一种空化射流喷头论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种空化射流喷头，包括喷头本体、设置于喷头本体内的空化腔、作为空化腔入口端的第二管口、作为空化腔出口端的第二出口，还包括设置于喷头本体内的围压腔、作为所述围压腔入口端的第一管口、作为所述围压腔出口的第一出口，所述第一出口与第二出口位于喷头本体的同一侧上，且第一出口呈圆环状，所述第二出口位于第一出口的内侧，第二出口输出的流体向第二出口出口位置的外侧扩散。本喷头的结构设计将空化现象或区域延伸到喷嘴外部，可有效提高空化射流的清洗效果。

主设计要求

1.一种空化射流喷头，包括喷头本体、设置于喷头本体内的空化腔(9)、作为空化腔(9)入口端的第二管口(10)、作为空化腔(9)出口端的第二出口(8)，其特征在于，还包括设置于喷头本体内的围压腔(6)、作为所述围压腔(6)入口端的第一管口(5)、作为所述围压腔(6)出口的第一出口(7)，所述第一出口(7)与第二出口(8)位于喷头本体的同一侧上，且第一出口(7)呈圆环状，所述第二出口(8)位于第一出口(7)的内侧，且第二出口(8)输出的流体向第二出口(8)出口位置的外侧扩散。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种空化射流喷头，其特征在于，所述第二出口(8)为喷头本体表面上的圆形孔，且第二出口(8)与第一出口(7)两者的轴线共线。

3.根据权利要求1所述的一种空化射流喷头，其特征在于，所述第二管口(10)及第一管口(5)均为设置有内螺纹的管接头。

4.根据权利要求1所述的一种空化射流喷头，其特征在于，所述空化腔(9)为位于喷头本体内的直线型流道，所述围压腔(6)为绕空化腔(9)周向方向的环形腔，且围压腔(6)与空化腔(9)同轴；

所述第一管口(5)为多个，且多个第一管口(5)相对于空化腔(9)的轴线环形均布。

5.根据权利要求4所述的一种空化射流喷头，其特征在于，所述喷头本体呈圆柱状或多棱柱状，在呈多棱柱状时，喷头本体轴对称，第二管口(10)和第二出口(8)位于喷嘴本体的不同端，空化腔(9)和围压腔(6)均沿着喷头本体的轴线方向延伸，第一管口(5)设置在喷头本体的侧面上，且第一管口(5)的轴线方向均位于喷头本体的径向方向。

6.根据权利要求1所述的一种空化射流喷头，其特征在于，所述喷头本体包括支撑件(1)、分流件及空化件(4)；

支撑件(1)上设置有贯通其两端的通孔；

所述空化件(4)呈直杆状，所述空化腔(9)为设置在空化件(4)上的通孔，空化件(4)的一端与支撑件(1)上通孔的一端固定连接，支撑件(1)上通孔的另一端为第二管口(10)；

所述分流件为环状结构，且分流件的其中一端与支撑件(1)固定连接，分流件与空化件(4)连接在支撑件(1)的同一端；

所述空化件(4)相对于支撑件(1)伸出部分的侧壁与分流件上孔道内壁之间具有呈环形的间隙，所述呈环形的间隙即为所述围压腔(6)；

所述第一管口(5)设置在分流件的侧壁上，所述第一管口(5)与围压腔(6)相通。

7.根据权利要求6所述的一种空化射流喷头，其特征在于，所述分流件包括分流体(2)及围压件(3)，所述分流体(2)与围压件(3)均呈筒状，且分流体(2)的一端与围压件(3)的一端固定连接；

所述支撑件(1)呈具有一个阶梯的阶梯轴状，分流体(2)上的孔道为阶梯孔，分流体(2)与支撑件(1)的小端固定连接；

所述第一管口(5)设置在分流体(2)上；

所述围压腔(6)由分流体(2)与空化件(4)之间的环形孔段、围压件(3)与空化件(4)之间的环形孔段组成。

8.根据权利要求6或7所述的一种空化射流喷头，其特征在于，所述固定连接均为螺纹连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及物理清洗设备技术领域，特别是涉及一种空化射流喷头。

背景技术

在现代工业生产中，经常会在设备零件表面产生油渍、锈蚀物、沉积物等污垢。这些污垢的存在严重影响到生产活动，高效的清洗手段在工业生产中必不可少。零件设备的清洗主要有化学清洗和物理清洗，由于化学清洗对零件有损伤，同时对环境的污染较大，因此研发具有高效率、低能耗，以及具有良好清洁效果的物理清洁设备是清洗技术的发展方向。目前，高压水清洗技术在除锈、去除油污以及垢类污染物方面有良好的表现，由于其采用的原料是水，因此也是一种环保的清洗方式。但是，高压水清洗的效果在随着压力升高的同时，设备寿命、清洗成本等也会提高。为了提高水清洗设备的功率密度和清洗效果，基于空化现象而提出的空化射流清洗技术应运而生，在相同的压力条件下，经由空化射流中空泡的产生与溃灭来的高温高压，空化射流清洗技术具有更好的清洗效果。

现有的空化射流清洗技术主要依靠喷头的结构来获得空化效果，目前已有的喷头结构，其空化现象主要发生在喷嘴内部。

实用新型内容

针对上述提出的现有的空化射流清洗技术主要依靠喷头的结构来获得空化效果，目前已有的喷头结构，其空化现象主要发生在喷嘴内部的技术问题，本实用新型提供了一种空化射流喷头。本喷头的结构设计将空化现象或区域延伸到喷嘴外部，可有效提高空化射流的清洗效果。

针对上述问题，本实用新型提供的一种空化射流喷头通过以下技术要点来解决问题：一种空化射流喷头，包括喷头本体、设置于喷头本体内的空化腔、作为空化腔入口端的第二管口、作为空化腔出口端的第二出口，还包括设置于喷头本体内的围压腔、作为所述围压腔入口端的第一管口、作为所述围压腔出口的第一出口，所述第一出口与第二出口位于喷头本体的同一侧上，且第一出口呈圆环状，所述第二出口位于第一出口的内侧，第二出口输出的流体向第二出口出口位置的外侧扩散。

本方案中，所述围压腔、空化腔均为喷头本体内的流道，且两流道相互独立，在具体使用时，分别通过第二管口向空化腔、通过第一管口向围压腔中引入流体，被引入空化腔的流体在沿着空化腔流动过程中发生空化现象，并由第二出口输出，具体的空化腔结构设计可设计为：沿着空化腔的流动方向，空化腔包括变径段，如前端为一段细长的喉管，喉管末端空化腔各点的流体流通面积先变小再变大，因此为水流的流体由喉管流出以后，水流的压力急剧下降，因此，水流在射流入口处与空化腔体内形成了压降，由空化理论可知，此时水流在空化腔体内部形成湍流，发生强烈的空化效应；被引入围压腔中的流体在围压腔中均匀分布，并由第一出口输出环形的围压射流并与第二出口输出的流体汇合，具体的第二出口设置形式设置为第二出口输出的流体向外侧扩散即可，优选设置为向四周均匀扩散。

现有技术的空化喷嘴中，空化现象往往只发生在喷嘴内部，在射流进入大气层以后，由于大气压力升高，此时空化效应通常会减弱直至消失。本方案中，由第二出口输出的主射流的被第一出口输出的环形围压射流包裹以后，由于主射流与大气之间的接触被为完整的环状的环形射流所阻断，此时，主射流的压力分布状态可以维持到第二出口出口位置的外部，使空化区域可直接与被清洗件接触，达到扩大空化发生区域、有效利用空化空泡溃灭时产生的高压状态，提升空化射流清洗效果的目的。

更进一步的技术方案为：

现有技术中，由第二出口输出的主流体流出第二出口后一般是向四周均匀发散的，为使得第一出口输出的环形围压射流能够更好的阻隔主射流与大气，设置为：所述第二出口为喷头本体表面上的圆形孔，且第二出口与第一出口两者的轴线共线。

作为一种方便连接流体管，以方便向第一管口和第二管口引入流体的技术方案，设置为：所述第二管口及第一管口均为设置有内螺纹的管接头。

如上所述，由于围压腔为位于空化腔外侧的环形腔道，故喷头本体上用于承载空化腔的部分实际上部分呈悬臂梁，而本喷头工作时，本身由第一管口引入的流体需要较大的压力，作为一种方便制造、可优化本喷头受力、本方案工作时方便掌控本方案的技术方案，所述空化腔为位于喷头本体内的直线型流道，所述围压腔为绕空化腔周向方向的环形腔，且围压腔与空化腔同轴；

所述第一管口为多个，且多个第一管口相对于空化腔的轴线环形均布。优选设置为所述第一管口的数量为三个或三个以上，以使得由第一管口进入的流体能够充满围压腔，通过第一出口得到完整的环形射流。

作为一种方便制造和使用方便的喷头本体设置方式：所述喷头本体呈圆柱状或多棱柱状，在呈多棱柱状时，喷头本体轴对称，第二管口和第二出口位于喷嘴本体的不同端，空化腔和围压腔均沿着喷头本体的轴线方向延伸，第一管口设置在喷头本体的侧面上，且第一管口的轴线方向均位于喷头本体的径向方向。

作为喷头的具体设置形式，所述喷头本体包括支撑件、分流件及空化件；

支撑件上设置有贯通其两端的通孔；

所述空化件呈直杆状，所述空化腔为设置在空化件上的通孔，空化件的一端与支撑件上通孔的一端固定连接，支撑件上通孔的另一端为第二管口；

所述分流件为环状结构，且分流件的其中一端与支撑件固定连接，分流件与空化件连接在支撑件的同一端；

所述空化件相对于支撑件伸出部分的侧壁与分流件上孔道内壁之间具有呈环形的间隙，所述呈环形的间隙即为所述围压腔；

所述第一管口设置在分流件的侧壁上，所述第一管口与围压腔相通。本方案中，将喷头本体设置为多个结构件：支撑件、分流件及空化件，这样，各个结构件加工完成后进行装配即可得到本喷头，即提供了一种方便加工制造的技术方案。

由于在空化腔的流动方向上，在围压腔的末端，第一出口与第二出口之间距离较小时，可优化第一出口输出流体对第二出口输出流体的围压效果，如上所述，本方案中空化件相对于支撑件伸出的部分即为空化件上的悬臂部分，为保证空化件的力学性能，优选设置为空化件靠近支撑件一端的截面面积大于远离支撑件一端的截面面积，为匹配以上结构设计，设置为：所述分流件包括分流体及围压件，所述分流体与围压件均呈筒状，且分流体的一端与围压件的一端固定连接；

所述支撑件呈具有一个阶梯的阶梯轴状，分流体上的孔道为阶梯孔，分流体与支撑件的小端固定连接；

所述第一管口设置在分流体上；

所述围压腔由分流体与空化件之间的环形孔段、围压件与空化件之间的环形孔段组成。采用本方案，分流件为分体式设计，对各自内孔进行分别加工方便匹配空化件的尺寸设计，以提高分流件上孔道的加工精度。作为本领域技术人员，空化腔与围压腔之间的轻微流体交换是允许的，但考虑到本喷头整体的性能，须在支撑件与分流体之间、分流体与围压件之间设置密封件，以避免本喷头工作时介质泄漏。在采用焊接连接时，利用为环焊缝的焊缝进行密封即可，在采用螺纹连接时，可通过在支撑件与分流体之间第一密封件、分流体与围压件之间设置第二密封件，且在螺纹连接紧固过程中，对应第一密封件和第二密封件上获得不断增大的密封比压的方案加以实现。

作为一种组成本喷头的各部分可拆卸，以方便对本部件进行局部维修和更换的实现方案，设置为：所述固定连接均为螺纹连接。

本实用新型具有以下有益效果：

附图说明

图1为本实用新型所述的一种空化射流喷头一个具体实施例的结构剖视图；

图2为本实用新型所述的一种空化射流喷头一个具体实施例的侧视图。

图中标记分别为：1、支撑件，2、分流体，3、围压件，4、空化件，5、第一管口，6、围压腔，7、第一出口，8、第二出口，9、空化腔，10、第二管口，11、第一密封件，12、第二密封件。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1和图2所示，一种空化射流喷头，包括喷头本体、设置于喷头本体内的空化腔9、作为空化腔9入口端的第二管口10、作为空化腔9出口端的第二出口8，还包括设置于喷头本体内的围压腔6、作为所述围压腔6入口端的第一管口5、作为所述围压腔6出口的第一出口7，所述第一出口7与第二出口8位于喷头本体的同一侧上，且第一出口7呈圆环状，所述第二出口8位于第一出口7的内侧，第二出口8输出的流体向第二出口8出口位置的外侧扩散。

本方案中，所述围压腔6、空化腔9均为喷头本体内的流道，且两流道相互独立，在具体使用时，分别通过第二管口10向空化腔9、通过第一管口5向围压腔6中引入流体，被引入空化腔9的流体在沿着空化腔9流动过程中发生空化现象，并由第二出口8输出，具体的空化腔9结构设计可设计为：沿着空化腔9的流动方向，空化腔9包括变径段，如变径段前端为一段细长的喉管，喉管末端空化腔9各点的流体流通面积先变小再变大，因此为水流的流体由喉管流出以后，水流的压力急剧下降，因此，水流在射流入口处与空化腔9体内形成了压降，由空化理论可知，此时水流在空化腔9体内部形成湍流，发生强烈的空化效应；被引入围压腔6中的流体在围压腔6中均匀分布，并由第一出口7输出环形的围压射流并与第二出口8输出的流体汇合，具体的第二出口8设置形式设置为第二出口8输出的流体向外侧扩散即可，优选设置为向四周均匀扩散。

现有技术的空化喷嘴中，空化现象往往只发生在喷嘴内部，在射流进入大气层以后，由于大气压力升高，此时空化效应通常会减弱直至消失。本方案中，由第二出口8输出的主射流的被第一出口7输出的环形围压射流包裹以后，由于主射流与大气之间的接触被为完整的环状的环形射流所阻断，此时，主射流的压力分布状态可以维持到第二出口8出口位置的外部，使空化区域可直接与被清洗件接触，达到扩大空化发生区域、有效利用空化空泡溃灭时产生的高压状态，提升空化射流清洗效果的目的。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1和图2所示，现有技术中，由第二出口8输出的主流体流出第二出口8后一般是向四周均匀发散的，为使得第一出口7输出的环形围压射流能够更好的阻隔主射流与大气，设置为：所述第二出口8为喷头本体表面上的圆形孔，且第二出口8与第一出口7两者的轴线共线。

作为一种方便连接流体管，以方便向第一管口5和第二管口10引入流体的技术方案，设置为：所述第二管口10及第一管口5均为设置有内螺纹的管接头。

如上所述，由于围压腔6为位于空化腔9外侧的环形腔道，故喷头本体上用于承载空化腔9的部分实际上部分呈悬臂梁，而本喷头工作时，本身由第一管口5引入的流体需要较大的压力，作为一种方便制造、可优化本喷头受力、本方案工作时方便掌控本方案的技术方案，所述空化腔9为位于喷头本体内的直线型流道，所述围压腔6为绕空化腔9周向方向的环形腔，且围压腔6与空化腔9同轴；

所述第一管口5为多个，且多个第一管口5相对于空化腔9的轴线环形均布。

作为一种方便制造和使用方便的喷头本体设置方式：所述喷头本体呈圆柱状或多棱柱状，在呈多棱柱状时，喷头本体轴对称，第二管口10和第二出口8位于喷嘴本体的不同端，空化腔9和围压腔6均沿着喷头本体的轴线方向延伸，第一管口5设置在喷头本体的侧面上，且第一管口5的轴线方向均位于喷头本体的径向方向。

作为喷头的具体设置形式，所述喷头本体包括支撑件1、分流件及空化件4；

支撑件1上设置有贯通其两端的通孔；

所述空化件4呈直杆状，所述空化腔9为设置在空化件4上的通孔，空化件4的一端与支撑件1上通孔的一端固定连接，支撑件1上通孔的另一端为第二管口10；

所述分流件为环状结构，且分流件的其中一端与支撑件1固定连接，分流件与空化件4连接在支撑件1的同一端；

所述空化件4相对于支撑件1伸出部分的侧壁与分流件上孔道内壁之间具有呈环形的间隙，所述呈环形的间隙即为所述围压腔6；

所述第一管口5设置在分流件的侧壁上，所述第一管口5与围压腔6相通。本方案中，将喷头本体设置为多个结构件：支撑件1、分流件及空化件4，这样，各个结构件加工完成后进行装配即可得到本喷头，即提供了一种方便加工制造的技术方案。

由于在空化腔9的流动方向上，在围压腔6的末端，第一出口7与第二出口8之间距离较小时，可优化第一出口7输出流体对第二出口8输出流体的围压效果，如上所述，本方案中空化件4相对于支撑件1伸出的部分即为空化件4上的悬臂部分，为保证空化件4的力学性能，优选设置为空化件4靠近支撑件1一端的截面面积大于远离支撑件1一端的截面面积，为匹配以上结构设计，设置为：所述分流件包括分流体2及围压件3，所述分流体2与围压件3均呈筒状，且分流体2的一端与围压件3的一端固定连接；

所述支撑件1呈具有一个阶梯的阶梯轴状，分流体2上的孔道为阶梯孔，分流体2与支撑件1的小端固定连接；

所述第一管口5设置在分流体2上；

所述围压腔6由分流体2与空化件4之间的环形孔段、围压件3与空化件4之间的环形孔段组成。采用本方案，分流件为分体式设计，对各自内孔进行分别加工方便匹配空化件4的尺寸设计，以提高分流件上孔道的加工精度。作为本领域技术人员，空化腔9与围压腔6之间的轻微流体交换是允许的，但考虑到本喷头整体的性能，须在支撑件1与分流体2之间、分流体2与围压件3之间设置密封件，以避免本喷头工作时介质泄漏。在采用焊接连接时，利用为环焊缝的焊缝进行密封即可，在采用螺纹连接时，可通过在支撑件1与分流体2之间第一密封件11、分流体2与围压件3之间设置第二密封件12，且在螺纹连接紧固过程中，对应第一密封件11和第二密封件12上获得不断增大的密封比压的方案加以实现。

作为一种组成本喷头的各部分可拆卸，以方便对本部件进行局部维修和更换的实现方案，设置为：所述固定连接均为螺纹连接。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

设计图

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设计说明书

设计图

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