CN104874498B - 一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴，水流通过进水孔进入，经旋芯后的水流高速旋转，然后通过变径结构进入雾化腔，与低压通孔喷出的气体相遇，被冲击破碎形成汽水混合物，完成第一次雾化；进入喷嘴芯的汽水混合物与低压喷嘴通道喷出的气体一同喷出，在出口处遇空气完成第二次雾化；高压喷嘴通道对喷出的水雾进行高压冲击破碎雾化，完成第三次雾化，经过三次雾化，充分利用0.3MPa～0.5MPa的低压供气先对水流进行剪切破碎，再有效利用1MPa～1.5MPa的高压供气进一步减小粒径及增加雾化角度，最终形成平均粒径小于20μm、雾化角达到在115°‑135°之间、有效射程达7m‑10m的超细水雾。
Description
技术领域
本发明涉及一种雾化喷嘴，尤其涉及一种能生成超细水雾及适用于煤矿喷雾降尘的高低压内外混合式空气雾化喷嘴。
背景技术
目前，我国煤矿采掘工作面在没有防尘措施的情况下，综掘工作面的粉尘浓度可达2500mg/m3～3000mg/m3，而综放工作面粉尘情况则更为严重，采煤机割煤、移架和放煤平行作业时，有些煤矿的瞬时原始总粉尘浓度甚至高达8000mg/m3～10000mg/m3。为了降低工作面的粉尘浓度，减少粉尘对工人及设备的危害，避免发生粉尘爆炸事故，国内大多数煤矿均采用了喷雾降尘技术。
喷嘴的雾化效果是喷雾降尘技术实施成功与否的关键。雾化是指将液体破碎成细小的颗粒。对液体进行雾化时，首先需将液体扩展成很薄的液膜或很细的射流，让液体通过特定设计的流路展成膜或细射流，流路可以是窄缝、槽或小孔，然后利用各种扰动，或在运动中因动力的作用，使液膜或射流失稳，进而碎裂成丝条和大的液滴，最后破碎成小液滴。目前，用于喷雾降尘的喷嘴主要有压力式雾化喷嘴、旋转式雾化喷嘴、气动雾化喷嘴、超声波雾化喷嘴、静电雾化喷嘴等，研究发现雾化粒径越接近粉尘颗粒粒径，降尘效果越显著。在综采或综掘工作面中，7.07μm以下的煤尘或岩尘粒径对人体危害最大，而目前常用的喷雾喷嘴所产生的雾滴粒径一般大于100μm，由于喷雾粒径大、雾场浓度小而无法对粉尘进行有效降尘。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明提供的一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴，利用内外混合高压及低压气体对水流进行多次剪切破碎，生成粒径很小的超细水雾，以提高喷雾降尘性能。
为解决上述技术问题，本发明技术方案包括：
一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其包括喷嘴座，其中，喷嘴座的中轴线上设置有进水孔，进水孔与一进水通道相连接，进水通道内设置有一旋芯，进水通道通过第一渐变通道与雾化腔相连接，雾化腔通过第二渐变通道与过渡通道相连接，过渡通道与出水通道相连接，出水通道前端设置有一喷射口；在雾化腔外周的喷嘴座上设置有与雾化腔相适配的低压通道，低压通道通过低压通孔与雾化腔相连通，在低压通道前方的喷嘴座一侧设置有低压腔，低压腔与一低压进气口相连通；出水通道设置在一喷嘴芯内，喷射口位于喷嘴芯前端，喷嘴芯在喷射口外周设置有倾斜布置的低压喷嘴通道，低压喷嘴通道通过低压连接通道与低压腔相连通；喷嘴芯外周的喷嘴座上设置有高压罩，高压罩内设置有高压通道，高压罩在低压喷嘴通道外周的前端上设置有倾斜布置的高压喷嘴通道，高压喷嘴通道与高压通道相连通，喷嘴座在与低压进气口相对侧设置有高压进气口，高压进气口与高压通道相连通；进水孔、进水通道、第一渐变通道、雾化腔、第二渐变通道、过渡通道、出水通道与喷射口位于同一轴线上，使自高低压内外混合式空气雾化喷嘴喷出的水流形成粒径小于20μm、雾化角在115°-135°的水雾。
所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其中，上述高压罩与喷射口之间的喷嘴座上设置有喷嘴帽，喷嘴帽接于喷嘴芯前端，喷嘴帽内部为锥形结构，锥形结构末端开设有孔径大于喷射口之孔径的喷嘴孔，喷嘴孔与喷射口在同一轴线上。
所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其中，上述高压罩通过螺帽与喷嘴座相连接，高压罩将喷嘴帽、喷嘴芯固定在喷嘴座上。
所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其中，上述低压喷嘴通道喷射的气流与水平线的夹角为40°-70°之间。
所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其中，上述高压喷嘴通道喷射的气流与水平线的夹角为40°-70°之间。
所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其中，上述低压进气口接入的气流压强为0.3MPa～0.5MPa。
所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述高压进气口接入的气流压强为1MPa～1.5MPa。
所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其中，上述喷嘴座、喷嘴芯、喷嘴帽和高压罩四者之间的连接处均设置有密封圈。
本发明提供的一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴，水流通过进水孔进入，经旋芯后的水流高速旋转，然后通过变径结构进入雾化腔，与低压通孔喷出的气体相遇，被冲击破碎形成汽水混合物，完成第一次雾化；进入喷嘴芯的汽水混合物与低压喷嘴通道喷出的气体一同喷出，在出口处遇空气完成第二次雾化；高压喷嘴通道对喷出的水雾进行高压冲击破碎雾化，完成第三次雾化，经过三次雾化，充分利用0.3MPa～0.5MPa的低压供气先对水流进行剪切破碎，再有效利用1MPa～1.5MPa的高压供气进一步减小粒径及增加雾化角度，能在0.5～0.6MPa的进水压力下，水流不断被气体冲击、碰撞、挤压、剪切、膨胀，最终形成平均粒径小于20μm、雾化角达到在115°-135°之间、有效射程达7m-10m的超细水雾，大幅提高了水雾的降尘性能。
附图说明
图1为本发明高低压内外混合式雾化喷嘴的剖面图；
图2为本发明高低压内外混合式雾化喷嘴的三维装配图；
图3为本发明高低压内外混合式雾化喷嘴的三维拆解图；
图4为本发明高压气罩的三维立体图；
图5为本发明喷嘴芯的三维立体图。
具体实施方式
本发明提供了一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴，如图1、图2、图3、图4与图5所示的，其包括喷嘴座1，其中，喷嘴座1的中轴线上设置有进水孔2，进水孔2与一进水通道3相连接，进水通道3内设置有一旋芯4，进水通道3通过第一渐变通道5与雾化腔6相连接，第一渐变通道5是自进水通道3至雾化腔6的方向管径越来越大，雾化腔6通过第二渐变通道7与过渡通道8相连接，第二渐变通道7自雾化腔6至过渡通道8的方向管径越来越小。通过旋芯4与雾化腔6形成第一次雾化。
过渡通道8与出水通道9相连接，出水通道9前端设置有一喷射口10；在雾化腔6外周的喷嘴座1上设置有与雾化腔6相适配的低压通道11，低压通道11通过低压通孔12与雾化腔6相连通，在低压通道11前方的喷嘴座1一侧设置有低压腔15，低压腔15与一低压进气口13相连通；出水通道9设置在一喷嘴芯14内，喷射口10位于喷嘴芯14前端，喷嘴芯14在喷射口10外周设置有倾斜布置的低压喷嘴通道16，低压喷嘴通道16通过低压连接通道17与低压腔15相连通，从而实现了低压气体即能进入雾化腔6内，又能到达喷射口10处的目的，通过雾化腔6进行第一次雾化，通过喷射口10处的低压气流完成第二次雾化。
喷嘴芯14外周的喷嘴座1上设置有高压罩18，高压罩18内设置有高压通道19，高压罩18在低压喷嘴通道17外周的前端上设置有倾斜布置的高压喷嘴通道20，高压喷嘴通道20与高压通道19相连通，喷嘴座1在与低压进气口13相对侧设置有高压进气口21，高压进气口21与高压通道19相连通，通过高压通道19喷出的高压气流对水流进行第三次雾化；进水孔2、进水通道3、第一渐变通道5、雾化腔6、第二渐变通道7、过渡通道8、出水通道9与喷射口10位于同一轴线上，使自高低压内外混合式空气雾化喷嘴喷出的水流形成粒径小于20μm、雾化角在115°-135°的水雾。
更进一步的，上述高压罩18与喷射口10之间的喷嘴座1上设置有喷嘴帽22，喷嘴帽22接于喷嘴芯14前端，喷嘴帽22内部为锥形结构，锥形结构末端开设有孔径大于喷射口10之孔径的喷嘴孔23，喷嘴孔23与喷射口10在同一轴线上，使水流喷射更流畅。而且上述高压罩18通过螺帽24与喷嘴座1相连接，高压罩18将喷嘴帽22、喷嘴芯14固定在喷嘴座1上。
更进一步的，上述低压喷嘴通道16喷射的气流与水平线的夹角为40°-70°之间。上述高压喷嘴通道20喷射的气流与水平线的夹角为40°-70°之间。更进一步的说明，上述低压进气口13接入的气流压强为0.3MPa～0.5MPa。而上述高压进气口21接入的气流压强为1MPa～1.5MPa。
更进一步的，上述喷嘴座1、喷嘴芯14、喷嘴帽22和高压罩18四者之间的连接处均设置有密封圈，以将全部部件固定于喷嘴座上，保证了各个部件间的密封性。
以下更为详尽的描述高低压内外混合式空气雾化喷嘴的运行方法，其如下：
水流从进水孔2注入后，率先经过旋芯4使水流旋转，增强其紊流速度，进入第一渐变通道5进行剪切雾化，此时雾化腔6内经低压通孔12进入的低压气体，并与高速旋转破碎的水雾再次碰撞形成汽水混合物，在雾化腔6内完成一次雾化。
然后汽水混合物通过第二渐变通道7提升流速后，进入喷嘴芯14进一步提升流速，此时低压气体通过低压腔15上的低压连接通道17进入多个低压喷嘴通道16内，高速低压气体在喷射口10处的汽水混合物相遇后经喷嘴孔23高速喷出，在喷嘴孔23出口处遇空气进行剪切雾化，同时喷出的水流具有强烈的旋转特性，在高速旋转前进过程中可以不断地卷吸进来大量的空气，形成二次雾化和多次雾化。
然后，由高压进气口21进入的高压气体经高压通道19以水平倾斜50°～70°方向喷出高压气体，喷出的水雾受到高压气体的冲击、剪切再次破碎，进行第三次雾化，提高了雾化效果，形成粒径小于20μm、雾化角在115°-135°的水雾。
即喷嘴使得水雾先后进行了三次雾化，经旋芯4后的水流高速旋转，然后通过变径结构进入雾化腔6，与低压通孔12喷出的气体相遇，被冲击破碎形成汽水混合物，完成第一次雾化；进入喷嘴芯14的汽水混合物在喷射口10处遇空气完成第二次雾化；高压罩18内储存的高压气体对喷出的水雾进行高压冲击破碎雾化，完成第三次雾化。经过三次雾化，水流不断被气体冲击、碰撞、挤压、剪切、膨胀，最终形成平均粒径小于20μm的超细水雾。
而且所述的喷嘴芯14、喷嘴帽22、高压罩18、螺帽24均可拆卸，依次安装在喷嘴座1上，为了保证部件间的密封性，其间由密封圈相接。螺帽24与喷嘴座1后端凸起螺纹连接，螺帽24与凸起之间的连接的坚固性，以将全部部件固定于喷嘴座上。
其进水孔2处的水压范围为1.6MPa-2.0MPa，低压通孔12、低压喷嘴通道16的气压范围为0.3MPa-0.5MPa，高压喷嘴通道20的气压范围为1MPa-1.5MPa。
为更详细、准确的阐述本发明的应用效果，下面以本发明在某煤矿的应用为例，介绍本发明对粉尘沉降的显著作用。将未开喷雾及使用本发明喷嘴开启喷雾的试验结果进行对比如下表1所示，表2为本发明相关参数测定。
表1
(注：割煤为采煤机后滚筒下侧风10m处。)
表2
从表1中可以看出，使用本发明喷嘴进行喷雾与未开喷雾相比较，呼尘降尘率高达74.33％，全尘降尘率高达78.57％；表2中，在喷雾压力为1.8MPa、低压供气为0.4MPa、高压供气为1.2MPa条件下，雾化角可达到120°，有效射程长达8.3m，与国内外同类型产品相比，雾化及降尘效果十分显著。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (8)
1.一种高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其包括喷嘴座，其特征在于，喷嘴座的中轴线上设置有进水孔，进水孔与一进水通道相连接，进水通道内设置有一旋芯，进水通道通过第一渐变通道与雾化腔相连接，雾化腔通过第二渐变通道与过渡通道相连接，过渡通道与出水通道相连接，出水通道前端设置有一喷射口；在雾化腔外周的喷嘴座上设置有与雾化腔相适配的低压通道，低压通道通过低压通孔与雾化腔相连通，在低压通道前方的喷嘴座一侧设置有低压腔，低压腔与一低压进气口相连通；出水通道设置在一喷嘴芯内，喷射口位于喷嘴芯前端，喷嘴芯在喷射口外周设置有倾斜布置的低压喷嘴通道，低压喷嘴通道通过低压连接通道与低压腔相连通；喷嘴芯外周的喷嘴座上设置有高压罩，高压罩内设置有高压通道，高压罩在低压喷嘴通道前端的外周上设置有倾斜布置的高压喷嘴通道，高压喷嘴通道与高压通道相连通，喷嘴座在与低压进气口相对侧设置有高压进气口，高压进气口与高压通道相连通；进水孔、进水通道、第一渐变通道、雾化腔、第二渐变通道、过渡通道、出水通道与喷射口位于同一轴线上，使自高低压内外混合式空气雾化喷嘴喷出的水流形成粒径小于20μm、雾化角在115°-135°的水雾。
2.根据权利要求1所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述高压罩与喷射口之间的喷嘴座上设置有喷嘴帽，喷嘴帽接于喷嘴芯前端，喷嘴帽内部为锥形结构，锥形结构末端开设有孔径大于喷射口之孔径的喷嘴孔，喷嘴孔与喷射口在同一轴线上。
3.根据权利要求2所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述高压罩通过螺帽与喷嘴座相连接，高压罩将喷嘴帽、喷嘴芯固定在喷嘴座上。
4.根据权利要求1所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述低压喷嘴通道喷射的气流与水平线的夹角为40°-70°之间。
5.根据权利要求1所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述高压喷嘴通道喷射的气流与水平线的夹角为40°-70°之间。
6.根据权利要求1所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述低压进气口接入的气流压强为0.3MPa～0.5MPa。
7.根据权利要求1所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述高压进气口接入的气流压强为1MPa～1.5MPa。
8.根据权利要求2所述的高低压内外混合式空气雾化喷嘴，其特征在于，上述喷嘴座、喷嘴芯、喷嘴帽和高压罩四者之间的连接处均设置有密封圈。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |