專利名稱：流體噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來將流體所具有的壓力能轉(zhuǎn)換為動能的流體噴嘴。
現(xiàn)有的噴嘴在將流體的壓力能轉(zhuǎn)換為動能時，由于在圓錐部(縮徑段)處發(fā)生摩擦，一部分動能將變成熱能，因此噴嘴效率低。此外，由于噴嘴處流體的紊流度高，故會產(chǎn)生噴流噪音。
本發(fā)明的目的是，改變噴嘴的內(nèi)部形狀，以提高噴嘴效率并降低噴流噪音。
本發(fā)明的第2構(gòu)成是，在第1構(gòu)成中，L＝3.4r1，噴嘴外形形狀前端的唇部的厚度為0.6r1～1.0r1，噴嘴外形形狀前端部的圓錐部的圓錐角度約為120度。
本發(fā)明中，以第1構(gòu)成中所說的曲面作為流體噴嘴的內(nèi)部形狀的縮徑段，因此，能夠減小縮徑段處的摩擦和流體阻力、提高噴嘴效率、降低噴流噪音。而第2構(gòu)成中的流體噴嘴在提高噴嘴效率及降低噴流噪音上效果更為顯著。


圖1B是該曲線的公式。
圖2A是本發(fā)明的流體噴嘴的剖視圖。
圖2B及圖2C是現(xiàn)有流體噴嘴的剖視圖。
圖3A是噴流的橫截面的速度分布圖。
圖3B是噴流的橫截面的壓力分布圖。
圖3C是噴流的縱截面的速度分布圖。
圖4A示出噴流的壓力與噪音之間的關(guān)系。
圖4B示出噴流的壓力與流量之間的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明實施形式的噴嘴的形狀如圖2A所示，內(nèi)部形狀的縮徑段為曲面1，供給通路5與曲面1相銜接。噴嘴的外形形狀(噴嘴的外表形狀)是，在噴嘴的前端形成有垂直于軸線X的唇部2，在唇部2的后部有截頭圓錐形的圓錐部3與之銜接，在圓錐部3的后部銜接有圓筒表面部4。
圖3A～圖3C示出對本發(fā)明的噴嘴a(參照圖2A)與現(xiàn)有噴嘴b、c(參照圖2B、2C)進行實驗的結(jié)果。圖3A示出在噴流的半徑與噴嘴的出口內(nèi)徑相等處的、垂直于軸線X的截面上的噴流的速度分布，X軸是r/d(r是徑向距離，d是噴嘴的出口內(nèi)徑)，Y軸是流速u(m/s)。就噴流的速度而言，噴嘴a的噴流比噴嘴b、c的噴流要高得多，可以得知，與噴嘴b、c相比，噴嘴a將流體的壓力能更多地轉(zhuǎn)換成了流體的動能。即，本發(fā)明的噴嘴a與現(xiàn)有的噴嘴b、c相比噴嘴效率要高得多。此外，在噴嘴a中，即使在偏離噴流中心之處，噴流的流速降低得也很少，不存在流速差。相比之下，在噴嘴b、c中，噴流存在流速差，在噴流的周邊部位，噴流的流速降低了許多。
圖3B示出在噴流的半徑與噴嘴的出口內(nèi)徑相等處的、垂直于軸線X的截面上的噴流的壓力分布，X軸是r/d，Y軸是壓力P(MPa)。就噴流的壓力而言，噴嘴a的噴流比噴嘴b、c的噴流要低得多，可以得知，噴嘴b、c的噴流與噴嘴a的噴流相比，仍有部分壓力能未被轉(zhuǎn)換而存在(噴嘴a與噴嘴b、c相比，將流體的壓力能更多地轉(zhuǎn)換成了流體的動能)。即，本發(fā)明的噴嘴a與現(xiàn)有噴嘴b、c相比，噴嘴效率要高得多。
圖3C示出平行于軸線X的截面上噴流的速度分布，X軸是x/d(x是X軸軸向距離，d是噴嘴的出口內(nèi)徑)，Y軸是流速u(m/s)。在x/d為0(噴嘴出口位置)～6的范圍內(nèi)，無論是噴嘴a還是噴嘴b、c，噴流的流速大體相同，而在x/d約為6～16的范圍內(nèi)，噴嘴a的噴流與噴嘴b、c的噴流相比，流速要高。即，在x/d約為6～16的范圍內(nèi)，本發(fā)明的噴嘴a比現(xiàn)有噴嘴b、c噴嘴效率要高。
圖4A、4B示出對本發(fā)明的噴嘴(5)、(6)與現(xiàn)有噴嘴(1)～(4)進行實驗的結(jié)果。圖4A中，X軸是噴流的壓力P，Y軸是噪音LA。由圖4A可知，噴流的壓力高時，本發(fā)明的噴嘴(5)、(6)與現(xiàn)有噴嘴(1)～(4)相比，噪音水平要低。此外，圖4B中，X軸是噴流的壓力P，Y軸是噴流的流量Q。由圖4B可知，本發(fā)明的噴嘴(5)、(6)與現(xiàn)有噴嘴(1)～(4)相比，流量要大。
根據(jù)實驗，噴嘴的縮徑段的軸向長度L的最佳值是1.70d(3.4r1)，噴嘴外形形狀前端的唇部2的厚度(圓錐部3的前端半徑與出口半徑r1的差)的最佳值是0.3d～0.5d(0.6r1～1.0r1)，噴嘴外形形狀前端部的圓錐部的圓錐角度的最佳值大約是120度。采用上述最佳值時，能夠獲得最佳噴嘴效率(節(jié)能效果)及低噪音的效果。
權(quán)利要求
1.一種流體噴嘴，設(shè)噴嘴的入口半徑為r0、噴嘴的出口半徑為r1、噴嘴的縮徑段的軸向長度為L、噴嘴的縮徑段始端起的軸向距離為x、距離x處的噴嘴的半徑為r，繪出以式r＝r1{1-[1-(r1/r0)2]×(1-x2/L2)2/(1+x2/3L2)2}-1/2表達的曲線或與其近似的曲線，將該曲線以軸線X為軸旋轉(zhuǎn)而得到的曲面作為內(nèi)部形狀的縮徑段。
2.如權(quán)利要求1所說的流體噴嘴，L＝3.4r1，噴嘴外形形狀前端的唇部的厚度為0.6r1～1.0r1，噴嘴外形形狀前端部的圓錐部的圓錐角度約為120度。
全文摘要
本發(fā)明的目的是改變噴嘴的內(nèi)部形狀以提高噴嘴效率并降低噴流噪音。一種流體噴嘴,設(shè)噴嘴的入口半徑為r
文檔編號B05B1/00GK1364661SQ02101598
公開日2002年8月21日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者許宏慶, 郝華, 楊岱強 申請人:Smc株式會社