CN114602675B - 一种具有分流结构的降噪喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有分流结构的降噪喷嘴。基座后端安装竹节管，基座前端和喷管后端之间同轴固定连接，喷管前端和外喷嘴头后端之间通过套装于内部的内喷嘴头连接，基座、喷管和外喷嘴头内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯，喷嘴芯后端经输液软管和流体源连接，内喷嘴头开设有内喷嘴槽，喷嘴芯外周面设置有喷嘴芯盲孔。本发明通过对喷嘴头结构的改进，将主气流分流形成二次射流，能够加强主射流的气流掺混作用，强化剪切层内的掺混，起到降低噪声的作用，制造工艺改动较小，具有简单、经济的特点。

Description

一种具有分流结构的降噪喷嘴
技术领域
本发明属于喷嘴降噪技术领域的一种降噪喷嘴结构，具体涉及一种采用气体作为载体喷射液滴的喷嘴。
背景技术
常用的喷雾制作方法是气动雾化，将气流和液体汇集在同轴的的两根管道中，由中心管道输送液体，外层的管道输送气体，采用高压气体加强液体周围的气流的流动，使其液体相互接触产生振动、摩擦，使液体破碎为细小液滴后，在喷嘴处将液滴雾化并喷出。在工业生产中常用这种方式来实现冷却液或润滑液的定向输送。
喷嘴的主要功能是实现液体的雾化，因此现有的喷嘴在设计过程中往往只考虑雾化效果、喷射距离等技术指标，但是喷嘴也将产生特别严重的噪声污染。虽然目前已出现了多种降噪喷嘴，如用于微量润滑的降噪装置及喷射***(CN111590386B)，该发明通过对喷嘴主体开设出口，向其中充入降噪气体，来减小湍流强度的分布范围以达到降噪的目的。一种低噪声气动喷嘴(CN1876242A)，该发明通过在喷嘴前端加设周向布置有多个微通道，内部带空腔的凸台，使得微量高压气体注入喷嘴主射流，达到降低冲击射流噪声的目的。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明设计了一种不用添加额外气体，而是将主气流分流来形成二次射流的降噪喷嘴，降低由于流动大尺度涡结构失稳造成的噪声，通过改变涡结构的稳定性和射流速度来达到降低噪声的目的。
本发明的技术方案是：
本发明结构包括基座、喷管、外喷嘴头、内喷嘴头、喷嘴芯、输液软管和竹节管；基座后端安装竹节管，基座前端和喷管后端之间同轴固定连接，喷管前端和外喷嘴头后端之间通过套装于内部的内喷嘴头连接，基座、喷管和外喷嘴头内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯，喷嘴芯后端经输液软管和流体源连接，内喷嘴头开设有内喷嘴槽，喷嘴芯外周面设置有喷嘴芯盲孔。
所述的喷嘴芯内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管连通。
所述的基座后端安装多节竹节管，竹节管和基座之间、相邻竹节管之间均通过球铰万向铰接。
所述的基座内腔中部设有一个喷嘴芯固定孔，喷嘴芯固定孔和喷嘴芯通过螺纹连接配合套装；
所述的基座前端设有内螺纹作为基座喷管连接螺纹，所述的喷管后端设有外螺纹作为喷管基座连接螺纹，基座喷管连接螺纹和喷管基座连接螺纹螺纹连接使得所述的喷管与基座之间同轴连接。
所述的喷管后端设有内螺纹作为喷管内喷嘴头连接螺纹，所述的外喷嘴头后端设有内螺纹作为外喷嘴头内螺纹，所述的内喷嘴头主体的外周面均设有外螺纹作为内喷嘴外螺纹，内喷嘴头的内喷嘴外螺纹后半段与喷管的喷管内喷嘴头连接螺纹螺纹连接，内喷嘴头的内喷嘴外螺纹前半段与外喷嘴头的外喷嘴头内螺纹螺纹连接。
所述的内喷嘴头开设的内喷嘴外螺纹上沿周向设有多道内喷嘴槽，每道内喷嘴槽沿轴向方向开设布置，并延伸到内喷嘴头的前端面。
所述的外喷嘴头前端加工为口径缩小的锥形圆台，所述的内喷嘴头前端加工为和外喷嘴头前端锥形圆台吻合一致的内喷嘴圆台。
所述的喷嘴芯后端设有喷嘴芯连接头，喷嘴芯连接头和输液软管连接；喷嘴芯中间部分加工有外凸缘作为喷嘴芯凸台，喷嘴芯凸台和喷嘴芯连接头之间的喷嘴芯外周面加工为喷嘴芯基座连接螺纹；喷嘴芯凸台前端的喷嘴芯部分作为喷嘴芯主体，喷嘴芯主体表面上开设沿周向间隔布置的多条盲孔组，每条盲孔组均由多个喷嘴芯盲孔沿轴向方形布置形成。
所述的喷嘴芯的各条盲孔组分别和内喷嘴头开设的各道内喷嘴槽沿周向以径向位置一一对应对齐布置。
空气流经基座、喷管和外喷嘴头内腔，在内喷嘴头处被气体分流，其中大部分气体从内喷嘴头通过，少部分气体从内喷嘴头外壁的内喷嘴头槽通过，两部分分离的气体在内喷嘴头的前端喷嘴口处汇合。
本发明可用于面向微量润滑领域关于润滑液输送的装置。
本发明采用对主气流进行分流的方法，在不用添加额外气体的条件下，使得喷嘴口处形成二次射流，解决了现有技术中都需要额外增加一个高压气源的问题。
本发明以某个角度对喷嘴的主射流喷入微射流形成二次射流，加强主射流的掺混，加速了剪切层的发展，使大尺度涡结构破碎，形成小尺度的涡从而降低噪声。
本发明的优点：
本发明通过对喷嘴头结构的改进，将主气流分流形成二次射流，而不用单独添加额外气体，该结构可以使喷嘴注入的气体压力略大，主气体分流能够降低主射流的轴向速度。分流出来的二次射流在喷嘴口处注入主射流，能够加强主射流的气流掺混作用，同时在喷嘴芯前半段表面开多个均匀分布盲孔，影响喷嘴芯内近壁面流动及压力分布，强化剪切层内的掺混，从而影响喷嘴口处大尺度涡结构的生成和发展，使大尺度涡结构稳定性下降，更快破碎成小尺度涡，射流核心长度变短，起到降低噪声的作用。
本发明不需要增加额外设备，而是对喷嘴本身的结构进行改变，制造工艺改动较小，具有简单、经济的特点，因此可以适用于多种喷嘴或不便于增加其他设备的喷嘴，对采用气体作为载体喷射液滴的喷嘴的噪声降低具有积极作用。
附图说明
图1是降噪喷嘴的结构示意图和剖面图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是图1的B-B剖面图；
图4是基座11的立体结构示意图；
图5是基座11的剖视结构示意图；
图6是喷管12的结构示意图；
图7是外喷嘴头13的结构示意图；
图8是内喷嘴头14的结构示意图；
图9是内喷嘴头14的端面图；
图10是图9的A-A剖面图；
图11是喷嘴芯15的立体结构示意图；
图12是喷嘴芯15的剖视结构示意图。
图13是本发明实施例的喷嘴头尺寸示意图；
图14是本发明实施例的喷嘴芯尺寸示意图；
图15是本发明具体实施的降噪测试位置示意图。
图中，基座11，基座连接头111，基座喷嘴芯固定孔112，基座侧翼板113，基座喷管连接螺纹114，喷管12，喷管基座连接螺纹121，喷管内喷嘴头连接螺纹122，外喷嘴头13，外喷嘴头内螺纹131，外喷嘴头前端面132，内喷嘴头14，内喷嘴槽141，内喷嘴圆台142，内喷嘴外螺纹143，喷嘴芯15，喷嘴芯连接头151，喷嘴芯基座连接螺纹152，喷嘴芯凸台153，喷嘴芯主体154，喷嘴芯盲孔155，喷嘴芯前端面156，输液软管16，竹节管17。
具体的实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
如图1-图3所示，为降噪喷嘴的结构示意图和剖面图。其结构包括基座11、喷管12、外喷嘴头13、内喷嘴头14、喷嘴芯15、输液软管16和竹节管17；基座11后端安装竹节管17，基座11前端和喷管12后端之间同轴固定连接，
喷管12前端和外喷嘴头13后端之间通过套装于内部的内喷嘴头14连接，内喷嘴头14位于喷管12前端和外喷嘴头13后端之内，基座11、喷管12和外喷嘴头13内部设有沿轴向贯穿设置的、且同轴的空腔，基座11、喷管12和外喷嘴头13内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯15，喷嘴芯15后端经输液软管16和流体源连接，输液软管16穿设过竹节管17布置，喷嘴芯15前端伸入到内喷嘴头14前端内，内喷嘴头14开设有内喷嘴槽141，喷嘴芯15外周面设置有喷嘴芯盲孔155。
喷嘴芯15内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管16连通。
基座11后端安装多节竹节管17，竹节管17和基座11之间、相邻竹节管17之间均通过球铰万向铰接。具体实施中，基座11尾部设有半球状的基座连接头111，基座连接头111与竹节管16形成球形连接，实现气流注入。
液体通过输液软管16输送，压缩空气则通过竹节管17内部、且输液软管16外的通道输送，最终两者在喷嘴芯15的喷嘴芯前端面156前端汇合形成气雾。
如图4-图5所示，为基座11的结构示意图。基座11内腔中部设有一个喷嘴芯固定孔112，喷嘴芯固定孔112通过外周面沿周向间隔布置的多个基座侧翼板113与基座11空腔内部固定连接，三个基座侧翼板113将喷嘴芯固定孔112与基座11相连，片状的基座侧翼板113增大了气体的流通面积减小了噪声的产生。喷嘴芯固定孔112和喷嘴芯15通过螺纹连接配合套装；喷嘴芯固定孔112内有螺纹用于与喷嘴芯15的喷嘴芯基座连接螺纹152配合螺纹连接，以固定喷嘴芯15轴向位置。
基座11前端设有内螺纹作为基座喷管连接螺纹114，喷管12后端设有外螺纹作为喷管基座连接螺纹121，基座喷管连接螺纹114和喷管基座连接螺纹121螺纹连接使得喷管12与基座11之间同轴连接。
如图6所示，喷管12后端设有内螺纹作为喷管内喷嘴头连接螺纹122，外喷嘴头13后端设有内螺纹作为外喷嘴头内螺纹131，内喷嘴头14主体的外周面均设有外螺纹作为内喷嘴外螺纹143，内喷嘴头14的内喷嘴外螺纹143后半段与喷管12的喷管内喷嘴头连接螺纹122螺纹连接，内喷嘴头14的内喷嘴外螺纹143前半段与外喷嘴头13的外喷嘴头内螺纹131螺纹连接，从而使得喷管12前端和外喷嘴头13后端之间通过内喷嘴头14同轴连接。
内喷嘴头14开设的内喷嘴外螺纹143上沿周向设有多道内喷嘴槽141，每道内喷嘴槽141沿轴向方向开设布置，并延伸到内喷嘴头14的前端面，也延伸连到和喷嘴芯15的喷嘴芯前端面156前端和外喷嘴头前端面132之间的汇合处。
外喷嘴头前端面132和内喷嘴头14前端面汇合于喷嘴芯前端面156处。
外喷嘴头13前端加工为口径缩小的锥形圆台，内喷嘴头14前端加工为和外喷嘴头13前端锥形圆台吻合一致的内喷嘴圆台142。
如图7所示，外喷嘴头13为带内螺纹的回转体结构，与内喷嘴14多个外表面槽141配合形成分流气体流道。
如图8-图10所示，内喷嘴头14由带螺纹圆柱143和圆台142组成。在外表面开有多个内喷嘴槽141，与外喷嘴13配合，用于分流气体流通。内喷嘴槽141的宽度为b，深度为a。其中，b的优选范围为0.5mm～1.5mm，a的优选范围为0.5mm～1mm。
喷嘴芯15后端设有喷嘴芯连接头151，喷嘴芯连接头151和输液软管16连接；输液软管16一端连接机器主体，另一端则套在喷嘴芯连接头151上。
喷嘴芯15为内部中空的金属管，中间部分加工有外凸缘作为喷嘴芯凸台153，喷嘴芯凸台153和喷嘴芯连接头151之间的喷嘴芯15外周面加工为喷嘴芯基座连接螺纹152，喷嘴芯基座连接螺纹152用于和嘴芯固定孔112螺纹配合连接；
喷嘴芯凸台153前端的喷嘴芯15部分作为喷嘴芯主体154，喷嘴芯主体154表面上开设沿周向间隔布置的多条盲孔组，每条盲孔组均由多个喷嘴芯盲孔155沿轴向方形布置形成。
液体经过喷嘴芯15从喷嘴芯15的前端***出，空气流经基座11、喷管12和外喷嘴头13内腔，在内喷嘴头14处被气体分流，其中大部分气体从内喷嘴头14通过，少部分气体从内喷嘴头14外壁的内喷嘴头槽141通过，两部分分离的气体在内喷嘴头14的前端喷嘴口处汇合。这样可以起到增强喷嘴口处气体掺混的作用，同时在喷嘴芯前半段均匀开多个盲孔，影响喷嘴芯内近壁面流动及压力分布，强化剪切层内的掺混，从而使得喷嘴噪声降低。
这样结构下的本发明将喷嘴头拆分成内外两个，在内喷嘴头的外壁开若干槽，形成分流气体流通的流道，分流气体顺着槽在喷嘴口以一定角度流出，形成二次射流重新与主气流汇合。这些二次射流掺混进喷嘴主气流中，加强了主气流的流动掺混，使喷嘴口处大尺度涡结构稳定性下降，更快破碎成小尺度涡，达到降低噪声的目的。
如图11-图12所示，喷嘴芯15尾部的倒锥形连接头151与输液软管16连接，用于液体注入。喷嘴芯外螺纹152与基座喷嘴芯固定孔112连接，以固定喷嘴芯。凸台153用于限制喷嘴芯的位置，使喷嘴芯前端面156到喷嘴头前端面132的距离为t，t的优选范围为2mm～3mm。
喷嘴芯主体154开有多个均匀分布的盲孔155，影响喷嘴芯内近壁面流动及压力分布，强化剪切层内的掺混。
盲孔的深度为d，直径为c。其中，d的优选范围为0.5～1.5mm，c的优选范围1mm～2mm，盲孔优选个数为4～6个。
喷嘴芯实例说明：
本发明使用气体压强范围为0.3MPa～0.7MPa。
如图11所示，实例中喷嘴芯盲孔的直径为1mm，深度为0.5mm，四个方向分别开有6个盲孔。
如图12所示，实例中内喷嘴头沟槽的宽度为0.7mm，深度为0.5mm。
喷嘴芯实例降噪效果：
分别对未设置分流槽的原喷嘴结构、本发明喷嘴结构(如图13-图14所示)进行噪声测试。测试方案图如图15所示，测量半径R为0.5m，测量角度θ分别取15°，30°，45°，60°，75°，90°得到以下数据(见表1)。
表1
Figure BDA0003608509550000061
Figure BDA0003608509550000071
通过对比可得：所选的6个测量角度中，分流喷嘴的噪声相比于原喷嘴都有所降低，最大值能达到3.48dB，因此本发明具有较好的降噪效果。

Claims (9)

1.一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：其结构包括基座(11)、喷管(12)、外喷嘴头(13)、内喷嘴头(14)、喷嘴芯(15)、输液软管(16)和竹节管(17)；基座(11)后端安装竹节管(17)，基座(11)前端和喷管(12)后端之间同轴固定连接，喷管(12)前端和外喷嘴头(13)后端之间通过套装于内部的内喷嘴头(14)连接，基座(11)、喷管(12)和外喷嘴头(13)内腔连通且在连通的内腔中安装喷嘴芯(15)，喷嘴芯(15)后端经输液软管(16)和流体源连接，内喷嘴头(14)开设有内喷嘴槽(141)，喷嘴芯(15)外周面设置有喷嘴芯盲孔(155)；
所述的内喷嘴头(14)开设的内喷嘴外螺纹(143)上沿周向设有多道内喷嘴槽(141)，每道内喷嘴槽(141)沿轴向方向开设布置，并延伸到内喷嘴头(14)的前端面；
所述的喷嘴芯(15)后端设有喷嘴芯连接头(151)，喷嘴芯连接头(151)和输液软管(16)连接；喷嘴芯(15)中间部分加工有外凸缘作为喷嘴芯凸台(153)，喷嘴芯凸台(153)和喷嘴芯连接头(151)之间的喷嘴芯(15)外周面加工为喷嘴芯基座连接螺纹(152)；喷嘴芯凸台(153)前端的喷嘴芯(15)部分作为喷嘴芯主体(154)，喷嘴芯主体(154)表面上开设沿周向间隔布置的多条盲孔组，每条盲孔组均由多个喷嘴芯盲孔(155)沿轴向方形布置形成。
2.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
所述的喷嘴芯(15)内部设有轴向的喷射通道，喷射通道和输液软管(16)连通。
3.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
所述的基座(11)后端安装多节竹节管(17)，竹节管(17)和基座(11)之间、相邻竹节管(17)之间均通过球铰万向铰接。
4.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
所述的基座(11)内腔中部设有一个喷嘴芯固定孔(112)，喷嘴芯固定孔(112)和喷嘴芯(15)通过螺纹连接配合套装。
5.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
所述的基座(11)前端设有内螺纹作为基座喷管连接螺纹(114)，所述的喷管(12)后端设有外螺纹作为喷管基座连接螺纹(121)，基座喷管连接螺纹(114)和喷管基座连接螺纹(121)螺纹连接使得所述的喷管(12)与基座(11)之间同轴连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
所述的喷管(12)后端设有内螺纹作为喷管内喷嘴头连接螺纹(122)，所述的外喷嘴头(13)后端设有内螺纹作为外喷嘴头内螺纹(131)，所述的内喷嘴头(14)主体的外周面均设有外螺纹作为内喷嘴外螺纹(143)，内喷嘴头(14)的内喷嘴外螺纹(143)后半段与喷管(12)的喷管内喷嘴头连接螺纹(122)螺纹连接，内喷嘴头(14)的内喷嘴外螺纹(143)前半段与外喷嘴头(13)的外喷嘴头内螺纹(131)螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
所述的外喷嘴头(13)前端加工为口径缩小的锥形圆台，所述的内喷嘴头(14)前端加工为和外喷嘴头(13)前端锥形圆台吻合一致的内喷嘴圆台(142)。
8.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
所述的喷嘴芯(15)的各条盲孔组分别和内喷嘴头(14)开设的各道内喷嘴槽(141)沿周向以径向位置一一对应对齐布置。
9.根据权利要求1所述的一种具有分流结构的降噪喷嘴，其特征在于：
空气流经基座(11)、喷管(12)和外喷嘴头(13)内腔，在内喷嘴头(14)处被气体分流，其中大部分气体从内喷嘴头(14)通过，少部分气体从内喷嘴头(14)外壁的内喷嘴槽(141)通过，两部分分离的气体在内喷嘴头(14)的前端喷嘴口处汇合。
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