一種管式密集型多孔霧化噴頭組件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，可用于真空蒸發(fā)脫水法對(duì)油液中的水污染進(jìn)行處理。該噴頭組件管式噴頭、過(guò)渡接頭、焊接平管嘴、外套螺母、外密封圈以及內(nèi)密封圈；其中，過(guò)渡接頭與焊接平管嘴之間通過(guò)外套螺母相連，并利用內(nèi)密封圈實(shí)現(xiàn)二者之間的端面密封；該噴頭組件與真空容器之間通過(guò)過(guò)渡接頭上的螺紋結(jié)構(gòu)連接固定，并利用外密封圈實(shí)現(xiàn)噴頭組件與真空容器之間的端面密封，防止漏油。本發(fā)明優(yōu)化了單個(gè)噴嘴的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，有效改善了噴嘴對(duì)油水混合液的霧化破碎效果；并通過(guò)采用集成化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既便于噴頭向真空容器頂部的安裝，又增大了噴頭的流量，從而達(dá)到了提高真空脫水法油水分離效率的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種管式密集型多孔霧化噴頭組件
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于油液處理設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于液壓油真空脫水的管式密集型多孔霧化噴頭組件。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)各種工業(yè)用油的凈化精度要求越來(lái)越嚴(yán)格。水分是油液最為主要的污染物之一，不僅會(huì)影響油液本身的物理化學(xué)性能而使油液變質(zhì)，而且會(huì)對(duì)用油設(shè)備以及系統(tǒng)元件產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅，影響系統(tǒng)的正常工作甚至帶來(lái)破壞性的后果。例如，油液中的水分會(huì)加速油液的氧化變質(zhì)，水分過(guò)高會(huì)惡化油液的低溫性能等。
[0003]為改善油液中水污染的影響，恢復(fù)油液正常的使用性能，目前廣泛采用真空蒸發(fā)脫水法對(duì)油液中的水污染進(jìn)行處理，基本原理為:將油水混合液通過(guò)置于真空容器頂部的噴頭噴淋成細(xì)滴，降落到稍下的網(wǎng)柵上，利用油、水的飽和蒸汽壓不同，實(shí)現(xiàn)油水分離。當(dāng)前，利用真空脫水法對(duì)油液分離的主要問(wèn)題是系統(tǒng)的工作效率低，脫水工作的時(shí)間長(zhǎng)。其中，噴頭射流流場(chǎng)的擴(kuò)散性以及對(duì)油水混合液的霧化效果是提高油水分離效率的關(guān)鍵技術(shù)之一 O
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高真空脫水法油水分離效率的管式密集型多孔霧化噴頭組件，該組件能夠優(yōu)化噴淋?chē)婎^的速度分布和壓力分布，提高油水混合射流流場(chǎng)的擴(kuò)散性，改善射流后液體的霧化破碎效果，從而提高真空脫水法油水分離的效率。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，包括管式噴頭、過(guò)渡接頭、焊接平管嘴、外套螺母、外密封圈以及內(nèi)密封圈；其中，管式噴頭、過(guò)渡接頭以及焊接平管嘴依次相連，管式噴頭與過(guò)渡接頭之間焊接連接，過(guò)渡接頭與焊接平管嘴之間通過(guò)外套螺母相連，并利用內(nèi)密封圈實(shí)現(xiàn)二者之間的端面密封；該噴頭組件與真空容器之間通過(guò)過(guò)渡接頭上的螺紋結(jié)構(gòu)連接固定，并利用外密封圈實(shí)現(xiàn)噴頭組件與真空容器之間的端面密封，防止漏油。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:焊接平管嘴采用A型焊接平管嘴。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:管式噴頭采用圓柱形噴管，其長(zhǎng)280mm，內(nèi)孔直徑為14mm,管壁厚2mm,沿其圓周方向以30°的夾角間隔分布著5個(gè)最小孔徑為2mm、錐角為60°的圓錐形射流孔，且圓錐形射流孔分布在圓柱形噴管的下半圓周面上。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:圓柱形噴管長(zhǎng)度方向上開(kāi)設(shè)有26排共130個(gè)錐形孔，每一排射流孔截面之間的距離為10mm。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:過(guò)渡接頭兩端采用螺紋結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與真空容器和焊接平管嘴的固定連接；中間部分采用六角結(jié)構(gòu)，便于施加力矩，實(shí)現(xiàn)連接固定；兩端面都留有安裝密封圈的圓形溝槽，以便將過(guò)渡接頭壓緊后實(shí)現(xiàn)對(duì)兩連接端面的密封，防止漏油；在過(guò)渡接頭的焊接部位留45°的斜切角，實(shí)現(xiàn)對(duì)二者的緊密焊接。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:焊接平管嘴采用“T”字形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑20_，凸臺(tái)外徑33.5mm、長(zhǎng)6mm,頸部外徑28mm、長(zhǎng)39mm,外表采用光滑結(jié)構(gòu)；焊接平管嘴的凸臺(tái)端面壓緊在過(guò)渡接頭的端面上，通過(guò)外套螺母與過(guò)渡接頭的螺紋實(shí)現(xiàn)緊密連接。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:外套螺母采用M30X1.5的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，通過(guò)與過(guò)渡接頭的螺紋連接，實(shí)現(xiàn)將焊接平管嘴的端面緊壓在過(guò)渡接頭的端面上。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明優(yōu)化了單個(gè)噴嘴的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，有效改善了噴嘴對(duì)油水混合液的霧化破碎效果；并通過(guò)采用集成化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既便于噴頭向真空容器頂部的安裝，又增大了噴頭的流量，從而達(dá)到了提高真空脫水法油水分離效率的目的。本發(fā)明的研究方法和設(shè)計(jì)思路為低壓下油水混合液的射流霧化提供了理論依據(jù)，也可推廣應(yīng)用到其它領(lǐng)域的研究中。
[0015]I)本發(fā)明對(duì)單個(gè)噴嘴的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從液體射流流速、壓力分布和湍流強(qiáng)度三個(gè)方面進(jìn)行仿真分析，確定對(duì)液體霧化破碎效果較好的噴嘴結(jié)構(gòu)形式；2)本發(fā)明將多個(gè)單噴嘴進(jìn)行合理集成，在滿足高霧化破碎效果的同時(shí)，提高集成式噴頭的流量，從而提高油水分離的效率。
【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0016]圖1為本發(fā)明管式密集型多孔噴頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中:I為管式噴頭，2為過(guò)渡接頭，3為焊接平管嘴，4為外套螺母，5為外密封圈，6為內(nèi)密封圈；
[0018]圖2為管式噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2(a)為主視圖，圖2(b)為左視圖；
[0019]圖3為過(guò)渡接頭的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3(a)為主視圖，圖3(b)為左視圖；
[0020]圖4為焊接平管嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為外套螺母的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖5(a)為主視圖，圖5(b)為左視圖；
[0022]圖6為外密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為內(nèi)密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖8為四種不同錐形噴嘴的總壓等值線云圖，其中，圖8(a)為最小直徑2mm、錐角60°的錐形噴嘴總壓等值線云圖，圖8(b)為最小直徑2mm、錐角45°的錐形噴嘴總壓等值線云圖，圖8(c)為最小直徑1mm、錐角60°的錐形噴嘴總壓等值線云圖，圖8 (d)為最小直徑1mm、錐角45°的錐形噴嘴總壓等值線云圖；
[0025]圖9為四種不同錐形噴嘴的瑞動(dòng)能云圖,其中，圖8(a)為最小直徑2mm、錐角60°的錐形噴嘴湍動(dòng)能云圖，圖8(b)為最小直徑2mm、錐角45°的錐形噴嘴湍動(dòng)能云圖，圖8 (c)為最小直徑1mm、錐角60°的錐形噴嘴瑞動(dòng)能云圖，圖8 (d)為最小直徑1mm、錐角45°的錐形噴嘴湍動(dòng)能云圖；
[0026]圖10為四種不同錐形噴嘴的速度云圖,其中，圖8(a)為最小直徑2mm、錐角60°的錐形噴嘴速度云圖，圖8(b)為最小直徑2mm、錐角45°的錐形噴嘴速度云圖，圖8 (c)為最小直徑1mm、錐角60°的錐形噴嘴速度云圖，圖8 (d)為最小直徑1mm、錐角45°的錐形噴嘴速度云圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]參見(jiàn)圖1至圖7，本發(fā)明一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，包括管式噴頭1、過(guò)渡接頭2、焊接平管嘴3、外套螺母4、外密封圈5以及內(nèi)密封圈6 ;其中，管式噴頭1、過(guò)渡接頭2以及焊接平管嘴3依次相連，管式噴頭I與過(guò)渡接頭2之間焊接連接，過(guò)渡接頭2與焊接平管嘴3之間通過(guò)外套螺母4相連，并利用內(nèi)密封圈6實(shí)現(xiàn)二者之間的端面密封；該噴頭組件與真空容器之間通過(guò)過(guò)渡接頭2上的螺紋結(jié)構(gòu)連接固定，并利用外密封圈5實(shí)現(xiàn)噴頭組件與真空容器之間的端面密封，防止漏油。
[0029]參見(jiàn)圖2,管式噴頭2采用圓柱形噴管,其長(zhǎng)280mm,內(nèi)孔直徑為14mm,管壁厚2mm,沿其圓周方向以30°的夾角間隔分布著5個(gè)最小孔徑為2_、錐角為60°的圓錐形射流孔，且圓錐形射流孔分布在圓柱形噴管的下半圓周面上。圓柱形噴管的長(zhǎng)度方向上開(kāi)設(shè)有26排共130個(gè)錐形孔，每一排射流孔截面之間的距離為10mm。
[0030]參見(jiàn)圖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”字形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑20_，凸臺(tái)外徑33.5_、長(zhǎng)6_，頸部外徑28mm、長(zhǎng)39mm，外表采用光滑結(jié)構(gòu)；焊接平管嘴3的凸臺(tái)端面壓緊在過(guò)渡接頭2的端面上，通過(guò)外套螺母4與過(guò)渡接頭2的螺紋實(shí)現(xiàn)緊密連接。
[0032]參見(jiàn)圖5，外套螺母4采用M30X 1.5的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，通過(guò)與過(guò)渡接頭2的螺紋連接，實(shí)現(xiàn)將焊接平管嘴3的端面緊壓在過(guò)渡接頭2的端面上。
[0033]系統(tǒng)工作時(shí)，油液通過(guò)焊接平管嘴3、過(guò)渡接頭2進(jìn)入管式噴頭I內(nèi)，由于真空容器內(nèi)的壓力低于外界大氣壓力，油液在內(nèi)外壓力差的作用下被加速，實(shí)現(xiàn)壓力能與動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)換，從管式噴頭上的小孔內(nèi)高速?lài)姵觥?br> [0034]為改善對(duì)油水混合液的霧化效果，并提高噴頭組件的流量，本發(fā)明針對(duì)管式噴頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析。通過(guò)對(duì)對(duì)圓柱形噴嘴和錐形噴嘴的分析，最終將噴嘴小孔的形狀確定為圓錐形，并對(duì)噴嘴的最小孔徑和錐角進(jìn)行了優(yōu)化，如圖2所示。為提高噴頭組件的流量，將噴嘴沿圓管圓周方向以30°的夾角間隔分布在圓管的下圓周面上，并根據(jù)圓管的長(zhǎng)度和系統(tǒng)的流量要求，合理設(shè)計(jì)噴孔沿軸向分布的距離。
[0035]參見(jiàn)圖8(a)、(b)、(C)和(d)為四種不同噴嘴的射流總壓等值線分布云圖，從圖中可以看出，流體在出噴嘴時(shí)壓力達(dá)到最高值，中心線附近射流的能量比較集中。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，噴嘴孔徑越大則高壓段長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其沿程射流能量損失就越小，且流場(chǎng)壓力分布較均勻、擴(kuò)散也較均勻、壓力梯度也較小，這說(shuō)明液體的壓力能較好的轉(zhuǎn)化為液體的動(dòng)能，便于油水混合液的擴(kuò)散霧化。在低壓條件下，射流液體破碎霧化要依靠自身的湍流擾動(dòng)所產(chǎn)生的擾動(dòng)波使射流表面發(fā)生波動(dòng)，從而達(dá)到使射流流體由連續(xù)流體破碎成單個(gè)液滴的霧化效果。參見(jiàn)圖9(a)、(b)、(C)和(d)為四種不同噴嘴的湍動(dòng)能等值線云圖，從圖中可以看出，四種噴嘴的射流湍流動(dòng)能在噴嘴內(nèi)外徑的突變處變化較大，其中最小孔徑2mm、錐角60°的噴嘴湍流區(qū)域較廣，且在射流核心段兩側(cè)出現(xiàn)較為集中的湍流動(dòng)能變化區(qū)域。射流的湍流度越大，說(shuō)明射流的速度波動(dòng)越大，射流的發(fā)展越充分，擴(kuò)散也就越充分。
[0036]參見(jiàn)圖10(a)、(b)、(C)和(d)為四種不同噴嘴的速度分布云圖，從圖中可看出，隨著噴射過(guò)程的進(jìn)行，射流橫向擴(kuò)散速度逐漸大于射流的縱向速度，由于射流能量的損失及低壓環(huán)境下的破碎，使射流與周?chē)h(huán)境介質(zhì)之間的速度差減小而使射流開(kāi)始發(fā)生擴(kuò)散。當(dāng)噴嘴的最小孔徑為2mm時(shí)，射流的核心段長(zhǎng)度、射流貫穿距離、射流緊密段速度擴(kuò)散錐角以及速度覆蓋范圍較大，這說(shuō)明該結(jié)構(gòu)形式下油水混合物的擴(kuò)散性較好，擴(kuò)散充分，有利于油水的分離。
[0037]對(duì)不同結(jié)構(gòu)尺寸噴嘴(錐形噴嘴:孔徑錐角45°、60° ;圓柱形噴嘴:孔徑1mm、2mm，錐角45°、60° )的射流流場(chǎng)特性中射流流速、壓力分布和湍流強(qiáng)度三個(gè)主要方面進(jìn)行了流場(chǎng)模擬分析，如圖8-10所示。結(jié)果表明，直徑2mm、錐角60°的錐形噴嘴的射流速度分布均勻，壓力分布也比較均勻，射流流場(chǎng)的擴(kuò)散性較其它結(jié)構(gòu)形式的噴嘴好，這說(shuō)明射流霧化后的液滴尺寸分布均勻；同時(shí)射流的貫穿距離大，液體出噴嘴后湍流強(qiáng)度較大，因此射流液體更易破碎霧化。通過(guò)對(duì)真空條件下噴嘴射流流場(chǎng)分析，為研究低壓下油水混合液的射流霧化提供了理論依據(jù)，同時(shí)本專(zhuān)利中的研究方法和思路值得推廣應(yīng)用到其它領(lǐng)域的研究中。
[0038]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，其特征在于:包括管式噴頭(1)、過(guò)渡接頭(2)、焊接平管嘴(3)、外套螺母(4)、外密封圈(5)以及內(nèi)密封圈￠);其中，管式噴頭(1)、過(guò)渡接頭(2)以及焊接平管嘴(3)依次相連，管式噴頭(1)與過(guò)渡接頭(2)之間焊接連接，過(guò)渡接頭(2)與焊接平管嘴(3)之間通過(guò)外套螺母(4)相連，并利用內(nèi)密封圈(6)實(shí)現(xiàn)二者之間的端面密封；該噴頭組件與真空容器之間通過(guò)過(guò)渡接頭(2)上的螺紋結(jié)構(gòu)連接固定，并利用外密封圈(5)實(shí)現(xiàn)噴頭組件與真空容器之間的端面密封，防止漏油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，其特征在于:焊接平管嘴(3)采用A型焊接平管嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，其特征在于:管式噴頭(2)采用圓柱形噴管，其長(zhǎng)280mm,內(nèi)孔直徑為14mm,管壁厚2mm,沿其圓周方向以30°的夾角間隔分布著5個(gè)最小孔徑為2mm、錐角為60°的圓錐形射流孔，且圓錐形射流孔分布在圓柱形噴管的下半圓周面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，其特征在于:圓柱形噴管長(zhǎng)度方向上開(kāi)設(shè)有26排共130個(gè)錐形孔，每一排射流孔截面之間的距離為10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，其特征在于:過(guò)渡接頭(2)兩端采用螺紋結(jié)構(gòu)；中間部分采用六角結(jié)構(gòu)；兩端面都留有安裝密封圈的圓形溝槽；在過(guò)渡接頭(2)的焊接部位留45°的斜切角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，其特征在于:焊接平管嘴⑶采用“T”字形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑20mm,凸臺(tái)外徑33.5mm、長(zhǎng)6mm,頸部外徑28mm、長(zhǎng)39mm，外表采用光滑結(jié)構(gòu)；焊接平管嘴(3)的凸臺(tái)端面壓緊在過(guò)渡接頭(2)的端面上，通過(guò)外套螺母(4)與過(guò)渡接頭(2)的螺紋實(shí)現(xiàn)緊密連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式密集型多孔霧化噴頭組件，其特征在于:外套螺母(4)采用M30X1.5的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，通過(guò)與過(guò)渡接頭(2)的螺紋連接，實(shí)現(xiàn)將焊接平管嘴(3)的端面緊壓在過(guò)渡接頭(2)的端面上。
【文檔編號(hào)】B05B1/06GK104368457SQ201410626074
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】馮永保, 姚曉光, 張安, 李淑智, 馬長(zhǎng)林, 杜文正, 陳珊 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第二炮兵工程大學(xué)