CN101537319A - 可调式射流混合装置及其混流调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调式射流混合装置，其特征在于：包括第一壳体、热流体喷嘴、混合管、弹簧和第二壳体；所述热流体喷嘴装设于第一壳体的热流体进口内；该第一壳体的出口与第二壳体的进口相连通；所述混合管嵌于所述第一壳体和第二壳体之间；在该混合管底部外侧设有凸起部；该凸起部与第二壳体内壁滑动配合，将第二壳体的内腔分为上液压腔和下液压腔；所述弹簧设置在所述上液压腔内，套设在该混合管外侧：该弹簧抵止于第一壳体的出口下沿和混合管凸起部上沿之间。该可调式射流混合装置通过上下液压腔之间的压力差来实现对混合管位置的自动调节，进而改变混合装置中冷热流体混合比。

Description

可调式射流混合装置及其混流调节方法

技术领域

本发明涉及一种应用于换热设备中的射流混合装置，特别是一种通过液体压差实现对冷热流体混合比自动调节的射流混合装置，以及利用该混合装置进行混流调节的方法，属于热力设备技术领域。

背景技术

射流混合装置是一种在热能工程中较常见的三通混合设备，包括一个热流体进口、一个冷流体进口和一个目标流体出口，用以实现冷热流体的均匀混合。

图5具体给出了一种典型的射流混合装置结构图。如图所示，该射流混合装置由带有侧入口的壳体、安装在壳体内的热流体喷嘴和喉管三部分构成，该喉管与带有侧入口的壳体相通。所述热流体喷嘴内设有一阀塞，通过其活动可以调节壳体上所带喷嘴的流道阻力大小。当该射流混合装置启动时，首先从该热流体喷嘴处注入热流体。该注入的热流体作为混合装置的工作流体(所谓工作流体即是为***内流体流动提供主要动力的流体。)使混合装置内形成真空环境，进而由壳体侧壁开设的入口吸入冷流体与热流体进行混合。操作人员根据实际需要调节装置内的阀塞结构，以控制热流体的流量大小。

该射流混合装置即是通过这一结构来实现对冷热流体混合比的调节，以控制输出流体的温度和压力。然而，该装置通常只能用来调节热流体的流量，而不具有对冷流体流量的调节手段。而且，对于热流体喷嘴与喉管的相对位置也无法进行调节，只能通过更换设备或者通过专门的调整垫来调节混合装置中冷流体的供给量。目前，尚没有一种射流混合装置是可以根据目标流体的过程量实现自动调节的。

本专利即是为了解决这一问题，通过结构改造来调节冷流体的供给量，利用目标流体的过程量变化建立混合装置内的液体压差来实现混合装置内冷热流体混合比的自动调节。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种通过液体压差实现对冷热流体混合比自动调节的射流混合装置，以及利用该混合装置进行混流调节的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

可调式射流混合装置，其特征在于：包括第一壳体、热流体喷嘴、混合管、弹簧和第二壳体；

该第一壳体呈三通式结构，包括一个热流体进口，一个冷流体进口，一个目标流体出口；该冷流体进口开设在第一壳体的管壁上；所述热流体喷嘴装设于该热流体进口内；

该第二壳体呈直筒式结构，包括一个进口和一个出口；该第一壳体的出口与第二壳体的进口相连通；

所述混合管嵌于所述第一壳体和第二壳体之间；在该混合管底部外侧设有凸起部；该凸起部与第二壳体内壁滑动配合，将第二壳体的内腔分为上液压腔和下液压腔；

所述弹簧设置在所述上液压腔内，套设在该混合管外侧；该弹簧抵止于第一壳体的出水口下沿和混合管凸起部上沿之间。

所述上液压腔通过压力调节孔与压力控制阀相连通；通过该压力控制阀可以调节所述上液压腔内的液压。

所述上液压腔通过引流孔与所述混合管的内侧相连通。

在所述混合管与所述第一壳体的配合处，以及与所述第二壳体的配合处分别还设置有密封圈，以保证所述上液压腔内的密封。

在所述混合管与所述第一壳体的配合处留有缝隙，以减小混合管与第一壳体之间的摩擦。

所述热流体喷嘴可以采用缩直型喷嘴或是缩扩型喷嘴。

一种射流混合装置的混流调节方法，基于可调式射流混合装置实现，其特征在于：包括如下具体调节过程：

(1)将冷流体由冷流体进口输入混合装置；冷流体注入下液压腔，推动混合管达到一平衡位置；

(2)当混合管的位置达到平衡后，将热流体由热流体喷嘴输入混合装置，该热流体与冷流体在混合管内进行混合；

(3)混合后的目标流体由于温度上升，混合管在上液压腔内液压的推动下下降，达到一个新的平衡位置；

(4)当混合后的目标流体温度上升时，所述混合管在上液压腔内液压的推动下下降，以增大冷流体进口输入冷流体的流量，降低混合后的目标流体的温度；

(5)当混合后的目标流体温度下降时，所述混合管在下液压腔内液压的推动下上升，以减小冷流体进口输入冷流体的流量，增加混合后的目标流体的温度。

(6)当需要改变混合装置出口目标流体温度时，人工通过调节压力控制阀改变上液压腔内液体的压力，继而推动混合管改变位置，调整混合后目标流体的温度。

一种射流混合装置的混流调节方法，基于可调式射流混合装置实现，其特征在于：包括如下具体调节过程：

(31)将冷流体由冷流体进口输入混合装置；冷流体注入下液压腔，推动混合管达到一平衡位置；

(32)当混合管的位置达到平衡后，将热流体由热流体喷嘴输入混合装置，该热流体与冷流体在混合管内进行混合；

(33)混合后的目标流体由于温度上升，混合管在上液压腔内液压的推动下下降，达到一个新的平衡位置；

(34)当混合后的目标流体流速减小时，所述混合管在上液压腔内液压的推动下下降，以增大冷流体进口输入冷流体的流量，增加混合后的目标流体的流速；

(35)当混合后的目标流体流速增大时，所述混合管在下液压腔内液压的推动下上升，以减小冷流体进口输入冷流体的流量，减小混合后的目标流体的流速。

本发明的有益效果是：该可调式射流混合装置通过将第二壳体内分设有上液压腔和下液压腔，利用上下液压腔之间的压力差来实现对混合管位置的自动调节，进而改变混合装置中冷暖流体的供给比例，以实现目标流体温度和流量的自动调节。

附图说明

图1为可调式射流混合装置的第一实施例结构示意图；

图2为可调式射流混合装置的第二实施例结构示意图

图3为可调式射流混合装置的第三实施例结构示意图

图4(a)为缩直型喷嘴结构示意图；

图4(b)为缩扩型喷嘴结构示意图；

图5为一种典型的射流混合装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：压力响应型

图1为可调式射流混合装置的第一实施例结构示意图。如图所示，该可调式射流混合装置包括：第一壳体1、热流体喷嘴2、混合管3、弹簧5和第二壳体6。

该第一壳体1呈三通式结构，包括一个热流体进口，一个冷流体进流体口，一个出口。该冷流体进口开设在第一壳体1的管壁上。该热流体喷嘴2装设于该热流体进口内。

该第二壳体6呈直筒式结构，包括一个进口和一个出口。该第二壳体6的内径大于第一壳体1的内径。该第一壳体的出口与第二壳体的进口相连接。

所述混合管3嵌于所述第一壳体1和第二壳体6之间。该混合管3***壳体1内的一段的外径比第一壳体1的内径略小，使混合管3与第一壳体1的内壁滑动配合。该混合管3与热流体喷嘴2相对设置。由热流体喷嘴2输入的热流体与冷流体进口输入的冷流体在混合管3内进行混合。混合后的目标流体经第二壳体6的出口输出。在该混合管3底部外侧设有凸起部。该凸起部与第二壳体6内壁滑动配合，将第二壳体6的内腔分为上液压腔61和下液压腔62。该上液压腔61内的液压为P1，下液压腔62内的液压为P2。

所述弹簧5设置在所述上液压腔61内，套设在该混合管3外侧。该弹簧5抵止于第一壳体1的出口下沿和混合管3凸起部上沿之间。

由上述结构可知，该射流混合装置在所述上液压腔61处形成一封闭腔体，其内充有液体。当经混合管3所混合产生目标流体温度过高时，由于热胀冷缩的缘故会使得上液压腔61内的液压P1上升。上液压腔61内的液压P1上升推动混合管3向下移动，进而加大冷流体进口冷流体流量，降低混合管3的温度。相反，当混合管3所混合产生目标流体温度过低时，液压P1下降会使得混合管3向上升，进而减小冷流体进口冷流体流量。

可见，本专利所设计的射流混合装置主要是通过所述上液压腔61内的液压P1与下液压腔62内的液压P2之间所形成的液压差来推动混合管3上下调整，进而实现对冷热流体混合比的自动调节。

由上可知，对于本实施例所设计的射流混合装置结构而言，保持上液压腔61内的绝对密封是保证本装置得以自动调节冷热流体混合比的重要环节。因此，如图1所示，本实施例的射流混合装置还专门在混合管3与第一壳体1的配合处，以及与第二壳体6的配合处分别设置有密封圈4，以保证上液压腔61内的绝对密封。

另外，如图所示，本专利还在混合管3与第一壳体1的接合处设计留有缝隙，以减小混合管3与第一壳体1之间的摩擦。这样的结构设计，可以使得混合管3的上下位置调整变得更为灵敏。

基于上述本发明第一实施例压力响应型射流混合装置的混流调节方法包括如下具体调节过程：

(11)将冷流体由冷流体进口输入混合装置；冷流体注入下液压腔62，推动混合管3达到一平衡位置；

与现有技术不同，本专利采用了冷流体作为工作流体为混合装置内的流体流动提供驱动力。在混合装置内未注入流体时，该下液压腔62中未注入流体，混合管3由设置在上液压腔61内的弹簧5压抵在第二壳体6的底部。当混合装置内注入冷流体后，流体注入下液压腔62推动混合管3上升。并且，在上液压腔61内液压和弹簧5的作用下，达到某一平衡位置，从而在混合装置内形成初始压力环境。

(12)当混合管3的位置达到平衡后，将热流体由热流体喷嘴2输入混合装置，该热流体与冷流体在混合管3内进行混合；

(13)混合后的目标流体由于温度上升，混合管3在上液压腔61内液压的推动下下降，达到一个新的平衡位置；

此时，由于热流体的注入使得混合管3处的目标流体温度上升，使得上液压腔61内的液压上升，打破了之前上下液压腔之间的平衡状态。因此，在上液压腔61内液压的推动下混合管3下降到一个新的平衡位置。

(14)当混合后的目标流体温度上升时，混合管3在上液压腔61内液压的推动下下降，以增大冷流体进口输入冷流体的流量，降低混合后的目标流体的温度；

(15)当混合后的目标流体温度下降时，混合管3在下液压腔62内液压的推动下上升，以减小冷流体进口输入冷流体的流量，增加混合后的目标流体的温度。

当混合后的目标流体温度上升或下降时，封闭在上液压腔61内的液体由于热胀冷缩的作用膨胀或收缩。因此，上液压腔61内的液压P1与下液压腔62内的液压P2之间的压差发生变化，继而推动混合管3上下调整位置，最终达到调节时混合后目标流体温度的作用。

实施例二：温度响应型

图2为可调式射流混合装置的第二实施例结构示意图。与图1所示第一实施例相比，该图2所示第二实施例主要对上液压腔61进行了改变。该上液压腔61通过压力调节孔71与压力控制阀7相连通。通过该压力控制阀7可以调节上液压腔61内的液压P1。由于，该压力控制阀7已为现有技术，在此对其结构就不再赘述。

通过这样的结构改进，该可调式射流混合装置不仅可以如上述第一实施例所述混合管3可以随目标流体的温度进行自动调整，也可以由人为通过压力控制阀7控制射流混合装置输出目标流体的温度。

基于上述本发明第二实施例温度响应型射流混合装置的混流调节方法包括如下具体调节过程：

(21)将冷流体由冷流体进口输入混合装置；冷流体注入下液压腔62，推动混合管3达到一平衡位置；

与现有技术不同，本专利采用了冷流体作为工作流体为混合装置内的流体流动提供驱动力。在混合装置内未注入流体时，该下液压腔62中未注入流体，混合管3由设置在上液压腔61内的弹簧5压抵在第二壳体6的底部。当混合装置内注入冷流体后，流体注入下液压腔62推动混合管3上升。并且，在上液压腔61内液压和弹簧5的作用下，达到某一平衡位置，从而在混合装置内形成初始压力环境。

(22)当混合管3的位置达到平衡后，将热流体由热流体喷嘴2输入混合装置，该热流体与冷流体在混合管3内进行混合；

(23)混合后的目标流体由于温度上升，混合管3在上液压腔61内液压的推动下下降，达到一个新的平衡位置；

此时，由于热流体的注入使得混合管3处的目标流体温度上升，使得上液压腔61内的液压上升，打破了之前上下液压腔之间的平衡状态。因此，在上液压腔61内液压的推动下混合管3下降到一个新的平衡位置。

(24)当混合后的目标流体温度上升时，混合管3在上液压腔61内液压的推动下下降，以增大冷流体进口输入冷流体的流量，降低混合后的目标流体的温度；

(25)当混合后的目标流体温度下降时，混合管3在下液压腔61内液压的推动下上升，以减小冷流体进口输入冷流体的流量，增加混合后的目标流体的温度；

当混合后的目标流体温度上升或下降时，封闭在上液压腔61内的液体由于热胀冷缩的作用膨胀或收缩。因此，上液压腔61内的液压P1与下液压腔62内的液压P2之间的压差发生变化，继而推动混合管3上下调整位置，最终达到调节时混合后目标流体温度的作用。

(26)当需要改变混合装置出口目标流体温度时，人工通过调节压力控制阀7改变上液压腔61内液体的压力，继而推动混合管3改变位置，调整混合后目标流体的温度。

原理同上，人工通过调节压力控制阀7改变上液压腔61内液压。由于，上液压腔61内的液压P1与下液压腔62内的液压P2之间的压差发生变化，继而推动混合管3上下调整位置，最终达到混合装置出口目标流体温度的目的。

实施例三：流量响应型

图3为可调式射流混合装置的第三实施例结构示意图。与图1所示第一实施例相比，该图3所示第三实施例主要对上液压腔61进行了改变。该上液压腔61通过引流孔8与混合管3的内侧混合通道相连通。

这样结构的射流混合装置，活塞位置不是直接响应目标流体温度的变化进行调节，而是直接响应目标流体流量的变化进行调节控制。对于这样结构的射流混合装置一般采用缩扩管或是扩散管来作为混合管3。这样可以保证，下液压腔62内的液压P2大于上液压腔61内的液压P1。当混合管内的液体流速过快、水温过低时，P1与P2之间的压差也随之加大，进而推动混合管3向上移动，减小冷流体进口的给水量。由于，通常对于射流混合装置而言，其冷流体的流量要明显大于热流体的流量。因此，向上推动混合管3一方面可以减小目标流体的流量，另一方面也可以提高目标流体的温度。反之，当混合管内混合物的流量过小、温度过高时，该射流混合装置可以自行降低混合管3的位置，加大冷流体进口流量，进而提高冷热流体混合比，降低目标流体温度。

基于上述本发明第三实施例流量响应型射流混合装置的混流调节方法包括如下具体调节过程：

(31)将冷流体由冷流体进口输入混合装置；冷流体注入下液压腔62，推动混合管3达到一平衡位置；

与现有技术不同，本专利采用了冷流体作为工作流体为混合装置内的流体流动提供驱动力。在混合装置内未注入流体时，该下液压腔62中未注入流体，混合管3由设置在上液压腔61内的弹簧5压抵在第二壳体6的底部。当混合装置内注入冷流体后，流体注入下液压腔62推动混合管3上升。并且，在上液压腔61内液压和弹簧5的作用下，达到某一平衡位置，从而在混合装置内形成初始压力环境。

(32)当混合管3的位置达到平衡后，将热流体由热流体喷嘴2输入混合装置，该热流体与冷流体在混合管3内进行混合；

(33)混合后的目标流体由于温度上升，混合管3在上液压腔61内液压的推动下下降，达到一个新的平衡位置；

此时，由于热流体的注入是的混合管3处的目标流体温度上升，使得上液压腔61内的液压上升，打破了之前上下液压腔之间的平衡状态。因此，在上液压腔61内液压的推动下混合管3下降到一个新的平衡位置。

(34)当混合后的目标流体流速减小时，混合管3在上液压腔61内液压的推动下下降，以增大冷流体进口输入冷流体的流量，增加混合后的目标流体的流速；

(35)当混合后的目标流体流速增大时，混合管3在下液压腔62内液压的推动下上升，以减小冷流体进口输入冷流体的流量，减小混合后的目标流体的流速。

当混合后的目标流体流速减小或增大时，P1与P2之间的压差也随之减小或加大，进而推动混合管3向下或向上移动。由于，通常对于射流混合装置而言，其冷流体的流量要明显大于热流体的流量。因此，随着从冷流体进口输入冷流体流量的增大或减小，混合后目标流体流体的流速也得到相应调整。

另外，本专利的射流混合装置中的热流体喷嘴2不仅可以采用如图4(a)所示的缩直型喷嘴，以实现水-水混合型射流混合装置。同样，也可以采用如图4(b)所示的缩扩型喷嘴，来实现汽-水混合型射流混合装置。这样，由热流体喷嘴2输入的不仅可以是高温的液态水，也可以是高温的水蒸气。上述所提出的三种实施例均适用于这一结构。

应当指出，本专利所设计的可调式射流混合装置其设计要点在于在第二壳体内分设有上液压腔和下液压腔，通过上下液压腔之间的压力差来实现对混合管位置自动进行活塞式调节，进而改变混合装置中冷热流体混合比。本领域技术人员在此设计精神下所做的任何可预见性的结构改造均应视为在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、可调式射流混合装置，其特征在于：包括第一壳体、热流体喷嘴、混合管、弹簧和第二壳体；

该第一壳体呈三通式结构，包括一个热流体进口，一个冷流体进口，一个目标流体出口；该冷流体进口开设在第一壳体的管壁上；所述热流体喷嘴装设于该热流体进口内；

该第二壳体呈直筒式结构，包括一个进口和一个出口；该第一壳体的出口与第二壳体的进口相连通；

所述混合管嵌于所述第一壳体和第二壳体之间；在该混合管底部外侧设有凸起部；该凸起部与第二壳体内壁滑动配合，将第二壳体的内腔分为上液压腔和下液压腔；

所述弹簧设置在所述上液压腔内，套设在该混合管外侧；该弹簧抵止于第一壳体的出水口下沿和混合管凸起部上沿之间。

2、如权利要求1所述的可调式射流混合装置，其特征在于：所述上液压腔通过压力调节孔与压力控制阀相连通；通过该压力控制阀可以调节所述上液压腔内的液压。

3、如权利要求1所述的可调式射流混合装置，其特征在于：所述上液压腔通过引流孔与所述混合管的内侧相连通。

4、如权利要求1至3中任一所述的可调式射流混合装置，其特征在于：在所述混合管与所述第一壳体的配合处，以及与所述第二壳体的配合处分别还设置有密封圈，以保证所述上液压腔内的密封。

5、如权利要求1至3中任一所述的可调式射流混合装置，其特征在于：在所述混合管与所述第一壳体的配合处留有缝隙，以减小混合管与第一壳体之间的摩擦。

6、如权利要求1所述的可调式射流混合装置，其特征在于：所述热流体喷嘴可以采用缩直型喷嘴或是缩扩型喷嘴。

7、一种射流混合装置的混流调节方法，基于权利要求1所述的可调式射流混合装置实现，其特征在于：包括如下具体调节过程：

(1)将冷流体由冷流体进口输入混合装置；冷流体注入下液压腔，推动混合管达到一平衡位置；

(2)当混合管的位置达到平衡后，将热流体由热流体喷嘴输入混合装置，该热流体与冷流体在混合管内进行混合；

(3)混合后的目标流体由于温度上升，混合管在上液压腔内液压的推动下下降，达到一个新的平衡位置；

(4)当混合后的目标流体温度上升时，所述混合管在上液压腔内液压的推动下下降，以增大冷流体进口输入冷流体的流量，降低混合后的目标流体的温度；

(5)当混合后的目标流体温度下降时，所述混合管在下液压腔内液压的推动下上升，以减小冷流体进口输入冷流体的流量，增加混合后的目标流体的温度。

8、如权利要求7所述的混流调节方法，基于权利要求2所述的可调式射流混合装置实现，其特征在于：还包括下述步骤：

(6)当需要改变混合装置出口目标流体温度时，人工通过调节压力控制阀改变上液压腔内液体的压力，继而推动混合管改变位置，调整混合后目标流体的温度。

9、一种射流混合装置的混流调节方法，基于权利要求3所述的可调式射流混合装置实现，其特征在于：包括如下具体调节过程：

(31)将冷流体由冷流体进口输入混合装置；冷流体注入下液压腔，推动混合管达到一平衡位置；

(32)当混合管的位置达到平衡后，将热流体由热流体喷嘴输入混合装置，该热流体与冷流体在混合管内进行混合；

(33)混合后的目标流体由于温度上升，混合管在上液压腔内液压的推动下下降，达到一个新的平衡位置；

(34)当混合后的目标流体流速减小时，所述混合管在上液压腔内液压的推动下下降，以增大冷流体进口输入冷流体的流量，增加混合后的目标流体的流速；

(35)当混合后的目标流体流速增大时，所述混合管在下液压腔内液压的推动下上升，以减小冷流体进口输入冷流体的流量，减小混合后的目标流体的流速。

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