[发明专利]自激吸气式脉冲射流喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及水下清淤和清污领域，尤其涉及一种深水水库库底泥沙起悬输送的自激吸气式脉冲射流喷嘴。

背景意义

我国江河大多泥沙含量大，所建水库淤积严重，使水库兴利和防洪效益下降，带来很多问题和不利影响，严重影响了水库的使用寿命，给国家带来了巨大损失。多年来，我国在水库排沙减淤方法上和水库清淤技术上取得了一些研究成果，但这些方法和技术大多应用在较小的水库清淤中，清淤规模较小，基本在500万m³以下，而对于淤积量上亿m³的大型水库，特别是大型深水水库泥沙处理难度更大，以往的清淤技术难以奏效，甚至无法工作。如何解决深水水库淤积泥沙的起动和输移问题，是大型水库清淤排沙的关键。

发明内容

本发明针对大型深水水库库底泥沙难以起动、悬浮和输移，而提供的一种自激吸气式脉冲射流喷嘴。它体积小，结构简单，整体性好，便于制造、安装和维护，具有较大的脉冲液气射流冲击力，以现有技术相比，提高了库底泥沙冲刷力、增加了悬浮高度和输移距离，尤其适合于大型深水水库泥沙处理的工程应用中。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明提供的一种自激吸气式脉冲射流喷嘴，包括自激振荡腔腔体、上喷嘴、碰撞体、下喷嘴、吸气孔、进水段和气动阀门。在自激振荡腔腔体入口端固定上喷嘴，上喷嘴进口断面与自激振荡腔腔体入口断面重合，在自激振荡腔腔体出口端固定碰撞体，碰撞体内固定下喷嘴，并在自激振荡腔腔体的下游端上对称设置吸气孔，使自激振荡腔腔体内形成了圆柱形的自激吸气式振荡腔腔室；进水段与上喷嘴连接，气动阀门与吸气孔连接。

自激吸气式脉冲射流喷嘴，不需外加任何激励源，仅靠上喷嘴射出的高速液体本身在振荡腔室内形成自激脉动负压状态，将空气自动吸入到腔室内与脉动液体混合，产生强烈的自激液气脉动流，通过下喷嘴出口形成液气脉冲射流，比相同工况下的自激液体射流的冲击力提高20％～50％，比相同工况下的连续射流冲击力提高1倍以上，自激吸气式脉冲射流是一种新型高效脉冲射流。另外，自激吸气式脉冲射流喷嘴还有一大优点，即在深水水库库底泥沙清淤中，本发明产生的脉冲液气射流除将泥沙冲击起动外，脉冲液气射流中的气体还可将冲起泥沙的悬浮高度增加200mm～400mm，使泥沙输送的距离增加1000m～3000m。由于自激吸气式脉冲射流喷嘴无任何旋转部件，而且吸气孔在自激振荡腔腔体上自动的进入空气，无需增加其它充气装置，因此自激吸气式脉冲射流喷嘴结构简单、体积小，密封性好，可靠性高，便于制造、安装和维护，成本大大降低。自激吸气式脉冲射流喷嘴的不同结构尺寸配比，可产生不同频率的液气脉冲射流，可以在不同的领域得到应用。

前述的自激振荡腔腔体的截面为圆环形等截面，其厚度由自激振荡腔腔室内的脉动压力确定，厚度为8mm～10mm；圆柱形自激振荡腔腔室的直径和长度由能否形成自激吸气的液气脉动压力和涡环气团活动的空间来确定，直径为85mm～125mm，长度为40mm～120mm。

前述的上喷嘴为圆锥形收缩截面，上喷嘴进口直径与进水管直径相同，上喷嘴的收缩角在13°左右。

前述的碰撞体为圆台环形截面；碰撞体沿射流方向的扩散角在90°～120°。

前述的下喷嘴为圆环形等截面；下喷嘴的直径和长度由能否形成液气脉冲射流来确定，直径为10mm～24mm，长度为50mm～70mm；下喷嘴与碰撞体中心线重合为一体；下喷嘴的进口截面与碰撞体上端面重合。

前述的吸气孔应对称的布置在自激振荡腔腔体的下游端；吸气孔的直径应由自激振荡腔腔室的脉动负压和吸气量或者形成的液气脉冲射流强度来决定，直径为2.5mm～4mm。

本发明的有益效果如下：

本发明提出的一种自激吸气式脉冲射流喷嘴的特征在于：液气脉冲射流可分成能量蓄积冲击和能量释放冲击两个阶段。当自激吸气式脉冲射流喷嘴放入水库库底时，通过该喷嘴产生的液气脉冲射流，在能量蓄积阶段，射流冲击力小，在能量释放阶段，射流冲击力大，这种冲击力的交替变化使得泥沙淤积表面产生松弛效应，降低了被冲击泥沙淤积表面的强度，改善冲击效果，从而提高了射流的冲刷能力。同时，液气脉冲射流中的气体使冲起的泥沙颗粒悬浮高度增大，泥沙的输送距离相应得到了增大。

附图说明

附图为本发明的结构和两个阶段液气脉冲射流冲击示意图

图1为本发明的剖视图

图1附图标记为：1自激振荡腔腔体；2上喷嘴；3碰撞体；4下喷嘴；5吸气孔；6进水段；7气动阀门。

图2为本发明能量蓄积阶段的液气脉冲射流冲击图