流體噴嘴的製作方法
2023-05-04 20:36:01
專利名稱：流體噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及用來將流體所具有的壓力能轉換為動能的流體噴嘴。
現有的噴嘴在將流體的壓力能轉換為動能時，由於在圓錐部(縮徑段)處發生摩擦，一部分動能將變成熱能，因此噴嘴效率低。此外，由於噴嘴處流體的紊流度高，故會產生噴流噪音。
本發明的目的是，改變噴嘴的內部形狀，以提高噴嘴效率並降低噴流噪音。
本發明的第2構成是，在第1構成中，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。
本發明中，以第1構成中所說的曲面作為流體噴嘴的內部形狀的縮徑段，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是本發明的流體噴嘴的剖視圖。
圖2B及圖2C是現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係。
圖4B示出噴流的壓力與流量之間的關係。
根據本發明實施形式的噴嘴的形狀如圖2A所示，內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於軸線X的唇部2，在唇部2的後部有截頭圓錐形的圓錐部3與之銜接，在圓錐部3的後部銜接有圓筒表面部4。
圖3A～圖3C示出對本發明的噴嘴a(參照圖2A)與現有噴嘴b、c(參照圖2B、2C)進行實驗的結果。圖3A示出在噴流的半徑與噴嘴的出口內徑相等處的、垂直於軸線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換成了流體的動能。即，本發明的噴嘴a與現有的噴嘴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徑相等處的、垂直於軸線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換成了流體的動能)。即，本發明的噴嘴a與現有噴嘴b、c相比，噴嘴效率要高得多。
圖3C示出平行於軸線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是噴嘴的出口內徑)，Y軸是流速u(m/s)。在x/d為0(噴嘴出口位置)～6的範圍內，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的範圍內，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的範圍內，本發明的噴嘴a比現有噴嘴b、c噴嘴效率要高。
圖4A、4B示出對本發明的噴嘴(5)、(6)與現有噴嘴(1)～(4)進行實驗的結果。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，本發明的噴嘴(5)、(6)與現有噴嘴(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，本發明的噴嘴(5)、(6)與現有噴嘴(1)～(4)相比，流量要大。
根據實驗，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。採用上述最佳值時，能夠獲得最佳噴嘴效率(節能效果)及低噪音的效果。
權利要求
1.一種流體噴嘴，設噴嘴的入口半徑為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為軸旋轉而得到的曲面作為內部形狀的縮徑段。
2.如權利要求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
本發明的目的是改變噴嘴的內部形狀以提高噴嘴效率並降低噴流噪音。一種流體噴嘴,設噴嘴的入口半徑為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 優先權日2001年1月12日
發明者許宏慶, 郝華, 楊岱強 申請人:Smc株式會社