CN110485081A - 一种防堵塞二级雾化喷嘴系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防堵塞二级雾化喷嘴系统，其包括前喷嘴段、内主流管、套筒以及初级雾化喷嘴；其中，所述前喷嘴段通过法兰及螺栓与套筒连接固定；所述内主流管内接于所述套筒内；所述套筒与所述内主流管之间形成环形的染液初级雾化区；所述套筒端部上等角度均布有多组所述初级雾化喷嘴；所述初级雾化喷嘴延伸入染液初级雾化区。本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统采用气液两相雾化原理或两股染液射流对冲这两种方式实现液流的初级雾化，可有效避免残留的染液冷却降温后堵塞雾化喷嘴的流道；同时该初级雾化喷嘴可保证喷嘴出口附近区域完整的初次破碎。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种喷嘴，具体涉及一种防堵塞二级雾化喷嘴系统，其适用于印染行业中气流染色机，属于印染设备技术领域。
【背景技术】
随着社会环保意识的增强，低能耗、低污染的气流染色机被越来越多的应用于印染行业。气流染色机利用空气为动力，将高速气流注入喷嘴，带动织物在染缸内高速运行；同时另一管路向喷嘴注入染液，染液在喷嘴中经高速气流雾化，成雾状液滴喷向织物，使染液与织物在短时间内充分接触，达到均匀染色的目的。与传统溢流染色相比，染色浴比可降低到1：4～1：3，节约染化料10％～40％，化学助剂40％-50％,蒸汽30％，吨布耗水节约30％-40％，污水总排放量减少30％以上。
气流染色机的喷嘴是决定其匀染性和能耗性的关键装置。为提高雾化效率，气流染色机的一般采用二级雾化喷嘴，即通过一定的技术手段使得染液产生初级雾化后，再对其进行次级气流雾化。目前，气流染色机的初级雾化多采用多孔微流道机械喷嘴结构来实现，即在对染液进行增压后，使其流过加工有多个微流道的喷嘴来达到雾化的目的。如申请号为200910182130.0的中国发明专利公开了的一种高温高压气流染色机的喷嘴、申请号为200920233080.X等中国发明专利内公开的气流染色机喷嘴等，均采用此类喷嘴实现。由于染色加工是一个复杂的物理化学过程，针对不同材质的加工织物，所采用的染液也千差万别，有的染液粘度较高、有的染液分子粒径较大、有的染液冷却后存在明显结垢等，这使得该类雾化喷嘴的使用过程中普遍存在易堵塞的问题。这主要由于在气流染色机停机时，部分染液会残留在初级喷嘴处，冷却降温后堵塞机械喷嘴的流道，继而影响染液雾化质量和产品加工质量，造成设备的使用与维护困难。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的防堵塞二级雾化喷嘴系统，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，适用不同染液且防堵塞的二级雾化喷嘴。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种防堵塞二级雾化喷嘴系统，其包括前喷嘴段、内主流管、套筒以及初级雾化喷嘴；其中，所述前喷嘴段通过法兰及螺栓与套筒连接固定；所述内主流管内接于所述套筒内；所述套筒与所述内主流管之间形成环形的染液初级雾化区；所述套筒端部上等角度均布有多组所述初级雾化喷嘴；所述初级雾化喷嘴延伸入染液初级雾化区。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统独立的喷嘴结构为：所述初级雾化喷嘴具体为气包液雾化喷嘴；所述气包液雾化喷嘴的内流道为染液通道，外流道为高速气流通道；所述染液通道被高速气流通道包围；所述高速气流通道采取前半部分通道为等内径流道，后半部分通道为变内径流道，且内径逐渐减小，染液通道采用等内径流道。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统独立的喷嘴结构为：所述初级雾化喷嘴具体为液包气雾化喷嘴；所述液包气雾化喷嘴的内流道为高速气流通道，外流道为染液通道；所述高速气流通道被染液通道包围；所述高速气流通道前半部分通道为等内径流道，后半部分通道为变内径流道，且内径逐渐减小；所述染液通道采用等内径流道，且在后半段部分随着高速气流通道的内径的减小，染液通道存在一个转角。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统独立的喷嘴结构为：所述初级雾化喷嘴具体为液液射流雾化喷嘴；所述液液射流雾化喷嘴的两个流道均为高速染液通道；所述两个染液通道前半部分为内径较大的等内径通道，后半部分为内径较小的等内径通道，两通道间存在一个变内径通道用以缩小内径。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统进一步为：各初级雾化喷嘴上连接有一染液管道，或者连接有一染液管道和一高速气流管道；所述染液管道与高速气流管道缠绕在套筒外壁上；所有染液管道连接于一条总染液管道，所有高速气流管道连接于一条总高速气流管道。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统进一步为：所述套筒外壁上设有进风口；所述进风口外壁上设有螺纹连接部，用于与高压气泵相连；所述进风口用于通入高速气流。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统进一步为：所述前喷嘴段后端和内主流管前端之间形成一个前染液出口；所述内主流管后端和套筒后端之间存在一个后染液出口；所述进风口通入的高速气流带动所述染液雾化区的初级雾化染液颗粒通过前染液出口和后染液出口，形成二级雾化颗粒进入所述内主流管，继而实现对织物的染色，并带动织物在内主流管内进行循环。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统采用气液两相雾化原理或两股染液射流对冲这两种方式实现液流的初级雾化，可有效避免残留的染液冷却降温后堵塞雾化喷嘴的流道；同时该初级雾化喷嘴可保证喷嘴出口附近区域完整的一次破碎；
2.本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统结合二级雾化原理，实现气流雾化机所需的防堵塞二级雾化喷嘴设计。
【附图说明】
图1是本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统的结构示意图。
图2是本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统采用气包液雾化喷嘴的剖视图。
图3是图2中的气包液雾化喷嘴的放大图。
图4是本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统采用液包气雾化喷嘴的剖视图。
图5是图4中的液包气雾化喷嘴的放大图。
图6是本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统采用液液射流雾化喷嘴的剖视图。
【具体实施方式】
请参阅说明书附图1至附图6所示，本发明为一种防堵塞二级雾化喷嘴系统，其由前喷嘴段1、内主流管2、套筒3以及初级雾化喷嘴等几部分组成。
其中，所述前喷嘴段1通过法兰15及螺栓4与套筒2连接固定。所述内主流管3内接于所述套筒2内，并通过螺栓连接5固定。所述套筒2与所述内主流管3之间形成环形的染液初级雾化区11。所述套筒3端部上等角度均布有多组所述初级雾化喷嘴；所述初级雾化喷嘴延伸入染液初级雾化区11。
所述初级雾化喷嘴为双通道染液喷嘴，其主要有三种形式：气包液雾化喷嘴9、液包气雾化喷嘴14或液液射流雾化喷嘴13。
所述气包液雾化喷嘴9的内流道为染液通道9-1，所述外流道为高速气流通道9-2。所述染液通道9-1被所述高速气流通道9-2包围。所述高速气流通道9-2采取前半部分通道为等内径流道，后半部分通道为变内径流道，且内径逐渐减小，该结构的作用能够使高速气流出口处的气流速度达到近两百米每秒。染液通道9-1采用等内径流道，能够使染液速度在喷嘴出口处的速度与染液通道9-1入口处的速度几乎相等。
所述气包液雾化喷嘴9通过高速气流对染液射流存在一个角度的冲击，使染液射流受到高速气流的剪切力，并且气液两相速度差较大能够实现染液射流的快速完全的初次破碎，且液滴初始破碎后的粒径较小。增大高速气流流速或减下染液流速均能够改善雾化效果提高初次破碎的速率，减小初次破碎后液滴的直径，且初次破碎的区域离喷嘴口更近，提高初次破碎的效率。不会使部分高粘度未破碎的染液黏结在喷嘴出口处，导致在停止工作后染液在喷嘴出口处结垢造成喷嘴口的堵塞，具有很好的防堵功能。
所述液包气雾化喷嘴14的内流道为高速气流通道14-1，所述外流道为染液通道14-2。所述高速气流通道14-1被所述染液通道14-2包围。所述高速气流通道14-1前半部分通道为等内径流道，后半部分通道为变内径流道，且内径逐渐减小，该结构的作用能够使高速气流出口处的气流速度达到近两百米每秒。染液通道14-2采用等内径流道，保证染液流速在通道出口处的流速和通道入口处的流速几乎相等，且在后半段部分随着高速气流通道14-1的内径的减小，染液通道14-2存在一个转角，保证染液射流与高速气流的喷射方向存在夹角，增大高速气流对染液射流的剪切力，提高初次破碎的效率。
所述液包气雾化喷嘴14通过增大高速气流流速或增大染液通道14-2转角均能够改善雾化效果提高初次破碎的速率，减小初次破碎后液滴的直径，且染液射流的破碎距离更短更接近喷嘴口。不会使部分高粘度未破碎的染液黏结在喷嘴出口处，导致在停止工作后染液在喷嘴出口处结垢造成喷嘴口的堵塞，具有很好的防堵功能。
所述液液射流雾化喷嘴13的两个流道均为高速染液通道13-1。两个染液通道13-1均与染液管道相连接，两个染液通道13-1前半部分为内径较大的等内径通道，后半部分为内径较小的等内径通道，两通道间存在一个变内径通道用以缩小内径，该结构可以使喷嘴出口处的染液速度到达近一百米每秒。两个染液通道所呈角度互补，可以保证在喷嘴出口处附近区域完成初次破碎。
所述液液射流雾化喷嘴13通过增大染液通道13-1入口速度或减小染液出口面积均能够提高初次破碎的速率，减小初次破碎后液滴的直径，且染液射流的破碎距离更短更接近喷嘴口。不会使部分高粘度未破碎的染液黏结在喷嘴出口处，导致在停止工作后染液在喷嘴出口处结垢造成喷嘴口的堵塞，具有很好的防堵功能。
进一步的，各初级雾化喷嘴上连接有一染液管道16，或者连接有一染液管道16和一高速气流管道17。所述染液管道16与高速气流管道17缠绕在套筒外壁上，且所述所有染液管道16连接于一条总的染液管道18，所述所有高速气流管道17连接于一条总的高速气流管道19。
所述套筒2外壁上设有进风口10；所述进风口外壁上设有螺纹连接部10-1，与高压气泵相连；所述进风口用于通入高速气流12-2。
所述前喷嘴段1后端和所述内主流管3前端之间形成一个前染液出口7-1，所述内主流管3后端和所述套筒2后端之间存在一个后染液出口7-2。所述进风口10通入的高速气流12-1，带动所述染液雾化区的初级雾化染液颗粒通过前染液出口7-1和后染液出口7-2，形成二级雾化颗粒进入所述内主流管3，继而实现对织物的染色，并带动织物在内主流管3内进行循环。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统的使用方法如下：
首先，将整个防堵塞二级雾化喷嘴系统固定在气流染色机上，水平固定，进风口10连接高压风机，前喷嘴段1连接气流染色机进布通道，套筒2连接气流染色机出布口。
高速气流12-1从前喷嘴段1拖动待染织物8进入喷嘴，气流在前喷嘴段1和内主流管3构成的拉伐尔喷嘴的变截面通道下流动速度逐渐加快，使待染织物8在内主流管3中抖动加剧。同时内主流管3内接于套筒2，两者形成染液初级雾化区11。套筒2端部上等角度均布有多组初级雾化喷嘴9、13、14。通过高速气流通道9-2、14-1喷射出的高速气流与染液通道9-1、14-2喷射出的染液射流存在动能交换，使气液交界面产生丝状、滴状和膜状的小的液体单元，这些液体单元会逐渐从染液射流中分离，形成大颗粒液滴，完成初次破碎。或者两个染液通道13-1与染液管道相连接，且两个染液通道所呈角度互补。该方案是将两股染液射流在喷嘴出口附近区域对冲，从而引发染液射流得初次破碎，形成大颗粒液滴。
上述三种初级雾化喷嘴能够使染液射流在喷嘴出口附近区域发生完全的初次破碎。初次破碎产生的大液滴在染液初级雾化区11受到进风口10进入的高速气流的作用，在气动力和液滴表面张力的相互作用下，进一步发生破碎，形成尺寸在几微米到几百微米之间的小颗粒雾化液滴。同时，在进风口10喷射出的高速气流可以带走残留在染液通道9-1、13-1、14-2出口处的染液并使其发生破碎变成颗粒状液滴，防止残留的染液在染液通道出口处结垢，在冷却降温后造成喷嘴的堵塞。一部分小液滴颗粒随着进风口10喷射出的高速气流从染液初级雾化区前出口7-1喷出，喷染待染织物8并推动待染织物8向内主流管3后端运动。由于待染织物8在内主流管3中运动且发生抖动，有利于小颗粒液滴与待染织物8充分接触。同时另一部分小颗粒液滴随着进风口10喷射出的高速气流从染液初级雾化区后出口7-2喷出，在内主流管3末端再次对待染织物8进行二次染色，并且能够带动待染织物8离开喷嘴，完成气流染色。
本发明的防堵塞二级雾化喷嘴系统可以通过增大高速气流流速、减小染液流速、增大染液通道14-2转角、增大染液通道13-1入口速度、减小染液出口面积等各种方式改善雾化效果提高初次破碎的速率，减小初次破碎后液滴的直径，且初次破碎的区域离喷嘴口更近，不会使部分大分子粒径染液和高粘度染液黏结在喷嘴出口处，导致在停止工作后染液在喷嘴出口处结垢造成喷嘴口的堵塞，具有很好的防堵功能。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种防堵塞二级雾化喷嘴系统，其特征在于：包括前喷嘴段、内主流管、套筒以及初级雾化喷嘴；其中，所述前喷嘴段通过法兰及螺栓与套筒连接固定；所述内主流管内接于所述套筒内；所述套筒与所述内主流管之间形成环形的染液初级雾化区；所述套筒端部上等角度均布有多组所述级雾化喷嘴；所述初级雾化喷嘴延伸入染液初级雾化区。
2.如权利要求1所述的防堵塞二级雾化喷嘴系统，其特征在于：所述初级雾化喷嘴具体为气包液雾化喷嘴；所述气包液雾化喷嘴的内流道为染液通道，外流道为高速气流通道；所述染液通道被高速气流通道包围；所述高速气流通道采取前半部分通道为等内径流道，后半部分通道为变内径流道，且内径逐渐减小，染液通道采用等内径流道。
3.如权利要求1所述的防堵塞二级雾化喷嘴系统，其特征在于：所述初级雾化喷嘴具体为液包气雾化喷嘴；所述液包气雾化喷嘴的内流道为高速气流通道，外流道为染液通道；所述高速气流通道被染液通道包围；所述高速气流通道前半部分通道为等内径流道，后半部分通道为变内径流道，且内径逐渐减小；所述染液通道采用等内径流道，且在后半段部分随着高速气流通道的内径的减小，染液通道存在一个转角。
4.如权利要求1所述的防堵塞二级雾化喷嘴系统，其特征在于：所述初级雾化喷嘴具体为液液射流雾化喷嘴；所述液液射流雾化喷嘴的两个流道均为高速染液通道；所述两个染液通道前半部分为内径较大的等内径通道，后半部分为内径较小的等内径通道，两通道间存在一个变内径通道用以缩小内径。
5.如权利要求2或3或4所述的防堵塞二级雾化喷嘴系统，其特征在于：各初级雾化喷嘴上连接有一染液管道，或者连接有一染液管道和一高速气流管道；所述染液管道与高速气流管道缠绕在套筒外壁上；所有染液管道连接于一条总染液管道，所有高速气流管道连接于一条总高速气流管道。
6.如权利要求1所述的防堵塞二级雾化喷嘴系统，其特征在于：所述套筒外壁上设有进风口；所述进风口外壁上设有螺纹连接部，用于与高压气泵相连；所述进风口用于通入高速气流。
7.如权利要求7所述的防堵塞二级雾化喷嘴系统，其特征在于：所述前喷嘴段后端和内主流管前端之间形成一个前染液出口；所述内主流管后端和套筒后端之间存在一个后染液出口；所述进风口通入的高速气流带动所述染液雾化区的初级雾化染液颗粒通过前染液出口和后染液出口，形成二级雾化颗粒进入所述内主流管，继而实现对织物的染色，并带动织物在内主流管内进行循环。
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