一种孔径可调式混流喷嘴及雾化方法

本发明属于机械，涉及一种射流喷嘴除尘装置，特别是一种孔径可调式混流喷嘴及雾化方法。

背景技术：

1、随着煤炭开采的机械化、自动化、智能化技术水平的不断提高，煤炭年产量也在不断提升。粉尘是煤矿五大灾害之一。随着煤矿大型机械采掘设备的投入，造成了产尘强度增高、产尘量增大，高浓度的粉尘不仅会引发煤尘爆炸，还导致尘肺病患病率增高等一系列新问题，已经成为当前煤矿井下亟待解决的重要难题。

2、喷雾除尘作为一种典型的除尘技术，被井下不同煤矿作业地点的产尘区域广泛应用。而喷嘴雾化效果是影响降尘效率的重要因素，但现有的喷嘴雾化效果一般不佳，尤其是低压条件下雾化效果较差，雾化后的雾滴粒度较大，破碎程度不高，雾场容易被吹散，导致雾滴与粉尘碰撞、凝聚效率不高，降尘效果一般。

3、另外喷嘴使用过程中易堵塞，导致喷雾降尘效率降低，难以及时清理堵塞的物质，仅能通过更换喷嘴来解决问题，更换成本较高；再者，喷嘴的雾场状态难以有效的调节，导致喷嘴的适用性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过伸缩调节轴芯进而调控气液流通量的大小，以排除堵塞且调整雾场状态的孔径可调式混流喷嘴及雾化方法。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种孔径可调式混流喷嘴，包括上下分隔有气流腔室、混流腔室的筒壳，所述气流腔室连接进气口，所述混流腔室连接进液口，所述筒壳于所述混流腔室的底壁开通喷口，所述筒壳上由所述气流腔室穿入调节轴芯至所述混流腔室，所述调节轴芯外周设置旋流路径，所述调节轴芯内开设连通所述气流腔室与所述混流腔室的导气路径，所述调节轴芯沿所述筒壳轴向伸缩调节，所述调节轴芯与所述筒壳之间穿接锁止组件。

3、在上述的孔径可调式混流喷嘴中，所述筒壳内由隔板分隔形成所述气流腔室和所述混流腔室，所述筒壳于所述气流腔室的顶壁开通插装孔一，所述隔板上对应开通插装口二，所述调节轴芯依次穿接所述插装孔一、所述插装孔二形成螺纹啮合装配。

4、在上述的孔径可调式混流喷嘴中，所述混流腔室包括上下衔接的直筒腔和圆锥腔，所述圆锥腔的小端连通所述喷口；所述调节轴芯的底端呈锥形头，所述锥形头的底端固设分隔针，所述分隔针由所述圆锥腔小端伸向所述喷口。

5、在上述的孔径可调式混流喷嘴中，所述进气口由所述筒壳的一侧正对轴线垂直设置，所述进液口由所述筒壳的另一侧对准所述调节轴芯的切线方向设置，所述导气路径的顶端弯折连通所述气流腔室，所述导气路径的底端通过分叉口连通所述混流腔室。

6、在上述的孔径可调式混流喷嘴中，所述旋流路径为绕所述调节轴芯外周螺旋设置的凹槽，所述旋流路径的下端开设于所述分叉口上方。

7、在上述的孔径可调式混流喷嘴中，所述锁止组件包括固定螺钉，所述调节轴芯的顶部设置固定盘，所述固定盘上开通固定孔，所述筒壳顶壁上开设若干螺纹孔，所述固定螺钉由上至下依次穿接所述固定孔、所述螺纹孔形成螺纹啮合锁紧。

8、在上述的孔径可调式混流喷嘴中，所述螺纹孔的底部固设吸铁石，所述吸铁石与所述固定螺钉形成磁吸固定。

9、在上述的孔径可调式混流喷嘴中，所述筒壳于所述喷口的外侧固设集流罩，所述集流罩为圆锥罩壳，所述圆锥罩壳由所述筒壳朝下逐渐扩张，所述圆锥罩壳外周壁上圈围开设若干负压吸流口，所述负压吸流口呈梯形口。

10、一种孔径可调式混流喷嘴的雾化方法，包括以下步骤：

11、s1、由进气口通入空气，空气从气流腔室进入导气路径，通过分叉口进入混流腔室；由进液口通入高压水，高压水沿切线进入混流腔室内，由旋流路径导向螺旋下行；高压水与空气在调节轴芯的锥形头与混流腔室的圆锥腔之间充分混合；通过空气倾斜喷出角度与高压水旋流角度增加气液间剪切力，气液雾化形成射流雾滴后由喷口喷射；

12、s2、若调节轴芯的锥形头与混流腔室的圆锥腔之间因杂物堵塞流道时，先通过外力将固定螺栓拔下，然后转动调节轴芯使其沿轴线上移，逐渐增加锥形头与圆锥腔之间的距离，同步增加环形圆锥通道的截面积，增加气流和高压水的流量，进而加大冲击力冲开杂物，起到疏通防堵作用；

13、s3、当需改变气液雾化效果和雾场状态时，先通过外力将固定螺栓拔下，然后转动调节轴芯使其沿轴线移动，通过调节气液混合的流通量对应改变耗气耗水量、雾化状态和雾化效果，直至达到需求，重新插入固定螺栓形成锁紧固定。

14、在上述的孔径可调式混流喷嘴的雾化方法中，在步骤s1中，射流雾滴经过集流罩形成伞状喷射约束形态，外周含尘气流通过负压吸流口进入集流罩中，含尘气流与雾场混合使粉尘与雾滴碰撞、湿润后增重，在重力作用下发生沉降，实现除尘效果。

15、与现有技术相比，本孔径可调式混流喷嘴及雾化方法具有以下有益效果：

16、1、利用气液两相混合离心旋转的方式增强喷嘴雾化效果，向喷嘴内通入空气和水，水经过离心旋转，并在气流的扰动下雾化，并增加动能。

17、2、在喷嘴口外侧安装集流罩，有效约束雾场的形态，减少雾场外围低浓度雾滴受风流扰动的影响而导致的无效雾场，并可通过高速雾场形成的负压作用，从吸流口吸入大量含尘气流，净化喷嘴附近的污染空气。

18、3、通过改变喷嘴孔径大小，不仅解决了喷嘴易堵塞的问题，还能够控制雾化效果和雾场状态，更有效的适用于现场复杂的产尘环境。

19、综上，该喷嘴结构不仅具有雾化效果可调、水耗量可调、维护成本低的特点，同时还具有除尘效率高的优势。

技术特征：

1.一种孔径可调式混流喷嘴，包括上下分隔有气流腔室、混流腔室的筒壳，所述气流腔室连接进气口，所述混流腔室连接进液口，其特征在于，所述筒壳于所述混流腔室的底壁开通喷口，所述筒壳上由所述气流腔室穿入调节轴芯至所述混流腔室，所述调节轴芯外周设置旋流路径，所述调节轴芯内开设连通所述气流腔室与所述混流腔室的导气路径，所述调节轴芯沿所述筒壳轴向伸缩调节，所述调节轴芯与所述筒壳之间穿接锁止组件。

2.如权利要求1所述的孔径可调式混流喷嘴，其特征在于，所述筒壳内由隔板分隔形成所述气流腔室和所述混流腔室，所述筒壳于所述气流腔室的顶壁开通插装孔一，所述隔板上对应开通插装口二，所述调节轴芯依次穿接所述插装孔一、所述插装孔二形成螺纹啮合装配。

3.如权利要求2所述的孔径可调式混流喷嘴，其特征在于，所述混流腔室包括上下衔接的直筒腔和圆锥腔，所述圆锥腔的小端连通所述喷口；所述调节轴芯的底端呈锥形头，所述锥形头的底端固设分隔针，所述分隔针由所述圆锥腔小端伸向所述喷口。

4.如权利要求3所述的孔径可调式混流喷嘴，其特征在于，所述进气口由所述筒壳的一侧正对轴线垂直设置，所述进液口由所述筒壳的另一侧对准所述调节轴芯的切线方向设置，所述导气路径的顶端弯折连通所述气流腔室，所述导气路径的底端通过分叉口连通所述混流腔室。

5.如权利要求4所述的孔径可调式混流喷嘴，其特征在于，所述旋流路径为绕所述调节轴芯外周螺旋设置的凹槽，所述旋流路径的下端开设于所述分叉口上方。

6.如权利要求1所述的孔径可调式混流喷嘴，其特征在于，所述锁止组件包括固定螺钉，所述调节轴芯的顶部设置固定盘，所述固定盘上开通固定孔，所述筒壳顶壁上开设若干螺纹孔，所述固定螺钉由上至下依次穿接所述固定孔、所述螺纹孔形成螺纹啮合锁紧。

7.如权利要求6所述的孔径可调式混流喷嘴，其特征在于，所述螺纹孔的底部固设吸铁石，所述吸铁石与所述固定螺钉形成磁吸固定。

8.如权利要求1所述的孔径可调式混流喷嘴，其特征在于，所述筒壳于所述喷口的外侧固设集流罩，所述集流罩为圆锥罩壳，所述圆锥罩壳由所述筒壳朝下逐渐扩张，所述圆锥罩壳外周壁上圈围开设若干负压吸流口，所述负压吸流口呈梯形口。

9.一种孔径可调式混流喷嘴的雾化方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的孔径可调式混流喷嘴的雾化方法，其特征在于，在步骤s1中，射流雾滴经过集流罩形成伞状喷射约束形态，外周含尘气流通过负压吸流口进入集流罩中，含尘气流与雾场混合使粉尘与雾滴碰撞、湿润后增重，在重力作用下发生沉降，实现除尘效果。

技术总结
本发明提供了一种孔径可调式混流喷嘴及雾化方法，包括上下分隔有气流腔室、混流腔室的筒壳，气流腔室连接进气口，混流腔室连接进液口，筒壳于混流腔室的底壁开通喷口，筒壳上由气流腔室穿入调节轴芯至混流腔室，调节轴芯外周设置旋流路径，调节轴芯内开设连通气流腔室与混流腔室的导气路径，调节轴芯沿筒壳轴向伸缩调节，调节轴芯与筒壳之间穿接锁止组件。本发明利用气液两相混合离心旋转的方式增强喷嘴雾化效果，向喷嘴内通入空气和水，水经过离心旋转，并在气流的扰动下雾化，并增加动能。通过改变喷嘴孔径大小，不仅解决了喷嘴易堵塞的问题，还能够控制雾化效果和雾场状态，更有效的适用于现场复杂的产尘环境。

技术研发人员：于海明,李旭,程卫民,谢瑶,李旺,乔欣,聂文,周刚,刘强,彭慧天,王相,张艺文,綦晗
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29