本发明涉及热交换设备的技术领域，具体涉及一种竖直加热的高效蒸汽发生装置。
背景技术：
随着蒸汽加热在生活和生产中的应用日益广泛，人们对蒸汽加热等设备，尤其是蒸汽发生装置的要求也越来越高。一般地，蒸汽发生装置是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备，蒸汽发生装置是否能产生稳定持久的蒸汽，是否产生充足的蒸汽，影响着蒸汽质量的高低。
目前，传统的蒸汽发生装置普遍的热利用率不高，很难以满足快速产生稳定的充足的高质量蒸汽的需求、同时还限制了蒸汽加热的使用范围。因此，如何提高蒸汽发生装置的蒸汽质量、缩短蒸汽产生的时间以及降低设备能耗等问题，成为了服装、纺织、酒店和食品等很多行业关注的热点问题，由此解决此问题显得尤其关键。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述的不足之处，进而提供一种蒸汽发生装置，能够让加热器中的水快速加热、沸腾，并通过平衡水箱控制加热器中的水位和水量，从而快速而持续地产生稳定和充足的高质量蒸汽。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种竖直加热的高效蒸汽发生装置，包括管状加热器、平衡水箱、平衡水箱进水口、平衡水箱抽水口、补水水箱、补水箱进水口、蒸汽容器和蒸汽出口；
所述蒸汽容器与所述平衡水箱之间竖直设置有所述管状加热器，且所述管状加热器的两端分别与所述蒸汽容器和平衡水箱的一端相连通，所述平衡水箱与所述蒸汽容器相连通，所述平衡水箱设置有所述平衡水箱进水口；
所述蒸汽出口设置于所述蒸汽容器的顶端，所述平衡水箱的一侧设置有所述补水水箱，所述补水水箱的底部设置有所述补水箱进水口和平衡水箱抽水口，所述平衡水箱抽水口通过水管与平衡水箱进水口连通。
更进一步地，还设置有溢流口，所述溢流口设置于所述平衡水箱的一侧，所述平衡水箱与所述补水水箱通过所述溢流口相连通。
更具体地，还设置有倾斜凸台，所述倾斜凸台设置于所述蒸汽容器的顶壁内，所述倾斜凸台的两端分别限位于所述蒸汽容器的一侧和所蒸汽出口的一侧，所述倾斜凸台靠近所蒸汽出口的一侧的高度高于另一侧。
更进一步地，还设置有水位感应器，所述水位感应器设置于所述补水水箱的一侧。
优选地，所述溢流口设置的高度为低于所述管状加热器的顶端，高于所述管状加热器的底端。
优选地，所述管状加热器的加热方式为使用电阻丝、电热膜、电磁和微波加热的一种或多种。
优选地，所述管状加热器的材质为陶瓷、玻璃和其他绝缘材料或者金属中的任意一种。
优选地，所述管状加热器的内壁为圆柱型、波浪型和喇叭型的任意一种，但不限于这几种形状。
本发明的有益效果：1.本发明的蒸汽发生装置通过设置平衡水箱、补水水箱和水位感应器，使得管状加热器能快速产生蒸汽，防止加热元件过度干烧，同时保持管状加热器中水位的高度一直处于溢流口位置的高度，确保蒸汽产生的稳定性、高效性和安全性；2.通过设置所述倾斜凸台，使加热器出来的水蒸汽与夹带的液态水分离，从而提高蒸汽的质量；3.通过设置所述倾斜凸台，使液态水流入平衡水箱，避免液态水流入加热器而影响水蒸汽的溢出及水蒸汽的质量；4.通过设置水位感应器，通过所述水位感应器能使得所述补水水箱内的水位时刻保持安全状态，此时可通过平衡水箱抽水口和平衡水箱进水口为所述平衡水箱提供充足的水源，保证了蒸汽发生装置产生稳定高效的水蒸汽。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一个实施例的蒸汽发生装置的剖视结构图；
图2是本发明的另一个实施例的蒸汽发生装置的剖视结构图；
图3是本发明的另一个实施例的蒸汽发生装置的剖视结构图。
其中：管状加热器1、平衡水箱2、平衡水箱进水口21、平衡水箱抽水口22、溢流口3、溢流口导管31、补水水箱4、补水箱进水口41、补水箱接水口42、蒸汽容器5、蒸汽出口51、倾斜凸台6、水位感应器上限71、水位感应器下限72。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种竖直加热的高效蒸汽发生装置，如图1和2所示，包括管状加热器1、平衡水箱2、平衡水箱进水口21、平衡水箱抽水口22、补水水箱4、补水箱进水口41、蒸汽容器5和蒸汽出口51；
所述蒸汽容器5与所述平衡水箱2之间竖直设置有所述管状加热器1，且所述管状加热器1的两端分别与所述蒸汽容器5和平衡水箱2的一端相连通，所述平衡水箱2与所述蒸汽容器5相连通，所述平衡水箱2的中上部设置有所述平衡水箱进水口21。
优选地，所述平衡水箱进水口21设置于平衡水箱2的中上部，使得从溢出口溢出的水分主要来自于平衡水箱2的进水，即补水水箱4中的常温水。这样可避免补水水箱4中的水温上升太多，可减少能源的浪费。
所述蒸汽出口51设置于所述蒸汽容器5的顶端，所述平衡水箱2的一侧设置有所述补水水箱4，所述补水水箱4的底部设置有所述补水箱进水口41和平衡水箱抽水口22，所述平衡水箱抽水口22通过水管与平衡水箱进水口21连通。
当装置通电时，所述平衡水箱2与所述管状加热器1、补水水箱4和蒸汽容器5为一个相互连通的整体，所述管状加热器1可迅速将管状加热器1中的水加热至沸腾，随之产生蒸汽，产生的蒸汽流向所述蒸汽容器5并从所述蒸汽出口51溢出；所述平衡水箱2与所述管状加热器1相连通，所述平衡水箱2的所述平衡水箱进水口21在水泵等外力的作用下，将所述补水水箱4中的水抽到所述平衡水箱2中，所述平衡水箱2的进水速度必须大于所述管状加热器1中水消耗的速度，从而保持所述管状加热器1中水位的高度一直处于所述溢流口3位置的高度，确保蒸汽产生的稳定性和高效性。
更进一步地，还设置有溢流口3，所述溢流口3设置于所述平衡水箱2的一侧，所述平衡水箱2与所述补水水箱4通过所述溢流口3相连通。所述溢流口3的位置低于管状加热器1上端的位置，以控制管状加热器1中的水位低于管状加热器1上端位置，但高于管状加热器1下端位置；所述溢流口3的位置根据蒸汽量、蒸汽温度、加热器功率和安全等因素确定；优选地，通过所述溢流口3的位置，控制管状加热器1的水位处于管状加热器1的长度方向的中间位置。
更进一步地，还设置有溢流口导管31，所述溢流口导管31设置于所述溢流口3上。水分从所述补水水箱4中通过所述平衡水进水口21进入所述平衡水箱2内，使所述管状加热器1中的水位上升，当水位上升至所述平衡水箱2的所述溢流口3时，多余的水会溢出到所述补水水箱4中，通过设置所述溢流口导管31，把所述溢流口导管31伸入到所述补水水箱4里面，利用液封原理，阻止蒸汽进入所述补水水箱4，避免蒸汽进入所述补水水箱4与贮存水发生热交换。
更进一步地，所述补水水箱4通过水泵向平衡水箱2中泵水，使平衡水箱2的溢流口3保持溢流状态。
所述蒸汽容器5分别与所述管状加热器1和平衡水箱2连通，沸腾产生的蒸汽从所述蒸汽容器5的所述蒸汽出口51喷出，此时所述蒸汽出口51会出现冷凝水聚集回流的现象，通过所述倾斜凸台6避免冷凝水回流对产生蒸汽的质量造成不良影响，提高蒸汽的质量和生产效率。
其中，所述平衡水箱2与补水水箱4可联结为一个箱，所述补水水箱4只与所述平衡水箱2相连通，避免蒸汽进入所述补水水箱4与贮存水发生热交换。通过所述平衡水箱2的一侧设置所述溢流口3，水分从所述补水水箱4中通过所述平衡水进水口21进入所述平衡水箱2内，使所述管状加热器1中的水位上升，当水位上升至所述平衡水箱2的所述溢流口3时，多余的水会溢出到所述补水水箱4中。通过所述溢流口3不但可控制所述平衡水箱2和管状加热器1中的水位和水量，减少所述管状加热器1在工作过程中水位和水量波动幅度，而且安排多余的水的流向，节约资源，循环再用。
更进一步地，还设置有倾斜凸台6，所述倾斜凸台6设置于所述蒸汽容器5的顶壁内，所述倾斜凸台6的两端分别限位于所述蒸汽容器5的一侧和所蒸汽出口51的一侧，所述倾斜凸台6靠近所蒸汽出口51的一侧的高度高于另一侧。当所述管状加热器1产生的蒸汽及夹带的液态水上升到所述蒸汽容器5的上方时，水蒸汽和液态水在所述倾斜凸台6的阻挡下发生分离，使液态水截留，而蒸汽溢出到蒸汽出口51，从而使蒸汽比较干燥。同时，截留的液态水及冷凝水回流到平衡水箱中，防止冷凝水回流到所述管状加热器1，而影响蒸汽的溢出。
更进一步地，还设置有水位感应器，所述水位感应器设置于所述补水水箱4的一侧。所述补水水箱4可通过所述水位感应器(图未显示出来)控制进水。所述水位感应器设置有水位感应器上限71和水位感应器下限72，其中，所述水位感应器上限71的位置设置在低于所述溢流口3缺口的位置，所述水位感应器下限72的位置设置在高于所述平衡水箱抽水口22的位置。当所述补水水箱4的水位低于所述水位感应器下限72时，通过向所述补水水箱4进水口泵水，当水位达到所述水位感应器上限71时，所述补水水箱4将停止进水，通过所述水位感应器能使得所述补水水箱4内的水位时刻保持安全状态，此时可通过平衡水箱抽水口22和平衡水箱进水口21为所述平衡水箱2提供充足的水源，保证了蒸汽发生装置产生稳定高效的水蒸汽。
优选地，所述溢流口3设置的高度位置为低于所述管状加热器1的顶端，高于所述管状加热器1的底端。所述溢流口3可控制所述平衡水箱2和管状加热器1中的水位和水量，因此所述溢流口3位置的设置方式直接影响所述管状加热器1产生的蒸汽质量。当把所述溢流口3设置在所述管状加热器1的1/2位置的高度时，所述管状加热器1的下半部分用于水的加热，其上半部分用于产生水蒸汽；当把所述溢流口3设置低于所述管状加热器1的1/2位置的高度时，产生的蒸汽速度较快，且温度较高，可稳定提供高质量的水蒸汽。
如图3所示，所述平衡水箱2与所述补水水箱4可以为相互独立的两个水箱，它为另一个实施例，两个水箱通过所述连接管路(图未显示出来)来相接一起，当所述平衡水箱2中水分不足时，可通过它们之间的连接管路把所述补水水箱4中的水通过所述平衡水箱抽水口22泵进所述平衡水箱2，所述溢流口3可通过导管连接所述补水箱接水口42使平衡水箱多余的水回流到补水水箱，通过相互独立的两个水箱，当设备发生故障时，只需维修所述管路，以便于后期维修。
优选地，所述管状加热器1的加热方式为使用电阻丝、电热膜、电磁和微波加热的一种或多种。所述管状加热器1为电加热元件，加热的方式可多样，其中，电阻丝加热成本较低，热效率也较低；电热膜价格较高，加热较稳定，使用范围广；微波和电磁加热均在特殊情况下使用，通用型不强，因此根据不同用途和要求，可选择上述加热方式的一种或多种来提高加热的速率。
优选地，所述管状加热器1的材质为陶瓷、玻璃和其他绝缘材料或金属中的任意一种。在电气设备中一般通过绝缘材料把电势不同的带电部分隔离开来，因此，所述管状加热器1的材质首先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度，达到避免发生漏电、击穿等事故的目的；其次耐热性能要好，避免因长期过热而老化变质；此外，还应具有良好的导热性、较高的机械强度以及工艺加工方便等特点。依照绝缘强度、抗张强度和热膨胀系数等性能指标，所述管状加热器1的一般选择有较高强度的绝缘材料，所以考虑不同用途要求和产品成本，可选陶瓷、玻璃及其他绝缘材料中的一种材质均符合生产需求。
优选地，所述管状加热器1的内壁为圆柱型、波浪型和喇叭型的任意一种，但不限于这些形状。当所述管状加热器1为圆柱型时，采用电热膜加热时加工相对比较简单，且成本比较低，其与水的接触面积相对较少，热效率较低，适合一般的蒸汽加热。相对而言，当所述管状加热器1为波浪型或喇叭型等较复杂的形状时，其与水的接触面积相对较大，热效率也相对比较高，加工比较困难，成本较高，适合用于特殊的蒸汽加热，因此根据蒸汽发生装置的要求，来选择所述管状加热器1的形状类型。
当本发明的蒸汽发生装置开始通电工作时，如图1所示，所述管状加热器1可迅速将管状加热器1中的水加热，可在15秒钟以内沸腾(时间与加热器功率相关)，随之产生蒸汽，产生的蒸汽流向所述蒸汽容器5并从所述蒸汽出口51溢出；所述平衡水箱2与所述管状加热器1相连通，所述管状加热器1中适当的水量能使得所述管状加热器1快速产生蒸汽，同时避免加热元件过度干烧。
所述补水水箱4的水位低于所述水位感应器下限72，所述水位感应器控制的水泵被打开，向所述补水箱进水口41输水，连接所述平衡水箱进水口21和平衡水箱抽水口22的水泵从所述补水水箱4抽水，由于所述平衡水箱2与所述管状加热器1连通，所述管状加热器1中的水位跟着所述平衡水箱2的水位上升，当所述平衡水箱2的水位上升至所述溢流口3的位置时，溢出的水会通过所述溢流口导管回流到所述补水水箱4中，所述平衡水箱2的水位保持在所述溢流口3缺口的位置，从而控制了所述管状加热器1中的水位处于适当的位置。
当沸腾产生的蒸汽从所述蒸汽容器5的所述蒸汽出口51喷出，此时所述蒸汽出口51会出现冷凝水聚集回流现象，通过所述倾斜凸台6使冷凝水回流到平衡水箱。随着所述补水水箱4的水位不断上升，水位到达水位感应器上限71，受水位感应器控制的水泵马上关闭，停止向所述补水水箱4进水口输水；与此同时，所述补水水箱4的水位会随着蒸汽的产生逐渐下降，当水位下降至水位感应器下限72时，受水位感应器控制的水泵再次打开，所述补水水箱4水位上升，所述平衡水箱2的水位始终被控制在平衡水箱2的所述溢流口3位置，从而保证了所述管状加热器1内的水位处于相对稳定的位置，为蒸汽发生装置稳定产生充足的蒸汽提供保障。如图2和3所示，图上表示为另外两种实施例，均为图1的延伸实施例。其中，图2所示装置设置开口较大的溢流口，而不设置溢流口导管。这种装置可应用于高压蒸汽的发生。在产生高压蒸汽时，需要使补水水箱4和平衡水箱2的气体压力保持平衡，因此需要通过开口较大的溢流口或其他的连通方式，使补水水箱4的气室与平衡水箱2的气室连通，以避免高压蒸汽从平衡水箱2进入补水水箱4时产生噪声。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。