CN113101680A - 一种蒸汽特效喷头以及蒸汽特效系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽特效喷头，包括冷凝腔、第一引射结构以及第二引射结构，冷凝腔的一端和蒸汽管道连接，另一端和第二引射结构连接，第一引射结构设置在冷凝腔中，第一引射结构将蒸汽管道中的蒸汽引射到冷凝腔中，蒸汽在冷凝腔中形成微雾滴，所述第二引射结构将微雾滴引射到外部环境。本发明提供的蒸汽特效喷头喷出的雾气为蒸汽和压缩气的混合气体，使用少量的蒸汽就可以做出雪白浓密的雾气，更加节能减排。第一引射结构和第二引射结构实现对位于蒸汽管道中的蒸汽的两次液化和两次引射，以及对位于冷凝腔中的微雾滴的推动和引射，以及对位于第二引射结构中的微雾滴体积的增大，实现快速出雾的效果，能在短时间内制造大量雾气，满足使用需求。

Description

一种蒸汽特效喷头以及蒸汽特效系统

技术领域

本发明涉及蒸汽特效发生设备的技术领域，具体为一种蒸汽特效喷头以及蒸汽特效系统。

背景技术

目前现有市场上的蒸汽特效技朮一般使用两种技术来实现：使用真实蒸汽和使用模拟蒸汽。

真实蒸汽是使用传统电热式或燃气式蒸汽锅炉把水直接加热后产生蒸汽，然后把产生岀来的高温高压蒸汽儲存在压力容器内，等待需要时透过压力或流量调节阀把蒸汽释放岀来。这个方法产生岀来的是不折不扣有温度和湿度的蒸汽，能给予观众非常震撼的现场效果。但该技术能效很低，需要浪费大量的能源，并且仅仅依靠蒸气本身的压力从特效喷嘴排出，所以为了增大压强，需要提供更多能量产生所需压力。一般的传统蒸汽特效系统需要把蒸汽儲存在5kg/cm2压力左右，那就意味着锅炉内的水温和整个系统的温度需要维持在159摄氏度左右，而更高的温度也意味着更高的热能流失。

模拟蒸汽是使用特效烟雾机，透过加热管来蒸发含有甘油成份的溶液去产生大量的烟雾来模仿蒸汽。由于用含有甘油的溶液所产生的烟雾能停留在空气中较长时间，所以用相对少的能量就能产生非常浓密的蒸氣特效。但其同样具有缺点，由于空气内的雾珠含有不容易蒸发的油份，因此烟雾需要相对长的时间才能消散。在较短的特效演岀周期场景下，上一个演岀周期遗留下来的烟雾会影响下一个演岀周期的效果。产生岀来的蒸汽特效由于只用了少量的热能来产生，缺乏真实蒸汽的温度感，达不到某些主题的特效要求，并且产生岀来的烟雾会有甘油的甜味，影响观众对特效的体验，长期吸入会有健康隐患，也会对演岀的场景造成污染。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种蒸汽特效喷头以及蒸汽特效系统。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种蒸汽特效喷头，包括冷凝腔、第一引射结构以及第二引射结构，所述冷凝腔的一端和蒸汽管道连接，另一端和第二引射结构连接，所述第一引射结构设置在冷凝腔中，所述第一引射结构将蒸汽管道中的蒸汽引射出，蒸汽在冷凝腔中冷凝成微雾滴，所述第二引射结构将微雾滴引射到外部环境。

进一步地，所述第一引射结构为一喷气嘴，所述喷气嘴包含气嘴本体、进气端、出气端，所述气嘴本体设置在冷凝腔中，其进气端和外部的供气装置连接，出气端朝向第二引射结构。

进一步地，所述气嘴本体为一具有一定长度的条形腔或弧形腔。

进一步地，所述第二引射结构包括喷嘴本体，所述喷嘴本体为一空腔，空腔的前端开设有出气口，后端开设有进气口，进气口和冷凝腔连接，出气口为喷雾出口，喷嘴本体中设有文丘里管，文丘里管的进气端和出气端分别朝向喷嘴本体的进气口和出气口。

进一步地，所述喷嘴本体的后端还开设有吸气孔。

进一步地，还包括换向管，所述换向管包括连接部和换向部，所述连接部和换向部相互连通，所述连接部的端部和喷嘴本体连接，所述换向部的端部为自由端，所述自由端为出雾端。

进一步地，所述连接部和换向部之间的夹角α的大小为-90°＜α＜90°。

进一步地，所述冷凝腔、喷气嘴、文丘里管的喉部三者内径的比值为：1:0.16:3。

进一步地，包括蒸汽管道和气体供应管道，蒸汽管道的一端和蒸汽发生器连接，另一端和第一引射结构连接，蒸汽管道上设有安全阀、排水阀、蒸汽量控制阀，气体供应管道一端和气源连接，另一端和第一引射结构连接，气体供应管道上设有气压调节器和空气量控制阀。

本发明的有益效果：

1.本发明提供的蒸汽特效喷头喷出的雾气为蒸汽和压缩气体的混合气体，使用少量的蒸汽就可以做出雪白浓密的雾气，更加节能减排，并且喷出的雾气温度下降到安全范围，使用更加安全可靠。

2.通过第一引射结构和第二引射结构，实现对位于蒸汽管道中的蒸汽的两次液化和两次引射，以及对位于冷凝腔中的微雾滴的推动和引射，以及对位于第二引射结构中的微雾滴体积的增大，实现快速出雾的效果，能在短时间内制造大量雾气，满足使用需求。

3.在相同蒸汽量输出下，可通过控制压缩气体和蒸汽的混合比例改变蒸汽的颜色和饱和度，实现不同视觉效果。

4.在不同的外围环境的气温和湿度或在不同季节的环境下，可以通过调节压缩气体量来保持蒸汽输出效果不变。

附图说明

图1为本发明蒸汽特效喷头的结构示意图；

图2为本发明蒸汽特效系统的结构示意图。

图中：1-冷凝腔，2-蒸汽管道，3-喷气嘴，4-喷嘴本体，5-文丘里管，6-换向管，7-安全阀，8-排水阀，9-蒸汽量控制阀，10-气体供应管道，11-气压调节器，12-球阀，13-针阀，14-电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1为本发明提供的一种蒸汽特效喷头的结构示意图，蒸汽特效喷头包括冷凝腔1、第一引射结构、第二引射结构。冷凝腔1的一端和蒸汽管道2连接，另一端和第二引射结构连接，第一引射结构设置在冷凝腔1中。

第一引射结构降低冷凝腔1中蒸汽的温度，使其液化成微雾滴，同时推动微雾滴从冷凝腔1中冲出，使冷凝腔1处于负压状态，进而将蒸汽管道2中的蒸汽引射出来，从冷凝腔1冲出的微雾滴进入第二引射结构，并在第二引射结构的作用下体积膨胀后喷发到外界。

具体而言，冷凝腔1为一个开设有进气口和出气口的腔体，对冷凝腔1腔体的形状不加以局限，任何形状的腔体均可。例如，长方体、正方体、圆柱状、棱柱状均可。

冷凝腔1和蒸汽管道2连接，蒸汽管道2中的蒸汽可以自发进入冷凝腔1中，但如果仅靠蒸汽本身的压力，其在蒸汽管道2中移动的速度十分缓慢，排放到环境中的雾量太小，无法满足使用的需求，通常需要蒸汽供应端耗费很大的能量来提高蒸汽的产生速度，浪费了较大的能源。

第一引射结构同时具备冷凝和引射的功能，即将冷凝腔1中的蒸汽降温，使其液化成微雾滴，同时带动微雾滴从冷凝腔1冲出，冷凝腔1的负压作用又对蒸汽管道2中的蒸汽进行抽吸，加快其流动速度。

第一引射结构为一喷气嘴3，该喷气嘴3包含气嘴本体、进气端、出气端。气嘴本体为一具有一定长度的条形腔或弧形腔，进气端和出气端分别位于该条形腔或弧形腔的两端。气嘴本体设置在冷凝腔1中，其进气端和外部的供气装置连接，出气端朝向第二引射结构。喷气嘴3和冷凝腔1可拆卸连接，方便更换。

供气装置向喷气嘴3供应气体，该气体的温度和压强可以根据需要产生的雾量以及周围的环境进行调节，但该气体应当比蒸汽的温度低，能够使蒸汽发生雾化现象。

喷气嘴3喷出的带有压强的气体由于流速很快，因此产生湍流，能使气体和蒸汽充分混合，提高蒸汽向微雾滴的转化率，并且该气体推动冷凝腔1中位于其前方的微雾滴团快速移动，使其以很快的速度进入到第二引射结构中，喷气嘴3的后方产生负压，又将新的蒸汽引射到冷凝腔1中。

简而言之，气体湍流使蒸汽快速、充分地雾化成微雾滴，并且带动微雾滴快速移动，因此能够在短时间内产生大量雾气，该雾气密度大、可见度高，给外部环境带来如烟似雾、宛如仙境般的震撼视觉效果。

第二引射结构接收来自冷凝腔1中具有较高流速的微雾滴团，第二引射结构对微雾滴团进一步冷凝，使混合其中的蒸汽充分液化，并且第二引射结构进一步加大微雾滴团的体积和流速，使其快速喷发到外环境中，微雾滴团膨胀，能够进一步增大雾量。

第二引射结构包括喷嘴本体4、文丘里管5、换向管6。

喷嘴本体4为一空腔，该空腔的前端开设有出气口，后端开设有进气口，进气口和冷凝腔1连接，出气口用于将雾气喷发到外界，空腔的后端还开设有多个吸气孔。

文丘里管5设置在喷嘴本体4中，其进气端和出气端分别朝向喷嘴本体4的进气口和出气口。文丘里管5的形状和构造可以是现有技术中任意一种形状构造，只要其具有产生负压的功能即可，因此，对文丘里管5的简单改造替换也包含在本申请的保护范围内。

从冷凝腔1中喷出的微雾滴进入到喷嘴本体4中，位于喷嘴本体4中的文丘里管5使进入其中的微雾滴的流速增大产生负压作用，负压作用不仅会对冷凝腔1中的微雾滴进行引射，加快微雾滴的流速，进一步加强冷凝腔1中的负压作用，而且使外环境中的空气在负压的作用下通过开设在喷嘴本体4上的吸气孔进入到喷嘴本体4中，进入喷嘴本体4的空气与喷嘴本体4中的微雾滴混合，对微雾滴进行二次液化，使混合其中的蒸汽充分液化成微雾滴，增大了雾气的体积，使得喷嘴本体4在短时间内排出大量浓密的白雾团，产生极好的视效。

需要说明的是，从冷凝腔1中喷出的雾气本身由于经第一引射结构加速，具有较高的流速，因此在进入文丘里管5后，增强了文丘里管5的负压作用，使得文丘里管5具有更好的负压效果。

换向管6包括连接部和换向部，连接部和换向部相互连通，连接部的端部和喷嘴本体4连接，换向部的端部为自由端，雾气从该自由端喷出到外部环境，根据需求可通过改变自由端的朝向改变雾气的喷出方向。连接部和换向部之间的夹角α的大小为-90°＜α＜90°

冷凝腔1、喷气嘴3、文丘里管5的喉部三者内径的比值为：1:0.16:3。

综上所述可知，第一引射结构推动冷凝腔1中的蒸汽流动，并制造负压引射蒸汽管道2中的蒸汽加速流出，第二引射结构利用第一引射结构对气体的第一次加速实现对气体的二次加速。伴随着第一次加速，蒸汽冷凝成微雾滴团，伴随着第二次加速，微雾滴团实现体积的膨胀，两次作用相互配合，不仅提高了出雾速度，而且制造出更加浓密的白色雾团，视觉效果更加真实震撼。

请参考图2，蒸汽特效系统包括蒸汽管道2，蒸汽管道2的一端和蒸汽发生器连接，另一端和冷凝腔1连接，蒸汽管道2上设有安全阀7、排水阀8、蒸汽量控制阀9。

蒸汽特效系统还包括气体供应管道10，气体供应管道10一端和气源连接，另一端和第一引射结构连接，气源为产生压缩空气的装置或设备。气体供应管道10上设有气压调节器11和空气量控制阀，空气量控制阀包括球阀12、针阀13以及空气电磁阀14。

工作原理：

第一引射结构推动其内部微雾滴团快速移动，冷凝腔1中产生负压对蒸汽管道2中的蒸汽进行引射，微雾滴团从冷凝腔1中喷出，进入第二引射结构，再次因负压作用，发生第二次引射，以极高的速度从第二引射结构喷出。伴随着第一次引射，第一引射结构将蒸汽雾化成高密度微雾滴团，伴随着第二次引射，第二引射结构增大高密度微雾滴团的体积。因此，本发明提供的蒸汽特效喷头以及蒸汽特效系统能够在短时间内提供足够的雾气供用户使用，并且相比于现有技术，其更加节能环保。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种蒸汽特效喷头，其特征在于：包括冷凝腔(1)、第一引射结构以及第二引射结构，所述冷凝腔(1)的一端和蒸汽管道(2)连接，另一端和第二引射结构连接，所述第一引射结构设置在冷凝腔(1)中，所述第一引射结构将蒸汽管道(2)中的蒸汽引射出，蒸汽在冷凝腔(1)中冷凝成微雾滴，所述第二引射结构将微雾滴引射到外部环境。

2.根据权利要求1所述的蒸汽特效喷头，其特征在于：所述第一引射结构为一喷气嘴(3)，所述喷气嘴(3)包含气嘴本体、进气端、出气端，所述气嘴本体设置在冷凝腔(1)中，其进气端和外部的供气装置连接，出气端朝向第二引射结构。

3.根据权利要求2所述的蒸汽特效喷头，其特征在于：所述气嘴本体为一具有一定长度的条形腔或弧形腔。

4.根据权利要求3所述的蒸汽特效喷头，其特征在于：所述第二引射结构包括喷嘴本体(4)，所述喷嘴本体(4)为一空腔，空腔的前端开设有出气口，后端开设有进气口，进气口和冷凝腔(1)连接，出气口为喷雾出口，喷嘴本体(4)中设有文丘里管(5)，文丘里管(5)的进气端和出气端分别朝向喷嘴本体(4)的进气口和出气口。

5.根据权利要求4所述的蒸汽特效喷头，其特征在于：所述喷嘴本体(4)的后端还开设有吸气孔。

6.根据权利要求4所述的蒸汽特效喷头，其特征在于：还包括换向管(6)，所述换向管(6)包括连接部和换向部，所述连接部和换向部相互连通，所述连接部的端部和喷嘴本体(4)连接，所述换向部的端部为自由端，所述自由端为出雾端。

7.根据权利要求6所述的蒸汽特效喷头，其特征在于：所述连接部和换向部之间的夹角α的大小为-90°＜α＜90°。

8.根据权利要求3所述的蒸汽特效喷头，其特征在于：所述冷凝腔(1)、喷气嘴(3)、文丘里管(5)的喉部三者内径的比值为：1:0.16:3。

9.一种蒸汽特效系统，其特征在于：包括蒸汽管道(2)和气体供应管道(10)，蒸汽管道(2)的一端和蒸汽发生器连接，另一端和第一引射结构连接，蒸汽管道(2)上设有安全阀(7)、排水阀(8)、蒸汽量控制阀(9)，气体供应管道(10)一端和气源连接，另一端和第一引射结构连接，气体供应管道(10)上设有气压调节器(11)和空气量控制阀。

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