CN201503015U - 可调式螺旋气泡雾化喷嘴 - Google Patents

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本实用新型是一种可调式螺旋气泡雾化喷嘴,属于气液喷射装置技术领域。它主要由气体进口接头、旋座、压盖、密封垫、底座、内管、外管、气泡发生器、密封垫圈、螺旋通道、缩扩型喷头和液体进口接头组成,其特征是:内管是可更换的,内管轴向位置是可调节的,能调兑出不同的雾化效果和需要的雾化工况参数;螺旋通道以及缩扩型喷头的使用使得液体以较高的速度喷出形成空心锥结构雾场,从而能明显改善液体或液固浆体燃料的雾化质量、使其燃烧完全、减少污染物排放、保护环境,实现液固浆体燃料的高效清洁燃烧。本产品性能优越,它可广泛应用于石油、化工、陶瓷、玻璃、冶金、水煤浆、含碳液固浆体燃料的燃烧和气化等领域。

Description

可调式螺旋气泡雾化喷嘴
技术领域
本实用新型是一种可调式螺旋气泡雾化喷嘴,属于气液或液固浆体喷射燃烧及气化装置技术领域。
背景技术
为了使油类和水煤浆等高黏液体燃料高效地燃烧,就必须将其雾化成细小的液滴。通过雾化,形成颗粒微小、尺寸均匀的液滴,以增加液体与气流间的接触面积,提高液体燃料的蒸发燃烧速度。
按照雾化方式,液体雾化可分类为机械雾化和气力雾化。机械雾化主要靠液体在压力差作用下产生高速射流而雾化,可细分为直射式、离心式和旋转式。气力雾化是以高速气流冲击速度较低的液体,把其撕裂成细小的液滴。雾滴的大小主要取决于气液相对速度和液体的粘度,相对速度越高,雾滴越细;粘度增大,雾滴增大。气力式喷嘴结构简单,雾化粒径较细,对液体的适应性强。因此对于高粘度、膏状物液体燃料的雾化一般采用此种雾化方式。
近年来,又出现了更为先进的气泡雾化喷嘴,其原理在于气、液两相在混合室内形成气泡流动,气体的介入增加了出口处液体的流动速度,有助于液体的雾化,气体在喷嘴出口处对液体的挤压作用使液体形成液线,并且气泡因内外压力差的变化在出口处急剧膨胀直至爆炸,将液线炸成更小的液滴。由于影响气泡雾化喷嘴的关键因素是能否形成均匀的泡状流,而均匀的泡状流的形成不仅与液体特性有关,也与喷嘴的结构形式、孔口尺寸、供气方式及其操作参数有关。因此,设计性能良好的气泡喷嘴,必须综合考虑上述诸因素的影响,但是由于目前缺少喷嘴设计经验以及对两相流流动的认识尚处于探索阶段,致使雾化器设计不合理或喷嘴工作范围偏离设计点较大,从而使得雾化质量下降。
为了解决上述困难,特提出本实用新型专利,即可调式螺旋气泡雾化喷嘴。它能使高粘度、膏状物液体燃料,含碳液固浆体燃料等在运行条件发生变化时,或者在难于预测、不定的情况下,利用调节内管轴向位置以及不同的气泡发生器来改变喷嘴内部的流态,并且利用装有螺旋通道的缩扩型喷头喷射出高速空心锥结构雾场,将液体更好的雾化,得到更细的颗粒和分布更均匀的液雾,从而实现难燃液体或液固浆体燃料的完全燃烧。
发明内容
技术问题:本实用新型的目的就是为了提供一种能适合各种难燃液体或液固浆体燃料燃烧或者气化、雾化效果好、不易堵塞、燃烧完全的可调式螺旋气泡喷嘴。
技术方案:本实用新型的可调式螺旋气泡雾化喷嘴包括气体进口接头、旋座、压盖、密封垫、底座、内管、外管、气泡发生器、密封垫圈液体进口接头、喷头座;其中,气体进口接头与内管的一端连接,在内管的外侧设有底座和外管,旋座与底座由螺纹连接,在旋座与底座之间设有压盖与密封垫;调节旋座可将压盖与密封垫压紧,从而固定内管,而未压紧时可以调节内管的轴向位置;气泡发生器在外管内与内管通过螺纹连接;在外管的外侧设有液体进口接头,在外管的一端连接有喷头座,密封垫圈位于外管的端面与喷头座之间。
气泡发生器的壁面注气孔与轴线所成的锥角θ在30°~90°,壁面注气孔沿气泡发生器的圆周壁面采用相互交错45°排列气泡发生器的顶端开有4个以上的顶面注气孔。
所述的喷头座的内侧设有螺旋通道,喷头座的外侧设有缩扩型喷头,螺旋通道与缩扩型喷头同轴线连通。
缩扩型喷头的内侧设有收缩角为α的圆锥孔,外侧设有扩张角为β的圆锥孔,中间为直孔。
所述的底座与压盖之间装着密封垫,调节旋座可将压盖与密封垫压紧,固定内管,而未压紧时可以调节内管轴向位置,从而改变混合腔内的气泡两相流流态,使得在运行工况发生变化时,只需要调整内管的轴向位置就可以使腔内的流态稳定在具有较高雾化质量的气泡流状态,提高运行的稳定性和雾化质量。
所述气泡发生器的壁面气泡出口与轴线所成的锥角θ在30°~90°内变化,壁面上的注气孔采用相互交错45°排列,这样可以使得气体能够较好的注入到液体中形成均匀的气液两相流,同时增加了气液之间的动量转换从而提高了气液混合物的雾化动量。
所述的螺旋通道具有不同的直径D以及不同的螺旋间距L,使得气液混合物流过时具有一定的切向动量,从而在缩扩型喷头内形成漩涡流,形成空心锥结构雾场。
所述的缩扩型喷头具有不同的收缩角α以及扩张角β,不但可以加速气液两相在喷嘴出口的速度,而且可以充分的利用气泡所具有的膨胀能,提高雾化质量。
所述的外管与缩扩型喷头、内管与气泡发生器、旋座与底座的连接形式为螺纹连接,可以方便拆装以及更换。
本实用新型的可调式螺旋气泡雾化喷嘴创新性地将气泡液体两相流技术、超音速喷头和螺旋空心锥雾场有机的结合,利用气泡爆破达到提高雾化质量的目的。气体在内管通过气泡发生器多孔成一定角度射入液体中,充分形成均匀的气液两相流动,在缩扩型喷头的进口装有螺旋通道,使气液两相流在喷头内旋转流动,形成具有切向速度分量的轴向流动,通过缩扩型喷头使之加速膨胀进行雾化,在喷嘴出口得到较高的雾滴动量,并且喷射出空心锥结构的雾场。
有益效果:本实用新型的可调式螺旋气泡雾化喷嘴具有以下优点:
1、由于采用了内管可调式设计,使得内管沿轴向位置可以改变,调整出有利于提高雾化效果的气泡两相流,从而能够适用于各种不同的液体燃料,并能调整出最佳雾化状态,达到燃烧完全、减少污染物生成、节省燃料的目的。
2、气泡发生器的气泡出口与轴向成一定的角度,使得气体更容易注入到液体中,从而形成均匀的气液两相流动,并能形成更均匀更细小的雾滴粒径分布,使雾化效果更好。
3、在喷头内添加了螺旋通道,能喷射出空心锥结构的雾场,在较小的压力下就可以产生高质量的雾化喷射效果,且喷雾角度可调、雾化粒径分布均匀。
4、使用缩扩型喷头,能充分利用出口压力低于临界压力的这部分可用能,加速出口气泡的膨胀能,从而得到较高的雾滴动量,较长的喷射范围。
5、由于喷头和外管以及内管和气泡发生器都是采用螺纹连接,拆卸方便、迅速,且易于更换。
附图说明
图1是可调式螺旋气泡雾化喷嘴结构示意图。
图2是气泡发生器8的结构示意图。
图3是螺旋通道10的结构示意图。
图4是缩扩型喷头11的结构示意图。
以上的图中有:气体进口接头1、旋座2、压盖3、密封垫4、底座5、内管6、外管7、气泡发生器8、壁面注气孔81、顶面注气孔82、密封垫圈9、螺旋通道10、缩扩型喷头11、液体进口接头12、喷头座13。
具体实施方式
下面结合附图说明本实用新型的最佳实施例:
可调式螺旋气泡雾化喷嘴结构如图1所示,
该喷嘴包括气体进口接头1、旋座2、压盖3、密封垫4、底座5、内管6、外管7、气泡发生器8、密封垫圈9、液体进口接头12、喷头座13;其中,气体进口接头1与内管6的一端连接,在内管6的外侧设有底座5和外管7,旋座2与底座5由螺纹连接,在旋座2与底座5之间设有压盖3与密封垫4;调节旋座2可将压盖3与密封垫4压紧,从而固定内管6,而未压紧时可以调节内管6的轴向位置;气泡发生器8在外管7内与内管6通过螺纹连接;在外管7的外侧设有液体进口接头12,在外管7的一端连接有喷头座13,密封垫圈9位于外管7的端面与喷头座13之间。气泡发生器8的壁面注气孔81与轴线所成的锥角θ在30°~90°,壁面注气孔81沿气泡发生器8的圆周壁面采用相互交错45°排列,气泡发生器8的顶端开有4个以上的顶面注气孔82。所述的喷头座13的内侧设有螺旋通道10,喷头座13的外侧设有缩扩型喷头11,螺旋通道10与缩扩型喷头11同轴线连通。缩扩型喷头11的内侧设有收缩角为α的圆锥孔,外侧设有扩张角为β的圆锥孔,中间为直孔。不同直径以及不同螺旋间距的螺旋通道10。
该实施例内管6流通气体,外管7内流通液体。在内管6的进口端装有气体进口接头1,在外管7的侧壁上装有液体进口接头12。底座5的一端通过焊接安装在外管7,且外管7套装在内管6的外面,底座5的另一端连接着旋座2,旋座2下套装着压盖3和密封垫4,调节旋座2可将压盖3和密封垫4压紧密封,从而固定住内管6,未压紧时可以调节内管6的轴向位置。外管7和装设有螺旋通道10的缩扩型喷头11通过螺纹连接,并由密封垫圈9进行密封。开有数排小孔的气泡发生器8与内管6通过螺纹连接,气体通过气泡发生器8与液体混合,两相流经过螺旋通道10,从缩扩型喷头11喷出。
本实用新型可调式螺旋气泡雾化喷嘴,创新性地将气液两相流技术、超音速喷嘴和螺旋空心锥雾场有机的结合,其特征在于能调兑出不同的雾化效果和需要的工况参数,形成气泡与液体充分混合的均匀两相流动,动力消耗低,喷射出高速的空心锥结构雾场,优化了泡状流态结构,提高了雾化效果。

Claims (4)

1.一种可调式螺旋气泡雾化喷嘴,其特征在于该喷嘴包括气体进口接头(1)、旋座(2)、压盖(3)、密封垫(4)、底座(5)、内管(6)、外管(7)、气泡发生器(8)、密封垫圈(9)、液体进口接头(12)、喷头座(13);其中,气体进口接头(1)与内管(6)的一端连接,在内管(6)的外侧设有底座(5)和外管(7),旋座(2)与底座(5)由螺纹连接,在旋座(2)与底座(5)之间设有压盖(3)与密封垫(4);调节旋座(2)可将压盖(3)与密封垫(4)压紧,从而固定内管(6),而未压紧时可以调节内管(6)的轴向位置;气泡发生器(8)在外管(7)内与内管(6)通过螺纹连接;在外管(7)的外侧设有液体进口接头(12),在外管(7)的一端连接有喷头座(13),密封垫圈(9)位于外管(7)的端面与喷头座(13)之间。
2.根据权利要求1所述的可调式螺旋气泡雾化喷嘴,其特征是:气泡发生器(8)的壁面注气孔(81)与轴线所成的锥角θ在30°~90°,壁面注气孔(81)沿气泡发生器(8)的圆周壁面采用相互交错45°排列,气泡发生器(8)的顶端开有4个以上的顶面注气孔(82)。
3.根据权利要求1所述的可调式螺旋气泡雾化喷嘴,其特征是:所述的喷头座(13)的内侧设有螺旋通道(10),喷头座(13)的外侧设有缩扩型喷头(11),螺旋通道(10)与缩扩型喷头(11)同轴线连通。
4.根据权利要求1所述的可调式螺旋气泡雾化喷嘴,其特征是:缩扩型喷头(11)的内侧设有收缩角为α的圆锥孔,外侧设有扩张角为β的圆锥孔,中间为直孔。
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