低壓噴射器的設計與分析

張義 牛鵬宇 張金泉 魏旭旺 王正藍

摘 要：低壓噴射器是以小型汽油機和同軸高速離心風機為動力源，將粉末噴射至指定位置的裝置。基于長時間持續噴射粉末的任務需求，利用選型與設計相結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行了研究和設計，提高了執行噴射任務的能力。

關鍵詞：低壓噴射器；設計；分析

1 噴射器系統構成

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

圖1低壓噴射器系統構成圖

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機產生低壓氣動力，低壓氣體一部分由氣流管道進入可拆卸式粉瓶，對瓶內的驅散干粉提供輸粉動力；另一部分由高速離心風機輸出，直接進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 低壓噴射器結構設計

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機。選擇動力源的要求主要包括：比重量小、升功率大、風機轉速高、可靠性好、安全性好等。當前以小型汽油機為動力源的設備主要包括航模小型發動機、民用噴射器以及用于消防滅火的風力滅火機，三者之間各有優劣，具體對比見下表。

表1小型汽油機綜合參數對比表

價格/元 凈量/kg 配 套 風機能否

風機情況 直接選型使用

民用噴射器 1000 2.7 有 能

航模發動機 11000 0.5 無 不能

風力滅火機 800 2.7 有 不能

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

3.2 可拆卸式粉瓶結構設計

可拆卸式粉瓶的結構主要包括：粉瓶外殼、吹粉棒、控制板、粉量調節板、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 非工作狀態結構設計圖

當控制板和粉量調節板處于封閉狀態時，空氣經氣流通道進入通用化模塊粉瓶后，通過吹粉棒給罐內增壓，由于粉流出口封閉，壓力增加到一定程度后處于穩定狀態。見下圖。

當控制板處于打開狀態時，空氣流通過吹粉棒將罐內的干粉粉末經出粉口送入輸粉管道，直至噴射管。控制板打開狀態見下圖。

圖4 工作狀態結構設計圖

圖5 控制板封閉狀態圖 圖6 控制板打開狀態圖

3.3 噴射器噴射管結構設計

根據風機出口尺寸，確定噴射管的工作氣流入口直徑，為D；輸粉管道的直徑決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 漸縮型噴管設計圖

漸縮型噴射管的尺寸具體參數見下表：

表2尺寸參數

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 結語

通過對比動力源的性能參數，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計，提高了低壓噴射器的噴射性能。完成了整機設計。對可拆卸式粉瓶的設計，可實現“一機多瓶”，達到長時間持續噴射的目的。

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