¿Qué es una boquilla? Tecnología de mecanizado de boquilla.

Una boquilla es un dispositivo diseñado para controlar la dirección o las características del flujo de un fluido (especialmente para aumentar la velocidad) cuando sale (o ingresa) a una cámara o tubería cerrada.

Una boquilla es a menudo una tubería o tubo de sección transversal variable y se puede usar para dirigir o modificar el flujo de un fluido (líquido o gas). Las boquillas se utilizan con frecuencia para controlar la tasa de flujo, la velocidad, la dirección, la masa, la forma y / o la presión de la corriente que emerge de ellas. En una boquilla, la velocidad del fluido aumenta a expensas de su energía de presión.

tipos de boquillas

Boquilla de chorro
Un chorro de gas, chorro de fluido o chorro de agua es una boquilla destinada a expulsar gas o fluido en una corriente coherente en un medio circundante. Los chorros de gas se encuentran comúnmente en estufas, hornos o barbacoas de gas. Los chorros de gas se usaban comúnmente para la luz antes del desarrollo de la luz eléctrica. Otros tipos de chorros de fluido se encuentran en carburadores, donde se utilizan orificios calibrados suaves para regular el flujo de combustible en un motor, y en jacuzzis o spas.

Otro chorro especializado es el chorro laminar. Este es un chorro de agua que contiene dispositivos para suavizar la presión y el flujo, y proporciona flujo laminar, como sugiere su nombre. Esto da mejores resultados para fuentes.

El chorro de espuma es otro tipo de chorro que utiliza espuma en lugar de gas o fluido.
Las toberas que se utilizan para alimentar el aire caliente en un alto horno o una forja se denominan toberas.
Las toberas de chorro también se utilizan en espacios grandes donde la distribución del aire a través de los difusores de techo no es posible o no es práctica. Los difusores que utilizan boquillas de chorro se denominan difusor de chorro donde se colocará en las áreas de las paredes laterales para distribuir el aire. Cuando cambia la diferencia de temperatura entre el aire de suministro y el aire de la habitación, la corriente de aire de suministro se desvía hacia arriba, para suministrar aire caliente, o hacia abajo, para suministrar aire frío.

Boquillas de alta velocidad

Con frecuencia, el objetivo de una boquilla es aumentar la energía cinética del medio que fluye a expensas de su presión y energía interna.
Las boquillas se pueden describir como convergentes (que se estrechan desde un diámetro ancho a un diámetro más pequeño en la dirección del flujo) o divergentes (que se expanden desde un diámetro más pequeño a uno más grande). Una boquilla de Laval tiene una sección convergente seguida de una sección divergente y a menudo se la denomina boquilla convergente-divergente (CD) ("boquilla con-di").

Las boquillas convergentes aceleran los fluidos subsónicos. Si la relación de presión de la boquilla es lo suficientemente alta, entonces el flujo alcanzará la velocidad sónica en el punto más estrecho (es decir, la garganta de la boquilla). En esta situación, se dice que la boquilla está obstruida.

Aumentar más la relación de presión de la boquilla no aumentará el número de Mach de la garganta por encima de uno. Aguas abajo (es decir, externo a la boquilla) el flujo puede expandirse libremente a velocidades supersónicas; sin embargo, Mach 1 puede ser una velocidad muy alta para un gas caliente porque la velocidad del sonido varía como la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. Este hecho se usa ampliamente en cohetería donde se requieren flujos hipersónicos y donde se eligen deliberadamente mezclas de propulsores para aumentar aún más la velocidad sónica.

Las boquillas divergentes ralentizan los fluidos si el flujo es subsónico, pero aceleran los fluidos sónicos o supersónicos.

Por lo tanto, las boquillas convergentes-divergentes pueden acelerar los fluidos que se han ahogado en la sección convergente a velocidades supersónicas. Este proceso de CD es más eficiente que permitir que una boquilla convergente se expanda de manera supersónica externamente. La forma de la sección divergente también asegura que la dirección de los gases de escape sea directamente hacia atrás, ya que cualquier componente lateral no contribuiría al empuje.

Boquilla propulsora

Un escape de chorro produce un empuje neto a partir de la energía obtenida de la combustión del combustible que se agrega al aire inducido, este aire caliente pasa a través de una boquilla de alta velocidad, una boquilla propulsora, que aumenta enormemente su energía cinética.

El aumento de la velocidad de escape aumenta el empuje para un flujo másico dado, pero hacer coincidir la velocidad de escape con la velocidad del aire proporciona la mejor eficiencia energética. Sin embargo, las consideraciones sobre el impulso evitan que los aviones a reacción mantengan la velocidad mientras superan la velocidad del chorro de escape. Los motores de los aviones a reacción supersónicos, como los de los aviones de combate y los aviones SST (por ejemplo, Concorde) casi siempre alcanzan las altas velocidades de escape necesarias para el vuelo supersónico utilizando una boquilla CD a pesar de las penalizaciones por peso y costo; a la inversa, los motores a reacción subsónicos emplean velocidades de escape subsónicas relativamente bajas y, por lo tanto, emplean boquillas convergentes simples, o incluso boquillas de derivación a velocidades incluso más bajas.

Los motores de cohete maximizan el empuje y la velocidad de escape mediante el uso de boquillas convergentes-divergentes con relaciones de área muy grandes y, por lo tanto, relaciones de presión extremadamente altas. El flujo másico es escaso porque toda la masa propulsora se transporta con el vehículo y son deseables velocidades de escape muy altas.

Magnético

También se han propuesto boquillas magnéticas para algunos tipos de propulsión, como VASIMR, en las que el flujo de plasma es dirigido por campos magnéticos en lugar de paredes hechas de materia sólida.

Boquilla de pulverización

Muchas boquillas producen una pulverización muy fina de líquidos.

Las boquillas atomizadoras se utilizan para pintura en aerosol, perfumes, carburadores para motores de combustión interna, aerosol en desodorantes, antitranspirantes y muchos otros usos similares.
La boquilla de aspiración de aire utiliza una abertura en la boquilla en forma de cono para inyectar aire en una corriente de espuma a base de agua (CAFS / AFFF / FFFP) para hacer que el concentrado "forme espuma". Se encuentra más comúnmente en extintores de espuma y líneas de mano de espuma.

boquillas acuum

Las boquillas de las aspiradoras vienen en varias formas diferentes. Las boquillas de vacío se utilizan en aspiradoras.

Dar forma a las boquillas

Algunas boquillas están diseñadas para producir un chorro de una forma particular. Por ejemplo, el moldeo por extrusión es una forma de producir longitudes de metales o plásticos u otros materiales con una sección transversal particular. Esta boquilla se denomina típicamente troquel.

La estructura de la boquilla.

Las diferentes estructuras de las boquillas darán lugar a diferencias en la eficiencia del procesamiento y la vida útil de las boquillas. La estructura razonable de la boquilla permite que el abrasivo obtenga una alta velocidad, que es una condición necesaria para mejorar la eficiencia del procesamiento y reducir el costo. Desde el advenimiento de la boquilla hasta un largo período posterior, se adoptó la estructura de boquilla cilíndrica. Hasta ahora, hay varias estructuras de boquillas desarrolladas en el país y en el extranjero. La boquilla de combustible está equipada con una bobina electromagnética, un núcleo de hierro y una válvula de aguja integrada con el núcleo de hierro. En la siguiente tabla se muestran los tipos y características de estructura de boquilla más utilizados.
1. Estructura de boquilla cilíndrica de orificio recto
Diagrama esquemático de la estructura de la boquilla cilíndrica de orificio recto. Tiene ambas funciones de pistola y boquilla, y tiene una estructura simple. Puede reemplazarse directamente por tubería de acero sin costura, o puede obtenerse perforando el material, pero la vida útil de la boquilla es corta y se usa principalmente en ocasiones en las que no se requiere pulido con chorro de arena.

2. Estructura de boquilla cónica
Un diagrama esquemático de la estructura de una boquilla en forma de cono. Esta estructura de boquilla tiene una entrada en forma de cono con una función de desvío y una sección recta que sirve como función de agrupamiento. Es relativamente fácil que el abrasivo ingrese a la boquilla, y la distribución del abrasivo en la sección de la boquilla es más uniforme que la de una boquilla cilíndrica.

3. Boquilla especial
Boquilla especial de chorro de arena de doble salida, estructura compleja, generalmente utilizada en ocasiones especiales, como el chorro de arena en la pared interior de las tuberías

4. Estructura de boquilla combinada
Diseñe materiales con diferentes propiedades en la entrada, salida y parte media de la boquilla, y ensamble cada parte del material en la boquilla mediante combinación mecánica. La boquilla combinada está diseñada con cerámica de alta dureza u otros materiales resistentes al desgaste en la entrada y salida de la boquilla. La sección central de la boquilla se puede diseñar con metal u otros materiales de alta tenacidad. La boquilla combinada puede cumplir con los diferentes requisitos de la entrada de la boquilla, la salida y las partes medias de rendimiento anti-erosión y desgaste. Hasta cierto punto, se mejora la resistencia a la erosión de la boquilla, pero en comparación con la boquilla monolítica, es necesario preparar dos o más materiales y se aumentan los procesos relacionados, como el ensamblaje.