[其他]超声喷射法和喷嘴

说明书

总的说来，本发明涉及雾化液态物质的超声喷射技术，特别涉及到一种超声喷射方法和适用于作为内燃机（诸如柴油机，汽油机和燃气轮机等）和外燃发动机（诸如锅炉，加热炉，加热设备等等的燃烧室）的燃料喷射阀上的喷嘴，而且还适用于为干燥和生产粉状药物时的喷头。虽然本发明可在如上所述的多个不同应用方面，为雾化和喷射液态物质而用作为喷嘴或喷射设备（“液态物质”这个词，不仅仅指例如液态燃料那样的某种液体，而且还指用于生产药品等的各种溶液或悬浮液以及在调湿或喷射设备方面所用的水或其他液体），但此后所描述的本发明将是关于专用于诸如柴油和汽油机的内燃机的喷油嘴。

迄今为止，为给（诸如柴油机或汽油机）的内燃机的燃烧室或予燃烧室提供雾状液态燃料，以减少烟灰和增强燃料的经济性，人们已作了各种赏试。一种最常见的方法是通过喷嘴的出口，在加压状态下去喷射液态燃料。在这种喷射法中，液态燃料的雾化是通过给予液态燃料以超声振动来引起的，这是已知的。

迄今，已研制出两种通过超声波使液体雾化的装置：（1）气蚀装置和（2）声波装置。气蚀装置不适合用在喷射阀上，因为难以控制其雾化程度。声波装置包括毛细管系统和液膜系统。在毛细管系统中，一个超声振动元件具有一形成通路的毛细孔。当超声振动元件受到振动时液体燃料被引导通过该毛细管的入口，从而，液体燃料被扩散通过毛细管孔的出口，以一种薄膜形式覆盖在振动元件的底面，继而以雾状喷射。在液膜系统中，超声振动元件之前端被加工成带有一个形似提升阀的扩口部分。液体燃料被送到且成薄膜状扩散在表面部分上，继而呈雾状喷射。

从上文可知，至今人们已考虑到这样一种装置，它借助一超声振动元件雾化液体是基于气蚀或在液体被转变成薄膜后所引起的波运动，而且特别考虑到：为实现大量液体的雾化，则主要的要求是油雾的波动。因此，如今人们已提出了如上所述的装置。

然而，实际上迄今为止为人们所推荐的喷嘴，其喷射容量如此之小，以致不适合用作（诸如柴油机或汽油机等）内燃机的喷油嘴，因这类发动机要求大量的雾化燃料。

在为实现大量液体燃料雾化的赏试中，本申请的发明家们在运用超声雾化的机理方面以及有关超声振动元件的构造方面已进行过多方探索和大量实验并已发现：借助一种与上述雾化机理截然不同的雾化机理去实现液体燃料的雾化是可能办到的。更具体地说，发明家们已经发现：在超声振动元件的一端加工成边缘部分，在将液体燃料传到和通过所述边缘部分期间，液体燃料可大量地雾化而呈油雾状。本发明就是在这样一个新发现的基础上产生的。

根据本发明所提供的超声喷油嘴包括一个超声振动发生器和一个振动元件，该元件连接到所述振动发生器而产生振动，所述振动元件其前端被加工成带有一个边缘部分，以使被传送到这里的液态物质沿此边缘部分雾化。

在本发明的最佳实施例中，超声振动发生器总是处于工作状态，因此虽液体物质间歇地被送到该振动元件，但振动元件却是连续不断地振动着，从而消除了传统的超声喷嘴所包含的振动起始时间滞后的缺点，在传统的超声喷嘴中，振动元件仅在喷射液态物质时才振动。

此外，在本发明的一个最佳实施例中，振动元件所具有的边缘部分是这样配置的;使其位于邻近喷嘴的出口，因而可提供非常小巧的超声喷嘴。

除了如上所述的间歇喷嘴外，本发明可适用于诸如高炉连续燃烧喷嘴，还可适用于利用喷雾干燥法以生产药粉的喷雾装置。

因此，本发明的一个首要目的是为提供一种超声喷射方法以及喷嘴，该喷嘴能间歇或连续地雾化一定量的某种液态物质。

本发明的另一目的是为提供一种超声喷射方法以及用在内燃机（诸如柴油机、汽油机、燃气轮机等）或外燃机（诸如锅炉、加热炉、加热设备等的燃烧室）上的喷油嘴-为用一种均匀的方式雾化大量的液体燃料，从而为在短时间内获得完全燃烧而避免了烟灰的排放并改善了燃料的经济性。

本发明的另一目的是为提供一种超声喷射方法及用在内燃机上的喷油嘴，该喷油嘴不仅能雾化大量液体，而且还能雾化处于小流量下的液体，而先有技术对小流量下的液体是不能实现雾化的，因而提高了燃料利用率。

本发明还有一个目的是为提供一种超声喷射方法及用在内燃机上的喷油嘴，该喷油嘴为减少烟尘和改善燃料的经济性提供了保证，而且该喷油嘴能连续工作，具有高度的实用性。

本发明还有一个目的是为提供一种超声喷射方法和喷嘴，该喷嘴能无时间滞后地喷射燃料。