一種模塊化噴射器的製作方法

2023-05-13 21:06:26 2

本實用新型屬於製冷、制熱技術領域，特別涉及一種模塊化噴射器。

背景技術：

噴射器利用了流體流速增加時壓力降低、流速降低時壓力升高的特性進行工作。噴射器入口處的高溫、高壓的主流流經主噴嘴，流速升高，壓力降低，在吸氣腔內產生低壓區，吸入被引射流體。被引射流體經引射噴嘴提速後，與主流在等截面混合段內充分混合。最終混合後的流體流經擴壓段，速度降低，壓力升高。在整個過程中，噴射器利用了入口高溫高壓流體的勢能，使得被引射的低壓流體壓力升高。

噴射器在製冷、制熱技術中有較為廣泛的應用。其中，將噴射器用在蒸氣壓縮系統中替代節流閥，可有效利用常規製冷循環中製冷劑的節流損失，使壓縮機吸氣壓力提升，從而減少壓縮機功耗，提升系統性能。該技術理論上可大幅度提升系統COP，尤其對於R744、R410A等高工作壓力的工質，具有較高的應用潛力。

噴射器的尺寸是否合理對製冷系統的性能好壞具有決定性的影響。系統工況改變時，噴射器各部分尺寸也需要變化，使系統性能達到最佳值。然而噴射器內部流體流動機理複雜，涉及超聲速流動、相變、激波生成、兩相流體混合等眾多複雜流動現象，針對噴射器內部流動現象的理論研究仍不完善。目前，噴射器的結構設計較為困難，理論計算的結果與實際情況誤差較大，仍需要進行大量實驗測試以確定最終合理的噴射器幾何參數。為此，採用便於更改噴射器結構的設計，對於噴射器系統的實驗測試與實際應用具有重要意義。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種模塊化噴射器，為改變噴射器主要尺寸提供便利，以節省噴射器系統實驗測試及實際應用的成本，並提高變工況下噴射器系統的性能。

為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是：

一種模塊化噴射器，包括模塊化主噴嘴、吸氣段、模塊化混合段和調節機構；調節機構、吸氣段和模塊化混合段依次連接；調節機構包括調節針和入口段；模塊化主噴嘴設置在吸氣段中；模塊化主噴嘴的入口端連接在入口段上，出口端靠近模塊化混合段的入口；調節針包括主體部和從主體部向前延伸的針，調節針的主體部部分外周設有外螺紋；入口段為空心管狀，入口段內壁設置有內螺紋，與調節針外周設置的外螺紋配合連接；模塊化主噴嘴內部中空，與入口段的內腔連通；調節針的針穿過入口段延伸至模塊化主噴嘴中，用於調節模塊化主噴嘴的喉部尺寸。

進一步的，模塊化主噴嘴和入口段之間設置有聚四氟乙烯密封墊。

進一步的，模塊化混合段的出口連接有模塊化擴壓段；吸氣段、模塊化混合段和模塊化擴壓段之間的接觸面設置聚四氟乙烯密封墊圈。

進一步的，模塊化主噴嘴與吸氣段內壁之間設有若干O型密封圈。

進一步的，調節機構還包括定位段和調節螺母；吸氣段固定在定位段與模塊化混合段之間，調節螺母設置於定位段中，入口段外側設置有外螺紋，與設置於定位段中的調節螺母配合連接。

進一步的，入口段上用於限制模塊化主噴嘴與模塊化混合段之間最小距離的鍵。

進一步的，調節針的主體部和入口段內壁之間設有若干O型密封圈。

進一步的，入口段的側壁上開設有氣體入口；吸氣段上位於模塊化主噴嘴出口旁側設有吸氣腔。

相對於現有技術，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型通過將噴射器的重要結構分段模塊化設計，使得噴射器的結構改變更加便捷，在噴射器系統實驗測試的階段，通過不同模塊化部件之間的相互配合，可輕易實現大量噴射器尺寸的組合，可縮短實驗所需的加工周期，為實驗提供便利。並且各模塊化部件的設計均遵循了互換性強、加工簡單、節省用料的原則，在實驗測試確定合適的噴射器尺寸後，在批量生產階段，採用本設計也可節約加工的時間成本與金錢成本。

本實用新型中所設計的調節機構可在噴射器工作時對關鍵部位尺寸進行調節，使得噴射器的尺寸適應工況的改變，提升噴射器在製冷系統變工況下的性能。

附圖說明

圖1是噴射器結構簡圖；

圖2是本實用新型的模塊化噴射器結構示意圖；

圖3是圖2所示噴射器的剖視圖。

其中：1、模塊化主噴嘴；2、吸氣段；3、模塊化混合段；4、模塊化擴壓段；5、調節針；6、入口段；7、定位段；8、調節螺母；9、鍵。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

請參閱圖1所示，現有噴射器主要包含主噴嘴10、吸氣腔20、吸氣噴嘴30、混合段40及擴壓段50，共5個主要部分。噴射器入口處的高溫、高壓的主流流經主噴嘴，流速升高，壓力降低，在吸氣腔內產生低壓區，吸入被引射流體。被引射流體經引射噴嘴提速後，與主流在等截面混合段內充分混合。最終混合後的流體流經擴壓段，速度降低，壓力升高。

請參閱圖2和圖3所示的，本實用新型一種模塊化噴射器，包括模塊化主噴嘴1、吸氣段2、模塊化混合段3、模塊化擴壓段4和調節機構；調節機構、吸氣段2、模塊化混合段3和模塊化擴壓段4依次通過螺栓固定連接；調節機構包括調節針5、入口段6、定位段7、調節螺母8和鍵9；調節針5包括主體部和從主體部向前延伸至模塊化主噴嘴1中的針，調節針5的主體部部分外周設有外螺紋；入口段6為空心管狀，入口段內壁設置有內螺紋，與調節針5外周設置的外螺紋配合連接；調節針5的主體部部分漏在入口段6外部，能夠旋轉用於調節針在主噴嘴1中的位置；調節針5的主體部與入口段6的內壁之間設有多層O型密封圈，防止漏氣。入口段6外側設置有外螺紋，與設置於定位段7中的調節螺母8配合，轉動調節螺母8即可實現入口段6的軸向移動；入口段6外側還設置有用來安裝鍵9的鍵槽；鍵槽中安裝鍵9用於在調節螺母8轉動時使入口段6直線運動，而不能轉動。吸氣段2內部設置有模塊化主噴嘴1；模塊化主噴嘴1的一端通過螺栓固定連接在入口段6上。

模塊化主噴嘴1和入口段6之間設置有聚四氟乙烯密封墊；定位段3、吸氣段2、模塊化混合段3和模塊化擴壓段4的接觸面設置聚四氟乙烯密封墊圈。

模塊化主噴嘴1上設置有便於O型密封圈圈套的凹槽，凹槽中設有O型密封圈，防止模塊化主噴嘴1與吸氣段2之間漏氣。

加工不同尺寸的模塊化主噴嘴1、模塊化混合段3及模塊化擴壓段4，可實現以下噴射器關鍵尺寸的變化：模塊化主噴嘴1喉部直徑、模塊化主噴嘴1縮放角度，等截面模塊化混合段3直徑、長度，以及模塊化擴壓段4的擴張角度；

利用所設計的調節機構，可在製冷系統運行中更改噴射器尺寸。旋轉調節針，可更改模塊化主噴嘴1的喉部直徑；旋轉調節螺母，可改變模塊化主噴嘴1出口至模塊化混合段3入口的距離。

噴射器入口處的高溫、高壓的主流流經模塊化主噴嘴1，流速升高，壓力降低，在吸氣段2內產生低壓區，吸入被引射流體。被引射流體經引射噴嘴提速後，與主流在模塊化混合段3內充分混合。最終混合後的流體流經模塊化擴壓段4，速度降低，壓力升高。

通過查閱文獻與大量實驗測試，發現模塊化主噴嘴1的喉部直徑和縮放角度、模塊化混合段3的直徑和長度、模塊化主噴嘴1主噴嘴出口至模塊化混合段3入口距離以及擴壓段角度這幾個形狀參數對噴射器的性能影響較大，而吸氣段2、吸氣噴嘴的結構對性能影響不大，因此對模塊化主噴嘴1、混模塊化混合段3及模塊化擴壓段4三部分專門採用了模塊化設計，吸氣段2則採用了定幾何尺寸設計。實驗時，僅需加工不同尺寸的模塊化主噴嘴1、模塊化混合段3與模塊化擴壓段4進行測試，以使系統性能達到最佳值。

轉動調節針5及調節螺母8，即可在噴射器工作時改變模塊化主噴嘴1的喉部直徑和模塊化主噴嘴1出口至模塊化擴壓段4入口距離，以在變工況下使系統COP達到最大值。