专利名称：超音速喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于吹除运动平面上的粘性流体的超音速喷嘴，特别适合于在冷轧带材成品机架出口乳化液吹扫装置上使用。
现有技术中冷轧带材成品机架出口乳化液吹扫装置上使用的喷嘴如
图12、13所示，其收缩段、扩散段均为直线型廓线，属于一般的扩压管。从理论上分析，这种内流道结构容易产生冲击波和大量紊流，造成能量损失。致使该喷嘴流量大，超音速段距离短，随着射流距离沿长，气流速度很快衰减，到达工作表面时，速度已减到很小。另外，这种喷嘴大多是采用简单工艺，随意压制而成的，内流道不规则，各喷嘴无统一参数，所产生射流为出口马赫数自由变化的无控制射流，造成吹扫装置的气流场不均匀，达不到吹除效果。
本实用新型的目的是提供一种流量小，超音速段距离长，吹除力度大，射流出口马赫数可以控制的超音速喷嘴，以满足在冷轧带材成品机架出口乳化液吹扫装置上使用的性能要求。
本实用新型的目的是这样实现的。
一种超音速喷嘴，包括收缩段、喉道和扩散段，喉道横截面为圆形，收缩段是由过喉道上一点B的曲线BC绕喷嘴轴线旋转得到的，喷嘴的气流出口横截面为矩形，扩散段是由喉道至气流出口的各对称于喷嘴轴线的矩形横截面，在垂直相交处采用半径递减的圆弧过渡，平滑连接得到的。
收缩段曲线BC是两相互外切的圆弧构成的双圆弧曲线。
气流出口矩形横截面的宽度H与厚度b之比H/b＝4.5～5.5。
构成扩散段的各矩形横截面的宽度Hi是按半扩张角α＝8.5 °～10°的正切为斜率的直线AB变化的，直线AB与过喉道的收缩段曲线BC相切，厚度bi是按由喉道向气流出口方向收敛与喉道平滑过渡的弧线A′B′变化的。
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详述。
图1为本实用新型超音速喷嘴的结构图。
图2为
图1的A-A剖视图。
图3～
图11为
图1的I-IX断面视图。
图12为现有技术中喷嘴的结构图。
图13为
图12的B-B剖视图。
如
图1、2所示，本实用新型超音速喷嘴，包括有收缩段1、喉道2和扩散段3。喉道2横截面为圆形。收缩段1是由过喉道2上B点的两相互外切的半径分别为R1、R2的圆弧构成的双圆弧曲线BC绕喷嘴轴线旋转得到的，B点即为喉道。喷嘴的气流出口4横截面为宽度H与厚度b之比H/b＝4.91的矩形。扩散段3是由喉道2至气流出口4的各对称于喷嘴轴线的矩形横截面，在垂直相交处采用半径递减的圆弧ri过渡，平滑连接得到的，如图3～
图11所示。构成扩散段3的各矩形横截面的宽度Hi是按半扩张角α＝9°20′的正切为斜率的直线AB变化的，直线AB与过喉道2的收缩段曲线BC相切，厚度bi是按由喉道2向气流出口4方向收敛与喉道平滑过渡的半径为R的圆弧线A′B′变化的。
该喷嘴采用陶芯浇铸工艺精密铸造制成，内流道为规整的流线型。气流进口端加工有螺纹连接段6，外壁中部有一段六角形凸台5，便于喷嘴的安装更换。
工作时，喷嘴的流线型内流道，可减少对气流的冲击波和摩擦，使能量损失和紊流降至最低限度，将压缩空气的势能有效地转化为动能。在流量较小的情况下，保证出口后的气流在较长一段距离内保持超音速。将喷嘴安装于距离被吹扫带材表面160mm处，给喷嘴提供进口压力等于0.6MPa的压缩空气时，被吹扫表面气流速度与音速之比可达9.1马赫数。现场对多个相同尺寸参数的喷嘴测试表明，在进口压缩空气压力相同的情况下，其射流出口的速度基本相同。
本实用新型与现有技术相比所具有的优点是流量小，压缩空气消耗量仅为现有喷嘴的40％。超音速段距离长，可为现有技术的1.3～2.5倍，吹除力度大，射流出口马赫数可以控制。完全能够满足在冷轧带材成品机架出口乳化液吹扫装置上使用的性能要求。下表为经测试得到的本实用新型超音速喷嘴与现有技术中喷嘴的性能对比表。
权利要求1.一种超音速喷嘴，包括收缩段、喉道和扩散段，喉道横截面为圆形，其特征在于收缩段(1)是由过喉道(2)上一点B的曲线BC绕喷嘴轴线旋转得到的，喷嘴的气流出口(4)横截面为矩形，扩散段(3)是由喉道(2)至气流出口(4)的各对称于喷嘴轴线的矩形横截面，在垂直相交处采用半径递减的圆弧过渡，平滑连接得到的。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于所述的收缩段(1)曲线BC是两相互外切的圆弧构成的双圆弧曲线。
3.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于所述的气流出口(4)矩形横截面的宽度H与厚度b之比H/b＝4.5～5.5。
4.根据权利要求1-4所述的喷嘴，其特征在于所述的构成扩散段(3)的各矩形横断面的宽度Hi是按半扩张角α＝8.5 °～10°的正切为斜率的直线AB变化的，直线AB与过喉道(2)的收缩段曲线BC相切，厚度bi是按由喉道(2)向气流出口(4)方向收敛与喉道(2)平滑过渡的弧线A′B′变化的。
专利摘要本实用新型公开了一种用于吹除运动平面上粘性流体的超音速喷嘴,收缩段(1)是由过喉道(2)上一点B的曲线BC绕喷嘴轴线旋转得到的,气流出口(4)横截面为矩形,扩散段(3)是由喉道(2)至气流出口(4)的各对称于喷嘴轴线的矩形横截面,在垂直相交处采用半径递减的圆弧过渡,平滑连接得到的。该喷嘴采用陶芯浇铸工艺精密铸造制成,内流道为规整的流线型,流量小,超音速段距离长,射流出口马赫数可以控制,特别适合于在冷轧带材乳化液吹扫装置上使用。
文档编号B05B1/00GK2277833SQ9621194
公开日1998年4月8日 申请日期1996年5月22日 优先权日1996年5月22日
发明者王康健, 刘焱山, 杨有桂, 杨相皋, 徐耀环, 董劲予 申请人:宝山钢铁(集团)公司, 中国船舶科学研究中心上海分部