一种水气混合雾化喷头及雾化装置
技术领域
本发明涉及一种能够把水液雾化为水雾的雾化结构,尤其涉及一种水气混合雾化喷头及雾化装置,采用所述水气混合雾化喷头及雾化装置能够实现多次雾化效果。
背景技术
目前,雾化装置广泛应用于农业、工业以及消防等领域。不同领域对于雾粒径要求也有所不同,例如,当雾化装置应用于降尘领域时,雾粒径和粉尘的粒径越匹配时,雾颗粒越容易碰撞捕捉到粉尘,进而能够达到较好的降尘效果,所以为了解决粒径较小的呼吸性粉尘,需要雾化装置形成粒径较小的雾。
对于水气混合式的雾化装置,现有技术一般通过提高单位面积上气对水的雾化作用或者提高气水的相对速度来细化雾颗粒,但是采用这两种方式会提高雾化装置的能耗,且在一定程度上会影响雾化效率。
作为水气混合式的雾化装置的另一种细化雾颗粒的方式,其通过水气的多次雾化原理进而细化雾颗粒。例如公告号为CN206661483U的中国实用新型专利,其公开了一种改进的矿用内外混合雾化降尘喷嘴,包括喷嘴座、喷嘴芯和喷嘴头,所述喷嘴芯内设有用于气、液混合的雾化腔,同时喷嘴芯上开设四条通气道,在喷嘴座上设有与雾化腔连通的进水口以及与四条通气道连通的进气口,其中两条通气道用于连接雾化腔,并对进入雾化腔内的压力水进行冲击破碎,在雾化腔内初步雾化的水气混合物由细孔径通道进入大气环境中,另外两条通气道用于连接外界大气,并对由细孔径通道排出的水雾进行再次的碰撞,进而生成粒径更小、数量更多的水雾粒子。此公开专利存在以下问题:
1、雾化腔内的水气进行初次碰撞后形成的混合物需要经过直径更小的通道排出大气环境,虽然在混合物排出大气环境的出口处会发生剪切破碎,但是混合物在经过直径更小的通道时会由于空间的缩小而容易使得邻近的雾滴再次融合,进而弱化了前面雾化的效果;
2、两种通气道分别在各自独立的雾化腔和大气环境中喷出气体,即两次雾化的气体对水或者混合物的雾化是相互独立完成的,能量的利用率不高,此外,将部分气体直接喷射到大气环境中时,大气环境会对喷出的气体进行弱化,降低能量利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种水气混合雾化喷头,在控制能耗的基础上减小雾化的粒径。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种水气混合雾化喷头,包括喷嘴,所述喷嘴中设有水通道和气通道;还包括连接在所述喷嘴上的喷嘴帽,所述喷嘴帽与所述喷嘴组合形成有雾化腔室,所述喷嘴帽上设有连通所述雾化腔室的出雾口,所述水通道和所述气通道也分别连通到所述雾化腔室,所述水通道用于让水流形成沿轴向喷出的喷射水流束,所述气通道用于让气流形成倾斜喷出的喷射气流束并让所述喷射气流束偏离所述雾化腔室的出雾口;所述喷嘴中设有至少两组分别连通所述雾化腔室的气通道即第一组气通道和第二组气通道,所述第一组气通道包括至少两个第一气通道,至少两个所述第一气通道布置为让其各自所形成的喷射气流束不仅相互交汇而且与所述水通道所形成的喷射水流束也交汇从而能够形成第一交汇点,所述第二组气通道包括至少两个第二气通道,所述第二气通道布置为让其所形成的喷射气流束能够喷射到所述雾化腔室的出雾口与所述第一交汇点之间的空间。
其中,所述水通道用于让水流形成沿轴向喷出的喷射水流束,该特征定义了所述水气混合雾化喷头及喷嘴的轴向方向是水流喷射出的方向,反过来也定义了水流的方向是轴向方向;而所述水通道本身的内部结构和流向则不一定完全是轴向布置,只要具有保证喷射水流束呈轴向喷出的结构即可。
其中,所述气通道用于让气流形成倾斜喷出的喷射气流束,其定义了所述气流是相对于轴向成一定角度方向的倾斜喷出,而所述气通道本身的内部结构和流向则可以是直线型、螺旋型等结构,只要具有保证喷射气流束呈与轴向倾斜的方向喷出的结构即可。
其中,所述气通道用于让所述喷射气流束偏离所述雾化腔室的出雾口,定义了所述喷射气流束不会直接对着所述出雾口喷射而是偏离所述雾化腔室的出雾口,从而让喷射气流不会直接从所述出雾口喷射出而是撞击所述出雾口侧边的内侧壁从而在所述雾化腔室中形成反射,加大形成紊流,大大提高了雾化效率。
其中,从理论设计上讲,所述第一交汇点最好位于所述喷射气流束的中心线上,也位于所述喷射水流束的中心线上,但是作为一种实际的工程产品,实际加工是允许存在偏差的;为此,至少两个所述第一气通道布置为让其各自所形成的喷射气流束不仅相互交汇而且与所述水通道所形成的喷射水流束也交汇,其定义的相互交汇的交汇点位于气流束范围内或气流束与水流束范围内,并不要一定是位于中心线上。
其中,所述第二气通道布置为让其所形成的喷射气流束能够喷射到所述雾化腔室的出雾口与所述第一交汇点之间的空间,实际上就是喷射气流束能够喷射到所述雾化腔室内的并位于所述第一交汇点前方(上方)的空间,其首先定义了所述第二气通道特别是其出口的布置结构,从而让其所形成的喷射气流束能够喷射到所述雾化腔室的出雾口与所述第一交汇点之间的空间;其次其定义所述第二气通道所形成的喷射气流束能够喷射到所述第一交汇点的上方空间,从而能够将所述雾化腔室内的雾化汽进一步雾化。几个所述第二气通道所形成几个喷射气流束既可以交汇也可以不用交汇,其主要是利用其气流的动能进一步冲击和粉粹所述雾化腔室中的已经形成紊流的水滴而进一步雾化水滴。
与现有技术对比,本发明具有如下主要的有益效果:
1、本发明的水气混合雾化喷头及雾化装置工作时,由于所述第一组气通道所喷射出的气流束与所述水通道中喷射出的水流束形成第一交汇点,从而能够借助于第一组气通道所喷射出的气流束首先以硬碰硬的方式直接将所述水通道中喷射出的水流束予以打散并第一次雾化,大大提高了雾化的效能。
2、由于所述第二气通道布置为让其所形成的喷射气流束能够喷射到所述雾化腔室的出雾口与所述第一交汇点之间的空间,这样能够借助于所述第二组气通道所喷射出的气流束进一步将集中在所述雾化腔室中并已经形成紊流的雾化水滴在流出前进一步击碎雾化,让所述第二气通道所喷射出的气流束与所述第一气通道所喷射出的气流束相互协同强化雾化的效果,现对于(公告号为CN206661483U的)现有技术在第一次与第二次雾化之间设置束流通道13而采用在不同空间分别撞击雾化的方案对比,显然增加了所述雾化腔室内的气流的震荡程度,雾化效能更高。
作为上述方案的改进,至少两个所述第二气通道布置为让其喷射气流束相互交汇从而能够形成第二交汇点,所述第一交汇点与所述第二交汇点具有轴向间距。这样利用两个所述第二气通道所喷射气流束能够相互交汇的特点让两个所述第二气通道所喷射气流束能够相互补强冲击动能。
作为上述方案的改进,所述第二交汇点位于所述水通道所形成的喷射水流束所定义的轴向轨迹上。其中,所述水通道所形成的喷射水流束所定义的轴向轨迹上,是指位于所述第一交汇点前并且与所述水通道所形成的喷射水流束相同轴线方向上的位置,因为由于在所述第一交汇点位置所述水通道所形成的喷射水流束不一定能够被所述第一气流通道所喷射的喷射气流束全部打散,还有部分大颗粒水滴会沿着原有轨迹继续前进,为此,由于所述第二交汇点位于所述水通道所形成的喷射水流束所定义的轴向轨迹上,能够借助于所述第二气通道所形成的喷射气流束进一步直接粉粹所述水通道所形成的喷射水流束在越过所述第一交汇点之后的残余喷射气流束。
作为上述方案的改进,所述喷嘴帽上的出雾口呈窄缝隙状。这样能够通过所述出雾口形成水雾幕墙,不仅减少水雾之间的干扰而且能够提高雾化除尘效能。例如可以利用一个或几个所述雾化喷头形成一个雾化除尘的巷道断面。
作为上述方案的改进,所述第二交汇点靠近出雾口的位置。这样让水雾从所述出雾口喷出去前得到可靠的第二次雾化,提高了雾化效能。
作为上述方案的改进,所述第一气通道和第二气通道的喷射口以水通道的出口为中心排列在同一圆周上;
或者,所述第一气通道的喷射口以水通道的出口为中心排列在同一圆周上,所述第二气通道的喷射口以水通道的出口为中心排列在同一圆周上,且第一气通道的喷射口与第二气通道的喷射口位于不同圆周上。
作为上述方案的改进,所述第一气通道和第二气通道的个数相同,且第一气通道和第二气通道在圆周方向错位排布。
作为上述方案的改进,所述喷嘴帽用于形成雾化腔室的侧壁包括相连的圆柱部和圆锥部,所述出雾口设于圆锥部所在的区域,所述喷嘴封闭圆柱部远离圆锥部的端部进而形成雾化腔室。
相应的,本发明还公开了一种雾化装置,包括基座以及本发明所述的水气混合雾化喷头,所述基座与喷嘴连接,所述基座设有与所述水通道连通的进水道路以及与所述至少两组气通道连通的进气道路。
作为上述方案的改进,所述喷嘴的端面与基座的端面之间形成与进气道路连通的环形过渡腔,所述喷嘴的气通道均与环形过渡腔连通。
由于本发明具有上述特点和优点,为此可以应用到水气混合雾化喷头及雾化装置中,进而能够实现多次雾化效果。
附图说明
图1是本发明雾化喷头的结构示意图;
图2是本发明喷嘴的俯视图;
图3是图2沿CC方向的剖视图;
图4是本发明雾化装置的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对应用本发明技术方案的水气混合雾化喷头及雾化装置的结构作进一步的说明。
如图1至附图3所示,本发明公开了一种水气混合雾化喷头,包括喷嘴1以及连接在所述喷嘴1上的喷嘴帽2。所述喷嘴1中设有沿轴向布置的水通道11和相对于轴向而倾斜布置的气通道12,所述水通道11和气通道12可以为圆孔通道,也可以为方形或者其它形状的通道。所述喷嘴帽2与所述喷嘴1组合形成有雾化腔室3,所述喷嘴帽2上设有连通所述雾化腔室3的出雾口21,所述出雾口21呈窄缝隙状,所述水通道11和所述气通道12也分别连通到所述雾化腔室3。所述水通道11用于让水流形成沿轴向喷出的喷射水流束。所述气通道12用于让气流形成倾斜喷出的喷射气流束并让喷射气流束偏离所述雾化腔室3的所述出雾口21,这样所述喷射气流束不会直接对着所述出雾口21喷射而是偏离所述雾化腔室3的出雾口21,从而让喷射气流不会直接从所述出雾口21喷射出而是撞击所述出雾口21侧边的内侧壁而在所述雾化腔室3中形成反射,加大形成紊流,大大提高了雾化效率。其中,所述水通道11用于让水流形成沿轴向喷出的喷射水流束,该特征定义了所述水气混合雾化喷头及喷嘴的轴向方向是水流喷射出的方向,反过来也定义了水流的方向是轴向方向;而所述水通道11本身的内部结构和流向则不一定完全是轴向布置,只要具有保证喷射水流束呈轴向喷出的结构即可。其中,所述气通道12用于让气流形成倾斜喷出的喷射气流束,其定义了所述气流是相对于轴向成一定角度方向的倾斜喷出,而所述气通道12本身的内部结构和流向则可以是直线型、螺旋型等结构,只要具有保证喷射气流束呈与轴向倾斜的方向喷出的结构即可。
所述喷嘴1中设有至少两组分别连通所述雾化腔室3的气通道12即第一组气通道和第二组气通道,所述第一组气通道包括至少两个第一气通道12a,至少两个所述第一气通道12a布置为让其各自所形成的喷射气流束不仅相互交汇而且与所述水通道11所形成的喷射水流束也交汇从而能够形成第一交汇点B1。所述第二组气通道包括至少两个第二气通道12b,所述第二气通道12b布置为让其所形成的喷射气流束能够喷射到所述雾化腔室3的所述出雾口21与所述第一交汇点B1之间的空间。从理论设计上讲,所述第一交汇点B1最好位于所述喷射气流束的中心线上,也位于所述喷射水流束的中心线上,但是作为本实施例中的实际的工程产品,实际加工是允许存在偏差的;为此,至少两个所述第一气通道12a布置为让其各自所形成的喷射气流束不仅相互交汇而且与所述水通道11所形成的喷射水流束也交汇,其定义的相互交汇的交汇点位于气流束范围内或气流束与水流束交叉的范围内,并不要一定是位于中心线上。
本发明的水气混合雾化喷头工作时,所述水通道11向雾化腔室3内沿轴向喷射出喷射水流束,所述气通道12向雾化腔室3内沿与所述喷射水流束呈一定倾斜角度的方向喷射出喷射气流束。其中,所述第一气通道12a各自形成的喷射气流束相互交汇以及各自与喷射水流束交汇时将喷射水流束进行一次雾化,被打散的水和雾自身碰撞、相互碰撞以及和所述雾化腔室3的内壁进行碰撞及回弹再碰撞,水雾混合物在喷射气流束的一次雾化作用下主要扩散在第一个交汇点的前方(喷射水流束的喷射方向为前,背向喷射水流束的喷射方向相对为后)。相应的,所述第二气通道12b所形成的喷射气流束喷向所述雾化腔室3内的所述出雾口21与所述第一交汇点B1之间空间并撞击到所述雾化腔室3的内侧壁上,此喷射气流束也会进一步撞击部分一次雾化的水和雾,此外,所述第二通气道形成的喷射气流束给所述雾化腔室3内的流场提供了进一步的紊乱的动力,直接撞击以及紊乱气流的动力都会使得已雾化的至少部分水雾混合物进行二次雾化。可见,本发明的雾化喷头在同一所述雾化腔室3内实现至少两次撞击雾化,第二次雾化的喷射气流束会影响一次雾化后产生的气流,并增加了所述雾化腔室3内的气流的震荡程度,相对于现有技术在不同空间分别实施撞击雾化的方案对比,本发明的雾化喷头的能耗利用率更高,在相同耗能的基础上可以形成更小粒径的雾颗粒。此外,本发明的雾化喷头在紊乱的流场作用下能够达到更为均匀的雾化效果。
为了进一步提高雾化喷头的能量利用率,本发明的雾化喷头将至少两个所述第二气通道12b布置为让其喷射气流束相互交汇从而能够形成第二交汇点B2,所述第一交汇点B1与所述第二交汇点B2具有轴向间距。所述第二气通道12b形成的喷射气流束在第二交汇点B2处产生激烈的碰撞,进而对所述雾化腔室3内的流场提供进一步强烈紊乱的又一个动力,对所述雾化腔室3内的经过依次雾化后的水进行再次极大的雾化,以使雾化喷头所雾化的颗粒在一定的能耗下达到更为细化的效果。其中,所述第二交汇点优选靠近所述出雾口21的位置,靠近所述出雾口21的位置时,便于对尽量多的水和雾进行二次雾化,提高能量利用率。本发明的气通道还可以设置第三组气通道进而形成第三个交汇点,甚至第四组气通道进而形成第四个交汇点等。
需要说明的是,所述水通道11所形成的喷射水流束在经过第一组气通道的喷射气流束的碰撞下有可能不被完全打散,此时,未被打散的残余的喷射水流束继续向前喷射,并进行二次雾化。作为二次雾化的优选方案,所述第二交汇点B2位于所述水通道11所形成的喷射水流束所定义的轴向轨迹上。此处喷射水流束所定义的轴向轨迹是指所述喷射水流束在超过所述第一交汇点B1之后可能还能继续延伸的轴向运动轨迹,若喷射水流束在第一交汇点B1被打散后不再存在残余的水流束,则第二交汇点B2位于喷射水流束的延长线上。本发明的所述雾化喷嘴1将第二交汇点B2直接设置在水通道11所形成的喷射水流束所定义的轴向轨迹上,即使经过一次雾化后仍然存在残余的喷射水流束,也可以通过所述第二气通道12b所形成的多股交汇喷射气流束直接对其进行撞击,进行在上述较强的二次雾化情形下进一步强化续存的水流束的二次雾化。
进一步地,所述第一交汇点B1对应的喷射气流束与喷射水流束所形成的夹角为A1,所述第二交汇点B2对应的喷射气流束与喷射水流束所形成的夹角为A2,所述A1优选大于A2。当A1大于A2时,可以减小气通道12所占的最大径向面,即对喷嘴1的径向尺寸要求较低。本发明的A1也可以选择等于或者小于A2,若A1等于或者小于A2,则第二交汇点B2对应的气通道12相对第一交汇点B1需要占据较大的径向尺寸,此时,需要较大的喷嘴1的径向尺寸。
作为所述喷嘴帽2的优选结构,所述喷嘴帽2用于形成雾化腔室3的侧壁包括相连的圆柱部22和圆锥部23,所述出雾口21设于所述圆锥部23所在的区域,所述喷嘴1封闭所述圆柱部22远离所述圆锥部23的端部进而形成所述雾化腔室3。为了提供多次雾化的空间,本发明将所述喷嘴帽2的内腔设置成圆柱部22和圆锥部23两部分。其中,所述圆柱部22所在的区域主要是用于一次雾化,保证一次雾化有足够的空间,且便于水和雾在足够的空间内充分混合。进行雾化后的气流会向喷气口流动,由于出雾口21设置在圆锥部23所在的区域,所以气流会向圆锥部23流动,流动过程中,气流在口径变小的作用下会产生摩擦和撞击作用,相当于做进一步的雾化,可以进一步减小雾粒径。
其中,所述出雾口21可以设置为一个,也可以设置为多个。优选其中一个出雾口21设置在喷射水流束所定义的轴向轨迹上。此外,所述出雾口21可以为呈窄缝隙状的结构,也可以为圆形结构。当出雾口21呈窄缝隙状结构时,能够通过所述出雾口21形成水雾幕墙,不仅减少水雾之间的干扰而且能够提高雾化除尘效能。例如可以利用一个或几个所述雾化喷头形成一个雾化除尘的巷道断面。
本发明的气通道12优选采用以下两种排布方式:
第一种排布方式,所述第一气通道12a和第二气通道12b的喷射口以所述水通道11的出口为中心排列在同一圆周上。
第二种排布方式,所述第一气通道12a的喷射口以所述水通道11的出口为中心排列在同一圆周上,所述第二气通道12b的喷射口以所述水通道11的出口为中心排列在同一圆周上,且所述第一气通道12a的喷射口与所述第二气通道12b的喷射口位于不同圆周上。即将不同组的所述气通道12设置在不同的圆周上,附图2显示的即为此方式,且两组气通道的个数相同。本发明的所述气通道12的两端所投影到喷嘴径面的排布也可以根据需求进行其他合理排列。
作为所述雾化腔室3气流有序的一种实施方式,所述第一气通道12a和第二气通道12b的个数相同,且所述第一气通道12a和所述第二气通道12b在圆周方向错位排布。此时,由各个所述气通道12形成的喷射气流束的气流较为有序。
参见附图4所示,本发明还公开了一种雾化装置,包括基座4以及本发明所述的水气混合雾化喷头,所述基座4与喷嘴1连接,所述基座4设有与所述水通道11连通的进水道路41以及与所述至少两组气通道12连通的进气道路42。所述水气混合雾化喷头的结构及其工作原理具体参照上述具体实施方式的内容。
其中,所述进气道路42可以为一个进气总道路,通过进气总道路与各个独立的气通道12连通;所述进气道路42也可以对应每组气通道12设置与之相对应的进气分道路,在实际使用时,操作人员可以根据需求对每个进气分道路通入不同压力的气体。附图4显示的为进气总道路的方式。
进一步地,所述喷嘴1的端面与基座4的端面之间形成与所述进气道路42连通的环形过渡腔13,所述喷嘴1的所述气通道12均与所述环形过渡腔13连通。本发明的雾化装置将由基座4进入所述气通道12的气体先通入所述喷嘴1的所述环形过渡腔13内,所述环形过渡腔13内的气体在气流的作用下沿着顺时针或者逆时针流动,并同时分配至各个所述气通道12内。本发明的所述环形过渡腔13便于气体排入所述气通道12内,且由于气体的流动可以进一步提高气体的动能。由于各个所述气通道12均与所述环形过渡腔13连通,所以采用此处的所述环形过渡腔13可以推断所述进气道路42一般采用进气总道路的方式。
需要说明的是,本发明的雾化装置可以单独使用,也可以多个组合使用。当雾化装置单个使用时,可以直接将外部水源通过水路结构连通基座4的进水道路41,外部压缩气体通过气路结构连通基座4的进气道路42。当多个雾化装置组合使用时,可以采用公告号为CN207342939U的中国实用新型专利的水路和气路的布局方式。