一种喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种喷嘴，更具体地说，涉及一种提高排量性能的喷嘴。
【背景技术】
[0002] 安全阀是锅炉、压力容器和压力管道上极其重要的安全泄压装置，在承压设备或 系统超压时起自动泄压保护作用，其产品质量性能的好坏直接影响承压设备的安全运行。 在评价安全阀质量安全的三大指标一一壳体强度与密封、动作性能和排量性能中，排量性 能指标尤为重要，具体如下：
[0003] (1)安全阀排量不足会导致设备系统超压，造成承压特种设备爆炸；
[0004] (2)增加安全阀排放效率，有助于提高其单位面积排放量。这样，在相同的安全泄 放量要求下，承压特种设备可以实现最小的设备开孔，使应力分布更加合理，确保承压特种 设备安全。
[0005] (3)在应力分布更加合理的情况下，设备的开孔补强等更加易于实现。这样，能节 约大量钢材，使特种设备的生产更加经济合理，同时，也实现了节能减排。
[0006] 因此，安全阀排放效率的提高，能够确保特种设备安全、经济、环保的运行。
[0007] 安全阀排量性能的好坏主要取决于阀座喷嘴的结构形式，目前，绝大多数安全阀 厂家所生产的安全阀其阀座喷嘴的结构形式都是基于拉法尔缩放喷嘴的简单模型设计的。 随着流体流动的方向，喷嘴呈渐缩状态至喉径后不再渐缩而呈直管段。
[0008]由于我国相关标准对排量性能未作强制性技术指标要求，相关排量指标按厂家设 计文件要求执行，造成厂家并不足够重视排量性能指标。根据有关试验室的统计，绝大部分 安全阀在进行型式试验的排量测试时，其排放性能并不令人满意。美国ASM规定安全阀排 放系数为〇. 97以上，我国未作强制性规定，一般行业内约定俗成排放系数为0. 8左右即可。 由此可见，基于这种喷嘴结构形式的安全阀其排量性能具有较大的改善空间。
[0009] 相关技术中的喷嘴的结构形式大都是基于拉法尔缩放喷嘴的简单模型设计的，随 着流体流动的方向，喷嘴呈渐缩状态至喉径后不再渐缩而呈直管段。
[0010] 该喷嘴结构形式造成排放性能低下的原因是喷嘴的设计未充分考虑喷嘴内流场 的分布。根据流体力学的原理，在喷嘴流动过程中，沿流动方向，流体的压力在变小，但流体 的速度在增加，当达到喉径（d0处）时，速度达到当地音速。但由于流体与喷嘴壳体边缘的 摩擦作用，在靠近喷嘴壳体边缘时，流体速度是不断衰减的。当摩擦增大到一定程度时，喉 径（d0处）的流体整体或平均流速下降，甚至达不到当地音速。由于排量是与流速及流道 面积成正比，流速越大，流量越大。这样，由于流速的降低，造成流量的下降。
[0011] 造成流体与喷嘴壳体边缘的摩擦的原因如下：
[0012] 1、喷嘴壳体边缘的表面粗糙度；
[0013] 2、喷嘴壳体边缘的形状；
[0014] 针对表面粗糙度，我们可以通过提高加工精度来改善；但另一个产生摩擦的主要 原因就是喷嘴壳体边缘的形状与流体速度衰减的形状不同造成，该流体速度衰减的形状并 不是呈直线分布，而是呈流线型分布，正如我们的飞机、舰艇水下部分，为保证减少摩擦，其 外形都做成流线型，就是满足设备外形曲线形状与速度衰减的分布曲线一致。
【发明内容】
[0015] 本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种喷嘴，提高安全阀的排量性能。
[0016] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种喷嘴。
[0017] 在本实用新型所述的喷嘴中，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的一端设有喷嘴入口 端，与所述喷嘴入口端相对的另一端设有喷嘴出口端，所述喷嘴本体内部设有通道分别与 所述喷嘴入口端和所述喷嘴出口端相连通，其特征在于，所述通道的内壁形状呈弧形。
[0018] 优选地，所述喷嘴为安全阀喷嘴。
[0019] 优选地，所述喷嘴的通道内壁呈向内凹的弧形。
[0020] 优选地，所述喷嘴入口端的内径从所述喷嘴入口端到所述喷嘴出口端方向由大逐 渐变小。
[0021] 优选地，所述喷嘴出口端的内径从所述喷嘴入口端到所述喷嘴出口端方向由小逐 渐变大。
[0022] 实施本实用新型的喷嘴，具有以下有益效果：采用弧型管壁，使管壁形状符合流体 速度衰减的分布曲线，整体呈流线型结构形式，减少了流动阻力。
[0023] 进一步的，采用先缩再放的结构形式可以使流体的速度在通道内径最短处达到当 地音速进一步提升，超过当地音速。
【附图说明】
[0024] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0025] 图1是相关技术中喷嘴的结构示意图；
[0026] 图2是本实用新型实施例提供的喷嘴结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体 实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解 释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0028] 如图1所示，相关技术中的喷嘴的结构形式大都是基于拉法尔缩放喷嘴的简单模 型设计的，随着流体流动的方向，喷嘴呈渐缩状态至喉径后不再渐缩而呈直管段。
[0029] 本实用新型实施例提供的喷嘴如图2所示，包括喷嘴本体，喷嘴本体的一端设有 喷嘴入口端2,与喷嘴入口端2相对的另一端设有喷嘴出口端1，喷嘴本体内部设有通道分 别与喷嘴入口端2和喷嘴出口端1相连通，其特征在于，通道的内壁形状呈弧形。可以理解 的，喷嘴通道的内壁形状正是考虑流体速度衰减的形状设计的，采用弧形管壁，减少流动阻 力，提供流体流速。
[0030] 进一步的，该喷嘴为安全阀喷嘴。可以理解的，该喷嘴的弧形结构可以应用于其他 喷嘴，不局限于安全阀喷嘴。
[0031] 进一步的，喷嘴的通道内壁呈向内凹的弧形。可以理解的，采用向内凹的弧形结 构，使管壁形状符合流体速度衰减的分布曲线，整体呈流线型结构形式，减少了流动阻力。
[0032] 进一步的，喷嘴入口端2的内径从喷嘴入口端2到喷嘴出口端1方向由大逐渐变 小。具体的，喷嘴入口端2的内径随着流体的流入越来越小，到达喷嘴喉径处内径达到最 小，入口通道为渐缩通道。其中，喷嘴入口端2与喉径之间的长度h2是喉径内径d0的2至 8倍，喷嘴入口端2到喉径之间的弧形内壁的曲率半径R2是喉径内径d0的10至20倍。具 体倍数可以随意选取。
[0033] 进一步的，喷嘴出口端1的内径从喷嘴入口端2到喷嘴出口端1方向由小逐渐变 大。具体的，喷嘴出口端1的内径从喉径处开始随着流体的流出越来越大，出口通道为渐放 通道。其中，喷嘴出口端1与喉径之间的长度hi是喉径内径d0的0. 8至1. 2倍，喷嘴出口 端1到喉径之间的弧形内壁的曲率半径R1是喉径内径d0的2至6倍。具体倍数可以随意 选取。
[0034] 具体的，喷嘴入口端、出口端到喉径的长度h2、hl，喷嘴入口端、出口端到喉径之间 的弧形内壁的曲率半径R2、R1如表1。
[0035] 表1喷嘴的形状比例
[0036]
[0037] 下面以安全阀的阀座结构形式作为切入点，在不改变反冲盘结构形式及其开启高 度的情况下，利用SolidWorks仿真软件计算分析喷嘴结构形式对安全阀排放性能的影响， 从而优化喷嘴的结构设计。
[0038] 在不改变反冲盘结构形式及其开启高度的前提下，将阀座喷嘴的结构形式设计成 以下四种：
[0039] (1)喷嘴的渐缩通道和渐放通道都采用直壁，即直线模型；
[0040] (2)喷嘴的渐缩通道采用弧形过渡，渐放通道直壁，即下弧模型；
[0041] (3)喷嘴的渐放通道采用弧形过渡，渐缩通道直壁，即上弧模型；
[0042] (4)喷嘴的渐缩通道和渐放通道都采用弧形过渡，即双弧模型。
[0043] 根据SolidWorks中的仿真结果，表2列出四种模型的最高速度及其喉径处的速度 值。
[0044] 表2四种模型的最高速度、喉径处速度、安全阀排放量
[0045]
[0046] 由表2可知，喷嘴的渐缩通道和渐放通道都采用弧形时，其排放性能最优。表2中 的双弧模型就是本专利实施例。
[0047] 在本实施例中，喷嘴的内壁通道采用弧型管壁，使管壁形状符合流体速度衰减的 分布曲线，整体呈流线型结构形式，减少了流动阻力。进一步的，喷嘴采用先缩再放的结构 形式可以使流体的速度在通道内径最短处达到当地音速进一步提升，超过当地音速。
[0048] 可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体 和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由 组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用 新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的一端设有喷嘴入口端，与所述喷嘴入口端 相对的另一端设有喷嘴出口端，所述喷嘴本体内部设有通道分别与所述喷嘴入口端和所述 喷嘴出口端相连通，其特征在于，所述通道的内壁形状呈弧形。2. 根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴为安全阀喷嘴。3. 根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴的通道内壁呈向内凹的弧形。4. 根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴入口端的内径从所述喷嘴入口 端到所述喷嘴出口端方向由大逐渐变小。5. 根据权利要求4所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴出口端的内径从所述喷嘴入口 端到所述喷嘴出口端方向由小逐渐变大。
【专利摘要】本实用新型涉及一种喷嘴，该喷嘴包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的一端设有喷嘴入口端，与所述喷嘴入口端相对的另一端设有喷嘴出口端，所述喷嘴本体内部设有通道分别与所述喷嘴入口端和所述喷嘴出口端相连通，所述通道的内壁形状呈弧形。本实用新型提供的喷嘴，采用弧型管壁，使管壁形状符合流体速度衰减的分布曲线，整体呈流线型结构形式，减少了流动阻力。
【IPC分类】F16K51/00, F16K17/00
【公开号】CN204784892
【申请号】CN201520343900
【发明人】孙琦, 谢青延, 谢常欢
【申请人】深圳市特种设备安全检验研究院
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年5月25日