專利名稱：不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法
技術領域：
本發明涉及一種氣霧噴嘴，尤其是指一種鋼鐵冶金、機械制造行業采用氣-水混 合體作介質，用于冶金凝固、噴霧淬火熱處理過程的冷卻、降溫、除塵、加濕等場合的不堵 塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法。
背景技術：
氣霧噴嘴已被廣泛應用于冶金連鑄機的二冷區控制冷卻、大型鑄鍛件噴霧淬火熱 處理過程以及除塵、加濕等領域，通過按比例調節氣_水比例起到調節冷卻強度、加濕量等 指標，已成為一種非常便利可靠的方法。傳統噴嘴噴射角度通常利用噴嘴的開口形狀與噴出壓力來控制，通常要在較穩定 的壓力范圍才能保證其霧化效果及噴射角度，壓力波動和變化將導致噴射形狀、角度無法 保證。具體地，傳統氣霧噴嘴工作原理通常是將兩種流體介質先在一混合室內混合，再 以混合后的壓力按一定形狀噴出，且其混合壓力取決于流量大的介質，而小流量介質要想 保持穩定的混合比，必需有比大流量更大的壓力才能正常工作。在工業化大生產中，特別在 多噴嘴聯合作業場合，通常采用多個噴嘴為一組并聯在一起共用一個支管，在主管道流量 一定的情況下，支管壓力隨噴嘴個數的增多被降低。當低流量介質壓力低于混合壓力時將 出現屏障不能流出，隨后隨著上游主管路壓力向噴嘴的傳遞，噴嘴進口壓力隨之升高，屏障 被打破。因此導致流體呈間歇式噴出，主管路流量出現規律性波動，不能正常工作。此外，一個傳統型號規格的噴嘴，通常有一個相適應的流量和壓力匹配范圍，若超 出了該范圍將不能正常工作。在連鑄生產中，二冷區配水需要根據鋼液過熱溫度、拉拔速度 的變化即時調節配水量。特別對合金鋼、高碳鋼要求其冷卻強度較弱，噴水量較低，傳統噴 嘴常會受壓縮空氣產生的屏障形成氣阻，使冷卻水不能正常流出。在冶金大生產中冷卻水多為循環水，水質相對較差，加上水中礦物鹽的存在，即使 采用綜合循環水處理、過濾也很難保證水嘴使用中不堵塞，特別是高溫下的低流量弱冷條 件下，水中雜質及水垢等極易使水嘴堵塞。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣 霧形成方法，以改善或克服前述現有氣霧噴嘴結構存在的一項或多項缺陷。本發明的技術解決方案是一種不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴，該氣霧噴嘴包括 流體混合噴射器，該噴射器形成有錐面狀的第一流體狹縫、錐面狀的第二流體狹縫以及錐 面狀的混合射流狹縫，所述第一流體狹縫及第二流體狹縫呈一定角度間隔開并在末端匯合 成所述混合射流狹縫，第一流體、第二流體分別由第一流體狹縫及第二流體狹縫匯合至所 述混合射流狹縫中被混合、霧化，并沿所述混合射流狹縫以錐形面噴出。本發明還提出一種錐面氣霧形成方法，氣霧噴嘴形成有流體混合噴射器，該噴射器形成有均呈倒錐面狀的第一流體狹縫、第二流體狹縫以及混合射流狹縫，所述第一流體 狹縫及第二流體狹縫呈一定角度間隔開并在末端匯合成所述混合射流狹縫；所述錐面氣霧 形成方法包括第一流體進入錐面狀的第一流體狹縫，第二流體進入錐面狀的第二流體狹 縫，第一流體、第二流體在錐面狀的混合射流狹縫中混合、霧化，并沿所述混合射流狹縫以 錐形面噴出。本發明提出了一種不堵塞、無氣阻、能適合任意比例隨意調整混合比，以及噴射形 狀、角度不受使用壓力、流量變化的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法，能夠解決噴射角特 別是90°以上的大噴射角無法保障的弊端，本發明人依據多年從事流體、噴嘴方面的研究 經驗，利用引射原理、巧妙使用錐面堵、旋轉浮環發明的不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及 方法，力求實現無氣障、不堵塞、噴射角恒定、適用于各種工況條件，特別是高溫、低流量弱 冷的合金鋼、高碳鋼連鑄條件。借由上述技術方案，本發明不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法 至少有下列優點1.由于錐面堵與噴嘴套筒的配合使用使噴射介質噴射形狀、角度不再受氣壓、流
量影響。2.由于采用了引射原理，無論水壓、水流量大小，都不會出現氣阻現象。3.由錐面堵、浮環、套筒三部件間的氣隙構成具有協助機械旋轉攪動混合的噴射 器，旋轉浮環的巧妙使用，使氣霧混合更均勻，使引射成為可能。4.由于錐面堵與噴嘴套筒配合的擴張角可以根據使用要求在30° 180°范圍 內改變，因此對噴射面角度、形狀的控制實現起來更便利。5.由于噴嘴自帶的過濾結構，避免了因管路雜質意外堵塞噴嘴的可能。6.凈水室和凈氣匯流槽的使用，增加了濾網有效使用面，避免濾網過早被堵塞的 可能。7.雜質積存室的設置，保證了維修前的有效時間內管路意外雜質被緩存。8.排污閥的使用，使噴嘴免拆裝前提下實現排污成為可能。




圖1為本發明的錐面氣霧噴嘴的一具體實施例的結構示意圖。 圖2為圖1中采用的旋轉浮環的結構示意圖。 圖3為圖1中采用的錐面堵的結構示意圖。 圖4為圖1中采用的進水法蘭的結構示意圖。 圖5為本發明的錐面氣霧噴嘴的另一具體實施例的結構示意圖< 圖6A至圖6D為本發明的錐面氣霧噴嘴的裝配過程示意圖。 主要元件標號說明 本發明 30 氣霧噴嘴 305 混合射流狹縫 311 孔 314:圓柱法蘭
301 第一流體狹縫 31 錐面堵 312 前段錐面 315 螺紋孔
303 第二流體狹縫 310 堵頭 313 下端錐面 316 中心半透孔
317 徑向半透孔
318 錐面水槽 320 浮環
319 環形水槽 321 內圓錐面 324 浮環定位孔 340 空腔32 懸浮件322 外圓錐面33 螺旋子341 收縮段36 進水法蘭363 排污槽366 法蘭螺紋42 凈水室45:噴嘴基座455 第一容腔49:進氣口550 第二容腔58 進氣法蘭
43 水量限流孔 450 安裝軸 47 0型密封圈
50 空氣雜質積存室
56 螺栓密封堵 59 空氣濾網
323 浮環軸套 34 噴嘴套筒 343 擴張段 361 法蘭柱面 364 環形氣槽 37 排污閥
365 軸向氣槽 40 雜質積存室 44 氣量限流孔 453 內腔
35 水質濾網 362 排污孔
51 凈氣匯流槽 57 空氣排污閥
48 進水口
具體實施例方式本發明提出一種不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法，該氣霧噴 嘴包括流體混合噴射器，該噴射器形成有錐面狀的第一流體狹縫、錐面狀的第二流體狹縫 以及錐面狀的混合射流狹縫，所述第一流體狹縫及第二流體狹縫呈一定角度間隔開并在末 端匯合成所述混合射流狹縫，第一流體、第二流體在所述混合射流狹縫中混合、霧化，并沿 所述混合射流狹縫以錐形面噴出。與該氣霧噴嘴相關，本發明的該錐面氣霧形成方法中，氣 霧噴嘴形成有流體混合噴射器，該噴射器形成有均呈倒錐面狀的第一流體狹縫、第二流體 狹縫以及混合射流狹縫，所述第一流體狹縫及第二流體狹縫呈一定角度間隔開并在末端匯 合成所述混合射流狹縫；錐面氣霧形成方法包括第一流體進入錐面狀的第一流體狹縫， 第二流體進入錐面狀的第二流體狹縫，第一流體、第二流體在二狹縫末端的混合射流狹縫 中混合、霧化，并沿所述混合射流狹縫以錐形面噴出。本發明的不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴和錐面氣霧形成方法可適用于采用 氣-水混合體按任意比例混合作介質的冷卻場合，適用于連鑄二冷區氣霧冷卻、鑄鍛件噴 霧熱處理以及采用氣霧增濕、除塵、降溫等場合。為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的不堵塞、無氣阻的新型氣霧噴嘴和錐面氣霧形成 方法的具體實施方式
、結構、步驟、特征及功效，詳細說明如后，其中，為了便于理解，文中所 述方位是以對應的附圖中顯示的方向來說明的，并以噴嘴頭軸線指向的方向為前。另外，通 過具體實施方式
的說明，當可對本發明為達成預定目的所采取的技術手段及功效得以更加 深入具體的了解，然而所附圖僅是提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制，特此說 明。如圖1所示，其為本發明的一具體實施例的示意圖。如圖所示，氣霧噴嘴30包括流體混合噴射器，該噴射器形成有錐面狀的第一流體 狹縫301、錐面狀的第二流體狹縫303以及錐面狀的混合射流狹縫305，第一流體狹縫301及第二流體狹縫303呈一定角度間隔開并在末端平滑匯合成混合射流狹縫305，由第一流 體狹縫301、第二流體狹縫303匯合后的第一流體、第二流體在混合射流狹縫305中混合、霧 化，并沿混合射流狹縫305以錐形面噴出。較佳地，第一流體狹縫301、第二流體狹縫303及混合射流狹縫305的錐面為同軸 設置，且第一流體狹縫301與第二流體狹縫303的錐面狹縫的厚度能夠根據狹縫內流體的 狀態(壓力、流量)動態變化。結合圖1所示，本發明的該氣霧形成方法的一具體實施例中， 第一流體狹縫301與第二流體狹縫303由一懸浮設置的懸浮件分隔開。較佳地，第一流體 狹縫301的厚度范圍介于0. 1 1. 5mm，第二流體狹縫303的厚度范圍介于0. 3 2. 5mm, 混合射流狹縫305的厚度介于0. 8 5mm，但并非以此為限。具體地，在本發明的該具體實施例中，本實施例中以水作為第一流體，以壓縮空氣 作為第二流體，參照圖1至圖4所示，氣霧噴嘴包括噴嘴基座45、噴嘴套筒34、懸浮件32以 及錐面堵31。由錐面堵31、懸浮件32以及噴嘴套筒34組成噴射器。噴嘴基座45內形成有第一流體通道與第二流體通道，噴嘴基座45具有一中空的 安裝軸450，安裝軸450內軸向貫通的內腔453形成前述第一流體通道；較佳地，在該內腔 453 (第一流體通道)的末端(出口端)形成有內徑漸縮的水量限流孔43，該第二流體通道 的出口端也形成內徑漸縮的氣量限流孔44。較佳地，水量限流孔和氣量限流孔末端是分別 設置于氣路和水路上的Φ0. 2 3mm和Φ0. 5 5mm的直徑透孔，通過改變該透孔的直徑 大小，實現改變該氣霧噴嘴的水、氣流量適應范圍的作用。噴嘴套筒34結合于噴嘴基座45而形成有與第二流體通道連通的空腔340，且該空 腔340上方具有錐形收縮段341和倒錐形擴張段343 (請結合圖6B所示)；錐面擴張段343 的擴張角從30 180°范圍內變化。參照圖2所示，懸浮件32包括呈倒錐面狀的浮環320，該浮環320能夠軸向滑動地 套裝于噴嘴基座45的安裝軸450上，該浮環320具有內圓錐面321及外圓錐面322 ；錐面堵31固定裝設于安裝軸450的端部，錐面堵31形成有連通其流體入口與外 側錐面的錐面堵通道，該錐面堵31的流體入口對應該安裝軸450內部的第一流體通道，參 照圖3所示。通過上述結構，噴嘴套筒34的擴張段341的后段內圓錐面與浮環320的外圓錐面 322間形成錐面狀的第一流體狹縫301，且該第一流體狹縫301通過錐面堵31上形成的錐 面堵通道與第一流體通道相連通，且錐面堵31的后段錐面313與浮環320的內圓錐面321 間對應形成第二流體狹縫303，第二流體狹縫303與該空腔340的錐形收縮段341連通，噴 嘴套筒34的擴張段343的前段內圓錐面與錐面堵31的前段錐面312間形成混合射流狹縫 305。由第一流體狹縫301及第二流體狹縫303匯合至混合射流狹縫305中的第一流體、第 二流體在高速旋轉的浮環320的機械協助作用下充分混合、霧化，并沿混合射流狹縫305以 錐形面噴出。其中，第二流體狹縫303的圓錐角與混合射流狹縫305的圓錐角一致。較佳 地，第二流體狹縫303的外圓錐面與混合射流狹縫305的外圓錐面為同一錐面，第一流體狹 縫303的內圓錐面與混合射流狹縫305的內圓錐面一體相接但為圓錐角不同的二錐面。具體地，如圖2所示，本實施例中，懸浮件32還可包括于前述倒錐面狀的浮環320 的底部設置的浮環軸套323，懸浮件32整體形似倒置放置的禮帽，圓周分布的帽沿(浮 環320)構成了內、外圓錐面321、322，其圓錐面夾角可由15 180°范圍內變化，較佳為30° 150° ；該浮環軸套323貫穿設有浮環定位孔324，以便將該浮環320套裝于安裝軸 450 上。較佳地，浮環321的內圓錐面321與外圓錐面322間具有夾角θ，且該浮環321的 厚度從后向前(即圖中的由下至上方向)遞減，使其截面末端呈較細長平滑的尖角狀。較 佳地，夾角θ的范圍介于3° 30°，以使自然形成的高速旋轉浮環對兩種流體在匯流時 的機械破碎效果更完美。如圖3所示，較佳地，錐面堵31包括底部的圓柱法蘭314以及上部略呈倒錐形的 圓臺狀堵頭310，圓柱法蘭314可通過其中心的安裝螺紋孔315裝設于安裝軸450的端部， 并容設于懸浮件32的浮環軸套323內；錐面堵31大頭端的平面中心可設置內六角或十字 花孔311。堵頭310的小頭端設有圓柱法蘭314，該圓柱法蘭314中心設有螺紋孔315，該圓 柱法蘭314于螺紋孔315上方形成有中心半透孔316及多個沿徑向延伸并與中心半透孔 316交叉相通的徑向半透孔317，錐面堵31的錐面312上形成有多個與徑向半透孔317交叉 相通的錐面水槽318，錐面水槽318均勻分布于錐面圓周上，數量為2 6個，可視錐堵直徑 大小而定，隨流量、直徑增大數量增多；錐面堵31的錐面上沿圓周方向開設與錐面水槽318 連通的環形水槽319，中心半透孔316、徑向半透孔317、錐面水槽318及環形水槽319組成 前述錐面堵通道。可選擇地，錐面堵31的大頭端的平面中心設有一內六角或十字花孔311 ； 前述錐面水槽的數量較佳為2 6個；錐面堵31錐面的圓錐角可從15 180°范圍內變 化，因此氣霧噴嘴的噴射角度也可以從15 180°變化。為了使得噴霧效果達到較佳狀態，浮環320的外圓錐面322、內圓錐面321的圓錐 角分別與錐面堵31的圓錐角、噴嘴套筒34的擴張段343的圓錐角相對應。例如，對應于前 述錐面堵31的圓錐角，本實施例的浮環320的外圓錐面322、內圓錐面321的圓錐角也是介 于15 180°內，較佳地，錐面堵31的圓錐角、浮環320的外圓錐面322的圓錐角、內圓錐 面321的圓錐角均介于90° 150°，以保障噴射角，特別是保障90°以上的大噴射角。較佳地，本發明在水路通道上設置一螺旋件，使得水流經過該螺旋件后形成螺旋 上升水流，以利于水流的圓周均勻分配。具體地，如圖1所示，噴射器包括該空腔340內并套設于安裝軸450上的螺旋子 33，該螺旋子33為帶有中心透孔的單頭或多頭螺管，其中心透孔形成第一流體通道，該螺 旋子33與噴嘴套筒34間形成連通第二流體通道的螺旋通道，具體實施時，該螺旋子33可 選擇采用矩形或三角形等形狀的螺紋。由此，使得在第一流體狹縫301中的第一流體形成 液膜狀；第二流體螺旋狀進入該第二流體狹縫303形成螺旋狀的上升流體，來自第一流體 狹縫301及第二流體狹縫303的兩種流體把浮環320懸浮起來，且螺旋上升的第二流體(氣 流)不僅提供了壓力同時還提供了旋轉力，使得浮環320就在懸浮狀態中高速旋轉起來，并 在第一流體狹縫301內形成負壓。為了給錐面氣霧噴嘴提供潔凈可靠的流體，本發明還提出一種氣霧噴嘴的流體過 濾結構，該流體過濾結構包括過濾網，該過濾網可為金屬絲網結構，用于隔開噴嘴基座的流 體入口及氣霧噴嘴噴射器的流體通道的入口，過濾網的網孔直徑通常略小于水、氣限流孔 的直徑即可。下面參照圖1以水質過濾結構為例進行說明。該水質過濾結構包括水質濾網35，水質濾網35呈倒錐狀設于噴嘴基座45上開設的筒狀腔體內，該水質濾網35是由網孔范圍在0. 05 Imm的耐熱、防銹、透氣易清洗的材 料制造而成，水質濾網35的錐底端與噴嘴基座45的第一流體通道入口相連，錐頂端與噴嘴 基座45的進水口 48相對，水質濾網35的錐壁與外側的噴嘴基座45的筒狀腔體內壁之間 形成冷卻水雜質積存室40，其錐壁內部形成凈水室42，該凈水室42與第一流體通道及其水 量限制孔43連通。該冷卻水雜質積存室40與噴嘴基座45的冷卻水排污口間設有冷卻水排污閥37， 進水口 48、冷卻水雜質積存室40及冷卻水排污口構成冷卻水雜質儲存排放系統。將該流體過濾結構結合到本發明的錐面氣霧噴嘴，其具體結構請參閱圖1所示 本實施例中，噴嘴基座45在第一流體通道與第一流體入口間設有第一容腔455，噴嘴基座 對應第一容腔455的外壁設有第一排污閥37，第一容腔455內設有第一流體過濾器，第一流 體經該第一流體過濾器后進入該第一流體通道。具體地，如圖1所示，第一容腔455內設有進水法蘭36，該進水法蘭36包括端面法 蘭盤和法蘭柱面361，端面法蘭盤上開設一圓環槽，用于安放0型密封圈317，端面法蘭盤柱 面設法蘭螺紋366，以與噴嘴基座45連接，在法蘭柱面361上設有一軸向氣槽365，安裝時 與噴嘴基座45上的第二流體通道正對相通，法蘭柱面361的端部外側設有環形氣槽364，該 環形氣槽364與軸向氣槽365聯通，同時環形氣槽364通過噴嘴基座45所設的透氣孔451 與噴嘴基座45上方的裝設螺旋子的空腔340相連通；法蘭柱面361上避開軸向氣槽365開 設有一排污孔362，排污孔362較佳是與該軸向氣槽365相對設置；排污孔362與噴嘴基座 45上的排污閥37相對應，在排污孔362外側略向內凹設有排污槽363，以避免排污孔362、 排污閥37對中偏差。該第一流體過濾器包括一倒錐形的網孔尺寸范圍在0. 05 Imm間的金屬絲網結 構的水質濾網35，其錐底端圍設于第一流體通道入口端的外周。較佳地，是在該噴嘴基座對 應該第一流體通道的入口端凹設有階梯狀的安裝止口，以將該金屬絲網的錐底端抵設于該 階梯狀安裝止口內。水質濾網35將進水法蘭的法蘭柱面圍成的內腔分成外側的雜質積存 室40和內部的凈水室42兩部分，水質濾網35的錐壁內部形成倒錐狀的凈水室42，其錐壁 與外側的進水法蘭的法蘭柱面之間形成雜質積存室40，水質濾網35錐頂端與進水口 48相 對，其錐底端與噴嘴基座上的安裝止口配接。 氣霧噴嘴采用了上述水質過濾裝置后，可以便于氣霧噴嘴進行清理維護。氣霧噴 嘴自身的過濾功能是建立在供水系統水處理質量合格基礎上的，目的是預防管路沉積物及 微小附著顆粒脫落引起的噴嘴堵塞，因此供水系統水處理質量和管路銹蝕及沉積物的差 異，直接影響水嘴的連續正常工作時間。在水質條件一定的情況下，連續正常工作時間也就 確定了，在一個正常工作周期結束，必需進行噴嘴清理與維護，其具體的維護可采用在線清 理的方法，在保證無生產前提下進行，具體步驟包括 打開管道冷卻水閥門，在氣霧噴嘴正常噴水狀態下，打開氣霧噴嘴上的冷卻水排 污閥37，即使冷卻水雜質積存室40與排污口處于通路狀態，在水壓的沖擊下，積存在冷卻 水雜質積存室40的雜物就會自動被沖出，此時打開管道供氣開關，同時將氣霧噴嘴前端堵 住，壓縮空氣就會經進氣口 19、混合螺旋槽、第二流體狹縫303、第一流體狹縫301、水量限 制孔、第一流體通道而反沖水質濾網35，使嵌覆在水質濾網35上的雜物被壓縮空氣在水中 形成的汽泡帶走，并由冷卻水排污口排出；清洗完畢，將排污閥關閉，檢查噴嘴霧化狀態正常即可。本實施例的不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴的裝配步驟為選取一套完整的合格的各組件，將噴嘴基座45擺放好，首先將螺旋子33套裝到到 噴嘴基座45上；接著安裝噴嘴套筒34，將螺紋口擰緊；然后套裝水質濾網35，安裝排污閥 37，并與密封螺栓擰緊；接著安裝進水法蘭36，可以利用調整墊片使排污孔362與排污閥孔 中心重合；隨后安放旋轉浮環32、錐面堵31，可以調整墊片高度使錐面縫隙滿足設計要求 并擰緊；最后安裝0型密封圈317。需要說明的是，該裝配步驟是眾多裝配方法中的優選方 法之一，并不能理解為對本發明的限制。本實施例的不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴的使用方法如下首先，將組裝好的錐面氣霧噴嘴安裝到管道中對應的法蘭上，其中進水口 48、進氣 口 49與對應的法蘭上的出水、出氣口一一對應，密封把合好；所有噴嘴均安裝到位后，首先 打開管道供氣閥門，隨后打開供水管道供水閥門；壓縮空氣沿進氣口 49由氣量限流孔44進 行流量限定，沿進水法蘭36上的軸向氣槽365進入端頭的環形氣槽，由噴嘴基座上的透氣 孔進入螺旋子螺旋槽內，并沿螺旋槽形成旋轉氣流；冷卻水經進水口進入噴嘴后，經水質過 濾網過濾進入凈水室，經水量限流孔進入錐面堵法蘭的中心半透孔，經徑向半透孔、錐面水 槽均勻分布到環形水槽，受環形水槽內水與旋轉空氣的雙重作用，使旋轉浮環懸浮于氣水 膜之中，受旋轉氣流推動而作高速旋轉運動；同時壓縮空氣沿浮環與噴嘴套筒間縫隙，噴射 到錐面堵與噴嘴套筒間縫隙，且對水膜形成負壓，同時將旋轉著的水一并吸入、混合霧化、 一并沿錐面堵錐面以該角度錐面氣霧形式噴出。圖5為本發明的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法的另一具體實施例的結構示 意圖。本實施例的不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴主要包括旋轉式空氣-水混合噴射器、 水質過濾器及空氣過濾器三部分，其中旋轉式空氣-水混合噴射器、水質過濾器與前一實 施例基本相同，本實施例的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法主要是增設第二流體過濾 器，即噴嘴基座45內在第二流體通道與第二流體入口間設有第二容腔550，第二容腔550內 設有第二流體過濾器，即空氣過濾器，第二流體經該第二流體過濾器后進入該第二流體通 道。本實施例中，第二流體過濾器包括一圓筒形的網孔尺寸范圍在0.05 Imm間的金屬絲 網結構，其一端圍設于第二流體入口的外圍，噴嘴基座外壁對應該第二流體過濾器另一端 設有第二排污閥。下面參照圖5對本發明的另一具體實施例進行詳細說明。本實施例為用于Φ500軸承鋼圓形連鑄坯二冷區冷卻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣 霧形成方法，該錐面氣霧噴嘴包含錐面堵31、旋轉浮環32、螺旋子33、噴嘴套筒34、水質濾 網35、空氣濾網59、冷卻水雜質積存室40、空氣雜質積存室50、進水法蘭36、進氣法蘭58、 凈氣匯流槽51、凈水室42、水量限流孔43、氣量限流孔44、噴嘴基座45、冷卻水排污閥37、 空氣排污閥57螺栓密封堵56、0型密封圈47、進水口 48、進氣口 49等部件。其中錐面堵31形如圓臺，其大頭端的平面中心設有十字花半透孔；小頭端的圓柱法蘭 中心有螺紋孔315，且其正中心設有中心半透孔316與錐面堵31圓錐面上的徑向半透孔 317交叉并連通；在錐面圓周上均勻分布著2個錐面水槽318，且與錐面圓周上開設的一圈 環形水槽319相連通。本實施例中，該錐面堵31的圓錐面的圓錐角為90°。具體地，可參照圖2所示，錐面堵31大頭端的十字花或內六角用于裝卸，錐面堵31的錐面大致以環形水槽319為界被分為前段錐面312和后段錐面313，其中，前段錐面312 與噴嘴套筒34的擴張段343的錐面組成噴射通道(即混合射流狹縫)，該通道錐角決定了 氣霧噴嘴的噴霧角；錐面堵31的后段錐面313與旋轉浮環的32的內圓錐面321組成霧化 水通道(即第一流體狹縫301)，水經噴嘴基座45的水量限流孔43進入錐面堵31的中心 半透孔316，經徑向半透孔317進入錐面水槽318，并均勻分配到環形水槽319內，受環形水 槽319內水壓作用推動旋轉浮環32遠離錐面堵31，在浮環32外圓錐面323與噴嘴套筒34 收縮段341的錐面間，壓縮空氣推動浮環32遠離噴嘴套筒34，致使浮環32懸浮于壓縮空 氣與水膜之間，同時受螺旋子33螺旋軌跡的影響，壓縮空氣產生的圓周旋轉力推動浮環32 高速旋轉，借助于高速旋轉的浮環的機械破碎原理，起到了充分霧化水、混合水霧與空氣的 作用。浮環32的外圓錐面322與對應的噴嘴套筒34擴張段342的錐面間(即第二流體狹 縫)的壓縮空氣同時受空氣壓力作用向遠離軸心方向噴出，同時帶動周邊水霧一同進入錐 面堵31的前段錐面312與噴嘴套筒34擴張段343的錐面間的混合噴射區(即混合射流狹 縫)，使得錐面堵31的后段錐面313與旋轉浮環31的內圓錐面321組成的霧化水通道產生 負壓，避免了水被氣阻塞的可能。錐面堵31的法蘭314與噴嘴基座45的水量限流孔端采用螺紋密封連接，旋轉浮 環32與噴嘴基座45、錐面堵31、噴嘴套筒34及螺旋子33間均采用間隙動配合連接。螺旋 子33與噴嘴基座45采用套裝連接。螺旋子33與噴嘴套筒34間采用間隙配合連接。本實施例的該錐面堵31的錐角只是15 180°角度中的一個例子，并非對本專利 的限制。浮環32形似倒置放置的禮帽，其內圓錐面夾角為90°，與錐面堵31的圓錐角相對 應配合。螺旋子33為一帶有中心透孔的三頭的矩形螺紋螺管。噴嘴套筒34形為筒狀，其一端內孔設有內螺紋，以與噴嘴基座35連接，另一端內 腔成形為射管結構，即由錐面收縮段341和錐面擴張段343組成，錐面擴張段343的擴張角 為90°，與錐面堵31及浮環32的圓錐角相對應。水質濾網55和空氣濾網59均為網孔0. Imm的不銹鋼絲網，其中水質濾網55為圓 錐狀，空氣濾網59為圓柱狀。噴嘴基座45的腔體與水質濾網55外表面構成冷卻水雜質積存室40 ；由空氣濾網 59內腔圍成的圓柱腔體構成空氣雜質積存室50。進水法蘭36包括盤形法蘭和法蘭柱面兩部分，其中法蘭柱面端部開有環形氣槽 364，與該環形氣槽364垂直相交有一個軸向氣槽365與氣量限流孔44相對應；法蘭柱面的 側壁開設有一透孔362，該透孔362與軸向氣槽365相對(即呈180° )并與噴嘴基座45 外壁所設排污閥37相對應，并在法蘭柱面外表面將透孔沿圓周擴一個圓槽363，以便于安 裝對位。進氣法蘭58為盤形法蘭結構，中心設有透孔(即進氣口 49)，外圓柱面設有螺紋， 以與噴嘴基座45連接，進氣法蘭58外端平面上設有0型密封圈槽，用于設置0形密封圈；凈氣匯流槽351為空氣過濾網59與對應的噴嘴基座45的第一容腔455間構成的 環狀腔體，該腔體經空氣通道(第二流體通道)與氣量限流孔44相通。凈水室42是由錐形水質濾網內表面構成的腔體，該腔體經凈水通道(第一流體通道)與水量限流孔43相通。水量限流孔43和氣量限流孔44是分別設置于氣路和水路上的直徑為Φ0. 8mm和 Φ 3mm的透孔。冷卻水排污閥37、空氣排污閥57及螺栓密封堵56均為現有結構，是由螺栓圓柱體 將排污口或工藝孔堵塞，由螺栓法蘭面與噴嘴基座密封。噴嘴基座45由基座實體與腔體組成，實體部分構成連接其上的各部件止口、法 蘭、螺紋體，腔體部分構成了其各部件間相連通的氣路、水路等通道、流體緩存室、雜質緩存 室以及流量控制體；噴嘴根據功能主要分為三個功能區由噴嘴基座45、進氣法蘭58、空氣 濾網59構成空氣過濾器，在該區域設有空氣排污閥57 ；由噴嘴基座45、進水法蘭36、水質 濾網35構成水質過濾器；由噴嘴基座45、螺旋子33、旋轉式的浮環32、錐面堵31構成旋轉 式空氣_水混合噴射器，且該噴射器旋轉空氣_水混合角度、形狀不受壓力、流量變化的影 響。本實施例中，噴嘴基座45與空氣濾網59、水質濾網35間采用嵌入式套裝結構；噴 嘴基座45與法蘭盤間采用螺紋密封連接；噴嘴基座45與螺旋子33間采用套裝連接；噴嘴 基座45與旋轉式浮環32采用間隙套裝連接；噴嘴基座45與錐面堵31間采用螺紋密封連 接；噴嘴基座45與噴嘴套筒34間采用螺紋密封連接；噴嘴基座45與冷卻水排污閥37、空 氣排污閥57及螺栓密封堵56間采用螺栓密封連接。0型密封圈47可采用現有的0型密封 圈結構；進水口 48、進氣口 49選擇設為圓形。需要說明的是，本發明中，該氣霧噴嘴的旋轉式空氣_水混合噴射器可獨立使用， 即在壓縮空氣質量好且有保證的前提下，可以不使用空氣濾網；同時水質好且有保障的前 提下，也可以不用水質濾網。圖6A至圖6B顯示了本實施例的不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴一種裝配步驟，具 體包括首先選取一套完整的合格的各組件，將噴嘴基座按圖6A擺放好，先將螺旋子33套 裝到到噴嘴基座上30的安裝軸450上；如圖6B安裝噴嘴套筒34，將其螺紋口擰緊，然后套 裝水質濾網35、空氣濾網59，接著安裝空氣排污閥57與密封螺栓塞56并擰緊；如圖6C安 裝進水法蘭36，并調整墊片(圖中未示出)使排污孔362與排污閥孔中心重合，安裝進氣 法蘭58，將螺紋上緊，安放旋轉浮環32 ；如圖6D安裝錐面堵31，可調整墊片(圖中未示出) 高度以使錐面縫隙滿足設計要求并擰緊，隨后安裝冷卻水排污閥37，最后安裝進水法蘭和 進氣法蘭上的0型密封圈47。其中上述裝配步驟是眾多方法中的優選方法之一，并不是對其的限制。本實施例的該不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴的使用方法如下首先，將組裝好的錐面氣霧噴嘴安裝到管道中對應的法蘭上，其中進水口、進氣口 與對應的法蘭上的出水口、出氣口一一對應，密封把合好；所有噴嘴均安裝到位后，首先打 開管道供氣閥門，隨后打開供水管道供水閥門；壓縮空氣沿進氣口經空氣濾網過濾，由凈氣 匯流槽匯集，并由氣量限流孔進行流量限定，然后沿進水法蘭上的軸向氣槽365進入端頭 的環形氣槽，由噴嘴基座上的透氣孔進入螺旋子螺旋槽內，并沿螺旋槽形成旋轉氣流；冷卻 水經進水口進入噴嘴后，經水質濾網過濾進入凈水室，經水量限流孔進入錐面堵法蘭的中 心半透孔，再經徑向半透孔、錐面水槽，均勻分布到環形水槽，受環形水槽內水與旋轉空氣的雙重作用，使旋轉浮環懸浮于氣水膜之中，受旋轉氣流推動作高速旋轉運動；同時壓縮空 氣沿浮環與噴嘴套筒間縫隙噴射到錐面堵與噴嘴套筒間縫隙，且對水膜形成負壓，同時將 旋轉著的水一并吸入、混合霧化，一并沿錐面堵錐面以對應角度錐面氣霧形式噴出。本實施例的錐面氣霧噴嘴應用于連鑄機二冷區的冷卻，由于本實施例的錐面氣霧 噴嘴采用水質過濾器和空氣過濾器，因此，其通常的維護可在保證無生產前提下采用在線 清理的方法，不用卸下噴嘴，只是通過打開排污閥后打開供氣或供水閥門，進入的新水或氣 就可以將存在雜質積存室的雜質從排污口中沖出，從而對氣霧噴嘴進行在線清理維護，其 具體步驟請參見前述在線清理步驟。當然，如果流體中雜質較多，或已不能靠在線清理解決 問題時，也可以卸下整個氣霧噴嘴后解體清除雜質。本發明的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法利用錐面堵、旋轉浮環與噴嘴套筒 三者間的狹逢構成了一個射流噴射器，在噴嘴套筒擴張錐面與旋轉浮環間的縫隙間，壓縮 空氣沿其徑向噴出，在旋轉浮環的環形帽沿處從浮環與錐面堵縫隙流出的水在空氣的沖擊 下，進入錐面堵與噴嘴套筒間的狹逢中，并沿狹逢夾角以錐形面噴出，同時使浮環與錐面堵 縫隙形成負壓，避免了壓縮空氣對水形成的氣阻，在同一噴嘴上使氣水混合比例實現了隨 意調節。由于旋轉浮環巧妙的使用，在旋轉浮環的前方，受錐面堵錐面圓周分布的噴水孔 水壓作用，使浮環與錐面堵錐面間形成薄薄的一層水膜，在旋轉浮環的另一方向受來自螺 旋槽內旋轉空氣作用，使浮環懸浮在空氣和水膜間作高速旋轉，借助于高速旋轉的浮環的 機械混合、破碎作用，在浮環的環形帽沿氣水交匯處，空氣與水得到充分混合與霧化，并沿 錐面堵與噴嘴套筒擴張段錐面間的縫隙噴出，從而起到了氣水混合、霧化、控制噴射角度的 多重效果。由于噴嘴基座、水質濾網、空氣濾網、凈氣匯流槽、凈水室、雜質積存室、排污口的 有機結合，實現了水質過濾、空氣過濾、凈水緩存、空氣緩存、雜質積存、定期人工排污，避免 了有效工作時間內堵塞的現象。使用本發明的錐面氣霧噴嘴后，無論氣水混合比例如何調整，均未出現氣阻現象， 其汽化效果好、噴霧均勻、對鑄坯冷卻條件得到顯著改善，產品質量穩定性得到明顯提高; 同時在加強供水系統凈化過濾的基礎上，采用本專利噴嘴實現了連續15天以上工作不堵 塞的良好效果。綜上所述，本發明的不易堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法具有 諸多的優點和實用價值，并在同類產品中未見有類似的工藝設計公開發表或使用，確屬創 新，其不僅在構思、功能上皆有較大改進，在技術上有較大進步，在保證高質量水準上具有 非常明顯的作用，從而更加實用，而且具有產業的廣泛利用價值，成為一款新穎、進步、實用 的新結構和新方法。雖然本發明已以具體實施例揭示，但其并非用以限定本發明，任何本領域的技術 人員，在不脫離本發明的構思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本發明專利 保護范圍所作的等同變化與修飾，皆應仍屬本專利涵蓋的范疇。
權利要求
一種不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，該氣霧噴嘴包括流體混合噴射器，該噴射器形成有錐面狀的第一流體狹縫、錐面狀的第二流體狹縫以及錐面狀的混合射流狹縫，所述第一流體狹縫及第二流體狹縫呈一定角度間隔開并在末端匯合成所述混合射流狹縫，第一流體、第二流體分別由第一流體狹縫及第二流體狹縫匯合至所述混合射流狹縫中被混合、霧化，并沿所述混合射流狹縫以錐形面噴出。
2.如權利要求1所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述噴射器包括噴嘴套筒、懸浮件 以及錐面堵，所述噴嘴套筒形成有空腔，且該空腔上方具有錐形收縮段和倒錐形擴張段；所 述懸浮件包括呈倒錐面狀能夠軸向滑動的浮環；所述錐面堵形成有連通其流體入口與錐面 的錐面堵通道；所述噴嘴套筒的擴張段的后段錐面與浮環的外圓錐面間形成所述第一流體 狹縫，且該第一流體狹縫與錐面堵通道連通，所述錐面堵的后段錐面與所述浮環的內圓錐 面間形成所述第二流體狹縫，所述第二流體狹縫與該空腔的錐形收縮段連通，所述噴嘴套 筒的擴張段的前段錐面與所述錐面堵的前段錐面間形成所述混合射流狹縫；由第一流體狹 縫及第二流體狹縫匯合至所述混合射流狹縫中的第一流體、第二流體在高速旋轉的浮環的 機械協助作用下充分混合、霧化，并沿所述混合射流狹縫以錐形面噴出。
3.如權利要求2所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述浮環的內圓錐面與外圓錐面 間具有夾角，且該浮環的厚度從下至上遞減，使其截面末端呈尖角狀。
4.如權利要求2所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述浮環的外圓錐面、內圓錐面的 圓錐角與所述錐面堵、噴嘴套筒的擴張段的圓錐角相對應。
5.如權利要求2所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述氣霧噴嘴包括噴嘴基座，所述 噴嘴基座內形成有第一流體通道與第二流體通道，所述噴嘴基座具有一中空的安裝軸，所 述安裝軸內貫通軸向的內腔形成所述第一流體通道；所述噴嘴套筒結合于噴嘴基座而形成 有與所述第二流體通道連通的所述空腔，所述浮環能夠軸向滑動地套裝于所述噴嘴基座的 安裝軸上，所述錐面堵固定裝設于所述安裝軸端部，所述錐面堵通道與第一流體通道連通。
6.如權利要求5所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述氣霧噴嘴還包括套設于噴嘴 基座的安裝軸上的螺旋子，所述螺旋子位于該空腔內，以使進入該空腔內的第二流體形成 螺旋上升流體，沖擊并帶動浮環高速旋轉，從而對匯流處的第一流體、第二流體產生機械破 碎的輔助混合作用。
7.如權利要求2所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述錐面堵為倒錐形的圓臺，其小 頭設有一圓柱法蘭，該圓柱法蘭中心設有螺紋孔，該圓柱法蘭于螺紋孔上方形成有中心半 透孔及多個沿徑向延伸并與該中心半透孔交叉相通的徑向半透孔，錐面堵的圓錐面上形成 有多個與徑向半透孔交叉相通的錐面水槽，錐面水槽均勻分布于錐面圓周上，所述錐面堵 的圓錐面沿圓周方向開設與錐面水槽連通的環形水槽，所述中心半透孔、徑向半透孔、錐面 水槽及環形水槽組成前述錐面堵通道。
8.如權利要求7所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述錐面堵的大頭平面中心設有 一內六角或十字花孔；所述錐面水槽的數量為2 6個；所述錐面堵錐面的圓錐角大于等 于15°小于180°。
9.如權利要求2所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述氣霧噴嘴還至少包括以下過 濾器之一設于所述第一流體通道入口處的第一流體過濾器，所述第一流體經該第一流體過濾器后進入該第一流體通道；設于所述第二流體通道入口處的第二流體過濾器，所述第二流體經該第二流體過濾器 后進入該第二流體通道。
10.如權利要求9所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述噴嘴基座在第一流體通道與 噴嘴基座的第一流體入口間設有第一容腔，于所述第一容腔內設有所述第一流體過濾器; 所述噴嘴基座在第二流體通道與噴嘴基座的第二流體入口間設有第二容腔，所述第二容腔 內設有第二流體過濾器。
11.如權利要求10所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述第一流體過濾器為一倒錐 形的網孔尺寸范圍在0. 05 Imm間的金屬絲網結構，其錐底端圍設于所述第一流體通道入 口端的外周，所述第一容腔外壁設有第一排污閥；所述第二流體過濾器包括一圓筒形的網 孔尺寸范圍在0. 05 Imm間的金屬絲網結構，其一端對應設于所述第二流體入口的內側， 所述噴嘴基座外壁對應該第二流體過濾器另一端設有第二排污閥。
12.如權利要求11所述的錐面氣霧噴嘴，其特征在于，所述第一容腔內裝設有第一法 蘭，該第一法蘭包括端面法蘭盤和法蘭柱面，其中法蘭柱面端部開有一個環形槽，且該法蘭 柱面設有與該環形槽垂直相交的軸向槽，且該軸向槽與第二流體通道的限流孔相對應；法 蘭柱面在與軸向槽相對的另一側開設一透孔，該透孔與第一排污閥對應。
13.—種錐面氣霧形成方法，其特征在于，氣霧噴嘴形成有流體混合噴射器，該噴射器 形成有均呈倒錐面狀的第一流體狹縫、第二流體狹縫以及混合射流狹縫，所述第一流體狹 縫及第二流體狹縫呈一定角度間隔開并在末端匯合成所述混合射流狹縫；所述錐面氣霧形 成方法包括第一流體進入錐面狀的第一流體狹縫，第二流體進入錐面狀的第二流體狹縫，第一流 體、第二流體在錐面狀的混合射流狹縫中混合、霧化，并沿所述混合射流狹縫以錐形面噴 出ο
14.如權利要求13所述的錐面氣霧形成方法，其特征在于，所述第一流體狹縫與第二 流體狹縫由一懸浮件分隔開，所述懸浮件包括呈倒錐面狀的浮環，所述浮環的內圓錐面與 外圓錐面間具有夾角，分別作為第一流體狹縫的外壁面和第二流體狹縫的內壁面，且該浮 環的厚度從下至上遞減，使其末端呈尖角狀。
15.如權利要求14所述的錐面氣霧形成方法，其特征在于，通入第一流體狹縫的第一 流體以及通入第二流體狹縫的第二流體使得所述浮環處于懸浮狀態，且第一流體在所述第 一流體狹縫中形成液膜狀，第二流體螺旋狀進入該第二流體狹縫，且第二流體的旋轉帶動 浮環高速旋轉，并在所述第一流體狹縫內形成負壓。
16.如權利要求15所述的錐面氣霧形成方法，其特征在于，在進入第二流體狹縫前，第 二流體是先經過一具有螺旋槽的螺旋子而形成螺旋上升流體，沖擊并帶動浮環高速旋轉， 從而對匯流處的第一流體、第二流體在混合的同時還產生了機械破碎作用。
17.如權利要求13所述的錐面氣霧形成方法，其特征在于，所述第二流體狹縫的圓錐 角與所述混合射流狹縫的圓錐角一致。
18.如權利要求13所述的錐面氣霧形成方法，其特征在于，所述第二流體狹縫的外圓 錐面與所述混合射流狹縫的外圓錐面為同一錐面，所述第一流體狹縫的內圓錐面與所述混 合射流狹縫的內圓錐面一體相接，但為圓錐角不同的二錐面。
19.如權利要求13所述的錐面氣霧形成方法，其特征在于，還至少包括以下一個步驟 在第一流體射出前，對第一流體進行過濾； 在第二流體射出前，對第二流體進行過濾。
全文摘要
一種不堵塞、無氣阻的錐面氣霧噴嘴及錐面氣霧形成方法，其中，該錐面氣霧噴嘴包括流體混合噴射器，該噴射器形成有錐面狀的第一流體狹縫、錐面狀的第二流體狹縫以及錐面狀的混合射流狹縫，所述第一流體狹縫及第二流體狹縫呈一定角度間隔開并在末端匯合成所述混合射流狹縫，由第一流體狹縫及第二流體狹縫匯合至所述混合射流狹縫中的第一流體、第二流體在高速旋轉的浮環機械協助作用下充分混合、霧化，并沿所述混合射流狹縫以錐形面噴出；從而，本發明的錐面氣霧噴嘴使噴射介質噴射形狀、角度不再受氣壓、流量影響，能夠按設計形狀、角度噴射。
文檔編號B05B7/04GK101884962SQ20101022843
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者周守航, 周德鋼, 李永紅, 王永濤, 黃衍林 申請人:中冶京誠工程技術有限公司