气体辅助的流体雾化喷射器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于直接向内燃发动机的气缸进行喷射的液体喷射器雾化器，其具有加压液体的供应部和加压气体的供应部、主体以及喷嘴，该喷嘴具有各自用于液体和气体的两个或更多个喷口。每个喷口将计量的加压液体或气体的射流从喷射器主体引导喷出。液体射流中的至少两股对准一个或更多个碰撞点，其中，至少两股气体射流在相同的碰撞点或另一个碰撞点碰撞，从而生成细密的雾化液体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体辅助的流体雾化喷射器I.相关参考的交叉引证本申请要求于2013年10月15日提交的美国临时专利申请序列号61/891,111的权益，通过引用将其内容结合于此。本申请通过引用将于2013年10月15日提交的题目为“LIQUIDINJECTORATOMIZERWITHCOLLIDINGJETS(具有碰撞射流的液体喷射器雾化器)”的共同拥有、共同未决的美国临时专利申请第61/891,118号的全部公开和内容进一步结合于此。II.
本公开总体上涉及一种用于生成雾化液体的设备和方法。更具体地，本公开涉及气体辅助的雾化液体喷射器。III.
技术介绍
通常，在压力雾化器中，通过由气体介质提供另外的能量来改善雾化品质。现有技术中采用两种常用技术，名为空气辅助和空气鼓风。空气辅助和空气鼓风以类似的原理操作，但在‘空气’组分的量方面不同。在空气辅助技术中，以非常高的速度(或压力)采用少量空气，而在空气鼓风技术中，以低速度采用相对大量的空气。应当以相对于待雾化的液体的相关参数的相对术语理解空气的量和速度两者。在所有情况下，雾化取决于用一些紊流打散从喷口出来的液柱的空气剪切，并也可以实现一些蒸发。应当理解的是，与在相同压力下雾化的液体相比，气体或空气在相同的压力下实现量级较高的速度。还存在限定空气流和液体流在什么地方相互作用的两种常用技术：两种流在雾化器主体内侧相互作用的‘内混合型’和两种流在离开它们各自的喷口之后两种流在外侧相互作用的‘外混合型’。在这些概念中，雾化都是由于空气在液体射流或液膜上运动的紊流剪切行为而实现。还已知其中两股或更多股气体或空气射流与中心液体射流在共同焦点处碰撞的雾化器。还存在已知两股或更多股同轴复合射流在共同焦点处碰撞的进一步设计。IV.
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式是雾化喷射器，其具有喷射器主体、和配置为在喷射器主体的内部或外部调节通过气体喷口的流量或压力的气体调节装置。喷射器主体构造有液体入口、主体内部或主体外侧的液体计量装置、和包括喷嘴的液体出口。喷嘴包括内端、外端、和从内端开始并在外端处以相应的液体喷口终止的两个或更多个通道。在本专利技术的一个实施方式中，推动加压液体通过两个或更多个通道而到达终止于每个通道的喷口，并推动至少一股气体射流通过气体喷口，其中，每个液体喷口和每个气体喷口分别引导加压液体和气体的射流。将喷口配置为使得至少两股液体射流和两股气体射流对准喷射器外部的一个或多个共同焦点，其中，每个焦点处的加压液体射流和气体射流的碰撞形成雾化形式的液体。在本专利技术的另一个实施方式中，喷射器包括在焦点处碰撞的至少两股液体射流，和在焦点碰撞的至少两股气体射流。在本专利技术的一个实施方式中，碰撞液体射流的焦点与碰撞气体射流的焦点相同。在本专利技术的一个实施方式中，碰撞液体射流的焦点与碰撞气体射流的焦点不同。在本专利技术的一个实施方式中，每股液体射流和喷射器的中心轴线之间形成的角度在5°和85°之间，包括5°和85°。在另一个实施方式中，每股气体射流和喷射器的中心轴线之间形成的角度在0°和75°之间，但是不包括0°而包括75°。在另一个实施方式中，每股液体射流和喷射器的中心轴线之间形成的角度在5°和85°之间，包括5°和85°，以及每股气体射流和喷射器的中心轴线之间的形成的角度在0°和75°之间，但不包括0°而包括75°。在本专利技术的一个实施方式中，应用至液体的压力在0和3000bar之间，包括0和3000bar，和上述范围内的任意之间的任意值。在0和200bar之间加压气体，包括0和200bar。液体计量装置提供了精确量的液体流量以及气体计量提供了精确量的气体流量。液体计量提供了精确的起止时间，以及气体计量提供了精确的起止时间。如果在环境压力内雾化，那么在一个实施方式中，应用至液体的压力可以是约2bar至约100bar。如果将液体喷射至具有较高压力的空间内，那么雾化压力可以在约30bar至约2000bar的范围内。从约1bar至约40bar加压气体。在本专利技术的另一个实施方式中，液体射流具有大于5m/s的离开喷口的速度。可替换地，液体射流具有大于50m/s的离开喷口的速度。在本专利技术的另一个实施方式中，任意液体喷口和碰撞点之间的距离小于喷射器主体的3倍直径。可替换地，任意液体喷口和碰撞点之间的距离小于两个最远的喷口之间的三倍距离，以及在另一个实施方式中，任意液体喷口和碰撞点之间的距离小于两个最远的液体或气体喷孔之间的距离，无论哪个较小。在本专利技术的另一个实施方式中，喷口直径大于50μm。通过单独的喷嘴产生液体射流或气体射流。液体选自水、水溶液、悬浮液和乳液。液体是选自汽油、柴油、醇、JP8、煤油、和它们的任意混合物中的燃料。喷射器应用于选自往复式内燃发动机、旋转式内燃发动机、燃气涡轮发动机和喷气式发动机中的发动机。该喷射器具有2股至30股液体射流碰撞和2股至30股气体射流碰撞。在本专利技术的一个实施方式中，提供了使用本文以下所描述的气体辅助喷射器雾化流体的方法。V.附图的简要说明通过以下描述、所附权利要求、和附图将更好地理解本专利技术的实施方式的这些和其他特征、方面、和优势，在附图中：图1示出了本专利技术的一个示例性实施方式的方框图。图2示出了表示作为雷诺数Re＝(V.d.ρ)/μ的函数的球形液滴的阻力系数的曲线图，其中，V是液滴和介质之间的相对速度，d是以m为单位的液滴直径，ρ是以kg/m3为单位的介质密度，以及μ是以(Pa.s)或(kg/m/s)为单位的介质的粘度。图3示出了可在本专利技术中采用的喷口的多个非限制性图案。VI.具体实施方式术语表定义以下术语以有助于详细描述本专利技术的雾化器的结构和操作。ΔP–喷射压力(高于环境压力)-以Pa为单位。Ao–喷口面积＝πdo2/4，以m2为单位；do–喷口直径，以m为单位。EFP–等效力参数。ρ–密度，以kg/m3为单位。σ–液体的表面张力，以N/m为单位。Cd–喷口流出系数。Cv–喷口速度系数。n-喷口或射流数W–质量流动速率＝n×Cd×Ao(2ΔP×ρ)1/2，以kg/s为单位。Q–体积流动速率＝W/ρ＝n×Cd×Ao(2ΔP/ρ)1/2，以m3/s为单位。α–射流轴线和主体轴线a-a之间的通用角；根据情况或θ。RoEinA–轴向的能量流入速率＝W(ΔP/ρ)Cos2α。RoEinR–径向的能量流入速率＝W(ΔP/ρ)Sin2α。RoMinA–轴向的动量流入速率＝W(2ΔP/ρ)1/2Cosα。RoMinR–径向的动量流入速率＝W(2ΔP/ρ)1/2Sinα。V–孔口速度，以m/s为单位；V＝Cv.(2ΔP/ρ)1/2为了清楚起见，以下引用的脚注为“L”的所有参数和变量指示该参数或变量涉及液体，以及脚注为“g”的所有参数和变量指示该参数或变量涉及气体。本公开的示例性实施方式参考图1，示出了多种可能的实施方式。将喷射器主体1通过其中心轴线a-a示出为仅用于说明性目的的喷射器末端部分。喷射器主体1包含环形的(环状的)腔体2和3，其与相应的入口通道4和5流体连通。从环形腔体2，由虚线表示的多个流出通道，以射流形式传送供应至腔体2的加压流体，加压流体在各个焦点P1、P2和P3处聚集并通过喷射器主体1的外部上的各个排出喷口分别以角度和倾斜。类似地，从环形腔体3，由虚线表示的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生雾化液体的液体喷射器，所述液体喷射器包括：喷射器主体，所述喷射器主体包括：液体入口，在所述主体的内部或所述主体的外侧的液体计量装置，以及液体出口，包括喷嘴，所述喷嘴包括中心轴线、内端、和外端、从所述内端开始并在所述外端处以相应的液体喷口终止的两个或更多个通道；以及气体调节装置，所述气体调节装置被配置为对通过所述喷射器主体的内部或外部的气体喷口的气体的流量或压力进行调节；其中，加压液体被迫通过所述两个或更多个通道至终止于每个通道的所述喷口，以及至少一股气体射流被迫通过所述气体喷口，其中，每个液体喷口和每个气体喷口引导所述加压液体和气体的射流，其中，所述喷口被配置为使得至少两股液体射流和两股气体射流对准所述喷射器的外部的一个或更多个共同焦点，其中，每个焦点处的加压液体射流和气体射流的碰撞形成雾化形式的液体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.15 US 61/891,1111.一种用于产生雾化液体的液体喷射器，所述液体喷射器包括：喷射器主体，所述喷射器主体包括：液体入口，在所述喷射器主体的内部或所述喷射器主体的外侧的液体计量装置，以及液体出口，包括喷嘴，所述喷嘴包括中心轴线、内端、和外端、从所述内端开始并在所述外端处以相应的液体喷口终止的两个或更多个通道；以及气体调节装置，所述气体调节装置被配置为对通过所述喷射器主体的内部或外部的气体喷口的气体的流量或压力进行调节；其中，加压液体被迫通过所述两个或更多个通道至终止于每个通道的所述液体喷口，以及至少一股气体射流被迫通过所述气体喷口，其中，每个所述液体喷口和每个所述气体喷口引导所述加压液体和气体的射流，其中，所述液体喷口和所述气体喷口被配置为使得至少两股液体射流和两股气体射流对准所述液体喷射器的外部的一个或更多个共同焦点，其中，每个焦点处的加压液体射流和气体射流的碰撞形成雾化形式的液体。2.根据权利要求1所述的用于产生雾化液体的液体喷射器，所述液体喷射器包括：喷射器主体，包括：液体入口，在所述喷射器主体的内部或所述喷射器主体的外侧的液体计量装置，以及液体出口，包括喷嘴，所述喷嘴包括中心轴线、内端、和外端、从所述内端开始并在所述外端处以相应的液体喷口终止的两个或更多个通道；以及气体调节装置，所述气体调节装置被配置为对通过所述喷射器主体的内部或外部的气体喷口的气体的流量或压力进行调节；其中，加压液体被迫通过所述两个或更多个通道至终止于每个通道的相应的所述液体喷口，其中，每个所述液体喷口和每个所述气体喷口分别引导所述加压液体和气体的射流，其中，所述液体喷口和所述气体喷口配置为使得至少两股液体射流和两股气体射流对准所述喷射器主体的外部的一个或两个焦点，并且其中，液体射流和气体射流在每个焦点处的碰撞形成雾化形式的液体。3.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，每股液体射流和所述液体喷射器的中心轴线之间形成的角度在5°和85°之间，包括5°和85°，并且每股气体射流和所述液体喷射器的中心轴线之间形成的角度在0°和75°之间，不包括0°而包括75°。4.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，应用至所述液体的压力在0和3000bar之间，包括0和3000bar。5.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，在0和200bar之间加压所述气体，包括0和200bar。6.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体计量装置提供精确量的液体流量，并且所述气体调节装置提供精确量的气体流量。7.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体计量装置提供精确的起止时间，并且所述气体调节装置提供精确的起止时间。8.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体射流具有大于5m/s的离开所述喷口的速度。9.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体射流具有大于500m/s的离开所述喷口的速度。10.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述气体射流具有大于250m/s的离开所述喷口的速度。11.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述气体射流具有大于5000m/s的离开所述喷口的速度。12.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，任一液体喷口与焦点处的碰撞之间的距离小于两个最远液体喷口之间的距离的三倍。13.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，任一液体喷口与焦点处的碰撞之间的距离小于两个最远液体喷口之间的距离。14.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体喷口的直径大于50μm。15.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体射流或气体射流由单独的喷嘴产生。16.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述气体是空气。17.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体选自水、水溶液、悬浮液和乳液。18.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体是选自汽油、柴油、醇、JP8、煤油、和它们的任意混合物中的燃料。19.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体喷射器应用于选自往复式内燃发动机、旋转式内燃发动机、燃气涡轮发动机和喷气式发动机中的发动机。20.根据权利要求1或2所述的液体喷射器，其中，所述液体喷射器具有2至30股液体或气体射流，包括碰撞的。21.一种用于产生雾化液体的液体喷射器，所述液体喷射器包括：喷射器主体，包括：液体入口，在所述喷射器主体的内部或所述喷射器主体的外侧的液体计量装置，以及液体出口，包括喷嘴，所述喷嘴包括中心轴线、内端、和外端、从所述内端开始并在所述外端处以相应的液体喷口终止的两个或更多个通道；以及气体调节装置，所述气体调节装置被配置为对通过所述喷射器主体的外部的气体喷口的气体的流量或压力进行调节；其中，加压液体被迫通过所述两个或更多个通道至终止于每个通道的所述喷口，并且至少一股气体射流被迫通过所述气体喷口，其中，每个所述液体喷口和每个所述气体喷口引导所述加压液体和气体的射流，至少两股液体射流在第一焦点处碰撞；并且至少两股气体射流在第二焦点处碰撞，所述第一焦点和第二焦点彼此并置，其中，所述第一焦点与所述第二焦点之间的距离在小于所述液体喷口的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼马尔·穆利，奥萨南·L·巴罗斯内托，
申请(专利权)人：秘方能源私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG