CN101204684A - 一种可调节流量的流体混合雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节流量的流体混合雾化装置，它包括阀体、支承芯轴、调节芯轴、弹簧、流体连接头和流量调节装置，适用于将两种或两种以上流体实施混合雾化。这种混合雾化装置可以控制流体流量，在内部将流体按比例混合并雾化。

Description

一种可调节流量的流体混合雾化装置

技术领域

本发明涉及工业生产中将两种或两种以上流体实施混合雾化的装置。

背景技术

在烟草、制药、冶金、造纸、纺织等行业，在其加温、加湿、加香、加料、对设备实施冷却等工艺过程中，当需要将两种或两种以上流体混合雾化时，一般采用在雾化器外部预先混合再注入雾化器雾化，也有一些设备是在雾化器内实现先混合再雾化。这两种类型的雾化设备其流体混合比例的控制都需要在雾化器外部安装气动薄膜阀、电磁阀、流量计等流量控制设备来实现，而且只能实施两种流体的混合，不能实施对两种以上流体的混合。常见的雾化加湿、加料设备流量小，击碎(雾化)能力差，混合不均匀，控制元件多，能耗大，易阻塞，生产成本较高。

尤其在生产卷烟的打叶复烤生产线上，烟片复烤机在使用过程中，汽、水外混合击碎雾化差，容易阻塞，能耗大，成本高，其喷雾回潮系统在生产过程中产生大量废水，给污水处理增加了工作量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种工业上将两种或两种以上流体实施混合雾化时使用的设备，该设备可以调节流体的流量，控制流体按比例混合并雾化。

本发明说明书所称流体包括液体和气体。当涉及两种或两种以上流体时包括至少一种液体。

本发明可调节流量的流体混合雾化装置在工业产品分类中可以归入阀门类，所以具有阀门的基本结构。本发明可调节流量的流体混合雾化装置的结构包括阀体、支承芯轴、调节芯轴、弹簧、流体连接头和流量调节装置。

其中阀体为空心腔体，腔体内部设有隔板，将阀体内腔分为流量调节区和混合雾化区两部分。隔板中心部设有圆锥形流体出口，隔板中心部流体出口直径小于混合雾化区流体出口直径。

支承芯轴为一贯通管，其前端口径较大，后端口径较小，口径大的前端用于与阀体连接，以及用于与流体管道或另一级流体混合雾化装置连接；口径较小的后端，延伸至阀体流量调节区内；

调节芯轴为一贯通管，套装于支承芯轴外。调节芯轴管道内径与支承芯轴管道外径相适应，管道中部外壁设有凸缘，管道后部设有圆锥形流体出口，该圆锥形流体出口锥面角度及直径与阀体隔板中心部的圆锥形流体出口相适应，两个锥面能够完全闭合。支承芯轴管道与调节芯轴管道共同构成一种流体进入阀体的通路，不需要调节流量的流体通过支承芯轴和调节芯轴进入阀体混合雾化区。

在调节芯轴外壁与阀体内壁之间设有弹簧，弹簧一端抵在支承芯轴前端，另一端抵在调节芯轴外壁的凸缘处。

流体连接头为管状，一端与阀体流量调节区连接，另一端与流体管道衔接。需要调节流量的流体由流体连接头进入阀体流量调节区内，流体在调节芯轴圆锥形流体出口外锥面与阀体隔板中心圆锥形流体出口内锥面所构成的圆环锥台内，经调整两个锥面间距，从而调整流体流量后，由阀体隔板中心部的流体出口进入阀体混合雾化区，与由调节芯轴管道流出的另一流体进行混合。

流量调节装置由调节轴、调节连接头、调节轮和压盖组成。

调节轴的轴头一端为偏心头，另一端为方头，中间设有凸缘，调节轴与调节芯轴相垂直，调节轴的偏心头一端伸入阀体与调节芯轴外壁的凸缘相接触；

调节连接头和压盖均为管状，调节连接头套装于调节轴中部凸缘的下端，其底部与阀体连接，压盖套装于调节轴中部凸缘的上端，与调节连接头上部连接，从而将调节轴与阀体连接固定；

调节轮中间设有方孔，套装于调节轴的方头上，用于转动调节轴，使调节轴的偏心头一端推动调节芯轴沿弹簧方向移动，从而改变调节芯轴流体出口锥面与阀体隔板中心部流体出口锥面的间距，达到调节由流体连接头进入阀体的流体流量的目的。

作为优化，调节轴偏心头一端的轴头可以为偏心方头、偏心圆头或偏心轮。

作为优化，流量调节装置还设有弹簧和圆头螺母，弹簧套在调节轴外侧，底部落在压盖上，调节轮为空心腔体，套装于调节轴上，其顶部内壁落于弹簧上，底部侧壁内侧设有齿槽，调节连接头顶端外壁设有相应的齿槽与之配合，两齿槽啮合起到锁紧作用。圆头螺母与调节轴顶端螺纹连接，用以固定调节轮。

作为优化，在阀体混合雾化区设有滤网，滤网可以设置单层或多层，每个滤网的开孔总面积均大于阀体内流体的实际过流面积，滤网可以呈长柱形、长锥形或球形。

作为优化，流量调节装置设有刻度标记，以方便控制调整幅度。

作为优化，调节轴与伺服电机或步进电机相连，由伺服电机或步进电机控制调节轴实现自动转动，流量自动控制。

作为优化，在流体流经部件的连接部位设有密封垫圈。

作为优化，将本发明流体混合雾化装置多个单体串联在一起使用，以实现多种流体混合雾化。

作为优化，在支承芯轴口径较大一端与流体管道的连接处，或两个串联的流体混合雾化装置连接处设有单向阀。

作为优化，支承芯轴口径较大的一端管道顶端的内壁设有内沉六角头，内沉方头、内沉十字头或内沉一字头，用以方便支承芯轴的安装，并在有多个流体混合雾化装置单体串联安装的情况下，能够使螺纹连接的各级流体混合雾化装置保持同一安装角度，达到整体美观的效果。

本发明所述可调节流量的流体混合雾化装置应用领域广泛，无须借助其它设备，即可实现流量调节控制，多级混合，多级雾化，其结构紧凑，装卸、调整简洁易行。流体自输入到输出混合时间短，不同流体在阀体内可实现能量传递，具有流体加温、加湿的多级击碎雾化功效，内旋式自动清洁，不漏液，性能稳定，噪音小，是高效、节能、环保的混合雾化装置。

附图说明

图1为可调节流量的流体混合雾化装置剖视图；

图2为两级串联的可调节流量的流体混合雾化装置剖视图。

图中标号所表示的部件或部位为：1.阀体，2.端盖，3.支承芯轴，4.密封垫圈，5.弹簧，6.调节芯轴，7.调节轴，8.圆头螺母，9.调节轮，10.压盖，11.调节连接头，12.止回钢球，13.锁紧螺母，14.滤网，15.喷头，16.混合雾化区，17.阀体隔板，18.流量调节区，19.流体连接头，20.流量调节装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的一个实施例，可将两种流体混合雾化，并调整其中一种流体的流量。

如图1所示，第一种流体为压力较高的蒸汽，通过与流体管道相连的支承芯轴3，和套接在支承芯轴3后端的调节芯轴6，由调节芯轴6圆锥形流体出口直接进入阀体1的混合雾化区16。第二种流体为压力较低的水，由与流体管道相连的流体连接头19进入阀体1的流量调节区18，水在调节芯轴6圆锥形流体出口外锥面与阀体隔板17中心圆锥形流体出口内锥面所构成的圆环锥台内，经转动调节轮9推动调节芯轴6调整两个锥面间距，从而调整水的流量后，水由阀体隔板17中心部的流体出口进入混合雾化区16。蒸汽和水在混合雾化区16内混合的同时，可实现能量的传递交换，高温蒸汽对低温水有加温作用，尤其在生产卷烟的打叶复烤生产线上，由达到一定温度的水对烟叶进行加湿，可极大地提高烟叶生产质量，这是现有设备难以做到的。

在阀体1的混合雾化区16入口处，压力较低的水环绕于四周，压力较高的蒸汽从中心对水进行冲击，形成第一次击碎雾化。在阀体1的混合雾化区16内还设有两个圆锥形滤网14，为防止阻力过大产生流体回流现象，每个滤网14的滤孔总面积均大于阀体内流体的实际过流面积。在多个流体混合雾化装置串联使用时，通常只在最后一级阀体1的混合雾化区16内设置滤网。由于阀体1的混合雾化区16呈内径逐渐增大的漏斗形，高压蒸汽流入时，会产生负压，诱导低压水与之进一步混合，已混合的流体撞击到滤网14上，形成第二次击碎雾化。在阀体1的流体出口端，用锁紧螺母13连接了一个喷头15，喷头15可以对流体进行第三次击碎雾化。为了具备通用性和较大的适用范围，喷头15可以是单一式或多接式的专用、通用、快速接头喷头，其喷雾形状可选择扇形、实心锥形，空心锥形、柱形。

本实施例混合雾化装置的流量调节装置20包括调节轴7、调节连接头11、调节轮9、弹簧5、压盖10和圆头螺母8。调节轴7偏心头一端伸入阀体1内，抵在调节芯轴6凸缘处，由调节连接头11和压盖10将调节轴7与阀体1固定，调节轴7上部露出阀体1的方头端部分依次套装连接压盖10、弹簧5和调节轮9，调节轴7顶端螺纹连接圆头螺母8，用以固定调节轮9。在流体混合雾化装置工作状态下，由于弹簧5的弹力作用，调节轮9始终处于高位，其顶部抵在圆头螺母8的底部，底部侧壁内侧的齿槽与调节连接头11顶端外壁的齿槽相啮合，起到锁紧调节轴7的目的，使调节轴7不因工作过程中的振动产生位移。需要调整流体混合比例时，向下按压调节轮9，使其脱离与调节连接头11顶端齿槽的啮合锁紧状态，转动调节轮9，调节轮9带动调节轴7转动，调节轴7的偏心头一端拨动调节芯轴6，使调节芯轴6沿调节芯轴6外壁凸缘与支承芯轴3前端之间弹簧5的弹力方向移动，从而改变调节芯轴6流体出口锥面与阀体隔板17中心部流体出口锥面的间距，达到调节水流量的目的。流量调节后，调节轮9在弹簧5的弹力下复位，齿槽啮合，实现锁紧。在本实施例中，调节轴7的偏心头采用的是偏心方头。当调节轴7推动调节芯轴6向支承芯轴3方向移动时，调节芯轴6锥形流体出口外锥面与阀体隔板17中心锥形流体出口内锥面的间距增大，水流量相应增大，反之则流量减小。由于调节芯轴6锥形流体出口的锥面角度及直径，与阀体隔板17中心锥形流体出口相适应，所以当调节轴7不对调节芯轴6施加作用力时，在弹簧5弹力的作用下，两个锥形流体出口完全闭合，水流被关闭。当有杂质淤积于两个锥形流体出口之间，造成流体管路堵塞时，可以调整调节轴7至最大行程，用最大流量快速清洗过流锥面。经流量调节装置20调节后的流体流量，可以通过以下公式计算：S_面＝π{d+〔b÷(z÷4)n〕sinβcosβ}〔b÷(z÷4)n〕sinβ，其中，S_面为调节流量后的实际过流面积，2β为锥面夹角，π为圆周率，d为调节芯轴6轴头直径，z为调节轮9齿数，n为调节轮9工作调整齿数，b为调节轴7轴头调整工作尺寸。

图2为本发明的另一个实施例，由两个可调节流量的流体混合雾化装置单体串联。在本实施例中，第一级混合雾化装置的支承芯轴3管道为实心，没有流体通过，两级混合雾化装置各调节一种流体的流量，两种流体在第二级混合雾化装置内混合雾化。当流体混合雾化装置的支承芯轴3管道为空心，有流体通过时，单独使用一个混合雾化装置单体可将两种流体混合雾化，并调整其中一种流体的流量；两级串联的混合雾化装置可实现三种流体的混合雾化，并调整其中两种流体的流量；多级串联时，可实现多种流体的混合雾化。

本实施例可调节流量的流体混合雾化装置的支承芯轴3通过一圆环形的端盖2与阀体相连接，端盖2内外壁均设有螺纹，内壁螺纹与支承芯轴3螺纹连接，外壁螺纹与阀体螺纹连接。支承芯轴3也可以与端盖2制作成一体，而直接与阀体相连。本实施例支承芯轴3口径较大前端的口沿处设有凸缘，锁紧螺母13卡在凸缘处，可将支承芯轴3与流体管道或另一级混合雾化装置连接。

如图2所示，压力较高的蒸汽由与流体管道相连的流体连接头19进入第一级混合雾化装置阀体1的流量调节区18，蒸汽在调节芯轴6圆锥形流体出口外锥面与阀体隔板17中心圆锥形流体出口内锥面所构成的圆环锥台内，经转动调节轮9推动调节芯轴6调整两个锥面间距，从而调整蒸汽流量后，经过第一级阀体1的混合雾化区16和止回钢球12后，进入第二级混合雾化装置。

为防止流体回流，在两级可调节流量的流体混合雾化装置之间设有单向阀，该单向阀由弹簧5和一止回钢球12构成，止回钢球12位于第一级流体混合雾化装置阀体1流体出口处，弹簧5一端抵于止回钢球12，另一端抵于第二级流体混合雾化装置的支承芯轴3前端。

第二级混合雾化装置的支承芯轴3与第一级阀体1通过锁紧螺母13相连接，蒸汽由第二级混合雾化装置支承芯轴3的中心管道和调节芯轴6的中心管道进入第二级阀体1的混合雾化区16，蒸汽在第二级阀体1内不进行流量调节，只进行混合雾化。

压力较低的水由与流体管道相连的流体连接头19进入第二级混合雾化装置阀体1的流量调节区18，在调节芯轴6锥形流体出口外锥面与阀体隔板17中心锥形流体出口内锥面所构成的圆环锥台内进行流量调节后进入第二级阀体1的混合雾化区16。

第二级流体混合雾化装置的流量调节装置20包括调节轴7、调节轮9、调节连接头11和压盖10。通过联轴器将调节轴9与伺服电机或步进电机连接，并与计算机系统相连，只需在计算机上输入指令，即可实现调节轴9自动转动，定量调节流体流量。

为方便手动调节流量时对流量的读取控制，在调节连接头11顶面和调节轮9底部外壁上刻有刻度线。

在支承芯轴3与端盖2之间、端盖2与阀体之间、阀体与喷头15之间、阀体与调节连接头11之间、调节连接头11与压盖10之间、阀体与流体连接头19之间设有密封垫圈4，密封垫圈4可选用铜、铝、铅等软质金属材料制作，也可用高温尼龙或橡胶材料制作。

如图2所示，支承芯轴3通过端盖2与阀体连接。端盖2为圆环形，内壁与支承芯轴3螺纹连接，外壁与阀体螺纹连接。为方便支承芯轴3安装，支承芯轴3口径较大的一端设有内沉六角头，或内沉方头、内沉十字头，或内沉一字头。如此结构可使串联安装的各级流体混合雾化装置保持同一安装角度，不致出现由于安装角度不同造成流量调节不便，而且整体上更美观。

Claims (11)

1.一种可调节流量的流体混合雾化装置，其特征在于，它包括阀体、支承芯轴、调节芯轴、弹簧、流体连接头、流量调节装置，各部件的结构特征为，

阀体为空心腔体，腔体内部设有隔板，将阀体分为流量调节区和混合雾化区，隔板中心部设有圆锥形流体出口，其口径小于混合雾化区流体出口直径；

支承芯轴为一贯通管，其前端口径较大，后端口径较小，口径大的前端用于与阀体连接，以及用于与流体管道或另一级流体混合雾化装置连接；口径较小的后端，延伸至阀体流量调节区内；

调节芯轴为一贯通管，管的内径与支承芯轴外径相适应，套接于支承芯轴管道外，其管道中部外壁设有凸缘，管道后部设有圆锥形流体出口，该圆锥形流体出口锥面角度及直径与阀体隔板中心部圆锥形流体出口相适应，二者能够完全闭合；

在调节芯轴外壁与阀体内壁之间设有弹簧，弹簧一端抵在支承芯轴前端，另一端抵在调节芯轴外壁的凸缘处；

流体连接头为管状，一端与阀体流量调节区连接，另一端与流体管道相连；

流量调节装置由调节轴、调节连接头、调节轮和压盖组成；

调节轴的轴头一端为偏心头，另一端为方头，中间设有凸缘，调节轴与调节芯轴相垂直，调节轴的偏心头一端伸入阀体与调节芯轴外壁的凸缘相接触；

调节连接头和压盖均为管状，调节连接头套装于调节轴中部凸缘的下端，其底部与阀体连接，压盖套装于调节轴中部凸缘的上端，与调节连接头上部连接，从而将调节轴与阀体连接固定；

调节轮中间设有方孔，套接于调节轴的方头上。

2.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，所述调节轴偏心头一端的轴头为偏心方头、偏心圆头或偏心轮。

3.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，所述流量调节装置还设有弹簧和圆头螺母，弹簧套在调节轴外侧，底部落在压盖上，调节轮为空心腔体，套装于调节轴上，其顶部内壁落于弹簧上，底部侧壁内侧设有齿槽，调节连接头顶端外壁设有相应的齿槽与之配合，圆头螺母与调节轴顶端螺纹连接，用以固定调节轮。

4.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，在阀体混合雾化区设有单层或多层滤网，每个滤网的开孔总面积均大于阀体内流体的过流面积。

5.根据权利要求4所述的流体混合雾化装置，其特征在于，所述滤网呈长柱形、长锥形或球形。

6.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，所述流量调节装置设有刻度标记。

7.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，所述调节轴由伺服电机或步进电机驱动。

8.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，在流体流经部件的连接部位设有密封垫圈。

9.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，将多个流体混合雾化装置单体串联在一起。

10.根据权利要求1或9所述的流体混合雾化装置，其特征在于，在支承芯轴与流体管道连接处，或两个串联的流体混合雾化装置连接处设有单向阀。

11.根据权利要求1所述的流体混合雾化装置，其特征在于，所述支撑芯轴口径较大一端管道顶端的内壁设有内沉六角头、内沉方头、内沉十字头或内沉一字头。

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