CN104190024B - 一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，包括混合器本体和连续螺旋折流器；混合器本体内设有本体腔室，该本体腔室的两端开口为入水口和出液口；本体腔室沿轴向分为相承接的螺旋折流室和旋流室；旋流室内设有一芯体，该芯体内设有沿轴向并排且相连通的破碎腔和喷射腔，混合器本体和芯体间设有泡沫液通道；连续螺旋折流器适配安装在螺旋折流室内，该连续螺旋折流器的外壁设有双螺旋片，该双螺旋片与螺旋折流室的内壁构成有螺旋折流通道，该连续螺旋折流器内设有文丘里效应通道，该文丘里效应通道的入口与入水口相通，出口与破碎腔相连通。本发明螺旋流混合器通过创新结构设计，达到高度均匀混合、提升灭火效果目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫液混合器，具体是指一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器。
背景技术
泡沫比例混合器是泡沫灭火系统的“神经中枢”,其工作性能的好坏直接关系到泡沫灭火系统扑救火灾的成败。泡沫比例混合装置根据混合方式不同可大致分为负压比例混合装置和正压比例混合装置，它们对应的混合器为负压比例混合器和正压比例混合器。目前不管是负压比例混合器还是正压比例混合器，在泡沫液和水流混合过程中，极易发生湍流现象，该湍流现象会造成混合不稳定、不均匀问题，最终影响灭火效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，避免湍流现象产生，达到高度均匀混合、提升灭火效果目的。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，包括混合器本体和连续螺旋折流器；所述混合器本体内设有两端贯通的本体腔室，该本体腔室的两端开口为入水口和出液口，设从该入水口至出液口方向为轴向；所述本体腔室沿轴向分为相承接的螺旋折流室和旋流室；所述旋流室内设有一芯体，该芯体内设有沿轴向并排且相连通的破碎腔和喷射腔，该喷射腔的朝向出液口的腔壁上设有喷孔，所述混合器本体和芯体间设有与所述破碎腔相连通的泡沫液通道；所述连续螺旋折流器适配安装在所述螺旋折流室内，该连续螺旋折流器的外壁设有双螺旋片，该双螺旋片与所述螺旋折流室的内壁构成有螺旋折流通道，该连续螺旋折流器内设有文丘里效应通道，该文丘里效应通道的入口与所述入水口相通，出口与所述破碎腔相连通。
连续螺旋折流器的双螺旋片间构成螺旋槽，该螺旋槽为槽底呈圆弧型的圆弧型螺旋槽。
所述旋流室的端部构成有一往出液口方向渐缩径的回归段。
所述泡沫液通道包括入液通道和两组分流通道，该两组分流通道构成横截面呈半圆形状的半圆形道，所述入液通道与所述半圆形道的半圆弧段的中心相连通，所述破碎腔设在所述半圆形道的直径段的中心位置。
采用上述方案后，本发明相对于现有技术的有益效果在于：螺旋混合器工作时，压力水从混合器本体的入水口进入，压力水在连续螺旋折流器处分流，一部分水流在中间流经文丘里效应通道减压增速后，从喷口(出口)射入到破碎腔，由于气动力、惯性力、粘性力和表面张力等各种力的相互作用，连续的液柱分裂破碎，成为形状各异的离散团块(破碎是由于扰动在液注表面形成了轴对称震荡波，在液体表面张力的作用下，震荡幅值不断增加，最终将液柱切断造成的，液体的表面张力对破碎起了主要作用)。在不稳定表面波的发展作用下，射流最终破碎成一串液滴。高速液滴在惯性力的作用下与压力泡沫液(由容积泵作用下经泡沫液通道送入破碎腔)的压力脉动与剪切脉动相互作用(即空间震荡撞击)，泡沫液亦产生破碎，并与水滴融合重组，重组后进入喷射腔并从喷孔射出。
另一部分水流沿着螺旋折流通道一边旋转一边向前做螺旋线运动，连续螺旋折流器使得流体沿着一个连续的流通截面积不变化、封闭的螺旋通道运动，运动轨迹是稳定的双螺旋线，运动速度不变化，且流速高，压降小，不沉淀、无堵塞，因为是一个连续的整体，流体运动稳定无脉冲，做单流体的层流运动。出了螺旋通道后进入旋流室，水流在旋转室内做高速旋转运动，在靠近轴心位置形成负压旋流，牵引预混合液滴从喷孔喷出，并以其合速度在空间飞散，合成流动，从单流体的层流运动到双流体的紊流运动，最终达到高度均匀混合的目的。
附图说明
图1是本发明螺旋流混合器的截面示意图；
图2是图1中A-A向的剖视图；
图3是连续螺旋折流器的立体图。
标号说明
混合器本体 1 入水口 101
出液口 102 螺旋折流室 11
旋流室 12 回归段 13
破碎腔 14 喷射腔 15
喷孔 151 泡沫液通道 16
入液通道 161 分流通道 162
连续螺旋折流器 2 螺旋折流通道 20
双螺旋片 21 文丘里效应通道 22
螺旋槽 23
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本案作进一步详细的说明。
本案涉及一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，如图1-3所示，主要包括混合器本体1和连续螺旋折流器2。
所述混合器本体1较佳地由前圆管壁和后圆管壁组装构成。混合器本体1内开设有两端贯通的本体腔室，该本体腔室的两端开口为入水口101和出液口102，设从该入水口101至出液口102方向为轴向。本体腔室沿轴向分为相承接的螺旋折流室11和旋流室12。
所述旋流室12内设有一芯体，该芯体内设有沿轴向并排且相连通的破碎腔14和喷射腔15。该喷射腔15呈朝向出液口102打开的扇形状结构，喷射腔15的朝向出液口102的腔壁上均匀布设有若干个喷孔151。混合器本体1和芯体间设有与破碎腔14相连通的泡沫液通道16，泡沫液通过该泡沫液通道16送入破碎腔14内。
所述连续螺旋折流器2适配安装在螺旋折流室11内，该连续螺旋折流器1的外壁设有双螺旋片21，该双螺旋片21与螺旋折流室11的内壁构成有螺旋折流通道20，该螺旋折流通道20的入水端承接混合器本体1的入水口101，螺旋折流通道20的出水端承接旋流室12。连续螺旋折流器2内设有文丘里效应通道22，该文丘里效应通道22的入口与入水口101承接相通，出口(喷口)与破碎腔14连通。具体地，连续螺旋折流器2的出口端与芯体相互锁设以实现相互密闭连通。
本发明螺旋混合器用于正压计量式比例混合装置中。工作时，压力水从混合器本体1的入水口101进入，压力水在连续螺旋折流器2处分流，一部分水流在中间流经文丘里效应通道22并减压增速后，从喷口(文丘里效应通道22的出口)射入到破碎腔14，在这过程中通过流体各种力的相互作用，使进入破碎腔14的射流最终破碎成一串液滴。同时在比例混合装置的容积泵作用下，压力泡沫液经泡沫液通道16送入破碎腔14，从而与所述破碎的高速液滴相互作用，并与水滴融合重组，重组后进入喷射腔15并从喷孔151射出。另一部分水流沿着螺旋折流通道20一边旋转一边向前做螺旋线运动，连续螺旋折流器2使得流体沿着一个连续的流通截面积不变化、封闭的螺旋通道运动，该流体运动稳定无脉冲，做单流体的层流运动。出了螺旋折流通道20后进入旋流室12，水流在旋转室12内做高速旋转运动，在靠近轴心位置形成负压旋流，牵引预混合液滴从喷孔151喷出，并以其合速度在空间飞散，合成流动，从单流体的层流运动到双流体的紊流运动，最终达到高度均匀混合的目的。
本发明旋流混合器，其中文丘里效应通道22不同于现有公知的文丘里效应管。现有公知的文丘里效应管主要用于产生负压以吸入泡沫液。而本发明的文丘里效应通道22所起作用是减压增速，从而利于压力水进行射流作上面所述的流体各种力相互作用，促成破碎成液滴目的。文丘里效应通道22沿轴向呈缩径结构，给出实施例分为三段，直流前段、缩径中段和直流后段。本发明还有一突出设计点是双螺旋片21构成螺旋折流通道20的结构，具体工作原理参见上面陈述。
进一步，如图1、图3所示，连续螺旋折流器2的双螺旋片21间构成螺旋槽23，该螺旋槽23为槽底呈圆弧型的圆弧型螺旋槽。当螺旋水流接近旋转中心时，流体压力降低至与喷嘴出口外空间的压力大致相等，这时流体的粘性使其与壁面的摩擦增大，采用圆弧形螺旋槽其截面轮廓呈均匀变化，能够使压力损失最小，能量损失也最小，使螺旋层流运动优异。
进一步，所述旋流室12的端部构成有一往出液口方向渐缩径的回归段13，对均匀混合的混合液的流体运动进行适当缓和回归。
进一步，如图3所示，泡沫液通道16包括入液通道161和两组分流通道162，该两组分流通道162构成一横截面呈半圆形状的半圆形道，入液通道161与半圆形道的半圆弧段的中心相连通，破碎腔14设在半圆形道的直径段的中心位置。压力泡沫液从入液通道161送入后分成两股，该两股分流分别依次经过各自弧形段、直径段后汇入破碎腔14。两股分流呈相对地送入破碎腔14，起增强空间震荡撞击作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明权利要求的范围。
Claims (4)
1.一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，其特征在于：包括混合器本体和连续螺旋折流器；所述混合器本体内设有两端贯通的本体腔室，该本体腔室的两端开口为入水口和出液口，设从该入水口至出液口方向为轴向；所述本体腔室沿轴向分为相承接的螺旋折流室和旋流室；所述旋流室内设有一芯体，该芯体内设有沿轴向并排且相连通的破碎腔和喷射腔，该喷射腔的朝向出液口的腔壁上设有喷孔，所述混合器本体和芯体间设有与所述破碎腔相连通的泡沫液通道；所述连续螺旋折流器适配安装在所述螺旋折流室内，该连续螺旋折流器的外壁设有双螺旋片，该双螺旋片与所述螺旋折流室的内壁构成有螺旋折流通道，该连续螺旋折流器内设有文丘里效应通道，该文丘里效应通道的入口与所述入水口相通，出口与所述破碎腔相连通。
2.如权利要求1所述的一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，其特征在于：连续螺旋折流器的双螺旋片间构成螺旋槽，该螺旋槽为槽底呈圆弧型的圆弧型螺旋槽。
3.如权利要求1所述的一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，其特征在于：所述旋流室的端部构成有一往出液口方向渐缩径的回归段。
4.如权利要求1所述的一种用于正压计量注入式比例混合装置的螺旋流混合器，其特征在于：所述泡沫液通道包括入液通道和两组分流通道，该两组分流通道构成横截面呈半圆形状的半圆形道，所述入液通道与所述半圆形道的半圆弧段的中心相连通，所述破碎腔设在所述半圆形道的直径段的中心位置。
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