專利名稱：氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于煙塵凈化、脫硫脫硝、氣體降溫、噴涂和消防等領(lǐng)域的氣液兩相流霧化噴嘴，尤其是指一種氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴。
背景技術(shù)：
霧化噴嘴有兩種單液體霧化噴嘴和氣液兩相霧化噴嘴。單液體霧化噴嘴的霧化機(jī)理主要是絲狀分裂，液體以很高的速度從噴孔射出，在表面張力和液體與外界靜止空氣間的摩擦力作用下，液柱變成蛇狀振動(dòng)的液絲，然后斷裂成霧。單液體霧化噴嘴的霧化效果較差，如果要產(chǎn)生平均直徑小于100微米的霧滴，必須采用小噴孔、高液壓，這種結(jié)構(gòu)的單液體霧化噴嘴存在的問(wèn)題是孔口易堵塞，霧化質(zhì)量差。氣液兩相霧化噴嘴主要是采用壓縮空氣沖擊液流提高霧化質(zhì)量，大幅度降低液壓。由于氣液兩相霧化噴嘴比單液體霧化噴嘴有更好的霧化性能，因此，氣液兩相霧化噴嘴得到越來(lái)越廣泛的使用。氣液兩相霧化噴嘴的霧化機(jī)理主要是膜狀分裂，當(dāng)氣液混合流以相當(dāng)高的速度從壓力式噴嘴噴出時(shí)，能形成液包氣的薄膜狀霧滴群，氣體膨脹使液膜破裂成霧，增大氣壓，降低液量可進(jìn)一步提高霧化效果。氣液兩相霧化噴嘴有兩種型式引射型和氣液碰撞型。引射型噴嘴所需的液壓極低，可以是常壓(環(huán)境大氣壓)，僅靠高速氣流在文丘里管喉部產(chǎn)生的負(fù)壓就可能將液體吸入文丘里管中，使氣液混合形成霧滴。引射型噴嘴存在的主要問(wèn)題是霧化質(zhì)量不穩(wěn)定，原因有兩種—是液體不能吸入引射型噴嘴導(dǎo)致不能形成液霧根據(jù)氣體射流的擴(kuò)散規(guī)律，當(dāng)喉嘴距過(guò)大時(shí)，氣體射流截面積在進(jìn)入喉管之前已擴(kuò)散到大于喉管面積，喉管對(duì)射流成為單純的阻力，從而使噴射器無(wú)法抽吸液體不能形成液霧。另外，引射流氣體噴射存在氣流速度下限。如果噴口氣速低于下限，所產(chǎn)生的負(fù)壓不夠，液體無(wú)法吸入噴頭，不能形成液霧(參見吳偉烽，馮全科，向清江，呂俊賢。氣-液噴射器內(nèi)兩相流流型分析。核動(dòng)力工程。2007，28 (6)，34-37)。二是混合室中的回流作用導(dǎo)致無(wú)法正常噴霧在氣體噴口和文氏管之間是氣液混合室，氣體噴口產(chǎn)生的高速射流區(qū)外側(cè)是回流區(qū)，回流區(qū)隨著背壓的升高不斷向混合室入口處移動(dòng)，當(dāng)背壓超過(guò)一定程度時(shí)，入口處將出現(xiàn)嚴(yán)重的回流現(xiàn)象，導(dǎo)致引射型噴嘴工作終止(參見王厚慶，沈超，王曉娟，陳炳錄，張鶴飛。氣液兩相流引射器的數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)研究。石油機(jī)械。2005，33 (9)，21-23)。氣液碰撞型噴嘴主要靠高速氣液間的相互碰撞產(chǎn)生霧化，氣液碰撞型噴嘴有較好的霧化穩(wěn)定性，但也有不足之處I、液相噴口易堵塞。由于氣液碰撞型噴嘴是靠高速氣液間的相互碰撞產(chǎn)生霧化，因此就要求液相噴口的直徑很小(通常小于1mm)，使噴液成為很細(xì)的液柱，這樣才容易在高速氣流的沖擊下破碎成霧(參見楊立軍，王維。兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴霧化特性研究，北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，28 (4)，413-416)。如果液體有雜質(zhì)(如濕法脫硫噴堿液有固體、顆粒，噴油霧有油垢等)，細(xì)噴口極易堵塞。2、氣液兩相霧化作用沒有得到充分發(fā)揮。碰撞型噴嘴僅有高速氣液間的相互碰撞作用，沒有利用氣液兩相流之間的剪切力。3、氣液碰撞型噴嘴所需液壓高于引射型噴嘴。為了克服引射型噴嘴霧化質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題，同時(shí)有效發(fā)揮氣液碰撞型噴嘴的霧化潛力，中國(guó)發(fā)明專利ZL 2009 I 0063156. 3，公開了一種采用下旋壓縮氣流，并利用高速氣流對(duì)液柱的沖擊作用，結(jié)合高速旋轉(zhuǎn)氣流對(duì)液柱的剪切作用，從而使液柱更易破碎形成液霧。盡管兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴極大地改善了霧化效果，但仍有存在以缺陷I、所需的液壓較高(通常大于0. 2MPa)。 2、由于在氣流和液體接觸面上的壓力不等，導(dǎo)致噴嘴末端的各個(gè)噴孔噴出的液量不等。3、對(duì)于所有多孔噴嘴，無(wú)論是多孔單液體霧化噴嘴還是多孔氣液兩相霧化噴嘴，兩股霧化射流之間總存在噴霧分布不均的現(xiàn)象，該問(wèn)題到目前為止還沒有得到很好地解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述技術(shù)缺陷，提供一種霧化分布均勻性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不會(huì)發(fā)生堵塞的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，包括噴嘴殼體，所述噴嘴殼體上設(shè)置有進(jìn)液管和進(jìn)氣管，還包括由文丘里回轉(zhuǎn)體和螺旋槽式內(nèi)芯構(gòu)成的文丘里噴射器，所述文丘里回轉(zhuǎn)體嵌置固定在噴嘴殼體的內(nèi)腔中，所述螺旋槽式內(nèi)芯插入固定在文丘里回轉(zhuǎn)體的中間空腔中；所述文丘里回轉(zhuǎn)體上設(shè)置有環(huán)狀均壓室，所述環(huán)狀均壓室與進(jìn)液管相連通，所述環(huán)狀均壓室的內(nèi)側(cè)開設(shè)有出液環(huán)縫；所述螺旋槽式內(nèi)芯和文丘里回轉(zhuǎn)體之間由內(nèi)至外依次形成文丘里噴射器的環(huán)狀漸縮段、環(huán)狀喉管段和環(huán)狀漸擴(kuò)段，所述環(huán)狀漸縮段與進(jìn)氣管相通，所述環(huán)狀喉管段與出液環(huán)縫相通，所述環(huán)狀漸擴(kuò)段與外界相通。上述技術(shù)方案中，所述環(huán)狀均壓室由文丘里回轉(zhuǎn)體上的環(huán)形凹槽與噴嘴殼體的圓筒內(nèi)壁圍合而成。上述技術(shù)方案中，所述螺旋槽式內(nèi)芯包括內(nèi)側(cè)圓錐段、中間螺柱段和外側(cè)錐臺(tái)段；所述文丘里回轉(zhuǎn)體包括內(nèi)側(cè)倒錐筒段、中間圓筒段和外側(cè)錐筒段；所述內(nèi)側(cè)圓錐段與內(nèi)側(cè)倒錐筒段之間形成環(huán)狀漸縮段，所述中間螺柱段與中間圓筒段之間形成環(huán)狀喉管段，所述外側(cè)錐臺(tái)段與外側(cè)錐筒段之間形成環(huán)狀漸擴(kuò)段。上述技術(shù)方案中，所述噴嘴殼體由錐筒段殼體和圓筒段殼體組合而成，所述進(jìn)氣管設(shè)置在錐筒段殼體的頂端上，所述文丘里回轉(zhuǎn)體嵌置固定在圓筒段殼體的內(nèi)腔中，所述進(jìn)液管設(shè)置在圓筒段殼體的側(cè)壁上。上述技術(shù)方案中，所述螺旋槽式內(nèi)芯的軸心線與進(jìn)氣管的軸心線重合、與進(jìn)液管的軸心線垂直，且三者的軸心線位于同一平面內(nèi)。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下顯著技術(shù)進(jìn)步和有益效果I、將文丘里引射霧化作用與流體動(dòng)力旋切霧化作用相結(jié)合，一方面，利用引射型噴嘴的高速氣流負(fù)壓吸液作用，有效降低了供液壓力，利用高速氣流在文丘里噴射器中的負(fù)壓引射作用，將環(huán)狀均壓室中的液體通過(guò)進(jìn)液環(huán)縫吸入到螺旋溝槽中，使液流與高速氣流混合霧化，因此所需的液壓為常壓或低壓，具有節(jié)能功效；另一方面，利用氣液旋流噴嘴的沖擊旋切作用，使液體的霧化更加充分，產(chǎn)生的霧粒徑更小。2、本發(fā)明的進(jìn)液管與環(huán)狀均壓室相通，環(huán)狀均壓室為大斷面環(huán)狀腔體，因環(huán)狀均壓室的斷面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)液環(huán)縫的斷面積，所以在環(huán)縫進(jìn)口處的整個(gè)氣液圓周接觸面上壓力相等，使液體從進(jìn)液環(huán)縫流入每個(gè)螺旋溝槽中的流量相同，根據(jù)壓平衡原理，環(huán)狀均壓室和進(jìn)液環(huán)縫之間的整個(gè)環(huán)形圓周氣液接觸面上的壓力處處相等，有效解決了進(jìn)液壓力不平衡問(wèn)題，提高了噴霧均勻性。3、文丘里噴射器的喉管段采用螺旋溝槽設(shè)計(jì)，利用氣流在溝槽中的高速旋切霧化作用，將液流剪切破碎，使液體霧化，霧化效果好。4、本發(fā)明的液霧是從文丘里噴射器末端的環(huán)狀漸擴(kuò)喇叭口噴出，喇叭口的通道很 寬，有效避免了堵塞的現(xiàn)象，并且噴出的液霧形態(tài)呈旋轉(zhuǎn)傘狀，提高了整個(gè)360°角范圍內(nèi)的霧化均勻性。5、本發(fā)明噴嘴組成的部件中，噴嘴殼體、文丘里回轉(zhuǎn)體和螺旋槽式內(nèi)芯均為回旋環(huán)狀結(jié)構(gòu)，加工制作簡(jiǎn)單，安裝方便。


圖I為一種氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴的剖視結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖I的A-A向視圖；圖3為圖I中螺旋槽式內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，進(jìn)液管I ;環(huán)狀均壓室2 ;進(jìn)液環(huán)縫3 ;進(jìn)氣管4 ;噴嘴殼體5(其中圓錐段殼體5. I、圓柱段殼體5. 2);環(huán)狀漸縮段6 ;環(huán)狀喉管段7 ;環(huán)狀漸擴(kuò)段8 ;螺旋槽式內(nèi)芯9 (其中內(nèi)側(cè)圓錐段9. I、中間螺柱段9. 2、外側(cè)錐臺(tái)段9. 3);文丘里回轉(zhuǎn)體10 (其中內(nèi)側(cè)倒錐筒段10. I、中間圓筒段10. 2、外側(cè)錐筒段10. 3)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明圖中所示的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，包括噴嘴殼體5，噴嘴殼體5上設(shè)置有進(jìn)液管I和進(jìn)氣管4，還包括由文丘里回轉(zhuǎn)體10和螺旋槽式內(nèi)芯9構(gòu)成的文丘里噴射器，文丘里回轉(zhuǎn)體10嵌置固定在噴嘴殼體5的內(nèi)腔中，螺旋槽式內(nèi)芯9插入固定在文丘里回轉(zhuǎn)體10的中間空腔中；文丘里回轉(zhuǎn)體10上設(shè)置有環(huán)狀均壓室2，環(huán)狀均壓室2與進(jìn)液管I相連通，環(huán)狀均壓室2的內(nèi)側(cè)開設(shè)有出液環(huán)縫3 ;螺旋槽式內(nèi)芯9和文丘里回轉(zhuǎn)體10之間由內(nèi)至外依次形成文丘里噴射器的環(huán)狀漸縮段6、環(huán)狀喉管段7和環(huán)狀漸擴(kuò)段8，環(huán)狀漸縮段6與進(jìn)氣管4相通，環(huán)狀喉管段7與出液環(huán)縫3相通，環(huán)狀漸擴(kuò)段8與外界相通。具體地，環(huán)狀均壓室2由文丘里回轉(zhuǎn)體10上的環(huán)形凹槽與噴嘴殼體5的圓筒內(nèi)壁圍合而成。螺旋槽式內(nèi)芯9包括內(nèi)側(cè)圓錐段9. I、中間螺柱段9. 2和外側(cè)錐臺(tái)段9.3 ;與螺旋槽式內(nèi)芯9的三段結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，文丘里回轉(zhuǎn)體10也設(shè)有三段結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)側(cè)倒錐筒段10. I、中間圓筒段10. 2和外側(cè)錐筒段10. 3。內(nèi)側(cè)圓錐段9. I與內(nèi)側(cè)倒錐筒段10. I之間形成環(huán)狀漸縮段6，中間螺柱段9. 2與中間圓筒段10. 2之間形成環(huán)狀喉管段7，外側(cè)錐臺(tái)段9. 3與外側(cè)錐筒段10. 3之間形成環(huán)狀漸擴(kuò)段8。中間螺柱段9. 2的外表面上分布有螺旋溝槽，螺旋溝槽與環(huán)狀均壓室2之間通過(guò)進(jìn)液環(huán)縫3相通，螺旋溝槽和文丘里回轉(zhuǎn)體10之間為靜配合，具體地，螺旋溝槽與文丘里回轉(zhuǎn)體10的內(nèi)壁點(diǎn)焊，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。本實(shí)施例中，螺旋槽式內(nèi)芯9的軸心線與進(jìn)氣管4的軸心線重合、與進(jìn)液管I的軸心線垂直，且三者的軸心線位于同一平面內(nèi)，這樣不僅使得氣流和液流較為通暢，而且便于機(jī)械加工。本實(shí)施例中，噴嘴殼體5由錐筒段殼體5. I和圓筒段殼體5. 2組合而成，進(jìn)氣管4焊接在錐筒段殼體5. I的頂端上，文丘里回轉(zhuǎn)體10嵌置固定在圓筒段殼體5. 2的內(nèi)腔中，進(jìn)液管I焊接在圓筒段殼體5. 2的側(cè)壁上。本發(fā)明的工作原理為進(jìn)液管I通過(guò)塑料管與常壓水源連通，進(jìn)氣管4通過(guò)塑料管與0. 2MPa-0. 4MPa的壓縮氣流供氣裝置相連通。水通過(guò)進(jìn)液管I流入環(huán)狀均壓室2，當(dāng)壓縮氣流沿進(jìn)氣管4進(jìn)入文丘里噴管環(huán)狀漸縮段6，氣流逐漸加速，當(dāng)氣流進(jìn)入環(huán)狀喉管段7時(shí)流速達(dá)到最大，氣流沿螺旋槽式內(nèi)芯9圓周上的螺旋溝槽高速流動(dòng)。高速氣流所產(chǎn)生的高負(fù)壓將環(huán)狀均壓室2中的液體沿進(jìn)液環(huán)縫3均勻吸入到螺旋溝槽中，當(dāng)高速氣流與液流在螺旋溝槽中相遇時(shí)，高速氣流對(duì)液流產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和旋切作用，將液流破碎霧化，形成氣液混合流。隨后，氣液混合流沿螺旋溝槽流入到環(huán)狀漸擴(kuò)段8 (即喇叭口)，氣液混合流在環(huán)狀漸擴(kuò)段8中進(jìn)一步膨脹霧化。最后，液霧從環(huán)狀漸擴(kuò)段8噴出，形成廣角均勻分布的細(xì)霧。權(quán)利要求
1.一種氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，包括噴嘴殼體(5)，所述噴嘴殼體(5)上設(shè)置有進(jìn)液管(I)和進(jìn)氣管(4)，其特征在于 還包括由文丘里回轉(zhuǎn)體(10)和螺旋槽式內(nèi)芯(9)構(gòu)成的文丘里噴射器，所述文丘里回轉(zhuǎn)體(10)嵌置固定在噴嘴殼體(5)的內(nèi)腔中，所述螺旋槽式內(nèi)芯(9)插入固定在文丘里回轉(zhuǎn)體(10)的中間空腔中； 所述文丘里回轉(zhuǎn)體(10 )上設(shè)置有環(huán)狀均壓室(2 )，所述環(huán)狀均壓室(2 )與進(jìn)液管(I)相連通，所述環(huán)狀均壓室(2)的內(nèi)側(cè)開設(shè)有出液環(huán)縫(3)； 所述螺旋槽式內(nèi)芯(9)和文丘里回轉(zhuǎn)體(10)之間由內(nèi)至外依次形成文丘里噴射器的環(huán)狀漸縮段(6)、環(huán)狀喉管段(7)和環(huán)狀漸擴(kuò)段(8)，所述環(huán)狀漸縮段(6)與進(jìn)氣管(4)相通，所述環(huán)狀喉管段(7)與出液環(huán)縫(3)相通，所述環(huán)狀漸擴(kuò)段(8)與外界相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述環(huán)狀均壓室(2)由文丘里回轉(zhuǎn)體(10)上的環(huán)形凹槽與噴嘴殼體(5)的圓筒內(nèi)壁圍合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述螺旋槽式內(nèi)芯(9)包括內(nèi)側(cè)圓錐段(9. I)、中間螺柱段(9. 2)和外側(cè)錐臺(tái)段(9. 3);所述文丘里回轉(zhuǎn)體(10)包括內(nèi)側(cè)倒錐筒段(10. I)、中間圓筒段(10. 2)和外側(cè)錐筒段(10. 3);所述內(nèi)側(cè)圓錐段(9. I)與內(nèi)側(cè)倒錐筒段(10. I)之間形成環(huán)狀漸縮段(6)，所述中間螺柱段(9. 2)與中間圓筒段(10. 2)之間形成環(huán)狀喉管段(7)，所述外側(cè)錐臺(tái)段(9. 3)與外側(cè)錐筒段(10. 3)之間形成環(huán)狀漸擴(kuò)段(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述噴嘴殼體(5 )由錐筒段殼體(5. I)和圓筒段殼體(5.2)組合而成，所述進(jìn)氣管(4 )設(shè)置在錐筒段殼體(5. I)的頂端上，所述文丘里回轉(zhuǎn)體(10)嵌置固定在圓筒段殼體(5. 2)的內(nèi)腔中，所述進(jìn)液管(I)設(shè)置在圓筒段殼體(5. 2)的側(cè)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述噴嘴殼體(5 )由錐筒段殼體(5. I)和圓筒段殼體(5. 2 )組合而成，所述進(jìn)氣管(4 )設(shè)置在錐筒段殼體(5. I)的頂端上，所述文丘里回轉(zhuǎn)體(10)嵌置固定在圓筒段殼體(5. 2)的內(nèi)腔中，所述進(jìn)液管(I)設(shè)置在圓筒段殼體(5. 2 )的側(cè)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述螺旋槽式內(nèi)芯(9)的軸心線與進(jìn)氣管(4)的軸心線重合、與進(jìn)液管(I)的軸心線垂直，且三者的軸心線位于同一平面內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述螺旋槽式內(nèi)芯(9)的軸心線與進(jìn)氣管(4)的軸心線重合、與進(jìn)液管(I)的軸心線垂直,且三者的軸心線位于同一平面內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述螺旋槽式內(nèi)芯(9)的軸心線與進(jìn)氣管(4)的軸心線重合、與進(jìn)液管(I)的軸心線垂直,且三者的軸心線位于同一平面內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣液兩相壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述螺旋槽式內(nèi)芯(9)的軸心線與進(jìn)氣管(4)的軸心線重合、與進(jìn)液管(I)的軸心線垂直,且三者的軸心線位于同一平面內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣液兩相流壓平衡廣角均布細(xì)霧噴嘴，包括噴嘴殼體，所述噴嘴殼體上設(shè)置有進(jìn)液管和進(jìn)氣管，還包括由文丘里回轉(zhuǎn)體和螺旋槽式內(nèi)芯構(gòu)成的文丘里噴射器，所述文丘里回轉(zhuǎn)體嵌置固定在噴嘴殼體的內(nèi)腔中，所述螺旋槽式內(nèi)芯插入固定在文丘里回轉(zhuǎn)體的中間空腔中；所述文丘里回轉(zhuǎn)體上設(shè)置有環(huán)狀均壓室，所述環(huán)狀均壓室與進(jìn)液管相連通，所述環(huán)狀均壓室的內(nèi)側(cè)開設(shè)有出液環(huán)縫；所述螺旋槽式內(nèi)芯和文丘里回轉(zhuǎn)體之間由內(nèi)至外依次形成文丘里噴射器的環(huán)狀漸縮段、環(huán)狀喉管段和環(huán)狀漸擴(kuò)段，所述環(huán)狀漸縮段與進(jìn)氣管相通，所述環(huán)狀喉管段與出液環(huán)縫相通，所述環(huán)狀漸擴(kuò)段與外界相通。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、霧化分布均勻性好、噴射區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B05B7/04GK102716827SQ20121023650
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者向曉東, 吳高明, 肖揚(yáng), 莫亞平, 袁文博 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué), 武漢鋼鐵(集團(tuán))公司