本發(fā)明屬于水射流切割、沖蝕脈沖噴嘴技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于空氣振諧的脈沖噴嘴。
背景技術(shù)：
高壓水射流技術(shù)是近代發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，其具備切割能力強(qiáng)、便于在狹小空間作業(yè)等優(yōu)點，在各個領(lǐng)域得到了越來越多的運用。脈沖水射流作為其中的一個分支，與連續(xù)水射流相比，有更強(qiáng)的切割、沖蝕能力和更高的沖蝕比能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
為產(chǎn)生脈沖射流，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。如公開號為CN1098337A的專利文獻(xiàn)公開了一種高效聚能振蕩脈沖射流噴嘴及其生產(chǎn)方法，公開號為CN102133562A的專利文獻(xiàn)公開了一種多功能自激振蕩磨料水射流發(fā)生裝置，公開號為專利文獻(xiàn)CN2699997Y的專利文獻(xiàn)公開了一種振蕩脈沖射流噴嘴，上述三項技術(shù)都屬于自激振蕩脈沖噴嘴。但是上述噴嘴為了產(chǎn)生自激振蕩效果，噴嘴內(nèi)部的振蕩腔結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工精度難以保證，而且由于僅僅依靠該結(jié)構(gòu)和特殊的邊界條件產(chǎn)生振蕩脈沖效果，其振蕩頻率難以控制。當(dāng)然也有部分學(xué)者對阻斷式脈沖噴嘴和錘擊式脈沖噴嘴進(jìn)行了研究，但均存在一定的問題，無法在現(xiàn)有的加工工藝基礎(chǔ)上推廣應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種基于空氣振諧的脈沖噴嘴，本發(fā)明所述噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，易于加工且設(shè)計原理巧妙，能夠利用氣壓的改變產(chǎn)生脈沖水射流。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種基于空氣振諧的脈沖噴嘴，包括設(shè)有流體通道的底座，底座位于流體通道的出口端處與噴頭可拆卸連接，噴頭外部罩設(shè)有罩體，罩體上對應(yīng)噴頭處設(shè)有出流孔；罩體與底座之間形成設(shè)有進(jìn)氣孔的腔體，腔體通過進(jìn)氣孔和出流孔與外界連通，進(jìn)氣孔處設(shè)有封堵機(jī)構(gòu)。
所述進(jìn)氣孔可以設(shè)置在罩體或者底座上，通過封堵機(jī)構(gòu)的封堵或開啟，可以控制腔體與外界的連通狀態(tài)：封堵進(jìn)氣孔時，高速射流從流體通道、噴嘴和出流孔中射出時，會將腔體內(nèi)的空氣卷走而使得腔體內(nèi)形成真空，導(dǎo)致射流射出的環(huán)境發(fā)生變化，射流的能量得到一定的消減，且在真空的作用下射流發(fā)散角會有所增加，進(jìn)而改變了射流的流場結(jié)構(gòu)，此刻射流處于非自由射流狀態(tài)，將進(jìn)氣孔開啟時，空氣進(jìn)入腔體，腔體與大氣壓連通，此時射流處于自由射流狀態(tài)；然后通過不斷切換進(jìn)氣孔的封堵、開啟狀態(tài)，可以得到頻率穩(wěn)定的脈沖射流。
優(yōu)選的，所述罩體與底座之間設(shè)有上、下端面通透的筒體，筒體兩端分別與罩體和底座過盈配合或螺紋連接，進(jìn)氣孔位于筒體上。
筒體的設(shè)計可以降低在底座或罩體上開設(shè)進(jìn)氣孔的加工難度。
優(yōu)選的，所述的封堵機(jī)構(gòu)為塞蓋或塞板。
塞蓋和塞板僅為最簡單結(jié)構(gòu)的封堵機(jī)構(gòu)，塞蓋和塞板可以通過人工或者自動機(jī)械控制，實現(xiàn)對進(jìn)氣孔的封堵、開啟的頻率性作業(yè)。
優(yōu)選的，所述的封堵機(jī)構(gòu)包括與進(jìn)氣孔過盈配合或螺紋連接的套筒，套筒上、下端面設(shè)有通孔，套筒下端面固設(shè)有彈簧，彈簧頂部設(shè)有用于封堵通孔的蓋片。
優(yōu)選的，所述的彈簧始終處于壓縮狀態(tài)。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，通過采用彈簧的彈性實現(xiàn)蓋片對套筒上端面通孔的封堵、開啟，進(jìn)而間接實現(xiàn)進(jìn)氣孔的封堵和開啟，降低了加工難度，而且脈沖的頻率通過改變彈簧的參數(shù)而得到調(diào)整。同樣的，腔體的大小和容積量的改變，也可以實現(xiàn)對脈沖頻率在0.5HZ-30HZ之間的調(diào)整。
優(yōu)選的，所述噴嘴嵌設(shè)于底座且通過與底座螺紋連接的端蓋壓緊。
由于需要根據(jù)實際應(yīng)用更換不同口徑的噴嘴，所以噴嘴與底座不一定是間隙配合，需要設(shè)置端蓋對噴嘴進(jìn)行壓緊。對于封堵噴嘴外壁與底座嵌孔之間間隙，需要采用端面密封或黃銅墊密封實現(xiàn)封堵，使得射流只能從噴嘴中射出。
優(yōu)選的，所述出流孔的孔徑為噴嘴口徑的1.3-1.5倍。出流孔的孔徑與噴嘴口徑的比例對腔體內(nèi)氣壓的調(diào)節(jié)影響較大，經(jīng)過申請人的多次試驗，選擇最優(yōu)的比值為1.3-1.5。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：
1）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，設(shè)計巧妙，本發(fā)明對噴嘴內(nèi)部的結(jié)構(gòu)無特殊要求，相對主流的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計另辟蹊徑：利用高速射流形成的卷吸作用聯(lián)合空氣的流通控制，對射流所述的腔體內(nèi)氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而形成頻率固定的脈沖射流，不僅降低了噴嘴的加工難度，而且保證了脈沖射流的頻率穩(wěn)定性和明顯延長使用壽命；
2）對封堵機(jī)構(gòu)的封堵、開啟的頻率和腔體內(nèi)空間體積的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可調(diào)節(jié)脈沖射流的頻率，操作方便。
附圖說明
圖1為具體實施方式中基于空氣振諧的脈沖噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，一種基于空氣振諧的脈沖噴嘴，包括設(shè)有流體通道的底座1，底座1位于流體通道的出口端處嵌設(shè)有噴頭6，且噴頭6通過與底座1螺紋連接的端蓋7壓緊，噴頭6外部罩設(shè)有罩體8，罩體8上對應(yīng)噴頭6處設(shè)有出流孔9；罩體8與底座1之間設(shè)有上、下端面通透的筒體2，筒體2兩端分別與罩體8和底座1螺紋連接，筒體2上設(shè)有進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔與套筒3螺紋連接，套筒3上、下端面設(shè)有通孔，套筒3下端面固設(shè)有處于壓縮狀態(tài)的彈簧5，彈簧5頂部設(shè)有用于封堵通孔的蓋片4。
本實施例通過壓縮狀態(tài)下的彈簧頂推蓋板，對套筒的通孔進(jìn)行封堵，進(jìn)而實現(xiàn)進(jìn)氣孔的封堵。本實施例所述技術(shù)方案工作狀態(tài)如下：
①高速射流從流體通道、噴嘴和出流孔中射出時，會將腔體內(nèi)的空氣卷走，由于彈簧頂推蓋板對套筒通孔封堵，使得腔體與外界不連通，進(jìn)而使得腔體內(nèi)形成真空，導(dǎo)致射流射出的環(huán)境發(fā)生變化，射流的能量得到一定消減，且在真空的作用下射流發(fā)散角會有所增加，進(jìn)而改變了射流的流場結(jié)構(gòu)，此刻射流處于非自由射流狀態(tài)；
②隨著非自由射流狀態(tài)的延續(xù)，腔體內(nèi)真空度持續(xù)提升，當(dāng)真空度達(dá)到一定程度時，蓋片在大氣壓的作用下克服彈簧推力而開啟通孔，腔體與大氣壓連通，此刻射流處于自由射流狀態(tài)，即普通空氣射流；但隨著腔體內(nèi)真空度的下降，蓋片受到彈簧推力作用繼而封堵通孔，并逐漸進(jìn)入非自由射流狀態(tài)，如此循環(huán)往復(fù)，形成頻率穩(wěn)定的脈沖射流。
同時，還可以改變腔體內(nèi)空間體積的大小以及彈簧參數(shù)，來對脈沖射流的頻率進(jìn)行調(diào)整，滿足本領(lǐng)域不同頻率脈沖射流的需求。