低压喷射器的设计与分析

张义 牛鹏宇 张金泉 魏旭旺 王正蓝

摘 要：低压喷射器是以小型汽油机和同轴高速离心风机为动力源，将粉末喷射至指定位置的装置。基于长时间持续喷射粉末的任务需求，利用选型与设计相结合的方法对低压喷射器的动力源、可拆卸式粉瓶和喷射管进行了研究和设计，提高了执行喷射任务的能力。

关键词：低压喷射器；设计；分析

1 喷射器系统构成

低压喷射器是采用小型汽油机作为动力源，实现持续或脉冲式喷射粉末达到刺激目的。该喷射器主要由喷射系统、供粉系统、动力系统组成，具体构成如下图。

图1低压喷射器系统构成图

2 工作原理

低压喷射器的工作原理是：小型汽油机带动同轴的高速离心风机产生低压气动力，低压气体一部分由气流管道进入可拆卸式粉瓶，对瓶内的驱散干粉提供输粉动力；另一部分由高速离心风机输出，直接进入喷射管提供喷射动力。工作原理如下图。

图2工作原理图

3 低压喷射器结构设计

3.1 动力源选择

动力源是低压喷射器的核心部件，主要包括小型汽油机和高速离心风机。选择动力源的要求主要包括：比重量小、升功率大、风机转速高、可靠性好、安全性好等。当前以小型汽油机为动力源的设备主要包括航模小型发动机、民用喷射器以及用于消防灭火的风力灭火机，三者之间各有优劣，具体对比见下表。

表1小型汽油机综合参数对比表

价格/元 净量/kg 配 套 风机能否

风机情况 直接选型使用

民用喷射器 1000 2.7 有 能

航模发动机 11000 0.5 无 不能

风力灭火机 800 2.7 有 不能

通过对比分析，航模发动机价格太高，虽然质量轻，但无配套的风机；风力灭火机的小型发动机虽与民用喷射器的发动机价格、重量接近，但不能直接使用。因此，本设计选择民用喷射器的小型汽油机动力源。

3.2 可拆卸式粉瓶结构设计

可拆卸式粉瓶的结构主要包括：粉瓶外壳、吹粉棒、控制板、粉量调节板、橡胶密封圈等组成，运输存储时用粉瓶盖和固定带紧固，工作时安装在喷射器上与底座相连。

图3 非工作状态结构设计图

当控制板和粉量调节板处于封闭状态时，空气经气流通道进入通用化模块粉瓶后，通过吹粉棒给罐内增压，由于粉流出口封闭，压力增加到一定程度后处于稳定状态。见下图。

当控制板处于打开状态时，空气流通过吹粉棒将罐内的干粉粉末经出粉口送入输粉管道，直至喷射管。控制板打开状态见下图。

图4 工作状态结构设计图

图5 控制板封闭状态图 图6 控制板打开状态图

3.3 喷射器喷射管结构设计

根据风机出口尺寸，确定喷射管的工作气流入口直径，为D；输粉管道的直径决定了喷射管的输粉入口大小，为dr；管体采用渐缩型，中心轴线管长为L，出口直径为d。

图7 渐缩型喷管设计图

渐缩型喷射管的尺寸具体参数见下表：

表2尺寸参数

管型 气流入口 输粉口直 中心轴线 出口直

直径D（mm） 径dr（mm） 管长L（mm） 径d（mm）

渐缩型 104 26 1290 64

4 结语

通过对比动力源的性能参数，选择了民用喷射器的小型汽油机为动力源；通过对可拆卸式粉瓶的设计，提高了低压喷射器的喷射性能。完成了整机设计。对可拆卸式粉瓶的设计，可实现“一机多瓶”，达到长时间持续喷射的目的。

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