CN112254009A - 一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道及喷雾系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道及喷雾系统，其中输送管道包括输送液态雾化物质的内管、外管、第一加热器、第一温度传感器以及第一温度控制器；外管套设在内管外部，且内管管壁与外管管壁之间形成有用于填充液态换热物质的环形通道；外管上设置有供液态换热物质流通的进口和出口；第一加热器和第一温度传感器设置在环形通道中，第一温度传感器和第一加热器分别连接在第一温度控制器的输入端和输出端。喷雾系统包括雾化物质加热系统、喷嘴、雾化物质输送管道及压缩空气的空气管路。本发明的输送管道隔温效果明显提升，能够有效减少需要雾化的液态物质在管道中运输时与外界换热导致的温降，并能够将其温度控制在设定温度附近。

Description

一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道及喷雾系统

技术领域

本发明属于喷雾或雾化技术领域，具体涉及一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道及喷雾系统。

背景技术

喷雾系统大量出现在科学研究或工业生产中，如航空领域中研究飞行器在高空结冰的情况，通过喷雾系统模拟远前方来流中的水滴；在工业生产中，为了对产品表面进行喷漆，同样需要流量稳定的喷雾系统。在有些情况下，雾化的物质在常温下为固态，需要将固态的物质先进行加热，然后稳定在一定的温度，再对其进行雾化。

当前的喷雾技术或方法主要用于雾化常温下的液态物质，且对精度的控制要求不高。在雾化常温下呈固态的物质(用石蜡、巧克力等)时，首先要将其加热至液态，然后采用管道输运到喷雾装置，在输运过程中，保温是一个关键问题。常采用的保温方式有主动式保温和被动式保温，主动式保温是指管道外部设置保温装置，被动式保温是指在管道外部包裹保温材料等。但目前的主动式保温装置结构较为复杂；当环境温度与输运物质温度相差较大时，采用被动式保温装置难以稳定输运物质温度，甚至会导致输运物质提前变为固态。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道及喷雾系统，解决常温下呈固态的物质的现有的雾化设备存在雾化物质在管道的正常输运受阻、雾化系统的二次启动时间较长的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道，包括输送液态雾化物质的内管、外管、第一加热器、第一温度传感器以及第一温度控制器；

所述的外管套设在内管外部，且内管管壁与外管管壁之间形成有用于填充液态换热物质的环形通道；所述的外管上设置有供液态换热物质流通的进口和出口；

所述的第一加热器和第一温度传感器设置在环形通道中，所述的第一温度传感器和第一加热器分别连接在第一温度控制器的输入端和输出端。

优选的，所述的第一加热器沿内管长度方向均匀设置有多个，每个第一加热器连接有一个第一温度传感器和一个第一温度控制器。

具体的，所述的第一加热器为围绕内管周向设置的环形加热丝。

进一步的，该输送管道还包括用于加热液态换热物质的加热装置、液态换热物质输送管路、第一流量计、第一计量泵以及第一流量控制器，所述的加热装置与所述的进口、加热装置与所述的出口之间均设置有液态换热物质输送管路；所述的第一流量计和第一计量泵设置在加热装置与所述的进口之间的液态换热物质输送管道上，所述的第一流量控制器的输入端和输出端分别连接第一流量计和第一计量泵。

本发明还公开了一种常温下呈固态的物质的喷雾系统，包括雾化物质加热系统、喷嘴、连接在雾化物质加热系统和喷嘴之间的雾化物质输送管道以及向喷嘴输送压缩空气的空气管路，其中，雾化物质输送管道为本发明所述的输送管道。

具体的，所述的雾化物质加热系统包括第二加热器、用于承载雾化物质的容器、第二温度传感器和第二温度控制器，所述的容器和第二加热器之间填充有水或其他液态物质；所述的第二温度传感器设置在待加热的雾化物质中，所述的第二温度控制器的输入端和输出端分别连接第二温度传感器和第二加热器。

进一步的，喷雾系统还包括第二流量计、第二计量泵和第二流量控制器，所述的第二流量计和第二计量泵设置在雾化物质输送管道的内管上，所述的第二流量控制器的输入端和输出端分别连接在第二流量计和第二计量泵上。

具体的，所述的空气管路包括开关气路和压缩空气加热管路，所述的开关气路和压缩空气加热管路并联在喷嘴的气体输入端，所述的压缩空气加热管路上设置有空气加热器和压力调节器。

进一步的，压缩空气加热管路还包括第三温度传感器和第三温度控制器，所述的第三温度传感器设置在压缩空气加热管路上，第三温度控制器的输入端和输出端分别连接第三温度传感器和空气加热器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的输送管道隔温效果明显提升，能够有效减少需要雾化的液态物质在管道中运输时与外界换热导致的温降，并能够将其温度控制在设定温度附近。当需要雾化的物质在常温条件下是固态时，在使用雾化系统后，在系统液态管道里会残留一些物质，系统关闭后，这些物质在常温条件下会变为固态，此时利用本发明的输送管道就可以主动预热，使得系统二次启动时间减少，尽快正常运行。而且可以达到对雾化物质温度以及流量的精确可调控制。

(2)本发明的输送管道还可以精确可调的控制雾化物质的流量和温度。

(3)本发明的喷雾系统由于采用了本发明的输送管道，避免了雾化液态物质管道过热或过冷，提高了系统温度的稳定性。同时本发明的喷雾系统对雾化空气也进行相应温度控制，从而能够精确控制雾化颗粒温度。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例2记载的喷雾系统的整体结构示意图。

图2是本发明实施例1记载的输送管道的整体结构示意图。

图中各标号表示为：

1-雾化物质加热系统，2-输送管道，3-喷嘴，4-空气管路；

101-第二加热器，102-容器，103-第二温度传感器，104-第二温度控制器，105-第二流量计，106-第二计量泵，107-第二流量控制器；

201-内管，202-外管，203-第一加热器，204-第一温度传感器，205-第一温度控制器，206-环形通道，207-进口，208-出口，209-加热装置，210-液态换热物质输送管路，211-第一流量计，212-第一计量泵，213-第一流量控制器；

401-开关气路，402-压缩空气加热管路，403-空气加热器，404-压力调节器，405-第三温度传感器，406-第三温度控制器。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

在本发明中，常温下呈固态的物质是指在常温(一般为15～30℃)下为固态的物质，如石蜡、巧克力等。这种物质熔点较低，在加热后变为液态，但由于其熔点较低，在管道输送过程中由于与外界换热很容易变为固态，因此提出本发明的管道结构及其喷雾系统。

以下给出本发明的具体实施方式，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“底、顶”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

实施例1

本实施例公开了一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道，如图2所示，该输送管道为双层管道，可以减少内部管道中的液体与周围环境进行换热，进而减少此换热对雾化颗粒温度的影响。具体的，本实施例的输送管道包括输送液态雾化物质的内管201、外管202、第一加热器203、第一温度传感器204以及第一温度控制器205。其中，外管202套设在内管201外部，且内管201管壁与外管202管壁之间形成有封闭的环形通道206，该环形通道用于填充液态换热物质，具体的液态换热物质为水或者其他液态物质。

并在外管202上设置有供液态换热物质流通的进口207和出口208。具体的，进口207和出口208为一小段小管口，方便与液态换热物质输送管路210连接。优选的，将进口207和出口208分别设置在外管202的两端，使得液态换热物质可以均匀填充在环形通道206中。当需要雾化的物质在常温条件下是固态时，在使用雾化系统后，在系统液态管道里会残留一些物质，系统关闭后，这些物质在常温条件下会变为固态，此时利用本实施例的双层管道结构可以主动为管道预热，使得系统能够尽快正常运行。

为了补偿环形通道206中水或其他液态物质与外界换热而降低的温度，在环形通道206中设置有第一加热器203和第一温度传感器204，第一温度传感器204和第一加热器203分别连接在第一温度控制器205的输入端和输出端，采用闭环控制方式控制第一加热器203的功率，从而高精度控制环形通道206中雾化颗粒的温度。

具体的，第一加热器203沿内管201长度方向均匀设置有多个，每个第一加热器203连接有一个第一温度传感器204和一个第一温度控制器205，在环形通道206不同位置形成多个这种温度控制模块，使得环形通道206内的雾化颗粒的温度保持均匀。本实施例附图2中仅给出了三个温度控制模块，具体可根据实际需要和输送管道长短增加或减少温度控制模块的数量。具体的，本实施例的第一加热器203为围绕内管周向设置的环形加热丝。

另外，在小流量情况下，流量精度是较难控制的；另一方面，由于流量较小，如果采用普通管道输运需要雾化物质，与周围换热后，其温度将难以精确控制。而采用本实施例的输送管道，可以满足小流量下雾化颗粒温度精确的控制。

本实施例的输送管道还包括加热装置209和液态换热物质输送管路210，其中，加热装置209中盛装有液态换热物质，用于加热液态换热物质，液态换热物质输送管路210连接在外管202的进口207与加热装置209出口、外管202的出口208与加热装置209入口之间。

进一步的，作为本实施例的优选方案，为了较为准确的控制液态换热物质的流量，在加热装置209与进口207之间的液态换热物质输送管道210上设置有第一流量计211、第一计量泵212以及第一流量控制器213，第一流量控制器213的输入端和输出端分别连接第一流量计211和第一计量泵212。通过设置第一流量控制器213来控制液态换热物质流量的输送量，这样可根据需要调节液态换热物质流量的大小，当需要使用液态换热物质来保温环形通道206内物质的温度，将其调节为大流量；当液态换热物质流量较小时，同时采用内部第一加热器203来加热环形通道206中的物质；一般将加热与流量调节同时结合起来调节环形通道206中的液态换热物质的温度，使其快速达到要求。

作为本实施例的优选方案，第一流量控制器213以及多个第一温度控制器205集成在一个控制单元中。

同时，本实施例的管道结构并不局限于常温下固态物质的喷雾系统中，也可用于需要高精度控制喷雾颗粒温度的工艺中，本实施例的管道结构将内管201中雾化物质与外界的换热转变为环形通道206中液态换热物质与外界进行换热。避免了雾化液态物质管道过热或过冷，提高了系统温度的稳定性，且减少了控制系统的实现难度。

实施例2

本实施例公开了一种常温下呈固态的物质的喷雾系统，如图1所示，该喷雾系统包括雾化物质加热系统1、喷嘴3、连接在雾化物质加热系统1和喷嘴3之间的雾化物质输送管道以及向喷嘴3输送压缩空气的空气管路4。其中，本实施例的雾化物质输送管道为实施例1记载的输送管道2。

作为本实施例的优选方案，精确控制需要雾化的液态物质的温度，不直接加热需要雾化的液态物质，而是先加热水或其他液态物质，将放置有需要雾化的液态物质的容器102置于加热后的水或其他液态物质，间接加热需要雾化的物质。具体的，如图1所示，本实施例的雾化物质加热系统1包括第二加热器101、容器102、第二温度传感器103和第二温度控制器104。其中，容器102和第二加热器101之间填充有水或其他液态物质，第二温度传感器103设置在待加热的雾化物质中，第二温度控制器104的输入端和输出端分别连接第二温度传感器103和第二加热器101。第二温度传感器103向第二温度控制器104反馈当前需要雾化的液态物质的温度，第二温度控制器104根据设定的温度以及反馈的温度调节第二加热器101的功率，控制雾化温度。

为了精确控制需要雾化的液态物质流量，在输送管道2上安装有第二流量计105和第二计量泵106，并设置一个第二流量控制器107，第二流量控制器107的输入端和输出端分别连接在第二流量计105和第二计量泵106上。第二流量计105将反馈流量数据给第二流量控制器107，第二流量控制器107根据设定的流量与反馈的第一计量泵106的转速，从而高精度地控制雾化流量，能够有效减小雾化空气的引射作用对雾化流量的影响。

具体的，本实施例采用开关气路401作为喷嘴3的开关启动气路，并另外设置一路压缩空气加热管路402，用于加热压缩空气，其中，开关气路401和压缩空气加热管路402并联在喷嘴3的气体输入端。具体的，在压缩空气加热管路402上设置有空气加热器403和压力调节器404，对空气进行加热并调节加热空气的压力。

作为本实施例的优选方案，为了精确的控制进入喷嘴中的压缩空气的温度，在压缩空气加热管路402上设置第三温度传感器405，并在第三温度传感器405和空气加热器403之间设置一个第三温度控制器406。第三温度传感器405向第三温度控制器406反馈当前需要空气的温度，第三温度控制器406根据设定的温度以及反馈的温度调节空气加热器403的功率，控制空气的温度。

实施例3

本实施例给出实施例2记载的喷雾系统的喷雾过程：首先加热系统将需要雾化的物质加热，然后通过输运管道2将其输运到喷嘴3；同时压缩空气加热后经过压缩空气加热管路402到达喷嘴3；液态物质和空气在喷嘴内混合后，液态物质将被雾化形成液态小颗粒。如利用石蜡在常温下呈固态的特点，将石蜡先加热为液态进行喷雾，喷雾后的石蜡形成微小的颗粒，可模拟沙尘在发动机涡轮上的沉积情况。

具体操作包括以下步骤：

步骤1，打开第二加热器101，将雾化物质加热到设定温度，并稳定一段时间；

步骤2，设定压缩空气的加热温度，打开空气阀门及空气加热器403。

步骤3，设定液态换热物质的加热温度，开启加热装置209、第一计量泵212以及第一加热器203，运行并稳定一段时间；

步骤4，通过开关气路401打开喷嘴3，设定雾化流量，打开第二计量泵106，然后进行相关雾化操作。

步骤5，雾化操作完毕后，首先关闭第二计量泵106，然后依次关闭加热装置209以及第一加热器203，再关闭第一计量泵212、雾化空气阀门及空气加热器403、第二加热器101。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种常温下呈固态的物质喷雾输送管道，其特征在于，包括输送液态雾化物质的内管(201)、外管(202)、第一加热器(203)、第一温度传感器(204)以及第一温度控制器(205)；

所述的外管(202)套设在内管(201)外部，且内管(201)管壁与外管(202)管壁之间形成有用于填充液态换热物质的环形通道(206)；所述的外管(202)上设置有供液态换热物质流通的进口(207)和出口(208)；

所述的第一加热器(203)和第一温度传感器(204)设置在环形通道(206)中，所述的第一温度传感器(204)和第一加热器(203)分别连接在第一温度控制器(205)的输入端和输出端。

2.如权利要求1所述的常温下呈固态的物质喷雾输送管道，其特征在于，所述的第一加热器(203)沿内管(201)长度方向均匀设置有多个，每个第一加热器(203)连接有一个第一温度传感器(204)和一个第一温度控制器(205)。

3.如权利要求1或2所述的常温下呈固态的物质喷雾输送管道，其特征在于，所述的第一加热器(203)为围绕内管周向设置的环形加热丝。

4.如权利要求1所述的常温下呈固态的物质喷雾输送管道，其特征在于，输送管道还包括用于加热液态换热物质的加热装置(209)、液态换热物质输送管路(210)、第一流量计(211)、第一计量泵(212)以及第一流量控制器(213)，所述的加热装置(209)与所述的进口(207)、加热装置(209)与所述的出口(208)之间均设置有液态换热物质输送管路(210)；所述的第一流量计(211)和第一计量泵(212)设置在加热装置(209)与所述的进口(207)之间的液态换热物质输送管道(210)上，所述的第一流量控制器(213)的输入端和输出端分别连接第一流量计(211)和第一计量泵(212)。

5.一种常温下呈固态的物质的喷雾系统，包括雾化物质加热系统(1)、喷嘴(3)、连接在雾化物质加热系统(1)和喷嘴(3)之间的雾化物质输送管道以及向喷嘴(3)输送压缩空气的空气管路(4)，其特征在于，所述的雾化物质输送管道为权利要求1至4任一项所述的输送管道(2)。

6.如权利要求5所述的常温下呈固态的物质的喷雾系统，其特征在于，所述的雾化物质加热系统(1)包括第二加热器(101)、用于承载雾化物质的容器(102)、第二温度传感器(103)和第二温度控制器(104)，所述的容器(102)和第二加热器(101)之间填充有水或其他液态物质；所述的第二温度传感器(103)设置在待加热的雾化物质中，所述的第二温度控制器(104)的输入端和输出端分别连接第二温度传感器(103)和第二加热器(101)。

7.如权利要求5所述的常温下呈固态的物质的喷雾系统，其特征在于，喷雾系统还包括第二流量计(105)、第二计量泵(106)和第二流量控制器(107)，所述的第二流量计(105)和第二计量泵(106)设置在雾化物质输送管道的内管(201)上，所述的第二流量控制器(107)的输入端和输出端分别连接在第二流量计(105)和第二计量泵(106)上。

8.如权利要求5所述的常温下呈固态的物质的喷雾系统，其特征在于，所述的空气管路(4)包括开关气路(401)和压缩空气加热管路(402)，所述的开关气路(401)和压缩空气加热管路(402)并联在喷嘴(3)的气体输入端，所述的压缩空气加热管路(402)上设置有空气加热器(403)和压力调节器(404)。

9.如权利要求8所述的常温下呈固态的物质的喷雾系统，其特征在于，所述的压缩空气加热管路(402)还包括第三温度传感器(405)和第三温度控制器(406)，所述的第三温度传感器(405)设置在压缩空气加热管路(402)上，第三温度控制器(406)的输入端和输出端分别连接第三温度传感器(405)和空气加热器(403)。

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