一种模块化喷射器的制作方法

本发明属于制冷、制热技术领域，特别涉及一种模块化喷射器。

背景技术：

喷射器利用了流体流速增加时压力降低、流速降低时压力升高的特性进行工作。喷射器入口处的高温、高压的主流流经主喷嘴，流速升高，压力降低，在吸气腔内产生低压区，吸入被引射流体。被引射流体经引射喷嘴提速后，与主流在等截面混合段内充分混合。最终混合后的流体流经扩压段，速度降低，压力升高。在整个过程中，喷射器利用了入口高温高压流体的势能，使得被引射的低压流体压力升高。

喷射器在制冷、制热技术中有较为广泛的应用。其中，将喷射器用在蒸汽压缩系统中替代节流阀，可有效利用常规制冷循环中制冷剂的节流损失，使压缩机吸气压力提升，从而减少压缩机功耗，提升系统性能。该技术理论上可大幅度提升系统COP，尤其对于R744、R410A等高工作压力的工质，具有较高的应用潜力。

喷射器的尺寸是否合理对制冷系统的性能好坏具有决定性的影响。系统工况改变时，喷射器各部分尺寸也需要变化，使系统性能达到最佳值。然而喷射器内部流体流动机理复杂，涉及超声速流动、相变、激波生成、两相流体混合等众多复杂流动现象，针对喷射器内部流动现象的理论研究仍不完善。目前，喷射器的结构设计较为困难，理论计算的结果与实际情况误差较大，仍需要进行大量实验测试以确定最终合理的喷射器几何参数。为此，采用便于更改喷射器结构的设计，对于喷射器系统的实验测试与实际应用具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模块化喷射器，为改变喷射器主要尺寸提供便利，以节省喷射器系统实验测试及实际应用的成本，并提高变工况下喷射器系统的性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种模块化喷射器，包括模块化主喷嘴、吸气段、模块化混合段和调节机构；调节机构、吸气段和模块化混合段依次连接；调节机构包括调节针和入口段；模块化主喷嘴设置在吸气段中；模块化主喷嘴的入口端连接在入口段上，出口端靠近模块化混合段的入口；调节针包括主体部和从主体部向前延伸的针，调节针的主体部部分外周设有外螺纹；入口段为空心管状，入口段内壁设置有内螺纹，与调节针外周设置的外螺纹配合连接；模块化主喷嘴内部中空，与入口段的内腔连通；调节针的针穿过入口段延伸至模块化主喷嘴中，用于调节模块化主喷嘴的喉部尺寸。

进一步的，模块化主喷嘴和入口段之间设置有聚四氟乙烯密封垫。

进一步的，模块化混合段的出口连接有模块化扩压端；吸气段、模块化混合段和模块化扩压段之间的接触面设置聚四氟乙烯密封垫圈。

进一步的，模块化主喷嘴与吸气段内壁之间设有若干O型密封圈。

进一步的，调节机构还包括定位段和调节螺母；吸气段固定在定位段与模块化混合段之间，调节螺母设置于定位段中，入口段外侧设置有外螺纹，与设置于定位段中的调节螺母配合连接。

进一步的，入口段上用于限制模块化主喷嘴与模块化混合段之间最小距离的键。

进一步的，调节针的主体部和入口段内壁之间设有若干O型密封圈。

进一步的，入口段的侧壁上开设有气体入口；吸气段上位于模块化主喷嘴出口旁侧设有吸气腔。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明通过将喷射器的重要结构分段模块化设计，使得喷射器的结构改变更加便捷，在喷射器系统实验测试的阶段，通过不同模块化部件之间的相互配合，可轻易实现大量喷射器尺寸的组合，可缩短实验所需的加工周期，为实验提供便利。并且各模块化部件的设计均遵循了互换性强、加工简单、节省用料的原则，在实验测试确定合适的喷射器尺寸后，在批量生产阶段，采用本设计也可节约加工的时间成本与金钱成本。

本发明中所设计的调节机构可在喷射器工作时对关键部位尺寸进行调节，使得喷射器的尺寸适应工况的改变，提升喷射器在制冷系统变工况下的性能。

附图说明

图1是喷射器结构简图；

图2是本发明的模块化喷射器结构示意图；

图3是图2所示喷射器的剖视图。

其中：1、模块化主喷嘴；2、吸气段；3、模块化混合段；4、模块化扩压段；5、调节针；6、入口段；7、定位段；8、调节螺母；9、键。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1所示，现有喷射器主要包含主喷嘴10、吸气腔20、吸气喷嘴30、混合段40及扩压段50，共5个主要部分。喷射器入口处的高温、高压的主流流经主喷嘴，流速升高，压力降低，在吸气腔内产生低压区，吸入被引射流体。被引射流体经引射喷嘴提速后，与主流在等截面混合段内充分混合。最终混合后的流体流经扩压段，速度降低，压力升高。

请参阅图2和图3所示的，本发明一种模块化喷射器，包括模块化主喷嘴1、吸气段2、模块化混合段3、模块化扩压段4和调节机构；调节机构、吸气段2、模块化混合段3和模块化扩压段4依次通过螺栓固定连接；调节机构包括调节针5、入口段6、定位段7、调节螺母8和键9；调节针5包括主体部和从主体部向前延伸至模块化主喷嘴1中的针，调节针5的主体部部分外周设有外螺纹；入口段6为空心管状，入口段内壁设置有内螺纹，与调节针5外周设置的外螺纹配合连接；调节针5的主体部部分漏在入口段6外部，能够旋转用于调节针在主喷嘴1中的位置；调节针5的主体部与入口段6的内壁之间设有多层O型密封圈，防止漏气。入口段6外侧设置有外螺纹，与设置于定位段7中的调节螺母8配合，转动调节螺母8即可实现入口段6的轴向移动；入口段6外侧还设置有用来安装键9的键槽；键槽中安装键9用于在调节螺母8转动时使入口段6直线运动，而不能转动。吸气段2内部设置有模块化主喷嘴1；模块化主喷嘴1的一端通过螺栓固定连接在入口段6上。

模块化主喷嘴1和入口段6之间设置有聚四氟乙烯密封垫；定位段3、吸气段2、模块化混合段3和模块化扩压段4的接触面设置聚四氟乙烯密封垫圈。

模块化主喷嘴1上设置有便于O型密封圈圈套的凹槽，凹槽中设有O型密封圈，防止模块化主喷嘴1与吸气段2之间漏气。

加工不同尺寸的模块化主喷嘴1、模块化混合段3及模块化扩压段4，可实现以下喷射器关键尺寸的变化：模块化主喷嘴1喉部直径、模块化主喷嘴1缩放角度，等截面模块化混合段3直径、长度，以及模块化扩压段4的扩张角度；

利用所设计的调节机构，可在制冷系统运行中更改喷射器尺寸。旋转调节针，可更改模块化主喷嘴1的喉部直径；旋转调节螺母，可改变模块化主喷嘴1出口至模块化混合段3入口的距离。

喷射器入口处的高温、高压的主流流经模块化主喷嘴1，流速升高，压力降低，在吸气段2内产生低压区，吸入被引射流体。被引射流体经引射喷嘴提速后，与主流在模块化混合段3内充分混合。最终混合后的流体流经模块化扩压段4，速度降低，压力升高。

通过查阅文献与大量实验测试，发现模块化主喷嘴1的喉部直径和缩放角度、模块化混合段3的直径和长度、模块化主喷嘴1主喷嘴出口至模块化混合段3入口距离以及扩压段角度这几个形状参数对喷射器的性能影响较大，而吸气段2、吸气喷嘴的结构对性能影响不大，因此对模块化主喷嘴1、混模块化混合段3及模块化扩压段4三部分专门采用了模块化设计，吸气段2则采用了定几何尺寸设计。实验时，仅需加工不同尺寸的模块化主喷嘴1、模块化混合段3与模块化扩压4段进行测试，以使系统性能达到最佳值。

转动调节针5及调节螺母8，即可在喷射器工作时改变模块化主喷嘴1的喉部直径和模块化主喷嘴1出口至混合段模块化4入口距离，以在变工况下使系统COP达到最大值。