CN102374797A - 热水型动态调节式汽水直接混合式热交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种热水型动态调节式汽水直接混合式热交换装置包括前三通（1）、前芯（2）、中三通(3)、中芯(4)、长二通（5）、温度传感器、电动执行机构和控制器，前芯（2）同轴设置在中三通（3）内，中芯（4）嵌套在中三通（3）与后二通（5）之间，在前芯和中芯之间设置有调节装置（7），调节装置在电动执行机构带动下可做轴向前后水平移动，该调节装置由水向调节面（14）和蒸汽向调节面（15）构成，通过调整蒸汽向调节面与所述前芯喷嘴的内壁面形成的可变截面积来控制蒸汽量的大小、通过调整水向调节面与前芯喷嘴处的外壁面形成的可变截面积来控制进水量的大小。在用户蒸汽参数发生变化时，在不停止系统运行的情况下达到连续动态调节目的。

Description

热水型动态调节式汽水直接混合式热交换装置

 

技术领域

本发明属于热交换技术领域，主要涉及的是一种热水型动态调节式汽水直接混合式热交换器。

背景技术

国内公知的汽水直接混合式热交换器只能对流量、温度进行间断式调节，当换热器热负荷出现变化，或蒸汽、供回水参数出现变化系统影响正常运行时，无法进行即时调节而引起出水温度波动范围过大、变化速率过快。如需调整，目前的方式是停止系统运行，整体拆开设备，调整产品内部结构，以满足使用要求。即使在热负荷或运行参数出现微量变动时，也无法对一定进水流量下的混合物状态进行连续调节，而使系统处于非最佳运行状态下运行，降低换热效率和运行安全性。

发明内容

本发明的目的即由此产生，提出一种动态调节式汽水直接混合式热交换器。使系统在蒸汽参数发生变化时，在不停止系统运行的情况下达到连续动态调节。以使热交换器内汽水混合质量比、压力比始终处于最佳状态，有效降低设备运行噪音和运行费用，提高其换热效率和运行安全性。

本发明实行上述目的采取的技术方案是：一种热水型动态调节式汽水直接混合式热交换器包括前三通、前芯、中三通、中芯、长二通、调节装置、温度传感器、电动执行机构和控制器，前芯同轴设置在中三通内，中芯嵌套在中三通与后二通之间，在所述的前芯和中芯之间设置有调节装置，所述的调节装置在电动执行机构带动下可做轴向前后水平移动，该调节装置由水向调节面和蒸汽向调节面构成，通过调整蒸汽向调节面与所述前芯喷嘴的内壁面形成的可变截面积来控制蒸汽量的大小、通过调整水向调节面与前芯喷嘴处的外壁面形成的可变截面积来控制进水量的大小。

本发明所述的调节装置的蒸汽向调节面为一个圆台侧面和一个由多个圆台侧面首尾相连接而成的一个近似的圆台侧面首尾相连接形成的面，各个圆台侧面连接处有弧度过度；调节装置的水向调节面为一圆台侧面的下底面和另一由多个圆台侧面上下底面依次相连接而成的近似圆台侧面的下底面相接而形成的一个纺锤形的面，各个圆台侧面连接处有弧度过度段。

本发明所述的调节装置与电动执行机构的主轴通过卷制弹性圆柱销固定连接。

本发明在所述的前三通的一端设置有密封件，内置前防尘导向环，O型密封圈，聚四氟乙烯轴用弹簧张力密封圈和后防尘导向环。

本发明通过改善产品的内部结构，使内部结构由原固定状态变为可连续调节状态。对汽水直接混合式热交换器内部零件可进行动态调节，使系统在汽水参数发生变化时，在不停止系统运行的情况下可自动达到新的平衡状态。改变混合室内部曲线变化，由原线性结构变为区间性曲线结构，使热交换器内汽水混合质量比、压力比始终处于最佳状态。当系统蒸汽参数发生变化时，可通过调节喷嘴处蒸汽的过流面积，改变喷嘴喷出的蒸汽量，达到动态调节的目的。

附图说明

图1为本发明的装配结构示意图。

图2为本发明调节装置双向调节的结构示意图。

图3为本发明密封件结构示意图。

图中：1、前三通，2、前芯，3、中三通，4、中芯，5、长二通，6、弹性圆柱销，7、调节装置，8、主轴，9、密封法兰，10、密封件，11、支撑套，12、电机底座，13、电机连接轴，14、调节装置蒸汽向调节面，15、调节装置水向调节面，16、前防尘导向环，17、O型密封圈，18、轴用弹簧张力密封圈，19、后防尘导向环。

具体实施方式

结合附图，给出本发明的实施例如下：

如图1结合图3所示：本实施例所述的热水型动态调节式汽水直接混合式热交换器包括前三通1、前芯2、中三通3、中芯4、长二通5、弹性圆柱销6、调节装置7、主轴8、密封法兰9、密封件10、支撑套11、电机底座12、电机连接轴13，密封法兰9、前三通1、中三通3、长二通5依次通过端面的法兰固定连接为一体，前芯2同轴设置在中三通3内，中芯4嵌套在中三通3与后二通5之间，在前芯2和中芯4之间设置有调节装置7，调节装置7在电动执行机构的带动下可做轴向前后水平移动，调节装置7由水向调节面14和蒸汽向调节面15构成，该调节装置7通过调整蒸汽向调节面与前芯喷嘴的内壁面形成的可变截面积来控制蒸汽量的大小、水向调节面与前芯喷嘴处的外壁面形成的可变截面积来控制水量的大小，结合外部配套的温度传感器，电动执行机构，控制器，通过温度传感器的感应信号，控制器控制电动执行机构带动调节装置动作，实现动态不间断连续调节。

在前三通1的一端通过螺栓连接有密封法兰9，为密封件10提供安装位置，密封法兰9和密封件10采用螺纹连接，采用铜垫片密封，密封法兰9,、支撑套11、电机底座12之间采用螺栓连接紧固，电动执行机构的电机连接轴13与主轴8采用螺纹连接，便于调整。调节装置7和主轴8的连接方式采用标准型卷制弹性圆柱销6连接，以保证调节装置7不发生脱落。如图4所示：为便于密封,密封件10为铜质壳体，内置前防尘导向环16，O型密封圈17，聚四氟乙烯轴用弹簧张力密封圈18和后防尘导向环19，按照特定顺序安装在密封件10内。

调节装置7的蒸汽向调节面15为一由多个圆台侧面上下底面依次相连接而成的近似圆台侧面，各个圆台侧面连接处有弧度过度段，通过蒸汽向调节面15与前芯2喷嘴口内径截面积的配合可在前芯2喷嘴出口处形成一个可调节的过流面积，即可实现蒸汽向的动态调节，为减小蒸汽向调节面15的阻力，在各个圆锥面连接处设为弧度过度；水向调节面14为一圆台侧面的下底面和另一由多个圆台侧面上下底面依次相连接而成的近似圆台侧面的下底面相接而形成的一个纺锤形的面，各个圆台侧面连接处有弧度过度段，通过水向调节面14与前芯2喷嘴口外径形成的面积可在前芯2喷嘴出口处形成一个可调节的过流面积，即可实现水向的动态调节，为减小蒸汽向调节面14的阻力，在各个圆锥面连接处设为弧度过度。

前三通1、中三通3、长二通5及密封法兰9的端面均为法兰结构。

前芯2为渐缩型喷嘴，当具有一定压力、流速的蒸汽进入喷嘴后，由于管内径变小，蒸汽的压力降低，流速急剧增大，形成高速气流由喷嘴射出，蒸汽进行绝热膨胀以超音速喷射至中芯4中的混合段，并在混合段中与进水混合。由于水向调节面14为纺锤形的，即入口小、中间大，为保证设备的最大进水量，将前芯2喷嘴外径设计为如图2所示的渐扩形。

中芯4中进口混合段为渐缩型，出口扩压段为渐扩形。当水管入口处的水和由蒸汽喷管高速蒸汽射入混合室蒸汽发生动能和热量的交换。即高温蒸汽遇冷凝结，释放出大量汽化潜热热量，最终和给水形成高温汽水混合物。同时，蒸汽给水迅速发生速度交换，使汽水混合物的流速急剧增加，这样便在混合室形成高温，高速水流流向扩压段。扩压段主要完成混合物动能向压力能的转化，实现混合物压力的剧增，当高温、高速的水流流入扩压段时，由于管径增大，水流流速逐渐减少至外界循环网正常流速，这样部分动能转化为压力能，使压力升高，从而可代替循环泵，实现系统的循环。

本实施例在使用时，在热水系统运行时，结合合外部配套的温度传感器，电动执行机构，控制器，在出口温度传感器温度升高时，控制器控制电动执行机构运动，带动调节装置7向蒸汽流动方向逆向运动，控制减小蒸汽流量的同时也降低水的流量，但蒸汽流量的降低比例大于水流量的降低比例，以达到降低出水温度的目的；在出口温度传感器温度降低时，控制器控制电动执行机构运动，带动调节装置7向蒸汽流动方向顺向运动，控制增大蒸汽流量的同时也减小水的流量，以达到提高出水温度的目的。温度传感器、电动执行机构、控制器均为公知的产品和常规的方法。

为提高热水型动态调节式汽水直接混合式热交换器的运行平稳性，有效的控制热水型动态调节式汽水直接混合式热交换器出水温度的波动范围，特采用双向反比例调节的调节方式：即蒸汽向和水向两个调节量反向调节，增大一个量的同时减小另一个量；或者是两个量同时增大或者减小，但增大或者减小的比例不同。通过这样的调节方式，在用户参数发生变化时，在不停止系统运行的情况下通过连续动态调节使热交换器内汽水混合质量比、压力比始终处于最佳状态，有效降低设备运行噪音和运行费用，提高其换热效率和运行安全稳定性。

Claims (4)

1.一种热水型动态调节式汽水直接混合式热交换装置，包括前三通（1）、前芯（2）、中三通(3)、中芯(4)、长二通（5）、温度传感器、电动执行机构和控制器，前芯（2）同轴设置在中三通（3）内，中芯（4）嵌套在中三通（3）与后二通（5）之间，其特征在于：在所述的前芯（2）和中芯（4）之间设置有轴向前后水平移动的调节装置（7），该调节装置（7）由水向调节面（14）和蒸汽向调节面（15）构成，通过调整蒸汽向调节面与所述前芯（2）喷嘴的内壁面形成的可变截面积来控制蒸汽量的大小，通过调整水向调节面与前芯喷嘴处的外壁面形成的可变截面积来控制进水量的大小。

2.根据权利要求1所述的热水型动态调节式汽水直接混合式热交换装置，其特征在于：所述调节装置（7）的蒸汽向调节面（15）为一个圆台侧面和一个由多个圆台侧面首尾相连接而成的一个近似的圆台侧面首尾相连接形成的面，各个圆台侧面连接处有弧度过度；调节装置（7）的水向调节面（14）为一圆台侧面的下底面和另一由多个圆台侧面上下底面依次相连接而成的近似圆台侧面的下底面相接而形成的一个纺锤形的面，各个圆台侧面连接处有弧度过度段。

3.根据权利要求1所述的热水型动态调节式汽水直接混合式热交换装置，其特征在于：所述调节装置（7）与电动执行机构的主轴（8）通过卷制弹性圆柱销（6）固定连接。

4.根据权利要求1所述的热水型动态调节式汽水直接混合式热交换装置，其特征在于：所述前三通（1）的一端设置有密封件（10），内置前防尘导向环（16），O型密封圈（17），聚四氟乙烯轴用弹簧张力密封圈（18）和后防尘导向环（19）。

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