專利名稱：用于高壓射流的風琴管噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于自振空化射流的風琴管噴嘴。它屬于機械工程中高壓射流中的噴具的噴嘴進行改造，使其在噴具的頂端設(shè)置具有風琴管結(jié)構(gòu)的自振空化噴嘴，這種風琴管噴嘴主要是由進口腔(1)、振動腔(2)和出口(4)等部分組成。
在高壓射流中，空化現(xiàn)象有助于提高射流的清洗和破碎作用。目前，國內(nèi)在高壓射流工程中的噴具多采用錐形噴嘴，這種噴嘴也能夠產(chǎn)生具有破壞力的空化狀態(tài)。80年代初，美國水航公司有人提出了自振空化射流的概念，其原理是根據(jù)瞬態(tài)流和水聲學的原理，使穩(wěn)定高壓流體通過各種類型的諧振管的出口收縮斷面時產(chǎn)生共振，使射流變成斷續(xù)的渦環(huán)流，從而產(chǎn)生自振空化。但是，這些理論只見于少量的文獻論述，并未見到實際應用的報導。而目前使用的錐形噴嘴雖能產(chǎn)生空化流態(tài)，但主要是靠提高壓力來提高沖蝕強度，在射流設(shè)備的耐壓限度一定時，僅靠提高壓力來加強沖蝕顯然是不合適的，而且易造成設(shè)備不應有的故障和縮短設(shè)備使用壽命。
本實用新型的目的就在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種具有風琴管結(jié)構(gòu)的新型噴嘴。它是在高壓射流的噴具的頂端設(shè)置了具有自振空化作用的風琴管噴嘴。這種噴嘴的自振所產(chǎn)生的大渦環(huán)流和強烈的壓力振蕩能使之在常壓下產(chǎn)生比一般空化射流更強的空化效果，并在高圍壓下也能產(chǎn)生空化現(xiàn)象，從而大地提高了沖蝕能力和清洗作用。通過試驗證明，在相同的條件下，本實用新型所采用的風琴管噴嘴比錐形噴嘴的沖蝕能力和清洗效果提高3～6倍，比能降低60％左右。
為了實現(xiàn)風琴管噴嘴的上述目的，本實用新型是在普通的高壓射流噴具的頂端裝設(shè)帶有風琴管結(jié)構(gòu)的噴嘴。這種風琴管噴嘴是由進口腔(1)、振動腔(2)和出口(4)等部份連接而成。在設(shè)計上采用的是進口腔(1)截面與振動腔(2)截面之比＞1，振動腔(2)截面與出口(4)截面之比＞1，振動腔(2)高度與出口(4)直徑之比＞＞1。
為了更好地從噴嘴結(jié)構(gòu)的優(yōu)化上來加強空化作用，本實用新型還為進口腔(1)與振動腔(2)的過渡面(5)設(shè)計成具有一定幾何形狀的曲面，并為振動腔(2)底部的反饋面(6)也設(shè)計成具有一定幾何形狀的曲面；這些曲面可以是直角面、平面、球面、雙曲面、拋物面等。同時，將出口(4)的底部設(shè)計成帶有一定角度的擴散角形狀，一般為0～180°，以利于提高噴嘴的沖蝕效果和降低比能。
附圖
的圖面說明如下1－－進口腔2－－振動腔3－－出口喉部厚度4－－振動腔出口5－－過渡面6－－振動腔反饋面本實用新型下面將結(jié)合對人造砂巖的沖蝕試驗，給出在試驗中本實用新型結(jié)構(gòu)參數(shù)的范圍1.進口腔(1)截面與振動腔(2)截面之比為3.0～10.02.振動腔(2)截面與出口(4)截面之比為5.0～12.03.出口喉部厚度(6)與出口(4)直徑的比為1.8～0.34.出口擴散角 為0～180°5.振動腔(2)高度L與出口(4)直徑d之比7.0～14.0其關(guān)聯(lián)式為L／d＝KN／MSd其中KN－－模數(shù)系數(shù)M－－馬赫數(shù)Sd－－Strouhal數(shù)由于本實用新型采用了自激振動的新結(jié)構(gòu)，從而在相同的條件下使其沖蝕能力和清洗效果都比錐形噴嘴有很大提高，沖蝕速度增加3倍以上，比能降低60％左右。因此，該實用新型無論在石油、煤礦、化工、船舶和交通等行業(yè)都可以輔助機械鉆頭破巖、有效地清洗除污或切割、破碎物體，并可提高工效降低成本。
權(quán)利要求1.一種用于高壓射流的風琴管噴嘴，其特征是在噴具的頂端設(shè)置具有風琴管結(jié)構(gòu)的自振空化噴嘴，這種噴嘴是由進口腔(1)、振動腔(2)和出口(4)等連接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風琴管噴嘴，其特征是進口腔(1)截面與振動腔(2)截面的比＞1，振動腔(2)截面與出口(4)截面的比＞1；振動腔(2)高度與出口(4)直徑的比＞＞1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2，所述的風琴管噴嘴，其特征是其出口(4)的擴散角為0～180°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風琴管噴嘴，其特征是進口腔(1)與振動腔(2)的過渡面(5)可以是具有一定幾何形狀的曲面，振動腔(2)底部的反饋面(6)可以是具有一定幾何形狀的曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風琴管噴嘴，其特征是所說的一定幾何形狀的曲面可以是直角面、平面、球面、雙曲面和拋物面等。
專利摘要本實用新型屬于高壓射流噴具上的噴嘴的改進。它是在普通的射流噴具上采用了具有風琴管結(jié)構(gòu)的自激振動空化新型噴嘴，這種噴嘴是將通常的錐形噴嘴設(shè)計成具有進口腔和振動腔的結(jié)構(gòu)，并通過改變進口腔與振動腔及振動腔與出口的截面比，能使其在相同條件的沖蝕能力和清洗效果都比錐形噴嘴有很大提高，沖蝕速度增加3倍以上，比能降低60％左右。
文檔編號E21C25/60GK2059182SQ8822107
公開日1990年7月11日 申請日期1988年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月11日
發(fā)明者沈忠厚, 李根生, 曾春元 申請人:石油大學