專利名稱：超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種霧化裝置，具體地說是一種耦合了超聲波的壓力旋轉(zhuǎn)霧化噴嘴。
背景技術(shù)：
超細霧化是實現(xiàn)燃氣輪機濕壓縮技術(shù)被廣泛應(yīng)用的前提和關(guān)鍵技術(shù)之一。在濕壓 縮過程中，液滴的尺寸大小直接決定了濕壓縮系統(tǒng)的工作性能，只有被完全蒸發(fā)的液滴才 能使?jié)駢嚎s系統(tǒng)發(fā)揮最大的潛力。液滴太大，除了不能完全蒸發(fā)外，較大的液滴會沖擊壓氣 機的葉輪，縮短壓氣機的使用壽命。這就要求開發(fā)一種新型的霧化噴嘴能產(chǎn)生索特直徑在 幾個微米到十幾微米的霧滴，以滿足濕壓縮的要求。 壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴是一種利用噴嘴內(nèi)部的旋流件使液體產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，并在收斂的通 道內(nèi)加速噴出，形成空心錐狀液膜以致霧化的霧化器，其特點是形成的霧滴索特直徑較小， 分布較為均勻，其缺點是在其索特直徑小到一定程度之后，若想進一步減小液滴尺寸需要 極高的噴射壓力。為了進一步降低壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴的霧滴尺寸，并考慮到壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴是一 種液膜霧化，超聲波被耦合進壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴中。通過精心控制壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴的噴霧角，使由 超聲換能器產(chǎn)生的高頻振動直接作用到壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴所形成的液膜上，可以實現(xiàn)進一步的 霧化。 與本發(fā)明有關(guān)的公開報道有JP4169705(A) JP4169704(A)禾P JP4169703(A)這三 份專利專利文件中公開的技術(shù)方案，主要針對的是簡單直射式壓力噴嘴和超聲波噴嘴的結(jié) 合；US 3784105(A)、GB 941181(A)和GB 1355647(A)的專利文件中提到了三個以超聲波霧 化為主，在液體出口處加一個能使液體旋轉(zhuǎn)起來的小帽的噴嘴的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠為燃氣輪機濕壓縮系統(tǒng)提供索特直徑在幾微米
至十幾微米之間的超細霧滴的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 包括超聲波換能器和壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口兩個部分；所述的超聲換能器包括換能器 后蓋板、預(yù)緊螺栓及螺母、壓電晶體和噴嘴前蓋；所述的壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口包括引流件、墊 片、旋流件和噴嘴頭；壓電晶體通過預(yù)緊螺栓及螺母加緊在噴嘴前蓋與換能器后蓋板之間； 噴嘴頭安裝在引流件置于噴嘴前蓋前端，引流件和旋流件置于噴嘴頭中，引流件與旋流件 中間夾墊片，噴嘴頭和噴嘴前蓋之間有0型密封圈；旋流件中間開有旋流室。
本發(fā)明還可以包括 1、旋流件中間的旋流室有一個錐狀的漸縮流道，旋流件側(cè)面開有導(dǎo)流孔，所述導(dǎo) 流孔的開口方向與旋流室內(nèi)壁面垂直相切，導(dǎo)流孔的個數(shù)為l-4個，均勻分布于旋流件側(cè)面。 2、引流件為單側(cè)開槽，槽寬和槽深的比值為1. 5-2. 5。
3、超聲換能器的工作頻率在40kHz-120kHz。
4、噴嘴頭開圓錐孔。 本發(fā)明中的旋流件、墊片、弓|流件和噴嘴前件使用的材料為高級不銹鋼，而其他部分用耐高壓合金鋼即可。 本發(fā)明是根據(jù)壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴的液膜霧化機理和超聲霧化的毛細波機理發(fā)明的。
壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴的液膜霧化機理認為從壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴噴出的液體是以空心錐狀液膜形式存在的，在環(huán)境介質(zhì)氣動拽力的作用下，液膜上的微小擾動被放大，形成較大的擾動，受大擾動的影響，液膜表面會產(chǎn)生明顯的波動，這種液膜不穩(wěn)定，很容易產(chǎn)生液絲，最終形成液滴。 超聲波霧化的毛細波機理是當(dāng)液膜流過高頻振動的固體表面時，在液膜的表面會
形成毛細波，毛細波的波峰在拜托了液體的表面張力束縛之后便形成細小的液滴。
結(jié)合這兩個機理，具體做法如下液體首先通過引流件，偏離中心位置，然后流過
旋流器，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的液膜，超聲換能器通電后將電能轉(zhuǎn)化為固體表面的振動能，固體表
面的振動會對液膜會產(chǎn)生極強的擾動，從而增加霧化的湍動能量，提高霧化質(zhì)量。 本發(fā)明提供的霧化裝置，可以在壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴的基礎(chǔ)上進一步產(chǎn)生索特直徑為幾
微米到微米的液滴，克服了壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴在液滴尺寸小到一定程度之后的壓力瓶頸。 與JP4169705(A)JP4169704(A)和JP4169703 (A)這的專利專利文件中公開的
技術(shù)方案相比，本專利所采用壓力旋轉(zhuǎn)式噴嘴與超聲波噴嘴結(jié)合有實質(zhì)的區(qū)別；與US
3784105(A)、 GB 941181(A)和GB 1355647(A)的專利文件中公開的技術(shù)方案相比，本發(fā)明
是以壓力旋轉(zhuǎn)霧化作為主要霧化手段，超聲波作為輔助手段，這要求本發(fā)明在設(shè)計時首先
考慮旋流室的設(shè)計，旋流件+墊片+導(dǎo)流件的設(shè)計使本發(fā)明的工作壓力大大提高，充分使壓
力旋轉(zhuǎn)霧化的優(yōu)勢得到發(fā)揮。在此基礎(chǔ)上，輔以超聲波的作用，使得本發(fā)明能達到濕壓縮對
霧滴粒徑的要求。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面示意 圖2是旋流件的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述 結(jié)合圖1和圖2。本發(fā)明的霧化噴嘴包括超聲波換能器和壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口兩個部分；超聲換能器包括換能器后蓋板5、預(yù)緊螺栓和螺母3、壓電晶體4和噴嘴前蓋2 ;所述的壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口包括引流件6，墊片8，旋流件9和噴嘴頭1 。位于旋流件9中間的旋流室有一個錐狀的漸縮流道，其側(cè)面開有導(dǎo)流孔，開口方向與旋流室內(nèi)壁面垂直相切，開孔方式為先開大孔再開小孔，導(dǎo)流孔的個數(shù)為l-4個，均勻分布于旋流件側(cè)面。
弓|流件6為單側(cè)開槽。槽寬和槽深的比值為1. 5-2. 5。旋流件9置于引流件6之前，中間夾墊片2。噴嘴頭1和噴嘴前蓋2之間用0型密封圈7密封。超聲換能器的工作頻率在40kHz-120kHz，置于整個噴嘴的后部。噴嘴頭1開圓錐孔，圓錐孔的開孔角度為噴嘴設(shè)計時所算得的噴霧角值。本發(fā)明中的旋流件、墊片、引流件和噴嘴前件使用的材料為高級不
4銹鋼，而其他部分用耐高壓鋼即可。 本發(fā)明中的旋流器9，墊片8，引流件6和噴嘴頭1采用激光打孔、精磨及拋光等加
工工藝。
權(quán)利要求
一種超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，包括超聲波換能器和壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口兩個部分；其特征是所述的超聲換能器包括換能器后蓋板、預(yù)緊螺栓及螺母、壓電晶體和噴嘴前蓋；所述的壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口包括引流件、墊片、旋流件和噴嘴頭；壓電晶體通過預(yù)緊螺栓及螺母加緊在噴嘴前蓋與換能器后蓋板之間；噴嘴頭安裝在引流件置于噴嘴前蓋前端，引流件和旋流件置于噴嘴頭中，引流件與旋流件中間夾墊片，噴嘴頭和噴嘴前蓋之間有O型密封圈；旋流件中間開有旋流室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是旋流件中間的旋流室有一個錐狀的漸縮流道，旋流件側(cè)面開有導(dǎo)流孔，所述導(dǎo)流孔的開口方向與旋流室內(nèi)壁面垂直相切，導(dǎo)流孔的個數(shù)為l-4個，均勻分布于旋流件側(cè)面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是引流件為單側(cè)開槽，槽寬和槽深的比值為1. 5-2. 5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是超聲換能器的工作頻率在40kHz-120kHz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是超聲換能器的工作頻率在40kHz-120kHz。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是噴嘴頭開圓錐孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是噴嘴頭開圓錐孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是噴嘴頭開圓錐孔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器，其特征是噴嘴頭開圓錐孔。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種超聲波與壓力旋轉(zhuǎn)霧化器。包括超聲波換能器和壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口兩個部分；所述的超聲換能器包括換能器后蓋板、預(yù)緊螺栓及螺母、壓電晶體和噴嘴前蓋；所述的壓力旋轉(zhuǎn)液體噴口包括引流件、墊片、旋流件和噴嘴頭；壓電晶體通過預(yù)緊螺栓及螺母加緊在噴嘴前蓋與換能器后蓋板之間；噴嘴頭安裝在引流件置于噴嘴前蓋前端，引流件和旋流件置于噴嘴頭中，引流件與旋流件中間夾墊片，噴嘴頭和噴嘴前蓋之間有O型密封圈；旋流件中間開有旋流室。本發(fā)明提供的霧化裝置，可以在壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴的基礎(chǔ)上進一步產(chǎn)生索特直徑為幾微米到微米的液滴，克服了壓力旋轉(zhuǎn)噴嘴在液滴尺寸小到一定程度之后的壓力瓶頸。
文檔編號B05B17/04GK101703980SQ20091007314
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者岳國強, 張正一, 朱榮凱, 王杰, 鄭群 申請人:哈爾濱工程大學(xué)