一种管式密集型多孔雾化喷头组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种管式密集型多孔雾化喷头组件，可用于真空蒸发脱水法对油液中的水污染进行处理。该喷头组件管式喷头、过渡接头、焊接平管嘴、外套螺母、外密封圈以及内密封圈；其中，过渡接头与焊接平管嘴之间通过外套螺母相连，并利用内密封圈实现二者之间的端面密封；该喷头组件与真空容器之间通过过渡接头上的螺纹结构连接固定，并利用外密封圈实现喷头组件与真空容器之间的端面密封，防止漏油。本发明优化了单个喷嘴的结构形式和尺寸，有效改善了喷嘴对油水混合液的雾化破碎效果；并通过采用集成化结构设计，既便于喷头向真空容器顶部的安装，又增大了喷头的流量，从而达到了提高真空脱水法油水分离效率的目的。
【专利说明】一种管式密集型多孔雾化喷头组件
【【技术领域】】
[0001]本发明属于油液处理设备【技术领域】，具体涉及一种用于液压油真空脱水的管式密集型多孔雾化喷头组件。
【【背景技术】】
[0002]随着科学技术和工业的飞速发展，对各种工业用油的净化精度要求越来越严格。水分是油液最为主要的污染物之一，不仅会影响油液本身的物理化学性能而使油液变质，而且会对用油设备以及系统元件产生严重的威胁，影响系统的正常工作甚至带来破坏性的后果。例如，油液中的水分会加速油液的氧化变质，水分过高会恶化油液的低温性能等。
[0003]为改善油液中水污染的影响，恢复油液正常的使用性能，目前广泛采用真空蒸发脱水法对油液中的水污染进行处理，基本原理为:将油水混合液通过置于真空容器顶部的喷头喷淋成细滴，降落到稍下的网栅上，利用油、水的饱和蒸汽压不同，实现油水分离。当前，利用真空脱水法对油液分离的主要问题是系统的工作效率低，脱水工作的时间长。其中，喷头射流流场的扩散性以及对油水混合液的雾化效果是提高油水分离效率的关键技术之一 O
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的在于提供一种能够提高真空脱水法油水分离效率的管式密集型多孔雾化喷头组件，该组件能够优化喷淋喷头的速度分布和压力分布，提高油水混合射流流场的扩散性，改善射流后液体的雾化破碎效果，从而提高真空脱水法油水分离的效率。
[0005]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0006]一种管式密集型多孔雾化喷头组件，包括管式喷头、过渡接头、焊接平管嘴、外套螺母、外密封圈以及内密封圈；其中，管式喷头、过渡接头以及焊接平管嘴依次相连，管式喷头与过渡接头之间焊接连接，过渡接头与焊接平管嘴之间通过外套螺母相连，并利用内密封圈实现二者之间的端面密封；该喷头组件与真空容器之间通过过渡接头上的螺纹结构连接固定，并利用外密封圈实现喷头组件与真空容器之间的端面密封，防止漏油。
[0007]本发明进一步的改进在于:焊接平管嘴采用A型焊接平管嘴。
[0008]本发明进一步的改进在于:管式喷头采用圆柱形喷管，其长280mm，内孔直径为14mm,管壁厚2mm,沿其圆周方向以30°的夹角间隔分布着5个最小孔径为2mm、锥角为60°的圆锥形射流孔，且圆锥形射流孔分布在圆柱形喷管的下半圆周面上。
[0009]本发明进一步的改进在于:圆柱形喷管长度方向上开设有26排共130个锥形孔，每一排射流孔截面之间的距离为10mm。
[0010]本发明进一步的改进在于:过渡接头两端采用螺纹结构，实现与真空容器和焊接平管嘴的固定连接；中间部分采用六角结构，便于施加力矩，实现连接固定；两端面都留有安装密封圈的圆形沟槽，以便将过渡接头压紧后实现对两连接端面的密封，防止漏油；在过渡接头的焊接部位留45°的斜切角，实现对二者的紧密焊接。
[0011]本发明进一步的改进在于:焊接平管嘴采用“T”字形设计结构，内孔直径20_，凸台外径33.5mm、长6mm,颈部外径28mm、长39mm,外表采用光滑结构；焊接平管嘴的凸台端面压紧在过渡接头的端面上，通过外套螺母与过渡接头的螺纹实现紧密连接。
[0012]本发明进一步的改进在于:外套螺母采用M30X1.5的内螺纹结构，通过与过渡接头的螺纹连接，实现将焊接平管嘴的端面紧压在过渡接头的端面上。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014]本发明优化了单个喷嘴的结构形式和尺寸，有效改善了喷嘴对油水混合液的雾化破碎效果；并通过采用集成化结构设计，既便于喷头向真空容器顶部的安装，又增大了喷头的流量，从而达到了提高真空脱水法油水分离效率的目的。本发明的研究方法和设计思路为低压下油水混合液的射流雾化提供了理论依据，也可推广应用到其它领域的研究中。
[0015]I)本发明对单个喷嘴的结构形状和尺寸进行优化设计，从液体射流流速、压力分布和湍流强度三个方面进行仿真分析，确定对液体雾化破碎效果较好的喷嘴结构形式；2)本发明将多个单喷嘴进行合理集成，在满足高雾化破碎效果的同时，提高集成式喷头的流量，从而提高油水分离的效率。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0016]图1为本发明管式密集型多孔喷头组件的结构示意图；
[0017]图中:I为管式喷头，2为过渡接头，3为焊接平管嘴，4为外套螺母，5为外密封圈，6为内密封圈；
[0018]图2为管式喷头的结构示意图，其中，图2(a)为主视图，图2(b)为左视图；
[0019]图3为过渡接头的结构示意图，其中，图3(a)为主视图，图3(b)为左视图；
[0020]图4为焊接平管嘴的结构示意图；
[0021]图5为外套螺母的结构示意图，其中，图5(a)为主视图，图5(b)为左视图；
[0022]图6为外密封圈的结构示意图；
[0023]图7为内密封圈的结构示意图；
[0024]图8为四种不同锥形喷嘴的总压等值线云图，其中，图8(a)为最小直径2mm、锥角60°的锥形喷嘴总压等值线云图，图8(b)为最小直径2mm、锥角45°的锥形喷嘴总压等值线云图，图8(c)为最小直径1mm、锥角60°的锥形喷嘴总压等值线云图，图8 (d)为最小直径1mm、锥角45°的锥形喷嘴总压等值线云图；
[0025]图9为四种不同锥形喷嘴的瑞动能云图,其中，图8(a)为最小直径2mm、锥角60°的锥形喷嘴湍动能云图，图8(b)为最小直径2mm、锥角45°的锥形喷嘴湍动能云图，图8 (c)为最小直径1mm、锥角60°的锥形喷嘴瑞动能云图，图8 (d)为最小直径1mm、锥角45°的锥形喷嘴湍动能云图；
[0026]图10为四种不同锥形喷嘴的速度云图,其中，图8(a)为最小直径2mm、锥角60°的锥形喷嘴速度云图，图8(b)为最小直径2mm、锥角45°的锥形喷嘴速度云图，图8 (c)为最小直径1mm、锥角60°的锥形喷嘴速度云图，图8 (d)为最小直径1mm、锥角45°的锥形喷嘴速度云图。
【【具体实施方式】】
[0027]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0028]参见图1至图7，本发明一种管式密集型多孔雾化喷头组件，包括管式喷头1、过渡接头2、焊接平管嘴3、外套螺母4、外密封圈5以及内密封圈6 ;其中，管式喷头1、过渡接头2以及焊接平管嘴3依次相连，管式喷头I与过渡接头2之间焊接连接，过渡接头2与焊接平管嘴3之间通过外套螺母4相连，并利用内密封圈6实现二者之间的端面密封；该喷头组件与真空容器之间通过过渡接头2上的螺纹结构连接固定，并利用外密封圈5实现喷头组件与真空容器之间的端面密封，防止漏油。
[0029]参见图2,管式喷头2采用圆柱形喷管,其长280mm,内孔直径为14mm,管壁厚2mm,沿其圆周方向以30°的夹角间隔分布着5个最小孔径为2_、锥角为60°的圆锥形射流孔，且圆锥形射流孔分布在圆柱形喷管的下半圆周面上。圆柱形喷管的长度方向上开设有26排共130个锥形孔，每一排射流孔截面之间的距离为10mm。
[0030]参见图3，焊接平管嘴3采用A型焊接平管嘴。
[0031]焊接平管嘴3采用“T”字形设计结构，内孔直径20_，凸台外径33.5_、长6_，颈部外径28mm、长39mm，外表采用光滑结构；焊接平管嘴3的凸台端面压紧在过渡接头2的端面上，通过外套螺母4与过渡接头2的螺纹实现紧密连接。
[0032]参见图5，外套螺母4采用M30X 1.5的内螺纹结构，通过与过渡接头2的螺纹连接，实现将焊接平管嘴3的端面紧压在过渡接头2的端面上。
[0033]系统工作时，油液通过焊接平管嘴3、过渡接头2进入管式喷头I内，由于真空容器内的压力低于外界大气压力，油液在内外压力差的作用下被加速，实现压力能与动能之间的转换，从管式喷头上的小孔内高速喷出。
[0034]为改善对油水混合液的雾化效果，并提高喷头组件的流量，本发明针对管式喷头的结构进行了设计和仿真分析。通过对对圆柱形喷嘴和锥形喷嘴的分析，最终将喷嘴小孔的形状确定为圆锥形，并对喷嘴的最小孔径和锥角进行了优化，如图2所示。为提高喷头组件的流量，将喷嘴沿圆管圆周方向以30°的夹角间隔分布在圆管的下圆周面上，并根据圆管的长度和系统的流量要求，合理设计喷孔沿轴向分布的距离。
[0035]参见图8(a)、(b)、(C)和(d)为四种不同喷嘴的射流总压等值线分布云图，从图中可以看出，流体在出喷嘴时压力达到最高值，中心线附近射流的能量比较集中。通过对比发现，喷嘴孔径越大则高压段长度越长，其沿程射流能量损失就越小，且流场压力分布较均匀、扩散也较均匀、压力梯度也较小，这说明液体的压力能较好的转化为液体的动能，便于油水混合液的扩散雾化。在低压条件下，射流液体破碎雾化要依靠自身的湍流扰动所产生的扰动波使射流表面发生波动，从而达到使射流流体由连续流体破碎成单个液滴的雾化效果。参见图9(a)、(b)、(C)和(d)为四种不同喷嘴的湍动能等值线云图，从图中可以看出，四种喷嘴的射流湍流动能在喷嘴内外径的突变处变化较大，其中最小孔径2mm、锥角60°的喷嘴湍流区域较广，且在射流核心段两侧出现较为集中的湍流动能变化区域。射流的湍流度越大，说明射流的速度波动越大，射流的发展越充分，扩散也就越充分。
[0036]参见图10(a)、(b)、(C)和(d)为四种不同喷嘴的速度分布云图，从图中可看出，随着喷射过程的进行，射流横向扩散速度逐渐大于射流的纵向速度，由于射流能量的损失及低压环境下的破碎，使射流与周围环境介质之间的速度差减小而使射流开始发生扩散。当喷嘴的最小孔径为2mm时，射流的核心段长度、射流贯穿距离、射流紧密段速度扩散锥角以及速度覆盖范围较大，这说明该结构形式下油水混合物的扩散性较好，扩散充分，有利于油水的分离。
[0037]对不同结构尺寸喷嘴(锥形喷嘴:孔径锥角45°、60° ;圆柱形喷嘴:孔径1mm、2mm，锥角45°、60° )的射流流场特性中射流流速、压力分布和湍流强度三个主要方面进行了流场模拟分析，如图8-10所示。结果表明，直径2mm、锥角60°的锥形喷嘴的射流速度分布均匀，压力分布也比较均匀，射流流场的扩散性较其它结构形式的喷嘴好，这说明射流雾化后的液滴尺寸分布均匀；同时射流的贯穿距离大，液体出喷嘴后湍流强度较大，因此射流液体更易破碎雾化。通过对真空条件下喷嘴射流流场分析，为研究低压下油水混合液的射流雾化提供了理论依据，同时本专利中的研究方法和思路值得推广应用到其它领域的研究中。
[0038]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种管式密集型多孔雾化喷头组件，其特征在于:包括管式喷头(1)、过渡接头(2)、焊接平管嘴(3)、外套螺母(4)、外密封圈(5)以及内密封圈￠);其中，管式喷头(1)、过渡接头(2)以及焊接平管嘴(3)依次相连，管式喷头(1)与过渡接头(2)之间焊接连接，过渡接头(2)与焊接平管嘴(3)之间通过外套螺母(4)相连，并利用内密封圈(6)实现二者之间的端面密封；该喷头组件与真空容器之间通过过渡接头(2)上的螺纹结构连接固定，并利用外密封圈(5)实现喷头组件与真空容器之间的端面密封，防止漏油。
2.根据权利要求1所述的一种管式密集型多孔雾化喷头组件，其特征在于:焊接平管嘴(3)采用A型焊接平管嘴。
3.根据权利要求1所述的一种管式密集型多孔雾化喷头组件，其特征在于:管式喷头(2)采用圆柱形喷管，其长280mm,内孔直径为14mm,管壁厚2mm,沿其圆周方向以30°的夹角间隔分布着5个最小孔径为2mm、锥角为60°的圆锥形射流孔，且圆锥形射流孔分布在圆柱形喷管的下半圆周面上。
4.根据权利要求3所述的一种管式密集型多孔雾化喷头组件，其特征在于:圆柱形喷管长度方向上开设有26排共130个锥形孔，每一排射流孔截面之间的距离为10mm。
5.根据权利要求1所述的一种管式密集型多孔雾化喷头组件，其特征在于:过渡接头(2)两端采用螺纹结构；中间部分采用六角结构；两端面都留有安装密封圈的圆形沟槽；在过渡接头(2)的焊接部位留45°的斜切角。
6.根据权利要求1所述的一种管式密集型多孔雾化喷头组件，其特征在于:焊接平管嘴⑶采用“T”字形设计结构，内孔直径20mm,凸台外径33.5mm、长6mm,颈部外径28mm、长39mm，外表采用光滑结构；焊接平管嘴(3)的凸台端面压紧在过渡接头(2)的端面上，通过外套螺母(4)与过渡接头(2)的螺纹实现紧密连接。
7.根据权利要求1所述的一种管式密集型多孔雾化喷头组件，其特征在于:外套螺母(4)采用M30X1.5的内螺纹结构，通过与过渡接头(2)的螺纹连接，实现将焊接平管嘴(3)的端面紧压在过渡接头(2)的端面上。
【文档编号】B05B1/06GK104368457SQ201410626074
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】冯永保, 姚晓光, 张安, 李淑智, 马长林, 杜文正, 陈珊 申请人:中国人民解放军第二炮兵工程大学