CN202579361U - 一种自控式蒸汽喷射热泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自控式蒸汽喷射热泵，由高压驱动蒸汽吸入室、蒸汽控制膜头、阀门直杆、喷嘴、低压蒸汽室、扩压管道、压力传感器和A/D转换器组成。蒸汽控制膜头安装在高压驱动蒸汽吸入室上端，阀门直杆与蒸汽控制膜头连接，与喷嘴同轴；压力传感器安装在进汽管路上，测得的压力变化信号通过A/D转换器传递给蒸汽控制膜头，带动阀门直杆沿轴向移动，调节喷嘴的有效流通截面，达到稳定的混合蒸汽压力。该自控式蒸汽喷射热泵能够利用压力不稳定的高压蒸汽作为驱动蒸汽，调节性能好，操作稳定，结构简单，可广泛应用于热泵蒸发、高温冷凝水回收蒸汽、热泵干燥、热泵精馏、淀粉喷射液化、过热蒸汽增湿等工业操作。

Description

一种自控式蒸汽喷射热泵

技术领域

本实用新型涉及一种自控式蒸汽喷射热泵，特别涉及一种自动控制驱动蒸汽喷嘴出口有效流通截面积的蒸汽喷射式热泵，属于热泵技术领域。

背景技术

蒸汽喷射式热泵是一种通过高压蒸汽使低压蒸汽升压的装置，主要是利用高压蒸汽射流引起低压蒸汽与高压蒸汽的热量交换，从而达到低压蒸汽升压回用的目的。其功能还包括低压蒸汽、闪蒸蒸汽和设备排汽的升压回收再利用。目前，国内生产中应用的蒸汽喷射式热泵，由于必须在有固定压力的驱动蒸汽条件下进行热量交换，产出混合蒸汽，需要设计不同直径的喷射出口喷嘴的蒸汽喷射式热泵，来满足不同的实际工业驱动蒸汽压力，这样就导致由于工况的改变而不得不使用新的、特定参数的热泵，从而带来使用不便，也导致无法利用压力不稳定的高压蒸汽作为驱动蒸汽，可调节性能差。中国专利ZL201020015596.X提供了一种蒸汽喷射热泵，无自动控制装置，驱动蒸汽出口截面积固定，适用性差；专利ZL99255011.4用于汽液混合，仅是设计了蒸汽与液体混合腔的结构形式，结构复杂，无自动控制；专利ZL201120016636.7改变进料阀芯结构为开孔式，通道面积固定，结构复杂，也无法实现喷射截面的自动调节；专利ZL201020199659.1提供了一种喷射液化装置，出口喷嘴截面形状为特制曲线形，加工难度大，结构复杂，成本高。因此，开发可自动控制驱动蒸汽喷嘴出口有效流通截面积的蒸汽喷射热泵显得尤为重要。

本实用新型就是要克服现有蒸汽喷射热泵的不足，提供一种自控式蒸汽喷射热泵。该自控式蒸汽喷射热泵既能够利用不同压力工况条件下的高压蒸汽，也能够利用压力不稳定的高压蒸汽作为驱动蒸汽，调节性能好、操作稳定，结构简单，制造方便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种新型的蒸汽喷射式热泵，该热泵通过自动控制装置，自动改变高压驱动蒸汽喷嘴出口有效流通截面积，从而改变高压驱动蒸汽流动速度，进而改变引射系数，能够利用不同工况条件下的高压蒸汽，也能够利用不稳定的高压蒸汽作为驱动蒸汽，从而提高工作效率，降低成本，也减少无法利用不稳定的高压蒸汽作为驱动蒸汽而产生的能源浪费。

为了解决上述问题，本实用新型是通过以下技术来实现的，

一种自控式蒸汽喷射热泵，包括高压驱动蒸汽吸入室、蒸汽控制膜头、阀门直杆、喷嘴、低压蒸汽室、扩压管道、压力传感器和A/D转换器。高压驱动蒸汽吸入室由圆筒形管子焊接而成；蒸汽控制膜头安装在驱动蒸汽吸入室壳体上端，与驱动蒸汽吸入室壳体通过法兰密封连接；阀门直杆与蒸汽控制膜头连接，并与位于高压驱动蒸汽吸入室与喷嘴同轴；喷嘴与高压驱动蒸汽吸入室连通；低压蒸汽室由圆筒围成，靠高压驱动蒸汽高速流动形成的高真空吸入低压蒸汽；扩压管道由一段圆筒和两段圆筒组成，沿蒸汽流动方向延伸，成为混合蒸汽出口；压力传感器安装在高压驱动蒸汽进汽管路上，测量高压驱动蒸汽的压力变化；由压力传感器测得的压力信号，通过A/D转换器转换为电信号，传递给蒸汽控制膜头，由控制膜头带动阀门直杆沿轴向移动，通过阀门直杆上的锥形头来调节喷嘴出口的有效流通截面积，从而控制高压驱动蒸汽的通过量，达到稳定的混合蒸汽压力。

阀门直杆位于高压驱动蒸汽吸入室内，并与喷嘴同轴，其头部为锥形实头，锥部角度为15°～90°。

阀门直杆通过轴向的位移，来扩大或缩小与所述的喷嘴之间的间距，从而控制驱动蒸汽喷嘴出口的有效流通截面积，进而调节高压驱动蒸汽流动速度，改变引射系数。

喷嘴由短圆筒和渐缩锥形管连接组成，渐缩锥形管沿轴向逐步扩大，其锥角为15°～90°。

高压驱动蒸汽吸入室壳体为圆柱形筒体，靠近蒸汽控制阀门端旁侧设有进气口。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

驱动蒸汽吸入室吸入的高压蒸汽，压力传感器感应驱动蒸汽的压力变化，A/D转化器将压力信号转换成电信号，传递给蒸汽控制膜头，蒸汽控制膜头根据高压驱动蒸汽的压力变化，带动控制阀门直杆的轴向移动，通过阀门直杆的轴向移动，改变阀门直杆与喷嘴出口之间的环隙大小，从而改变喷嘴的有效流通截面积及高压蒸汽的喷射速度，进而改变引射系数。引射系数的改变，使得高压驱动蒸汽和低压蒸汽的混合比发生变化，从而产出符合要求的混合蒸汽。

因此，本实用新型与现有喷射热泵相比，具有突出的优点在于：(1)既能够利用不同压力工况条件下的高压蒸汽，也能够利用不稳定的高压蒸汽，从而提高了工作效率，降低操作成本；(2)减少了无法利用不稳定的高压蒸汽作为驱动蒸汽而产生的能源浪费；(3)调节性能好、操作稳定，结构简单，制造方便。

本实用新型提供的一种自控式蒸汽喷射热泵，在结构上实现了可调节，在操作上实现了自动控制，为实际应用提供了极大的方便，可广泛应用于热泵蒸发、高温冷凝水回收蒸汽、热泵干燥、热泵精馏、淀粉喷射液化、过热蒸汽增湿等工业操作。

附图说明

附图是本实用新型的结构示意图。

附图中：1.高压驱动蒸汽吸入室；2.蒸汽控制膜头；3.阀门直杆；4.喷嘴；5.低压蒸汽室；6.扩压管道；7.压力传感器；8.A/D转换器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。如图1所示，高压驱动蒸汽吸入室1上端用法兰密封连接蒸汽控制膜头2，在高压驱动蒸汽吸入室1右侧开有高压蒸汽进口，通过管路和高压蒸汽系统相通，高压驱动蒸汽由高压蒸汽管道进入驱动蒸汽吸入室1。蒸汽控制膜头2连接阀门直杆3，阀门直杆3深入高压驱动蒸汽吸入室1，阀门直杆3的锥形头接近喷嘴4，并与喷嘴4位于同一轴线上。低压蒸汽室5由圆筒围成，靠高压驱动蒸汽高速流动形成的高真空吸入低压蒸汽。低压蒸汽室5与扩压管道6密封连接，形成混合蒸汽通道，在高压蒸汽管路上安装有压力传感器7，用以测量高压驱动蒸汽的压力波动变化，该压力变化的信号利用引线传导至A/D转换器，经信号转换后传到蒸汽控制膜头2。蒸汽控制膜头2根据高压驱动蒸汽的压力变化，来控制阀门直杆3的轴向位移，通过阀门直杆3的轴向位移，改变阀门直杆3与锥形喷嘴4的轴向距离，调整阀门直杆3与喷嘴4出口之间的环隙大小，从而改变喷嘴的有效流通横截面积及高压蒸汽的流动速度，进而改变引射系数。引射系数的改变，使得高压蒸汽和低压蒸汽的混合比的变化，从而产出符合生产要求的混合蒸汽压力。本实用新型的一种自控式蒸汽喷射热泵，调节性能好，适应性强，高压驱动蒸汽的压力调节范围在±30％～±70％之间，可实现在高压驱动蒸汽压力变化高度波动的条件下稳定操作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种自控式蒸汽喷射热泵，其特征在于：包括高压驱动蒸汽吸入室、蒸汽控制膜头、阀门直杆、喷嘴、低压蒸汽室、扩压管道、压力传感器和A/D转换器。所述的高压驱动蒸汽吸入室由圆筒形管子焊接而成；所述的蒸汽控制膜头安装在高压驱动蒸汽吸入室壳体上端，与高压驱动蒸汽吸入室壳体通过法兰密封连接；所述的阀门直杆与蒸汽控制膜头连接，并与喷嘴同轴；所述的喷嘴与驱动蒸汽吸入室连通；所述的低压蒸汽室由圆筒围成，靠高压驱动蒸汽高速流动形成的高真空吸入低压蒸汽，与进入的低压蒸汽混合；所述的扩压管道由一段圆筒和两段圆筒组成，沿蒸汽流动方向延伸，成为混合蒸汽出口；所述的压力传感器安装在高压驱动蒸汽进汽管路上，用以测量高压驱动蒸汽的压力变化；由压力传感器测得的压力信号，通过所述的A/D转换器转换为电信号，传递给蒸汽控制膜头，由控制膜头带动阀门直杆沿轴向移动，通过阀门直杆上的锥形头来调节喷嘴出口的有效流通截面积，从而控制高压驱动蒸汽的通过量，达到稳定的混合蒸汽压力。

2.如权利要求1所述的一种自控式蒸汽喷射热泵，其特征在于：所述的阀门直杆位于所述的驱动蒸汽吸入室内，并与所述的喷嘴同轴，其头部为锥形实头，锥部角度为15°～90°。

3.如权利要求1所述的一种自控式蒸汽喷射热泵，其特征在于：所述的阀门直杆通过轴向的位移，来扩大或缩小与所述的喷嘴之间的间距，从而控制驱动蒸汽喷嘴出口的有效流通截面积。

4.如权利要求1所述的一种自控式蒸汽喷射热泵，其特征在于：所述的喷嘴由短圆筒和渐缩锥形管连接组成，渐缩锥形管沿轴向逐步扩大，其锥角为15°～90°。

5.如权利要求1所述的一种自控式蒸汽喷射热泵，其特征在于：所述的高压驱动蒸汽吸入室壳体为圆柱形筒体，靠近蒸汽控制阀门端旁侧设有进气口。

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