CN112902130A - 一种动力除水垢蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蒸汽电器领域，提供一种动力除水垢蒸汽发生器，包括腔体、阀芯、高频电磁线圈，腔体与阀芯之间留有加热通道，涡流使得腔体与阀芯快速升温；腔体底部设置有进水口，阀芯顶部设置有蒸汽喷嘴，阀芯包括加热室、蒸汽叶轮室，蒸汽叶轮室内部设置有蒸汽轮风叶，加热室通过连接轴穿伸入蒸汽叶轮室内与蒸汽轮风叶连接；其中，水流从进水口流入加热通道，经过加热通道和加热室加热后产生蒸汽经通孔进入蒸汽叶轮室，驱动所述蒸汽轮风叶旋转进而带动所述加热室旋转，搅碎加热通道内的水垢，最终与蒸汽从蒸汽喷嘴喷出。本发明用于解决传统蒸汽发生装置容易结垢堆积且无法及时清除导致无法正常使用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽电器的技术领域，更具体地，涉及一种动力除水垢蒸汽发生器。
背景技术
蒸汽发生器是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。蒸汽发生器按照体积大小分类，又可分为即热式蒸汽发生器和锅炉式蒸汽发生器。即热式蒸汽发生器属于小设备，主要用于日常生活中；而锅炉式蒸汽发生器一般应用于工业生产中，如火电站、船舶、机车和工矿企业等。即热式蒸汽发生器采用直流蒸汽发生技术，使自来水一经热交换就瞬间产生蒸汽，实现了即开即热，无需预热，安全方便的有益效果。
随着科技的发展，即热式蒸汽发生器在人们生活中的应用越来越广泛，人们对即热式蒸汽发生器的要求也越来越高，但现有即热式蒸汽发生器产生的蒸汽温度低，干度小；热能利用不充分、加热出汽效率低，汽化效果不理想，不便于使用，达不到人们的要求。因此，现有的即热式蒸汽发生器的结构急需得到改进。
另一方面，现有的蒸汽发生器在使用一段时间后，由于水加热后，水中的杂质转化成水垢，水垢粘合在蒸汽发生器的内部流道和出汽孔中。长期下来，发热主体表面大部分区域均被水垢覆盖，影响传热效果，增加了蒸汽发生器的能耗，严重时还可能发生爆炸危险。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种动力除水垢蒸汽发生器，用于传统蒸汽发生装置容易结垢堆积且无法及时清除导致无法正常使用的问题。
本发明采取的技术方案是，一种动力除水垢蒸汽发生器，包括腔体、设置在腔体内的阀芯、设置在腔体外的高频电磁线圈，腔体与阀芯之间留有加热通道，所述高频电磁线圈与外置的电源主板电连接，产生交变电场，涡流使得腔体与阀芯快速升温；所述腔体底部设置有进水口，所述进水口与加热通道连通，所述阀芯顶部设置有蒸汽喷嘴，所述阀芯包括加热室、设置在加热室上方的蒸汽叶轮室，所述加热室顶部设有连接轴，所述加热室上部侧壁设置有蒸汽入口，顶部设置有蒸汽出口，所述蒸汽叶轮室底部设置有与连接轴匹配的连接孔，所述蒸汽叶轮室内部设置有蒸汽轮风叶，所述连接轴穿过连接孔伸入蒸汽叶轮室内与所述蒸汽轮风叶连接，所述蒸汽叶轮室还设置有与所述加热室连通的通孔；
其中，水流从进水口流入加热通道，经过加热通道的快速加热产生的蒸汽通过所述蒸汽入口进入加热室进一步加热，进一步加热后的蒸汽经所述蒸汽出口流出加热室再经通孔进入所述蒸汽叶轮室，驱动所述蒸汽轮风叶旋转进而带动所述加热室旋转，搅碎加热通道内的水垢，蒸汽最终从蒸汽喷嘴喷出。
本技术方案中，腔体外的高频电磁线圈与外置的电源主板连接，产生交变电场，由于涡流作用，加热通道和加热室的壁面发热产生热量，水流从进水口进入加热通道后被加热，水迅速沸腾，产生压力，水沸腾产生的水汽混合物在加热通道内加热后水汽混合物的含水量大大降低，在压力的作用下经蒸汽入口进入加热室，流入加热室底部后，进一步加热，当蒸汽堆积满整个加热室后，根据流体流动原理及伯努利原理，汽化后蒸汽通过几次速度及通经截面积的变化，混合蒸汽变成饱和蒸汽，饱和蒸汽带有一定压力，从蒸汽出口流出，再经通孔流入蒸汽叶轮室，流入蒸汽叶轮室的高温高压饱和蒸汽带动蒸汽轮风叶转动，进而带动加热室旋转，将水垢搅碎，最终，被搅碎的水垢随着蒸汽的流动一起流出蒸汽喷嘴。
本技术方案中，由于加热室内为一个相对密闭的腔室，且加热通道会不断对其补压，达到一定压力蒸汽只能沿着蒸汽出口排出，由于腔体与阀芯之间同时也组成一个相对密闭的空间，带有压力的蒸汽沿着蒸汽叶轮室的外壁经通孔注入蒸汽叶轮室，由于此时的蒸汽具有较高的压力，注入蒸汽叶轮室的速度更快，带动蒸汽轮风叶旋转，进而带动加热室旋转，流速V跟流经加热通道与加热室之间的总流量Q有关，根据Q＝VA可知，流量越大，A(横截面积)为定值，故V(速度)越大，蒸汽轮风叶和加热室旋转的速度越快，只要加热室不断向蒸汽叶轮室补充蒸汽，蒸汽轮风叶和加热室就会一直旋转，从而将水垢以运动的形式搅碎，最终再由蒸汽喷嘴将水垢与蒸汽喷出，达到及时除垢的目的，避免水垢在加热通道内堆积引起堵塞，保证了蒸汽发生器的性能。
进一步地，所述蒸汽叶轮室上方设置有导流阀体，所述导流阀体内设置有与所述蒸汽喷嘴连通的止回单向阀。
本技术方案中，蒸汽叶轮室内填充满蒸汽，被止回单向阀隔开的蒸汽叶轮室和蒸汽喷嘴外部环境产生压强差，止回单向阀因为压强差被打开，饱和蒸汽经单向止回阀从蒸汽喷嘴喷出，并带出被搅碎的水垢，止回单向阀的设置，防止了蒸汽喷嘴外部水流和气体流入，保证了蒸汽的饱和度。
进一步地，所述蒸汽入口沿所述加热室上部侧壁周向设有若干个，所述蒸汽出口沿所述加热室顶部周向设有若干个。
进一步地，所述通孔设置在所述蒸汽叶轮室侧壁上，蒸汽从蒸汽出口流出加热室后，从蒸汽叶轮室与加热室之间的通道流向蒸汽叶轮室与腔体之间的加热通道，狭窄的加热通道使得蒸汽的压力更大，从而注入蒸汽叶轮室的速度更快，进而使得蒸汽轮风叶和加热室的旋转速度更快，使得除垢效果更好。
进一步地，所述加热通道按照水流经过时的变化状态分为初级形态转化室、中端膨胀室和后级汽化室，所述初级形态室用于加热水体，产生水汽混合物，所述中端膨胀室用于加热水汽混合物，产生初级蒸汽，所述后级汽化室用于进一步加热初级蒸汽，初级蒸汽通过蒸汽入口进入加热室内进一步加热形成饱和蒸汽从蒸汽出口流出加热室，再经蒸汽叶轮室侧壁的通孔流入蒸汽叶轮室内，最后经止回单向阀从蒸汽喷嘴喷出。
本技术方案中，由于涡流作用加热通道的壁面加热，水流入加热通道时，被快速加热，此时，水流处于加热通道的初级形态转化室，被加热的水流体积变大，转换成水汽混合物，水汽混合物应体积发生变化而不断向上流动，进入中端膨胀室进一步加热，水汽混合物含水量减少，形成初级蒸汽，再继续往上流动，进入后级汽化室，初级蒸汽再进一步加热，使得初级蒸汽含水量大大降低，含水量降低的初级蒸汽经蒸汽入口进入加热室，流入加热室底部进一步加热后，形成饱和蒸汽，向上流动，由于伯努利原理，饱和蒸汽经蒸汽出口流出加热室，沿蒸汽叶轮室外壁流动至蒸汽叶轮室侧壁的通孔，进而进入蒸汽叶轮室，最终经止回单向阀从蒸汽喷嘴喷出。
进一步地，所述腔体内壁壁面光滑。本技术方案中，光滑的壁面大大降低了水垢的附着力，使得水垢不易形成，大大减少了水垢的堆积。
进一步地，所述腔体为导流高压石英管。本技术方案中，其光洁度极高，由于流体的粘度，水垢不易黏附在导流高压石英管上，使得产生的水垢形成物在自身的运动压力下被带出蒸汽发生装置，从而减少了水垢，而黏附在阀芯外壁的少量水垢，在拆卸后，可直接对阀芯进行清洗。
进一步地，所述腔体与高频电磁线圈之间设置有用于安装高频电磁线圈的线圈支架，所述高频电磁线圈的外壁设有用于屏蔽电磁辐射的屏蔽磁条。
进一步地，所述腔体与所述线圈支架之间设置有隔热腔，隔热腔内设置有隔热件和温控装置。本技术方案中，隔热腔设置在腔体与高频电磁线圈之间，使得腔体和阀芯由于涡流作用发热产生热量作用于加热通道、加热室和蒸汽叶轮室，而不被散发，同时，也保证蒸汽发生装置外部不会因热量的散发而温度过高，保证了蒸汽发生装置的使用安全性。
本发明的腔体上部与阀芯上部通过螺母连接，通过前端端盖与第一密封圈、后端端盖与第二密封圈，将阀芯、腔体、隔热腔、线圈支架、高频电磁线圈连接组成一个蒸汽发生装置，使得加热通道内气密性良好，另一方面，通过将其从前端端盖处联接螺母处将阀芯拆下后，可以清洁腔体内壁及阀芯外壁上残留的水垢，可拆卸的结构及光滑的壁面使得清洁工作更简便。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本技术方案在阀芯设置蒸汽叶轮室和加热室，并在蒸汽叶轮室内设置了与加热室连接的蒸汽轮风叶，利用蒸汽供给蒸汽轮风叶旋转的动力，进而带动加热室旋转，从而将水垢以运动的形式搅碎，最终由蒸汽喷嘴将水垢与蒸汽喷出，达到及时除垢的目的，避免水垢在加热通道内堆积引起堵塞，保证了蒸汽发生器的性能。
本技术方案中，腔体的内壁光滑，使得水垢难以附着，水垢不易在壁面上堆积，使得水垢在被搅碎后随着蒸汽的流动而及时被带离蒸汽发生器，另外，可拆卸的阀芯使得腔体内壁和阀芯外壁可进一步得到清洗，进一步降低了水垢堆积的可能，保证蒸汽发生器维持最佳的工作状态。
本技术方案中，本技术方案将阀芯设在腔体内，通过阀芯与腔体之间的加热供水流通过，且利用涡流原理，使水流在通过狭窄的加热通道过程中不断受热蒸发，狭窄的空间使得水流的加热更加均匀更加充分，使得水流快速沸腾，蒸汽进入加热室后进一步加热蒸发为饱和水蒸气，加热室上若干和蒸汽入口和蒸汽出口使得蒸汽流量大大增加，具有加热效率快、出汽容量大且安全可靠的有益效果，同时，大流量的蒸汽为蒸汽轮风叶提供了动力，使得加热室旋转更快，进而使得搅碎水垢的效果更加，蒸汽的大量流动也使得被搅碎的水垢能更加快及时的被带出蒸汽发生器。
附图说明
图1为本发明的剖面图。
图2为本发明的流体流向示意图。
附图标记：进水口1、蒸汽喷嘴2、腔体3、前端端盖31、第一密封圈32、第二密封圈33、后端端盖34、阀芯4、加热室41、连接轴411、蒸汽入口412、蒸汽出口413、蒸汽叶轮室42、通孔421、蒸汽轮风叶422、加热通道5、初级形态转化室51、中端膨胀室52、后级汽化室53、隔热腔6、高频电磁线圈7、线圈支架8、屏蔽磁条9。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种动力除水垢蒸汽发生器，包括腔体3、设置在腔体3内的阀芯4、设置在腔体3外的高频电磁线圈7，所述腔体3与高频电磁线圈7之间设置有用于安装高频电磁线圈7的线圈支架8，所述高频电磁线圈7的外壁设有用于屏蔽电磁辐射的屏蔽磁条9，所述腔体3与所述线圈支架8之间设置有隔热腔6，腔体3上部与阀芯4上部通过螺母连接。
具体地，腔体3与阀芯4之间留有加热通道5，所述腔体3底部设置有进水口1，所述进水口1与加热通道5连通，所述腔体3底部中央设有一个限位孔，所述阀芯4顶部设置有蒸汽喷嘴2，所述阀芯4包括加热室41、设置在加热室41上方的蒸汽叶轮室42，所述加热室41顶部设有连接轴411，所述加热室41上部侧壁设置有蒸汽入口412，顶部设置有蒸汽出口413，所述蒸汽叶轮室42底部设置有与连接轴411匹配的连接孔，所述蒸汽叶轮室42内部设置有蒸汽轮风叶422，所述连接轴411穿过连接孔伸入蒸汽叶轮室42内与所述蒸汽轮风叶422连接，所述蒸汽叶轮室42侧壁还设置有与所述加热室41连通的通孔421，所述加热室41底部中间设有一个大小略小于所述限位孔的凸块，所述凸块连接于所述限位孔内，使得加热室旋转时整个阀芯更加稳定；
具体地，所述蒸汽叶轮室42上方设置有导流阀体，所述导流阀体内设置有与所述蒸汽喷嘴2连通的止回单向阀。
具体地，所述加热通道5按照水流经过时的变化状态分为初级形态转化室51、中端膨胀室52和后级汽化室53。
为提高蒸汽的流通效率，所述蒸汽入口412沿所述加热室41上部侧壁周向设有若干个，所述蒸汽出口413沿所述加热室41顶部周向设有若干个。
为减少水垢的堆积以及便于清洗，所述腔体3内壁壁面光滑。
具体地，所述腔体3为导流高压石英管，其光洁度极高，由于流体的粘度，水垢不易黏附在导流高压石英管上，使得产生的水垢形成物在自身的运动压力下被带出蒸汽发生器，从而减少了水垢，而黏附在阀芯4外壁的少量水垢，在拆卸后，可直接对阀芯4进行清洗。
具体地，隔热腔6内设置有温控装置。
本实施例中，为保证加热通道5上部和加热室41上部的密闭状态，使得加热通道5和加热室41能有足够的压力控制蒸汽的流向，所述腔体3上部与阀芯4上部还连接有前端端盖31和第一密封圈32；所述腔体3底部为后端端盖34和第二密封圈33，所述进水口1设置在后端端盖34上，可拆卸的后端端盖34使得腔体3的下部更加容易清洗。
如图2所示，本实施例中，腔室外的高频电磁线圈7与外置的电源主板电连接，产生交变电场，由于涡流作用，加热通道5、加热室41和蒸汽叶轮室42的壁面发热产生热量，水流从进水口1流入加热通道5，经过加热通道5的快速加热产生的蒸汽通过所述蒸汽入口412进入加热室41进一步加热，进一步加热后的蒸汽经所述蒸汽出口413流出加热室41再经通孔421进入所述蒸汽叶轮室42，驱动所述蒸汽轮风叶422旋转进而带动所述加热室41旋转，搅碎加热通道5内的水垢，蒸汽和被搅碎的水垢最终从蒸汽喷嘴2喷出。
具体地，水流入加热通道5时，被快速加热，水迅速沸腾，产生压力，此时，水流处于加热通道5的初级形态转化室51，被加热的水流体积变大，转换成水汽混合物，水汽混合物应体积发生变化而不断向上流动，进入中端膨胀室52进一步加热，水汽混合物含水量减少，形成初级蒸汽，再继续往上流动，进入后级汽化室53，初级蒸汽再进一步得到加热，使得初级蒸汽含水量大大降低，含水量降低的初级蒸汽经蒸汽入口412进入加热室41，流入加热室41底部进一步加热后，当蒸汽堆积满整个加热室41后，根据流体流动原理及伯努利原理，汽化后蒸汽通过几次速度及通经截面积的变化，混合蒸汽变成饱和蒸汽，饱和蒸汽带有一定压力，从蒸汽出口413流出，再经通孔421流入蒸汽叶轮室42，流入蒸汽叶轮室42的高温高压饱和蒸汽带动蒸汽轮风叶422转动，进而带动加热室41旋转，从而将水垢以运动的形式搅碎，最终，被搅碎的水垢随着蒸汽的流动经止回单向阀从蒸汽喷嘴2喷出，达到及时除垢的目的，避免水垢在加热通道5内堆积引起堵塞，保证了蒸汽发生器的性能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种动力除水垢蒸汽发生器，包括腔体、设置在腔体内的阀芯、设置在腔体外的高频电磁线圈，腔体与阀芯之间留有加热通道，所述高频电磁线圈与外置的电源主板电连接，产生交变电场，涡流使得腔体与阀芯快速升温；其特征在于，所述腔体底部设置有进水口，所述进水口与加热通道连通，所述阀芯顶部设置有蒸汽喷嘴，所述阀芯包括加热室、设置在加热室上方的蒸汽叶轮室，所述蒸汽叶轮室内部设置有蒸汽轮风叶，所述加热室顶部设有连接轴，所述加热室上部侧壁设置有蒸汽入口，顶部设置有蒸汽出口，所述蒸汽叶轮室底部设置有与连接轴匹配的连接孔，所述连接轴穿过连接孔伸入蒸汽叶轮室内与所述蒸汽轮风叶连接，所述蒸汽叶轮室还设置有与所述加热室连通的通孔；
其中，水流从进水口流入加热通道，经过加热通道的快速加热产生的蒸汽通过所述蒸汽入口进入加热室进一步加热，进一步加热后的蒸汽经所述蒸汽出口流出加热室再经通孔进入所述蒸汽叶轮室，驱动所述蒸汽轮风叶旋转进而带动所述加热室旋转，搅碎加热通道内的水垢，蒸汽最终从蒸汽喷嘴喷出。
2.根据权利要求1所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述蒸汽叶轮室上方设置有导流阀体，所述导流阀体内设置有与所述蒸汽喷嘴连通的止回单向阀。
3.根据权利要求1所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述蒸汽入口沿所述加热室上部侧壁周向设有若干个，所述蒸汽出口沿所述加热室顶部周向设有若干个。
4.根据权利要求1所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述通孔设置在所述蒸汽叶轮室侧壁上。
5.根据权利要求1所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述腔体内壁壁面光滑。
6.根据权利要求5所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述腔体为导流高压石英管。
7.根据权利要求1所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述腔体与高频电磁线圈之间设置有用于安装高频电磁线圈的线圈支架，所述高频电磁线圈的外壁设有用于屏蔽电磁辐射的屏蔽磁条。
8.根据权利要求7所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述腔体与所述线圈支架之间设置有隔热腔。
9.根据权利要求1所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述阀芯上部与腔体上部通过螺母连接。
10.根据权利要求2所述的一种动力除水垢蒸汽发生器，其特征在于，所述加热通道按照水流经过时的变化状态分为初级形态转化室、中端膨胀室和后级汽化室，所述初级形态室用于加热水体，产生水汽混合物，所述中端膨胀室用于加热水汽混合物，产生初级蒸汽，所述后级汽化室用于进一步加热初级蒸汽，初级蒸汽通过蒸汽入口进入加热室内进一步加热形成饱和蒸汽从蒸汽出口流出，再经蒸汽叶轮室侧壁的通孔流入蒸汽叶轮室内，最终经止回单向阀从蒸汽喷嘴喷出。
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| CN117146435A (zh) * | 2023-10-30 | 2023-12-01 | 四川新城都锅炉有限公司 | 一种电磁加热锅炉 |
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2021
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| CN117146435B (zh) * | 2023-10-30 | 2024-01-23 | 四川新城都锅炉有限公司 | 一种电磁加热锅炉 |
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