專利名稱：陳氏汽水混合加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)的將蒸汽等直接注入水等液體中，進(jìn)行快速混合和瞬時加熱的裝置，也是最大限度消除汽水混合噪音、振動和水錘，使汽水混合過程成為超靜運(yùn)行過程的裝置。
汽水混合加熱的方式，通常是采用汽管直接將蒸汽送入水箱或三通式加熱器進(jìn)行加熱的。后一種方式更可取。但這一工藝過程仍存在這樣的問題往往在開停閘閥、泵及突然停電時產(chǎn)生嚴(yán)重的水錘現(xiàn)象；混合時產(chǎn)生的噪音仍然很大；汽體對混合器蕊的橫向沖擊力使混合器蕊的性能和使用壽命受到影響和限制；容易造成混合器蕊的斷裂，特別是水錘產(chǎn)生后，能導(dǎo)致加熱器殼體的震裂、管路系統(tǒng)及建筑物的損壞。這樣常常影響加熱過程的進(jìn)行，使經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境效益和人生安全常常受到影響，在很多場合下，使本可大量節(jié)約能源，進(jìn)行高效換熱的直接混合方式被間接換熱取代。
為了解決這一問題，通常的做法是降低閥門開啟速度使之同步，才有可能控制水錘的產(chǎn)生，目前，國內(nèi)生產(chǎn)的三通式汽水混合加熱器對此均有說明。但是，對一般的管路系統(tǒng)來說，很難實(shí)現(xiàn)這一操作。因為徐徐開啟閥門，使之同步，一方面要求機(jī)械結(jié)構(gòu)可行，且操作人員務(wù)必技術(shù)熟練；另一方面，由于管路加熱器系統(tǒng)常常在不同的壓力、不同的流量、不同的流速下運(yùn)行，要人工實(shí)現(xiàn)其同步控制，技術(shù)再熟練，也會有很大的困難，尤其是水壓高于汽壓達(dá)一定值時，更不可能進(jìn)行汽水混合換熱。
本發(fā)明的目的是要提供一種無噪音，無振動，無橫向沖擊力，無水錘現(xiàn)象的汽水混合加熱裝置，它不但能象容積式加熱器那樣，適應(yīng)于汽壓較低的場合，又能迅速地將液體加熱到規(guī)定的溫度區(qū)域，而且能有效地防止和消除汽水混合過程中必然產(chǎn)生的噪音、振動、水錘現(xiàn)象，且無橫向沖擊力，使汽水混合這一高效節(jié)能的直接換熱過程變成超靜運(yùn)行過程。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括一個園管形殼體(5)和一個鉆有很多小孔的園錐管形的混合器蕊(6)，及三級分流混合器(18)；在殼體(5)的一端連接一個園形雙向?qū)Я髌?26)，該導(dǎo)流器集雙向?qū)Я?，旋流混合于一身；在殼體(5)的另一端裝有緩沖閥體(14)，該緩沖閥集混合、緩沖、二級水噴射、消聲、抗聲于一體；在殼體(5)上裝有控制閥(9)，下部裝有入水分支管路，由水入三通(23)水量調(diào)節(jié)閥(22)和入水口(17)組成分流的水水噴射管路；由水入三通(23)和壓力調(diào)節(jié)閥(25)和導(dǎo)流器(26)的一級混合室(3)組成壓力調(diào)節(jié)的汽水混合入水管路。
蒸汽進(jìn)入導(dǎo)流器(26)的雙螺旋進(jìn)汽道(1)，少量蒸汽被一級噴嘴(2)的喇叭形入口收壓，流向板牙形汽道(29)，推動帶頂活塞(28)，并被分流繞過活塞(28)，從不銹鋼孔板(27)上的數(shù)個小孔中噴射進(jìn)入一級混合室(3)，與導(dǎo)流進(jìn)入該室的水迅速混合，完面初級混合加熱過程；與此同時，蒸汽的熱量也以傳熱的方式，通過葉片(4)對暗藏于其內(nèi)的一級混合室(3)中液體進(jìn)行加溫。上述二者使由導(dǎo)流器(26)的水入調(diào)壓閥(25)降壓進(jìn)入的低溫水提高一定的溫度與壓力，以降低二級混合時的汽水溫差，有利于二級混合的平穩(wěn)進(jìn)行。由于一級噴嘴(2)噴射蒸汽的孔，在制作中人為的全部對準(zhǔn)射流嘴(24)，使一級混合與二級混合的過渡區(qū)域形成具備類似蒸汽噴射泵的加壓作用，進(jìn)一步提高了射流嘴(24)的射流強(qiáng)度和一級混合室(3)的壓力。若出現(xiàn)一級混合室(3)壓力大于蒸汽進(jìn)入壓力的情況，在壓差作用下，混合室(3)的水，由不銹鋼孔板(27)上數(shù)個孔返流，推動帶頂活塞(28)，使板牙形汽道(29)關(guān)閉，鎖住了水流繼續(xù)往前的去路，因為帶頂活塞一端帶小園柱頂，一端帶密封錐，活塞來回活動的結(jié)果，便形成一端被園柱支承頂起，存在蒸汽通道，一端帶密封錐可密封回流水通道的狀況，這一設(shè)置使初級混合實(shí)現(xiàn)了壓差自動控制的目的。
蒸汽進(jìn)入導(dǎo)流器(26)的雙螺旋汽道(1)，大部分被予旋葉片(4)上的二維尖劈分為兩半，形成兩股汽流。類似噴氣式飛機(jī)頭部氣道的導(dǎo)流器(26)集軸向?qū)Я鳎瑥较驅(qū)Я?、予旋、初級混合于一身。兩股汽流順著予旋葉片(4)的多維弧面和兩個螺旋尾冀的引導(dǎo)，形成兩股蒸汽向心螺旋流，在旋流汽室(21)中向心螺旋前進(jìn)。使混合器蕊(6)受力均勻，其上全方位小孔汽壓均勻地進(jìn)入了蒸汽。經(jīng)初級混合加熱后的水從射流嘴(24)中高速射流，進(jìn)入二級混合室(20)；在射流吸力，蒸汽向心旋流的向心力，后部水水噴射抽吸力，蒸汽壓力的作用下，蒸汽連續(xù)地從混合器蕊(6)上的全方位立體分部的小孔中強(qiáng)力對射，噴入二級混合室(20)，注入水中，高速流動，瞬時混合換熱，完成了汽水混合加熱的主過程?；旌掀魅?6)的全方位小斜孔，采用嚴(yán)細(xì)分流，對射干繞和減小汽流入水角度的方法，使大部分換熱噪音在這里消除。這一過程如同用整塊石頭投入水中和用同等重量的細(xì)小砂粒投入水中，二者產(chǎn)生的聲響，差異會很大一樣。更何況跳水運(yùn)動員的入水角度也能影響他的成績與濺起的浪花呢？本發(fā)明在蒸汽軸向進(jìn)入后，是經(jīng)予旋葉片(4)予旋的兩股向心旋流，它們在旋流汽室(21)中雙雙螺旋前進(jìn)。一是軸向進(jìn)汽，壓力損失小，整個汽室壓力均勻；雙螺旋前進(jìn)，互補(bǔ)消除了蒸汽供給過程中產(chǎn)生的壓力波動狀況。二是蒸汽軸向進(jìn)入，不論其壓力如何變化，壓差產(chǎn)生的力，對混合器蕊而言，主要為軸向力，不會產(chǎn)生橫向沖擊力而導(dǎo)致混合器蕊的損壞與斷裂。三是兩股旋流，螺旋前進(jìn)，互為補(bǔ)充，并不斷以均勻的力量高速射入二級混合室(20)進(jìn)行混合加熱，與此同時，對換熱噪音而言，變換著的高彈性蒸汽旋流，一方面吸收它、消除它、另一方面又整體包圍了一、二、三級混合室，源源不斷的蒸汽旋流不斷地改變著換熱噪音向外傳遞的方向，進(jìn)一步進(jìn)行干擾消音。這一過程的效果，就如我們在同一地點(diǎn)聽廣播時，晴天收聽效果很好，遇到刮風(fēng)下雨完全聽不清楚的自然現(xiàn)象是一個道理。四是旋流汽室為外園內(nèi)錐形，存在增壓作用，汽流經(jīng)混合器蕊(6)上全方位小孔分流射走后，不會影響整個汽室壓力。由于是旋流蒸汽逐步分流進(jìn)入主混合室(20)，全方位壓力一致后，消除了三通式加熱器的近區(qū)，遠(yuǎn)區(qū)，強(qiáng)區(qū)，弱區(qū)，陽面，陰面的差別。由于后部水水噴射吸力及緩沖閥的單向緩沖作用，更避免了三通式汽水加熱器的死區(qū)現(xiàn)象的產(chǎn)生。五是蒸汽旋流，能給旋流汽室(21)中開機(jī)前的原有余水一次性壓入二級混合室(20)，不會因余水要蒸汽加熱后產(chǎn)生相變才可除去，以致于影響汽室的壓力不均，甚至因此引起水錘的現(xiàn)象。為加熱器的超靜運(yùn)行奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
三級分流混合器(18)和四級分流混合器(12)主要是進(jìn)行分流混合，四級分流混合器(12)的定子葉片還具備將混合水進(jìn)一步進(jìn)行旋流的作用。實(shí)踐證明，經(jīng)二級混合后的混合水，因為是在高速流動中進(jìn)行瞬時混合換熱的，所形成的汽，液兩相流體仍不十分理想。往往還可能出現(xiàn)汽泡流、集中流、柱塞流等現(xiàn)象。尤其是在加熱溫差較大時，表現(xiàn)得更為突出。仍可以看作二元流在此高速流動。三級、四級這兩級混合是以分流，均流、旋流、改變部分流體的方向與流程的方法，機(jī)械地使汽泡表面張力被克服，汽泡被打碎而加速汽體的相變與混合過程，提高汽水混合的質(zhì)量和程度的。這好比我們做面食時和面一樣，必須進(jìn)行反復(fù)搓揉拌和，才能使面團(tuán)均勻一致。
第五級混合是水水噴射，也是保險級。本發(fā)明在殼體(5)下部裝有分支管路，由水入三通(23)壓力調(diào)節(jié)閥(25)，初級混合室(3)調(diào)壓分流后進(jìn)入多級汽水混合的理想水流，經(jīng)蒸汽直接混合為熱水，成為引射介質(zhì)，即被經(jīng)水入三通(23)，流量調(diào)節(jié)閥(22)，入水口(1)水水噴嘴(16)、(13)的低溫水噴射混合，進(jìn)一步提高了汽水混合程度與質(zhì)量。是超靜運(yùn)行的有效手段。
本發(fā)明在殼體(5)上裝有控制閥(9)、管路(7)、(8)、(11)、(10)及排放閥。所述殼體(5)上設(shè)有兩通孔。一孔與排放閥連通，能手動排放污水，接管后，可使這一過程不致影響工作環(huán)境的衛(wèi)生與舒適程度。另一孔通過管路(7)、(8)，接于控制閥(9)的彈簧腔一端，使控制閥(9)的帶套活塞(31)得到了旋流室(21)的蒸汽壓力和推力，使三通式控制閥(9)的溢流泄壓通道處于常閉狀態(tài)?？刂崎y(9)的另一端通過管路(10)、(11)連通至水幕式單向閥前，并使該管路與干管中軸線呈30°夾角，使控制閥(9)的帶套活塞(31)的端面得到了干管水系的壓力，保持常閉狀態(tài)。凡水錘產(chǎn)生，干管水壓勢必超過蒸汽壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力高于旋流汽室(21)蒸汽壓力達(dá)一定值時，干管產(chǎn)生回流。在壓力差作用下，回流經(jīng)管路(10)、(11)，推動活塞(31)，控制閥(9)的溢流通道打開泄壓，使水錘消除在即將形成之中。水錘消除后，(帶套)緩沖活塞(31)在蒸汽壓力和復(fù)位壓力彈簧(30)的推動下迅速復(fù)位；當(dāng)緩沖活塞(31)行進(jìn)至圖3位置時，其活塞緩沖頭(31)與控制閥(9)、三通式殼體組成環(huán)形緩沖液壓腔(33)，使滯留在該腔內(nèi)的余水只能由限流孔(32)排出，導(dǎo)致腔內(nèi)壓力升高，形成對活塞(31)的復(fù)位阻力，減緩了活塞(31)的復(fù)位動作速度，達(dá)到了緩沖的目的，消除了金屬相對位移中的撞擊聲，充當(dāng)了超靜運(yùn)行的衛(wèi)士。
本發(fā)明殼體(5)的另一端連有緩沖閥體(14)。內(nèi)裝有混合緩沖板(15)與四級混合器(12)，緩沖板(15)為雙錐面碟形結(jié)構(gòu)，四級混合器(12)的擋流板為雙球面結(jié)構(gòu)，在

圖1中同向裝置，類似園形抗聲器，具備一定的抗聲作用。由于上述二者同向裝置，使正向水流流動阻力小；返流時阻力大。當(dāng)水錘即將形成時勢必產(chǎn)生高壓，必然超過混合水出水壓力。在壓差作用下，干管產(chǎn)生高壓回流，沖擊緩沖板(15)的內(nèi)錐面和四級混合(12)的內(nèi)球面。內(nèi)錐面與球面同時給出反作用力，迫使其改變方向，并使之形成園盤形水幕，射向緩沖閥(14)的內(nèi)腔弧面，而返流強(qiáng)化水幕的阻尼作用。這種水幕式單向閥如同洪水期間，長江的洪峰阻擋著洞庭湖的洪水出口一樣；它又類似公園中噴泉的二級園盤水幕；使緩沖閥成為水幕式單向閥。這就是高速行駛中的汽車壓過路面的水坑濺起一輪強(qiáng)力水幕，弄臟我衣服后的啟示。在水幕阻住了返流的同時，控制閥(9)趁機(jī)排水泄壓，水錘消除。壓差自動控制與壓差緩沖的良好結(jié)合又一次成功地為超靜運(yùn)行服務(wù)。
所述殼體(5)下部裝有水入三通(23)，將進(jìn)入加熱器的水分為兩股，一股由水入壓力調(diào)節(jié)閥(25)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，確保其壓力值低于進(jìn)入加熱器的蒸汽壓力，裝機(jī)時一次調(diào)定，就可保證加熱器的汽水混合的正常運(yùn)行。這就使多級混合加熱器能象容積式加熱器那樣適應(yīng)各種汽壓場合。另一股水流則通過流量調(diào)節(jié)閥(22)進(jìn)行調(diào)節(jié)，由水入口(17)水水噴嘴(13)噴出，與汽水混合后的熱水進(jìn)行混流換熱。當(dāng)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥(22)的水流壓力較低時，進(jìn)入入水口(17)后，熱水噴嘴(16)能噴射增壓與換熱，當(dāng)這股水流壓力高時，能抽吸熱水噴嘴(16)的熱水換熱與增壓。這里，壓力的變化只存在引射介質(zhì)與工作介質(zhì)的轉(zhuǎn)換，不會影響水水噴射混合的過程。升溫流入水水噴嘴(13)噴射的水，與流來的汽水混合后的熱水混流換熱，增壓，水水噴嘴的設(shè)置一是使加熱器具備對汽水混合部分的抽吸力，二是能提高多級混合加熱器的額定流量。使多級混合加熱器既保持了汽水混合高效節(jié)能的優(yōu)勢，又具備了容積式加熱器能在低汽壓下超靜運(yùn)行的特長。
由于前幾級經(jīng)汽水混合加熱的水，在這里僅作為引射介質(zhì)使用，它自身的壓力變化只存在于引射介質(zhì)與工作介質(zhì)的轉(zhuǎn)換，不會影響水水噴射的進(jìn)行，管路分流對多級加熱器的出口壓力與流量不會有影響。汽水混合的壓力大小對加熱器出口壓力與流量的影響也不起主導(dǎo)作用。這就使汽水混合加熱過程的入水壓力可以人為地根據(jù)蒸汽壓力的大小進(jìn)行有效調(diào)節(jié)和自動控制。這里，一是通過水水噴射對引射介質(zhì)的抽吸作用及前述其它措施，保持了汽水混合過程的穩(wěn)壓區(qū)；二是通過噴射的工作介質(zhì)的螺旋流動進(jìn)一步強(qiáng)化水水在混合段的良好混合；三是水水噴射的流量經(jīng)調(diào)節(jié)可保證加熱器出口的壓力與流量，這一結(jié)構(gòu)特征使多級混合加熱器既保持了直接混合高效節(jié)能的優(yōu)勢，又具備了容積式加熱器等間接換熱設(shè)備既可用于高汽壓又可用于低汽壓、汽水壓差大的特長，而且能通過多級旋流，多級消音等措施達(dá)到超靜運(yùn)行效果，使多級混合加熱器克服了直接混合加熱器噪音大，水錘大，壓力無法調(diào)節(jié)等毛病；也克服了同接換熱器流量小，熱效率低，造價高等毛病，成為走向未來的理想換熱設(shè)備。
本發(fā)明的設(shè)計思想，源于生活，源于自然，源于實(shí)驗，源于理論，它采用增加混合級數(shù)，多功能設(shè)計，優(yōu)化組合，提高混合質(zhì)量，強(qiáng)迫汽液兩相變換程度的方法，有效地防止和消除了集中流、汽泡流、柱塞流向水錘的轉(zhuǎn)換；它采用分流、均流、旋流、限流、抗聲、消聲噴射的多種方式，明顯地降低和消除了汽水混合過程中的噪音；它采用緩沖、返流、限流、取壓、增壓、泄壓的手段，成功地利用了汽水混合過程中壓力的自然變化規(guī)律。本發(fā)明的著眼點(diǎn)，在于消除噪音，橫向沖擊力與水錘現(xiàn)象，擴(kuò)大汽水混合加熱器汽壓的適應(yīng)范圍，達(dá)到超靜運(yùn)行的目的。它是以結(jié)構(gòu)形式的改變，讓其自身實(shí)現(xiàn)同步控制的；對系統(tǒng)情況及操作人員的技術(shù)程度與操作方式?jīng)]有特殊要求，所以是能夠?qū)嵗砥淠康牡?。?jīng)數(shù)年小范圍試運(yùn)行，已達(dá)到了此目的。
本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn)一、汽水多級混合兼顧了國內(nèi)外各種汽水加熱器的優(yōu)良性能與特點(diǎn)，開創(chuàng)了混合加熱由簡易級到多級的先河，提高了汽、水混合的混合質(zhì)量，換熱效率高，節(jié)約能源，初級混合具備類似噴射泵的加壓作用。水水噴射，能對加熱器的流量與壓力進(jìn)行有效控制，大大提高了汽水直接混合的應(yīng)用范圍，使多級混合加熱器既保持了高效節(jié)能的優(yōu)勢，又具備了能適應(yīng)各種水壓與汽壓的特長和超靜運(yùn)行的效果。
二、壓差自動緩沖利用了汽水混合過程中壓力的變化規(guī)律和狀態(tài)，進(jìn)行多級壓差自動緩沖和壓力自控，使整個換熱過程，壓力處于平穩(wěn)狀態(tài)。
三、旋流軸向進(jìn)汽改變進(jìn)汽方向，減少了汽流壓力損失，消除了橫向沖擊力，予旋后的向心旋流蒸汽，壓力平穩(wěn)，具備消聲作用，混合器蕊各部受力均勻。進(jìn)汽壓力一致，開機(jī)時能一次性掃除余水。實(shí)驗中連續(xù)運(yùn)行兩年以上，機(jī)內(nèi)也無結(jié)垢現(xiàn)象產(chǎn)生。
四、高效超靜節(jié)能換熱效率高，節(jié)約能源。由于多級壓差自動緩沖與壓力自動控制，多級消聲的設(shè)置達(dá)到了超靜運(yùn)行的效果。體積小，占地少，投資少，環(huán)境效益好，適用于熱水采暖，中央空調(diào)，集中供熱及工業(yè)生產(chǎn)的各部門。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖及實(shí)施給出，附圖中圖1、加熱器整體結(jié)構(gòu)圖 圖2、一級噴嘴結(jié)構(gòu)3、控制閥結(jié)構(gòu)圖 圖4、導(dǎo)流器(26)零件簡中1)、雙螺旋進(jìn)汽道2)、一級噴嘴 3)、一級混合室4)、予旋葉片5)、殼體 6)、混合器蕊7)、汽壓管路8)、截止閥 9)、控制閥10)、閘閥 11)、返流管路12)、四級混合器13)、二級水水噴嘴 14)、緩沖閥體15)、混合緩沖板16)、混合熱水噴嘴 17)、水入口 18)、三級混合器19)、三級混合室 20)、二級(主)混合室21)、蒸汽旋流室 22)、流量調(diào)節(jié)閥 23)、水入三通24)、射流嘴 25)、壓力調(diào)節(jié)閥 26)、導(dǎo)流器27)、不銹鋼孔板 28)、帶頂活塞29)、板牙形汽道30)、壓力彈簧 31)、(帶套)緩沖活塞32)、限流孔 33)、環(huán)形液壓腔 34)、活塞緩沖頭圖1中殼體(5)的一端連有雙向?qū)Я饔栊?26)，上述予旋器內(nèi)裝有一級噴嘴(2)；另一端連有緩沖閥體(14)及旋流混合板(12)，上述緩沖閥體水入口(17)將熱水噴嘴(16)，混合緩沖板(15)、與緩沖閥聯(lián)為一個整體；并裝有水水噴嘴(13)。殼體(5)內(nèi)裝有混合器蕊(6)，三級混合器(18)；殼體(5)上裝有閥門(9)和管路(7)、(8)、(10)、(11)及壓力表，下部裝有排放閥及水入三通(23)，壓力調(diào)節(jié)閥(25)和流量調(diào)節(jié)閥(22)組成的管路。圖中的加熱器處于工作狀態(tài)。
圖2中一級噴嘴(2)內(nèi)裝有帶頂活塞(28)和不銹鋼孔板(27)，圖中的噴嘴處于噴射蒸汽的工作狀態(tài)。
圖3中控制閥(9)內(nèi)裝有彈簧(30)，帶套活塞(31)，圖中的控制閥處于緩沖工作狀態(tài)。若活塞(31)壓縮彈簧(30)石移到位后，控制閥則處于泄壓排放狀態(tài)。
將加熱器安裝于管路系統(tǒng)中，啟動運(yùn)行，實(shí)施情況如下先打開冷水閥門或啟動水泵，低溫水便從導(dǎo)流器(26)的水入三通(23)進(jìn)入分流，一股進(jìn)入流量調(diào)節(jié)閥(22)后進(jìn)行水水噴射；另一股經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入暗藏于葉片(4)中的三通狀初級混合室(3)并經(jīng)射流嘴(24)進(jìn)入二級(主)混合室(20)；隨即打開蒸汽閥門，蒸汽也從導(dǎo)流器(26)的雙螺旋汽道(1)，分別進(jìn)入一級噴嘴(2)和旋流汽室(21)；進(jìn)入一級噴嘴(2)的蒸汽，經(jīng)喇叭狀入口收壓后推動帶頂活塞(28)，經(jīng)板牙形汽道(29)繞過活塞(28)，由不銹鋼孔板(27)上的數(shù)個小孔噴出，提高初級混合室(3)的水溫與壓力；同時，予旋葉片外的蒸汽也間接傳熱加溫混合室(3)的水溫，縮小進(jìn)入主混合室的汽水溫差，提高射流嘴(24)的噴射強(qiáng)度。另一方面進(jìn)入旋流汽室(21)的蒸汽旋流一次性掃干汽室內(nèi)的余水，并進(jìn)入汽壓管道傳壓給控制閥(9)的緩沖活塞(31)，使之處于關(guān)閉狀態(tài)。旋流蒸汽在掃清余水的同時，立即將蒸汽壓入混合汽蕊(6)上的全方位小斜孔內(nèi)，在向心旋流作用下的向心力，蒸汽壓力，和混合室內(nèi)射流水的射流吸力即水水噴射抽吸力四力作用下，蒸汽便不斷高壓高速注入到二級(主)混合室(20)的水流中，完成混合加熱的主過程，正常的混合加熱便連續(xù)的進(jìn)行。經(jīng)混合后的熱水夾帶著大小不一的汽泡高速流向三級混合器(18)，該混合器不同方位的大小均勻的小孔對高速流體進(jìn)行均勻分流并細(xì)化夾來的汽泡，不同流向與行程的流體在三級混合室(19)中相互混流拌和，流向四級混合器(12)再次分流混合，在定子葉片作用下，旋流后大部流經(jīng)混合緩沖板(15)，小部分由熱水噴嘴收壓噴射予熱水入口(17)的低溫水，這股水流在泵壓作用下，從水水噴嘴(13)高速噴射，與汽水混合的熱水噴射混合，進(jìn)一步消除汽泡和防止汽化現(xiàn)象，并對汽水混合部分產(chǎn)生抽吸力，這樣熱水便以均勻流體狀態(tài)形成了熱水旋流，進(jìn)入系統(tǒng)管路中。
在汽水混合的同時，混合噪音也不斷產(chǎn)生，多緩混合加熱器一是將蒸汽噴射孔開得很小，盡量降低與水的撞擊聲，二是使小孔在各級混合時全方位對射，干擾消聲，三是將噴射孔的入水角度盡量開小，減小入射噪音，四是旋流室的倒錐保持旋流汽壓，讓旋流蒸汽包圍混合室，不讓噪音外傳；五是設(shè)置抗聲裝置，盡量降低噪音，使之達(dá)到超靜運(yùn)行的目的。
由于系統(tǒng)情況是千變?nèi)f化的，水壓與蒸汽的壓力也不可能十分穩(wěn)定，因此，整個混合加熱過程的壓力也會相應(yīng)產(chǎn)生變化，水錘仍有可能產(chǎn)生。一旦有水錘產(chǎn)生，管內(nèi)壓力必然事先波動，因此，本加熱器設(shè)置了多級緩沖裝置。當(dāng)水錘開始時，于管內(nèi)形成的壓力波動傳至加熱器出口，在液體壓差作用下，混合緩沖板(15)的內(nèi)錐面受到壓力沖擊，錐面即改變沖擊力的方向，使水流形成更大的錐面碟形水幕，阻止水流前進(jìn)，同理，四級分流混合器(12)的內(nèi)球面擋水板也可形成半球面形水幕，進(jìn)行阻流，在兩級阻流水幕的作用下，水流只好停止前進(jìn)；與此同時，安裝在水幕式單向閥前的管路(11)亦將壓力傳給了壓差控制閥(9)，即將形成水錘的高壓推動緩沖活塞(31)，使溢流通道打開，干管內(nèi)的水被壓差控制閥(9)的三通出口排水泄壓，水錘也被消除在形成之前。利用壓力波動，壓差變化規(guī)律設(shè)置的控制閥(9)為多級混合加熱器的超靜運(yùn)行充當(dāng)了堅強(qiáng)衛(wèi)士。水錘消除后，緩沖活塞(9)在蒸汽壓力的作用，快速關(guān)閉控制閥(9)。當(dāng)關(guān)閉至圖3狀態(tài)時，便由活塞緩沖頭(34)與控制閥(9)殼體組成了環(huán)形緩沖液壓腔(33)，滯留在腔內(nèi)的水只有從限流孔(32)才能慢慢流出，腔內(nèi)液壓的阻止，使活塞(31)降低了復(fù)位速度，消除了活塞復(fù)位時的金屬撞擊聲，控制閥(9)再次為本加熱器的超靜運(yùn)行充當(dāng)了堅強(qiáng)衛(wèi)士。水錘被消除的同時，混合后的液體在自身壓力和水水噴射抽力作用下，順利地通過緩沖閥體(14)，該閥內(nèi)的水幕也因壓差的形成而形成，消失而消失，加熱器又隨之投入正常運(yùn)行狀態(tài)。
這些結(jié)構(gòu)雖然簡單，但都是一個設(shè)置多種功能、互為補(bǔ)充的，它們是靠混合加熱過程中的變化規(guī)律自行約束的，因而是行之有效的。
權(quán)利要求
1)、一種連續(xù)地將蒸汽直接注入到水等液體中，進(jìn)行直接混合加熱的裝置。它包括一個園管形殼體(5)和一個有很多小斜孔的園錐形混合器蕊(6)及一個園桶形三級分流混合器(18)，其特征在于殼體(5)的一端連有導(dǎo)流器(26)；另一端連有緩沖閥體(14)及水水噴嘴(13)；在殼體(5)上部裝有控制閥(9)及管路(7)、(11)，下部裝有水入三通(23)及其分支管路和壓力調(diào)節(jié)閥(25)，流量調(diào)節(jié)閥(22)由于這些設(shè)置使其具備了“汽水多級混合，壓差自動緩沖，旋流軸向進(jìn)汽，超靜高效節(jié)能”的特色與壓力調(diào)節(jié)功能。
2)根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱器，其導(dǎo)流器(26)的特征在于a，為雙向?qū)Я髌?，軸向?qū)Я髡羝?，徑向?qū)Я魉?，二者為一個交叉整體；水通過徑向?qū)Я骱?，進(jìn)入軸向?qū)Я髌髦醒胛恢茫鋵?dǎo)流轉(zhuǎn)向角為118-138度；形狀為三通式或彎頭式兩種。b、導(dǎo)流器交叉為整體，將入水三通暗藏于蒸汽的予旋葉片(4)內(nèi)。 c、予旋葉片(4)，由二維尖劈和多維弧面組成，尾部為兩組螺旋形尾冀，并分割汽道為兩半，形成雙螺旋汽道(1)。d、一級嘖咀(2)安裝在葉片(4)的二維尖劈中部凸弧上，與暗藏于葉片(4)內(nèi)的入水三通(或彎頭)形狀的一級混合室(3)組成初級混合器，使初級混合在葉片(4)內(nèi)完成。e、予旋葉片(4)具備7-15度向心角，能使旋流產(chǎn)生一定的向心力。
3)、根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱器，其緩沖閥體(14)的特征在于內(nèi)部裝有分流混合器(12)及混合緩沖板(15)水水噴嘴(13)，(16)，后者由水入口(17)與緩沖閥體(14)連為一體；四級分流混合器(12)的雙球面其外球面順流阻力小，內(nèi)球面返流阻力大；且四級分流混合器(12)的三支承點(diǎn)為三塊傾斜于軸線27°的板式定子葉片，對水流具備予旋功能，混合緩沖板(15)為雙錐面碟形結(jié)構(gòu)，外錐面流動阻力小，內(nèi)錐面返流阻力大，上述錐面與球面均可起單向緩沖作用，在壓差作用下，產(chǎn)生的園盤水幕是一種水幕式單向閥。上述錐面球面二者組裝后，具備園形抗聲器的抗聲作用。
4)、根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱器，其控制閥(9)的特征在于a、內(nèi)部裝有復(fù)位壓力彈簧(30)帶套緩沖活塞(31)；控制閥(9)的外殼由一三通形殼體與螺帽組成。在管系中，控制閥一端由管路(7)接入汽室(21)，另一端接入出水干管單向閥前，形成加熱器的自控式旁通泄壓管路。又稱雙壓壓差溢流管路。b、帶套活塞(31)帶有不銹鋼外套，其套可折下維修，又不容易銹蝕。活塞(31)上帶有緩沖頭(34)和限流孔(32)，孔徑∮0.8-1.5；緩沖頭(34)與殼體之間可形成環(huán)形緩沖液壓腔(33)，受壓液體為滯留在腔內(nèi)液體，因限流而升壓；阻尼而緩沖。
5)、根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱器，其導(dǎo)流器(26)內(nèi)按權(quán)利要求2之d款，有一級嘖咀(2)，其特征在于它有一板牙形(內(nèi)腔)汽道(29)；并有一帶頂活塞(28)；有一鉆有數(shù)個小孔的不銹鋼孔板(27)；蒸汽能正向推動活塞，又能繞過活塞進(jìn)入不銹鋼孔板的數(shù)個小孔噴出。反向推動活塞時，活塞能被板牙型汽道導(dǎo)向，由帶頂活塞的外園及錐面封死通道，使液體無法回流。
6)、根據(jù)權(quán)利要求1所述加熱器其特征在于同時具備“汽水多級混合，壓差自動緩沖，旋流軸向進(jìn)汽，超靜高效節(jié)能”的特色與壓力調(diào)節(jié)功能，其超靜保護(hù)，由多級消聲、抗聲、壓差緩沖、壓力自動控制共同組成。其水入三通(23)所聯(lián)閥門(25)，能有效調(diào)節(jié)加熱器進(jìn)行汽水混合的水壓，保證加熱器的汽水混合部分的正常運(yùn)行；所聯(lián)閥門(22)至水入口(17)的管路，能有效分流和調(diào)節(jié)進(jìn)入三通(23)的水量，并供水水噴嘴(13)進(jìn)行水水噴射，保證了出入加熱器的總水量及其可調(diào)性。使多級加熱器既保持了汽水混合高效節(jié)能的優(yōu)勢，又具備容積式加熱器能適應(yīng)各種汽水壓力的特長，并具備超靜運(yùn)行效果。
全文摘要
多級混合加熱器是蒸汽直接注入水中進(jìn)行強(qiáng)力混合加熱的超小型裝置，它由導(dǎo)流器、殼體、多級混合器、消音緩沖器、噴射器與控制管路等組成。是熱水采暖，中央空調(diào)，集中供熱的理想設(shè)施，又可用于工業(yè)生產(chǎn)各部門。它按二元流理論設(shè)計，成功地利用了汽水混合時的壓力變化規(guī)律，集導(dǎo)流、旋流、分流、均流、限流、射流、混流、溢流，返流于一身，融混合、傳熱、噴射、防垢、緩沖、消聲、氣動、液壓、高效、節(jié)能于一體，首開簡易混合為多級混合的先河；獨(dú)具旋流軸向進(jìn)汽，多級壓差自動緩沖，多級混合換熱，多級噴射，多級消聲的特色；能對流量和壓力進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，既有直接混合高效節(jié)能的優(yōu)勢，又具間接換熱適應(yīng)低汽壓的特長和超靜運(yùn)行的效果。是走向未來的理想換熱器。
文檔編號F22D1/00GK1140818SQ9511086
公開日1997年1月22日 申請日期1995年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月19日
發(fā)明者陳剛乾 申請人:陳剛乾