一種噴嘴的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種噴嘴，更具體地說，涉及一種提高排量性能的噴嘴。
【背景技術】
[0002] 安全閥是鍋爐、壓力容器和壓力管道上極其重要的安全泄壓裝置，在承壓設備或 系統超壓時起自動泄壓保護作用，其產品質量性能的好壞直接影響承壓設備的安全運行。 在評價安全閥質量安全的三大指標一一殼體強度與密封、動作性能和排量性能中，排量性 能指標尤為重要，具體如下：
[0003] (1)安全閥排量不足會導致設備系統超壓，造成承壓特種設備爆炸；
[0004] (2)增加安全閥排放效率，有助于提高其單位面積排放量。這樣，在相同的安全泄 放量要求下，承壓特種設備可以實現最小的設備開孔，使應力分布更加合理，確保承壓特種 設備安全。
[0005] (3)在應力分布更加合理的情況下，設備的開孔補強等更加易于實現。這樣，能節 約大量鋼材，使特種設備的生產更加經濟合理，同時，也實現了節能減排。
[0006] 因此，安全閥排放效率的提高，能夠確保特種設備安全、經濟、環保的運行。
[0007] 安全閥排量性能的好壞主要取決于閥座噴嘴的結構形式，目前，絕大多數安全閥 廠家所生產的安全閥其閥座噴嘴的結構形式都是基于拉法爾縮放噴嘴的簡單模型設計的。 隨著流體流動的方向，噴嘴呈漸縮狀態至喉徑后不再漸縮而呈直管段。
[0008]由于我國相關標準對排量性能未作強制性技術指標要求，相關排量指標按廠家設 計文件要求執行，造成廠家并不足夠重視排量性能指標。根據有關試驗室的統計，絕大部分 安全閥在進行型式試驗的排量測試時，其排放性能并不令人滿意。美國ASM規定安全閥排 放系數為〇. 97以上，我國未作強制性規定，一般行業內約定俗成排放系數為0. 8左右即可。 由此可見，基于這種噴嘴結構形式的安全閥其排量性能具有較大的改善空間。
[0009] 相關技術中的噴嘴的結構形式大都是基于拉法爾縮放噴嘴的簡單模型設計的，隨 著流體流動的方向，噴嘴呈漸縮狀態至喉徑后不再漸縮而呈直管段。
[0010] 該噴嘴結構形式造成排放性能低下的原因是噴嘴的設計未充分考慮噴嘴內流場 的分布。根據流體力學的原理，在噴嘴流動過程中，沿流動方向，流體的壓力在變小，但流體 的速度在增加，當達到喉徑（d0處）時，速度達到當地音速。但由于流體與噴嘴殼體邊緣的 摩擦作用，在靠近噴嘴殼體邊緣時，流體速度是不斷衰減的。當摩擦增大到一定程度時，喉 徑（d0處）的流體整體或平均流速下降，甚至達不到當地音速。由于排量是與流速及流道 面積成正比，流速越大，流量越大。這樣，由于流速的降低，造成流量的下降。
[0011] 造成流體與噴嘴殼體邊緣的摩擦的原因如下：
[0012] 1、噴嘴殼體邊緣的表面粗糙度；
[0013] 2、噴嘴殼體邊緣的形狀；
[0014] 針對表面粗糙度，我們可以通過提高加工精度來改善；但另一個產生摩擦的主要 原因就是噴嘴殼體邊緣的形狀與流體速度衰減的形狀不同造成，該流體速度衰減的形狀并 不是呈直線分布，而是呈流線型分布，正如我們的飛機、艦艇水下部分，為保證減少摩擦，其 外形都做成流線型，就是滿足設備外形曲線形狀與速度衰減的分布曲線一致。
【發明內容】
[0015] 本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種噴嘴，提高安全閥的排量性能。
[0016] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種噴嘴。
[0017] 在本實用新型所述的噴嘴中，包括噴嘴本體，所述噴嘴本體的一端設有噴嘴入口 端，與所述噴嘴入口端相對的另一端設有噴嘴出口端，所述噴嘴本體內部設有通道分別與 所述噴嘴入口端和所述噴嘴出口端相連通，其特征在于，所述通道的內壁形狀呈弧形。
[0018] 優選地，所述噴嘴為安全閥噴嘴。
[0019] 優選地，所述噴嘴的通道內壁呈向內凹的弧形。
[0020] 優選地，所述噴嘴入口端的內徑從所述噴嘴入口端到所述噴嘴出口端方向由大逐 漸變小。
[0021] 優選地，所述噴嘴出口端的內徑從所述噴嘴入口端到所述噴嘴出口端方向由小逐 漸變大。
[0022] 實施本實用新型的噴嘴，具有以下有益效果：采用弧型管壁，使管壁形狀符合流體 速度衰減的分布曲線，整體呈流線型結構形式，減少了流動阻力。
[0023] 進一步的，采用先縮再放的結構形式可以使流體的速度在通道內徑最短處達到當 地音速進一步提升，超過當地音速。
【附圖說明】
[0024] 下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：
[0025] 圖1是相關技術中噴嘴的結構示意圖；
[0026] 圖2是本實用新型實施例提供的噴嘴結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和具體 實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅用于解 釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0028] 如圖1所示，相關技術中的噴嘴的結構形式大都是基于拉法爾縮放噴嘴的簡單模 型設計的，隨著流體流動的方向，噴嘴呈漸縮狀態至喉徑后不再漸縮而呈直管段。
[0029] 本實用新型實施例提供的噴嘴如圖2所示，包括噴嘴本體，噴嘴本體的一端設有 噴嘴入口端2,與噴嘴入口端2相對的另一端設有噴嘴出口端1，噴嘴本體內部設有通道分 別與噴嘴入口端2和噴嘴出口端1相連通，其特征在于，通道的內壁形狀呈弧形。可以理解 的，噴嘴通道的內壁形狀正是考慮流體速度衰減的形狀設計的，采用弧形管壁，減少流動阻 力，提供流體流速。
[0030] 進一步的，該噴嘴為安全閥噴嘴。可以理解的，該噴嘴的弧形結構可以應用于其他 噴嘴，不局限于安全閥噴嘴。
[0031] 進一步的，噴嘴的通道內壁呈向內凹的弧形。可以理解的，采用向內凹的弧形結 構，使管壁形狀符合流體速度衰減的分布曲線，整體呈流線型結構形式，減少了流動阻力。
[0032] 進一步的，噴嘴入口端2的內徑從噴嘴入口端2到噴嘴出口端1方向由大逐漸變 小。具體的，噴嘴入口端2的內徑隨著流體的流入越來越小，到達噴嘴喉徑處內徑達到最 小，入口通道為漸縮通道。其中，噴嘴入口端2與喉徑之間的長度h2是喉徑內徑d0的2至 8倍，噴嘴入口端2到喉徑之間的弧形內壁的曲率半徑R2是喉徑內徑d0的10至20倍。具 體倍數可以隨意選取。
[0033] 進一步的，噴嘴出口端1的內徑從噴嘴入口端2到噴嘴出口端1方向由小逐漸變 大。具體的，噴嘴出口端1的內徑從喉徑處開始隨著流體的流出越來越大，出口通道為漸放 通道。其中，噴嘴出口端1與喉徑之間的長度hi是喉徑內徑d0的0. 8至1. 2倍，噴嘴出口 端1到喉徑之間的弧形內壁的曲率半徑R1是喉徑內徑d0的2至6倍。具體倍數可以隨意 選取。
[0034] 具體的，噴嘴入口端、出口端到喉徑的長度h2、hl，噴嘴入口端、出口端到喉徑之間 的弧形內壁的曲率半徑R2、R1如表1。
[0035] 表1噴嘴的形狀比例
[0036]
[0037] 下面以安全閥的閥座結構形式作為切入點，在不改變反沖盤結構形式及其開啟高 度的情況下，利用SolidWorks仿真軟件計算分析噴嘴結構形式對安全閥排放性能的影響， 從而優化噴嘴的結構設計。
[0038] 在不改變反沖盤結構形式及其開啟高度的前提下，將閥座噴嘴的結構形式設計成 以下四種：
[0039] (1)噴嘴的漸縮通道和漸放通道都采用直壁，即直線模型；
[0040] (2)噴嘴的漸縮通道采用弧形過渡，漸放通道直壁，即下弧模型；
[0041] (3)噴嘴的漸放通道采用弧形過渡，漸縮通道直壁，即上弧模型；
[0042] (4)噴嘴的漸縮通道和漸放通道都采用弧形過渡，即雙弧模型。
[0043] 根據SolidWorks中的仿真結果，表2列出四種模型的最高速度及其喉徑處的速度 值。
[0044] 表2四種模型的最高速度、喉徑處速度、安全閥排放量
[0045]
[0046] 由表2可知，噴嘴的漸縮通道和漸放通道都采用弧形時，其排放性能最優。表2中 的雙弧模型就是本專利實施例。
[0047] 在本實施例中，噴嘴的內壁通道采用弧型管壁，使管壁形狀符合流體速度衰減的 分布曲線，整體呈流線型結構形式，減少了流動阻力。進一步的，噴嘴采用先縮再放的結構 形式可以使流體的速度在通道內徑最短處達到當地音速進一步提升，超過當地音速。
[0048] 可以理解的，以上實施例僅表達了本實用新型的優選實施方式，其描述較為具體 和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制；應當指出的是，對于本領域 的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，可以對上述技術特點進行自由 組合，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍；因此，凡跟本實用 新型權利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應屬于本實用新型權利要求的涵蓋范圍。
【主權項】
1. 一種噴嘴，包括噴嘴本體，所述噴嘴本體的一端設有噴嘴入口端，與所述噴嘴入口端 相對的另一端設有噴嘴出口端，所述噴嘴本體內部設有通道分別與所述噴嘴入口端和所述 噴嘴出口端相連通，其特征在于，所述通道的內壁形狀呈弧形。2. 根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴為安全閥噴嘴。3. 根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴的通道內壁呈向內凹的弧形。4. 根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴入口端的內徑從所述噴嘴入口 端到所述噴嘴出口端方向由大逐漸變小。5. 根據權利要求4所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴出口端的內徑從所述噴嘴入口 端到所述噴嘴出口端方向由小逐漸變大。
【專利摘要】本實用新型涉及一種噴嘴，該噴嘴包括噴嘴本體，所述噴嘴本體的一端設有噴嘴入口端，與所述噴嘴入口端相對的另一端設有噴嘴出口端，所述噴嘴本體內部設有通道分別與所述噴嘴入口端和所述噴嘴出口端相連通，所述通道的內壁形狀呈弧形。本實用新型提供的噴嘴，采用弧型管壁，使管壁形狀符合流體速度衰減的分布曲線，整體呈流線型結構形式，減少了流動阻力。
【IPC分類】F16K51/00, F16K17/00
【公開號】CN204784892
【申請號】CN201520343900
【發明人】孫琦, 謝青延, 謝常歡
【申請人】深圳市特種設備安全檢驗研究院
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年5月25日