低壓噴射器的設(shè)計與分析

張義 牛鵬宇 張金泉 魏旭旺 王正藍(lán)

摘 要：低壓噴射器是以小型汽油機和同軸高速離心風(fēng)機為動力源，將粉末噴射至指定位置的裝置?；陂L時間持續(xù)噴射粉末的任務(wù)需求，利用選型與設(shè)計相結(jié)合的方法對低壓噴射器的動力源、可拆卸式粉瓶和噴射管進(jìn)行了研究和設(shè)計，提高了執(zhí)行噴射任務(wù)的能力。

關(guān)鍵詞：低壓噴射器；設(shè)計；分析

1 噴射器系統(tǒng)構(gòu)成

低壓噴射器是采用小型汽油機作為動力源，實現(xiàn)持續(xù)或脈沖式噴射粉末達(dá)到刺激目的。該噴射器主要由噴射系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、動力系統(tǒng)組成，具體構(gòu)成如下圖。

圖1低壓噴射器系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 工作原理

低壓噴射器的工作原理是：小型汽油機帶動同軸的高速離心風(fēng)機產(chǎn)生低壓氣動力，低壓氣體一部分由氣流管道進(jìn)入可拆卸式粉瓶，對瓶內(nèi)的驅(qū)散干粉提供輸粉動力；另一部分由高速離心風(fēng)機輸出，直接進(jìn)入噴射管提供噴射動力。工作原理如下圖。

圖2工作原理圖

3 低壓噴射器結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 動力源選擇

動力源是低壓噴射器的核心部件，主要包括小型汽油機和高速離心風(fēng)機。選擇動力源的要求主要包括：比重量小、升功率大、風(fēng)機轉(zhuǎn)速高、可靠性好、安全性好等。當(dāng)前以小型汽油機為動力源的設(shè)備主要包括航模小型發(fā)動機、民用噴射器以及用于消防滅火的風(fēng)力滅火機，三者之間各有優(yōu)劣，具體對比見下表。

表1小型汽油機綜合參數(shù)對比表

價格/元 凈量/kg 配 套 風(fēng)機能否

風(fēng)機情況 直接選型使用

民用噴射器 1000 2.7 有 能

航模發(fā)動機 11000 0.5 無 不能

風(fēng)力滅火機 800 2.7 有 不能

通過對比分析，航模發(fā)動機價格太高，雖然質(zhì)量輕，但無配套的風(fēng)機；風(fēng)力滅火機的小型發(fā)動機雖與民用噴射器的發(fā)動機價格、重量接近，但不能直接使用。因此，本設(shè)計選擇民用噴射器的小型汽油機動力源。

3.2 可拆卸式粉瓶結(jié)構(gòu)設(shè)計

可拆卸式粉瓶的結(jié)構(gòu)主要包括：粉瓶外殼、吹粉棒、控制板、粉量調(diào)節(jié)板、橡膠密封圈等組成，運輸存儲時用粉瓶蓋和固定帶緊固，工作時安裝在噴射器上與底座相連。

圖3 非工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

當(dāng)控制板和粉量調(diào)節(jié)板處于封閉狀態(tài)時，空氣經(jīng)氣流通道進(jìn)入通用化模塊粉瓶后，通過吹粉棒給罐內(nèi)增壓，由于粉流出口封閉，壓力增加到一定程度后處于穩(wěn)定狀態(tài)。見下圖。

當(dāng)控制板處于打開狀態(tài)時，空氣流通過吹粉棒將罐內(nèi)的干粉粉末經(jīng)出粉口送入輸粉管道，直至噴射管。控制板打開狀態(tài)見下圖。

圖4 工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

圖5 控制板封閉狀態(tài)圖 圖6 控制板打開狀態(tài)圖

3.3 噴射器噴射管結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)風(fēng)機出口尺寸，確定噴射管的工作氣流入口直徑，為D；輸粉管道的直徑?jīng)Q定了噴射管的輸粉入口大小，為dr；管體采用漸縮型，中心軸線管長為L，出口直徑為d。

圖7 漸縮型噴管設(shè)計圖

漸縮型噴射管的尺寸具體參數(shù)見下表：

表2尺寸參數(shù)

管型 氣流入口 輸粉口直 中心軸線 出口直

直徑D（mm） 徑dr（mm） 管長L（mm） 徑d（mm）

漸縮型 104 26 1290 64

4 結(jié)語

通過對比動力源的性能參數(shù)，選擇了民用噴射器的小型汽油機為動力源；通過對可拆卸式粉瓶的設(shè)計，提高了低壓噴射器的噴射性能。完成了整機設(shè)計。對可拆卸式粉瓶的設(shè)計，可實現(xiàn)“一機多瓶”，達(dá)到長時間持續(xù)噴射的目的。

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