CN113019735B - 一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，包括空气雾化装置、旋转雾化装置、供压风装置和供液管；空气雾化装置内部的空气雾化室一端与喷孔

连通、另一端与供压风装置的出气口以及旋转雾化装置上的喷孔II连通，在空气雾化室中设有旋流装置，旋流装置与空气雾化室内壁间形成旋流通道；旋转雾化装置后端与供液管连接；在供压风装置上设有上进气管和下进气管，上进气管和下进气管的外侧端连接气源、内侧端的出气口与空气雾化室内部连通。本发明采用先水力雾化、后空气雾化的方式增强装置的雾化效果，且可降低对水压的要求，经济实用性突出。

Description

一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置

技术领域

本发明属于矿业工程技术领域，具体涉及一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置。

背景技术

随着现代化技术和专业施工设备的大力发展和推广应用，工业生产效率得到了显著的提升，但是矿山开采、隧道掘进等行业领域面临的日趋严重的粉尘威胁问题不容忽视，领域从业人员在作业过程中长期接触高浓度粉尘会诱发不可治愈的尘肺病，严重损害工作人员的身体健康，且一些粉尘在特定条件下有引发严重的粉尘爆炸事故的风险，一旦出现严重安全事故，会造成重大人员伤亡和经济损失。

为了降低作业风险、进一步保证作业人员的身体健康，喷雾降尘技术在近年来得到不断发展和改进，该技术具有操作简单、成本低廉、安装灵活等优点，在粉尘防治领域得到了广泛的应用。喷雾降尘技术的核心是雾化过程的实现问题，雾化是指通过喷嘴或用高速气流使液体分散成微小液滴的操作，液体雾化的方法有压力雾化，转盘雾化，气体雾化及声波雾化等。

去除一些因成本较高而在喷雾降尘领域难以推广的雾化方式，目前常用的雾化方法主要包括水力雾化和空气雾化两种，水力雾化的成本虽然在企业可接受范围内，但该方法存在雾化效果差、所需水压高、耗水量大、资源浪费严重、阻力大、喷嘴易堵塞等问题，在使用时只能通过提高供水压力和减小喷孔孔径来提高雾化效果，但是这不仅对水压提出了更高的要求，同时也加剧了喷嘴的堵塞和磨损；空气雾化方式通过提高气体流动速度增大空气动力作用，降低对水压的要求，雾化效果更好，同时较大的喷嘴孔径也能缓解喷嘴磨损和堵塞的问题，但由于喷出的雾流附近常伴随着高速气流，可能直接将含尘气流吹走，进而影响降尘效率。如中国专利CN 107620607 B公开一种梯级雾化分区除尘方法，其虽是通过多组件的配合进行了梯级的雾化除尘，但是各组件仍是相对独立分阶段进行工作的，射出的雾化液滴较大，极易发生堵塞喷头的问题。

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需研发一种新型的高效雾化装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，保证雾化效果的同时降低了对水压的要求，阻力低，雾化降尘效果显著。

本发明的技术方案为：一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，包括空气雾化装置、旋转雾化装置、供压风装置和供液管；空气雾化装置内部的空腔构成空气雾化室，空气雾化室一端与空气雾化装置前端的喷孔

连通、另一端与供压风装置的出气口以及旋转雾化装置前端的喷孔II连通，在空气雾化室中设有旋流装置，旋流装置与空气雾化室内壁间形成旋流通道；旋转雾化装置后端与供液管连接；在供压风装置上设有上进气管和下进气管，上进气管和下进气管分别设在旋转雾化装置的上、下两端，上进气管和下进气管的外侧端连接气源、内侧端的出气口与空气雾化室内部连通。

进一步地，所述旋流装置为从后向前渐缩的结构，空气雾化室的内壁为光滑的流线型渐缩结构。

作为优选，渐缩结构的空气雾化室的前端收缩角α为80~90°，后端收缩角β为10~20°。

进一步地，空气雾化装置1中的喷孔I的孔径为1.5~3.5 mm。

进一步地，旋转雾化装置内部环周均布五只旋叶，所述喷孔II的孔径为2~4 mm。

进一步地，上进气管和下进气管的进气段倾斜设置在供压风装置的主体上、在供压风装置主体内部光滑过渡到拐角段后一体连通水平方向设置的出气段，在出气段端部的出气口处采用拉瓦尔管结构。

作为优选，上进气管和下进气管的进气段与供压风装置主体之间的夹角θ=30-50°。

进一步地，下进气管的直径大于上进气管的直径。

进一步地，在供液管、上进气管和下进气管尾部接口处均采用波浪形防脱落结构。

进一步地，空气雾化装置与供压风装置间螺纹连接；供液管螺纹连接在供压风装置内；旋转雾化装置螺纹连接在供液管前端。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1. 本发明公开的雾化装置可实现梯级多次增强雾化的过程，具体是采用先水力雾化、后空气雾化的方式获得了更好的雾化效果，同时降低了对水压的要求，压力水在进入该装置后经过多级雾化形成的雾滴粒径更小，速度更快；

2. 旋转雾化装置和空气雾化装置中较大的喷孔面积增大了喷雾量，避免了堵塞现象的发生；

3. 空气雾化室中的较大空间可以确保雾滴和气体充分混合，既保证了较好的雾化效果，又避免了高速气流从喷孔喷出，吹散含尘气流，保证降尘效率；

4. 上、下进气管的出气口处均采用拉瓦尔管的结构，该结构可将亚音速的气流提高至超音速，起到了对气流降压提速的作用，使得气流速度远大于初次雾化后的雾滴速度，雾滴在空气动力的破坏作用下可进行二次雾化，强化雾化效果；

5. 不同直径的上、下进气管可以有效抵消初次雾化后雾滴所受的重力影响；

6. 在本装置的内部有多处均采用了流线型结构设计，该设计可降低装置的雾化阻力，提高了能量利用率；

7. 供液管和上、下进气管末端的波浪形设计保证了其与外部管道的连接牢固性，避免工作过程中发生脱落的情况；

8. 该雾化装置由多个部件组合构成，且不同部件之间均采用螺纹连接的方式进行连接，不仅拆装方便，个别部件出现损坏时也易于更换。

附图说明

图1为一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置的结构示意图；

图2为旋转雾化装置的主视示意图；

图3为旋转雾化装置的左视示意图；

图4是一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置在工作状态下的示意图；

其中，1-空气雾化装置，2-旋转雾化装置，3-供压风装置，4-供液管；

11-空气雾化室，12-喷孔

，13-旋流装置；

21-喷孔II，22-旋叶；

31-上进气管，32-下进气管，33-拉瓦尔管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

为了能在获得更好的雾化效果的同时降低对水压的要求，降低企业施工难度和经济成本，本实施方式中公开一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，包括空气雾化装置1、旋转雾化装置2、供压风装置3和供液管4；

空气雾化装置1内部的空腔构成空气雾化室11，空气雾化室11一端与空气雾化装置1前端的喷孔

12连通、另一端与供压风装置3的出气口以及旋转雾化装置2前端的喷孔II 21连通，在空气雾化室11中设有旋流装置13，旋流装置13与空气雾化室11内壁间形成旋流通道；

旋转雾化装置2后端与供液管4连接；

在供压风装置3上设有上进气管31和下进气管32，上进气管31和下进气管32分别设在旋转雾化装置2的上、下两端，上进气管31和下进气管32的外侧端连接气源、内侧端的出气口与空气雾化室11内部连通。

所述旋流装置13为从后向前渐缩的结构，空气雾化室11的内壁为光滑的流线型渐缩结构，如图1所示，其收缩角α为80~90°，收缩角β为10~20°。流线型的渐缩结构可降低装置的雾化阻力，便于气液混合汇聚进行雾化，提高能量利用率和喷雾速度。

具体地，后方较小的收缩角β可起到减小阻力的作用，收缩角从后往前逐渐增大，使空气雾化室11内壁与旋流装置13围成的旋流通道也呈渐缩结构，以增强雾化效果、提高雾滴速度，收缩角α为80~90°时形成的旋流通道满足渐缩结构这一特征，且此时喷雾喷孔I12喷出时的阻力相对较小，收缩角α过小时无法形成渐缩型旋流通道，过大则会增大喷雾喷孔I 12喷出时的阻力。

空气雾化装置1中的喷孔I 12的孔径为1.5~3.5 mm。

旋转雾化装置2内部环周均布五只旋叶22，旋叶22为前窄后宽的弧面结构，其与旋转雾化装置2轴线之间存在一定角度，压力水通过与旋叶的碰撞初步雾化；所述喷孔II 21的孔径为2~4 mm。

本实施方式中公开的空气雾化装置1和旋转雾化装置2的喷孔的孔径较常规雾化装置上的喷孔的孔径而言均较大，较大的喷孔面积可增大喷雾量，进而避免堵塞现象的发生。

上进气管31和下进气管32的进气段倾斜设置在供压风装置3的主体上、在供压风装置3主体内部光滑过渡到拐角段后一体连通水平方向设置的出气段，在出气段端部的出气口处采用拉瓦尔管33结构，进而可将气流从亚音速提高到超音速，起到对气流降压提速的作用。

上进气管31和下进气管32的进气段与供压风装置主体3之间的夹角θ=30-50°，在该角度下可以最大限度降低拐角处的风阻，减小能量损耗，同时方便本装置进气管与外部供气管道的连接。

下进气管32的直径大于上进气管31的直径，具体直径大小可根据实际雾化效果进行相应调整，此设计的目的是提高下进气管32的进气量，方便能有效抵消初次雾化后雾滴所受重力的影响，保证喷雾过程能够流畅完成。

在供液管4、上进气管31和下进气管32尾部接口处均采用波浪形防脱落结构，便于和外部高压水管路、高压空气管路连接，保证了其与外部管道的牢固连接，避免脱落以影响装置的连续运行。

空气雾化装置1与供压风装置3间螺纹连接；供液管4螺纹连接在供压风装置3内；旋转雾化装置2螺纹连接在供液管4前端。

雾化过程可参考图4，图中a代表压力水，b代表压缩空气，c代表雾场；利用该装置进行雾化的具体过程如下：首先压力水通过供液管4流入旋转雾化装置2，在旋转雾化装置2中经初步雾化后形成较大的雾滴，同时压缩空气经上进气管31和下进气管32分别进入空气雾化装置1中，在通过进气管出气口处的拉瓦尔管结构时，气流从亚音速提升至超音速；初步雾化形成的大雾滴和高速气流同时流入空气雾化室11，由于气流速度远大于雾滴速度，雾滴在空气动力的破坏作用下二次雾化，同时，气液之间的能量传递使雾滴速度增大，雾滴和气流充分混合；二次雾化后的高速雾流在通过旋流通道时与旋流装置13剪切碰撞后再次被深度雾化，加速喷出。

本实施方式中采用先水力雾化、后空气雾化的方式获得了更好的雾化效果，同时降低了对水压的要求。压力水在该装置中经过多级雾化后形成的雾滴粒径更小，速度更快；旋转雾化装置2和空气雾化装置1中较大的喷孔面积增大了喷雾量，避免了堵塞现象的发生；空气雾化室11中的较大空间可以确保雾滴和气体充分混合，既保证了较好的雾化效果，又避免了高速气流从喷孔喷出，吹散含尘气流。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，其特征在于，包括空气雾化装置（1）、旋转雾化装置（2）、供压风装置（3）和供液管（4）；

空气雾化装置（1）内部的空腔构成空气雾化室（11），空气雾化室（11）一端与空气雾化装置（1）前端的喷孔Ⅰ（12）连通、另一端与供压风装置（3）的出气口以及旋转雾化装置（2）前端的喷孔Ⅱ（21）连通，在空气雾化室（11）中设有旋流装置（13），旋流装置（13）与空气雾化室（11）内壁间形成旋流通道；

旋转雾化装置（2）后端与供液管（4）连接；

在供压风装置（3）上设有上进气管（31）和下进气管（32），上进气管（31）和下进气管（32）分别设在旋转雾化装置（2）的上、下两端，上进气管（31）和下进气管（32）的外侧端连接气源、内侧端的出气口与空气雾化室（11）内部连通；

空气雾化室（11）的内壁为光滑的流线型渐缩结构，所述旋流装置（13）为从后向前渐缩的结构，渐缩结构的空气雾化室（11）的前端收缩角α为80~90°，后端收缩角β为10~20°；

空气雾化装置（ 1） 中的喷孔Ⅰ（12）的孔径为1.5~3.5 mm；

旋转雾化装置（2）内部环周均布五只旋叶（22），所述喷孔Ⅱ（21）的孔径为2~4 mm；

上进气管（31）和下进气管（32）的水平出气段的端部出气口处采用拉瓦尔管（33）结构。

2.如权利要求1所述的一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，其特征在于，上进气管（31）和下进气管（32）的进气段倾斜设置在供压风装置（3）的主体上、在供压风装置（3）主体内部光滑过渡到拐角段后一体连通水平方向设置的出气段。

3.如权利要求2所述的一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，其特征在于，上进气管（31）和下进气管（32）的进气段与供压风装置（3）的主体之间的夹角θ=30-50°。

4.如权利要求1所述的一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，其特征在于，下进气管（32）的直径大于上进气管（31）的直径。

5.如权利要求1所述的一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，其特征在于，在供液管（4）、上进气管（31）和下进气管（32）尾部接口处均采用波浪形防脱落结构。

6.如权利要求1所述的一种用于降尘的旋转内混式梯级增强雾化装置，其特征在于，空气雾化装置（1）与供压风装置（3）间螺纹连接；供液管（4）螺纹连接在供压风装置（3）内；旋转雾化装置（2）螺纹连接在供液管（4）前端。

Images