道，141-大径油腔部，142-过渡油腔部，143-小径油腔部，15-冷却流道，151-冷媒入口，152-冷媒出口，153-弯曲延伸部，154-导通部，2-抗腐蚀层，21-喷嘴口。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1、图2、图3以及图4所示，本发明提供一种复合成型燃油喷嘴，包括：
呈阶梯轴结构的喷嘴主体1，喷嘴主体1由第一合金材料制成并且通过3D打印设备加工而成，喷嘴主体1沿自身轴向依次包括小径轴段11、中间轴段12以及大径轴段13，喷嘴主体1内设有从小径轴段11延伸至大径轴段13的燃油流道14以及分布于燃油流道14外周处的多个冷却流道15，燃油流道14的一端呈封闭状态并且另一端贯通至大径轴段13的端面处，每个冷却流道15延伸方向上的两端分别冷媒入口151和冷媒出口152，冷媒入口151和冷媒出口152均开设于大径轴段13的端面处；
抗腐蚀层2，抗腐蚀层2由第二合金材料制成并且通过激光熔覆设备熔凝成型于上述小径轴段11以形成单侧开口的套状结构，抗腐蚀层2上开设有喷油口21，喷油口21贯通至位于小径轴段11内的燃油流道14。
在本发明中，喷嘴主体1由第一合金材料制成并且通过3D打印设备加工而成，并且抗腐蚀层2由第二合金材料制成并且通过激光熔覆设备熔凝成型于上述小径轴段11以形成单侧开口的套状结构，这样通过金属3D打印技术和激光熔覆技术相结合的复合制造方式，不仅能够保证喷嘴主体1的刚强度，并且能够极大增强喷嘴主体1的小径轴段11的抗腐蚀性，从而提高了复合成型燃油喷嘴的使用寿命。此外，多个冷却流道15形成于喷嘴主体1并且分布于燃油流道14外周处，每个冷却流道15延伸方向上的两端分别冷媒入口151和冷媒出口152，冷媒入口151和冷媒出口152均开设于大径轴段13的端面处，这样能够降低喷嘴主体1的使用温度，起到隔热或散热的作用，进一步提高了复合成型燃油喷嘴的使用寿命。
上述第二合金材料为镍基变形高温合金，具体的，镍基变形高温合金为以钼铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金（Inconel 625）。
为了提高上述喷嘴主体1的刚强度，上述第一合金材料为钢质材料。
上述燃油流道14沿自身延伸方向依次包括大径油腔部141、过渡油腔部142以及小径油腔部143。
为了提高上述冷却流道15的冷却效果，上述冷却流道15呈U型，冷却流道15包括两个弯曲延伸部153以及连通两个弯曲延伸部153的导通部154，弯曲延伸部153的横截面从小径轴段11至大径轴段13逐渐变大。
为了提高上述冷却流道15的冷却效果，上述冷却流道15顺着燃油流道14的形状迂回延伸。
为了使上述复合成型燃油喷嘴的外周壁圆滑平顺，上述中间轴段12的半径与小径轴段11的半径之间的差值等于抗腐蚀层2的厚度。
上述喷油口21的数量为多个。
为了使燃油的喷射方向偏离于喷嘴主体1的径向，上述喷油口21的延伸方向偏离于喷嘴主体1的径向。
为了使上述冷却流道15的冷却效果更加均匀，所有上述冷却流道15以喷嘴主体1的轴线为圆心线周向均布，并且所有上述冷媒入口151和所有上述冷媒出口152位于同一个圆上并且交错分布。
综上所述，本发明的复合成型燃油喷嘴能够降低喷嘴主体的使用温度，能够保证喷嘴主体的刚强度，能够极大增强喷嘴主体的小径轴段的抗腐蚀性，从而极大提高复合成型燃油喷嘴的使用寿命。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种复合成型燃油喷嘴，其特征在于，包括：由第一合金材料制成并且通过3D打印设备加工而成喷嘴主体（1）及包覆于喷嘴主体（1）下部外侧的抗腐蚀层（2），
所述喷嘴主体（1）呈阶梯状轴对称结构，沿其自身轴向依次包括小径轴段（11）、中间轴段（12）以及大径轴段（13），三者连接为一个整体；且喷嘴主体（1）内还设有从小径轴段（11）延伸至大径轴段（13）的燃油流道（14）以及分布于燃油流道（14）外周处的若干冷却流道（15），燃油流道（14）的一端呈封闭状态，另一端由小径轴段（11）贯通至大径轴段（13）的端面处；各冷却流道（15）延伸方向上的两端均分别设有冷媒入口（151）和冷媒出口（152），且冷媒入口（151）和冷媒出口（152）均开设于大径轴段（13）的端面处；
所述抗腐蚀层（2）与燃烧室相连，由第二合金材料制成并通过激光熔覆设备熔凝成型于所述小径轴段（11）外侧，以形成单侧开口的套状结构，且所述抗腐蚀层的端面与小径轴段（11）的距离为2mm；所述抗腐蚀层（2）上开设有若干喷油口（21），所述喷油口（21）贯穿抗腐蚀层（2）后联通至位于小径轴段（11）内的燃油流道（14）。
2.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述第一合金材料为耐热性达到喷嘴工作温度650℃ 以上的钢质材料，所述第二合金材料为镍基变形高温合金。
3.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述大径轴段的外径为24mm，中间轴端的外径为15.5mm，小径轴段的外径为11.5mm；大径轴段的内径为16mm，中间轴端的内径为8mm，小径轴段的内径为7mm。
4.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述燃油流道（14）沿自身延伸方向依次包括大径油腔部（141）、过渡油腔部（142）以及小径油腔部（143），由（什么部件）吸入的燃油依次流经大径油腔部（141）、过渡油腔部（142）以及小径油腔部（143）并由喷油口排出。
5.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述冷却流道（15）呈U型，冷却流道（15）由对称设置于喷嘴主体（1）内壁中的两个弯曲延伸部（153）以及连通两个弯曲延伸部（153）的导通部（154）组成，弯曲延伸部（153）的横截面从小径轴段（11）至大径轴段（13）逐渐变大，所述导通部（154）位于喷油嘴上方，且两者互不干涉。
6.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述冷却流道（15）顺着燃油流道（14）的形状迂回延伸。
7.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述中间轴段（12）的半径与小径轴段（11）的半径之间的差值等于抗腐蚀层（2）的厚度。
8.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述喷油口（21）的数量至少为4个，且分别不至于不同水平线上；各喷油口呈外螺旋体分布，与X方向夹角为4°到46°非线性递增，与Y方向夹角为30°到12°非线性递减，与Z方向夹角为60°。
9.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：所述喷油口（21）的延伸方向偏离于喷嘴主体（1）的径向，由此配合喷嘴本体内部柴油流动方向。
10.根据权利要求1所述的复合成型燃油喷嘴，其特征在于：各冷却流道（15）均以喷嘴主体（1）的轴线为圆心线周向均布，各冷媒入口（151）及各冷媒出口（152）均沿大径轴段的端面周向分布，且位于同一水平面上交错分布；各冷媒入口（151）及各冷媒出口（152）的形状一致，为整体散热性能更好的长圆孔结构。
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