一种气水混合喷射器的制作方法

1.本实用新型涉及一种气水混合喷射器。


背景技术：

2.调蓄池自动冲洗装置，因具有节省人工、清洗效果好、工作效率高、避免作业人员窒息危险等优点已经得到了广泛应用。但传统的喷射器清洗装置，仅仅是利用水泵形成高速冲洗水柱对调蓄池内进行冲洗。为了提高冲洗的效率、增加冲洗范围，可以在冲洗的水柱中加入气泡，利用气泡强烈撞击待冲洗表面，使水池中的杂质被充分打散、翻滚、清洗、传送。但于此同时，因空气与水的密度差较大，现有的冲洗装置常出现气水混合不充分、冲洗时气水分层等情况，这些都严重影响了冲洗的效果，降低了气水混合冲洗装置的实用性。


技术实现要素：

3.为了提高气水混合喷射效果，本实用新型提供了一种气水混合喷射器，所述气水混合喷射器只需要利用原有水泵的动力就可以实现对冲洗水柱进行充气(无需向空气加压)，完成充气后还可以克服水与空气的密度差，在冲洗水柱中形成均匀的气泡，最终提高冲洗装置的清洗范围和清洗的效果。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种气水混合喷射器，包括内外套设的内喷嘴和喷嘴外套管，内喷嘴和喷嘴外套管之间形成内空腔，喷嘴外套管的一端设有引射介质入口，喷嘴外套管的侧壁上设有被引射介质入口，喷嘴外套管的另一端设有混合物出口，被引射介质入口与内空腔连通，内喷嘴能够喷射出螺旋式前进的流体,混合物出口外连接有气液混合管。
6.内喷嘴的轴线与喷嘴外套管的轴线重合，内喷嘴的出口端朝向混合物出口，内喷嘴和喷嘴外套管之间形成环形的内空腔。
7.内喷嘴为筒形结构，内喷嘴的出口端的内径小于内喷嘴的入口端的内径，内喷嘴的内表面含有依次连接的内大径段、内锥形段和内小径段，内喷嘴的内表面设有多个螺旋导流片。
8.螺旋导流片含有依次连接的平直形片段和螺旋弯曲片段，平直形片段为平板形的片状结构，内喷嘴的轴线位于平直形片段所在的平面内，螺旋弯曲片段为螺旋形弯曲的片状结构。
9.平直形片段位于所述内大径段内，螺旋弯曲片段位于所述内锥形段和内小径段内，位于内喷嘴的出口端的相邻两个螺旋导流片之间的距离小于位于内喷嘴的入口端的相邻两个螺旋导流片之间的距离。
10.内喷嘴为柱状结构，内喷嘴的出口端的外径小于内喷嘴的入口端的外径，内喷嘴的外表面含有依次连接的外大径段、外锥形段和外小径段，内喷嘴内设有多个螺旋导流通道。
11.螺旋导流通道含有依次连接的平直形通道段和螺旋弯曲通道段，平直形通道段的
轴线与内喷嘴的轴线平行，螺旋弯曲通道段的中心线为螺旋线。
12.平直形通道段位于所述外大径段内，螺旋弯曲通道段位于所述外锥形段和外小径段内，位于内喷嘴的出口端的螺旋导流通道的内径小于位于内喷嘴的入口端的螺旋导流通道的内径。
13.气液混合管内设有紊流发生器，紊流发生器含有多个立柱，多个立柱沿气液混合管的周向间隔排列，相邻的两个立柱之间的距离为5mm
‑
15mm。
14.气液混合管内设有紊流发生器，紊流发生器呈圆形板状结构，紊流发生器内设有多个通孔，通孔的内径为5mm
‑
10mm。
15.本实用新型的有益效果是：所述气水混合喷射器只需要利用原有水泵的动力就可以实现对冲洗水柱进行充气(无需向空气加压)，完成充气后还可以克服水与空气的密度差，在冲洗水柱中形成均匀的气泡，最终提高冲洗装置的清洗范围和清洗的效果。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
17.图1是气水混合喷射器的示意图。
18.图2是气水混合喷射器的使用状态示意图。
19.图3是第一种内喷嘴的示意图。
20.图4是第二种内喷嘴的示意图。
21.图5是第一种紊流发生器的示意图。
22.图6是第二种紊流发生器的示意图。
23.1、内喷嘴；2、喷嘴外套管；3、气液混合管；4、进水管；5、进气管；
24.11、内喷嘴的出口端；12、内喷嘴的入口端；13、螺旋导流片；14、螺旋导流通道；
25.21、引射介质入口；22、被引射介质入口；23、混合物出口；24、内空腔；
26.31、紊流发生器；
27.131、平直形片段；132、螺旋弯曲片段；
28.141、平直形通道段；142、螺旋弯曲通道段；
29.311、立柱；312、通孔。
具体实施方式
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
31.一种气水混合喷射器，包括内外套设的内喷嘴1和喷嘴外套管2，内喷嘴1和喷嘴外套管2之间形成内空腔24，喷嘴外套管2的一端设有引射介质入口21，喷嘴外套管2的侧壁上设有被引射介质入口22，喷嘴外套管2的另一端设有混合物出口23，被引射介质入口22与内空腔24连通，内喷嘴1能够喷射出螺旋式前进的流体，混合物出口23外连接有气液混合管3，如图1和图2所示。
32.所述气水混合喷射器的工作原理与现有的文丘里喷嘴基本相同。工作时，高压水从引射介质入口21进入，首先从内喷嘴的出口端11喷出，高速的水流在内空腔24内形成负
压，进而吸引空气从被引射介质入口22进入，空气和高压水在内空腔24中混合后从混合物出口23喷出。由于空气与水的密度差较大，空气和高压水在内空腔24中混合后从混合物出口23喷出容易形成气液分离，这将大大降低气水混合冲洗装置的实用性。所以，本实用新型采用了内喷嘴1能够喷射出螺旋式前进的流体的形式。
33.在本实施例中，内喷嘴1的轴线与喷嘴外套管2的轴线重合，内喷嘴的出口端11朝向混合物出口23，内喷嘴的入口端12朝向引射介质入口21，内喷嘴1和喷嘴外套管2之间形成环形的内空腔24。
34.由于空气与水的密度差较大，冲洗出口处容易形成气液分离，这将大大降低气水混合冲洗装置的实用性。因此，所述气水混合喷射器采用了以下优选的设计方案：1、采用导向喷嘴，喷嘴内设置有导流片或导向流道，使得水柱经喷嘴后形成沿轴向螺旋流动状态，内喷嘴1喷射出螺旋式前进的流体可以采用以下两种方式实现。
35.内喷嘴1的第一种实现方式为：内喷嘴1为筒形结构，内喷嘴1的内表面设有多个螺旋导流片13，多个螺旋导流片13沿内喷嘴1的周向均匀间隔排布。内喷嘴的出口端11的内径小于内喷嘴的入口端12的内径，内喷嘴1的内表面含有依次连接的内大径段、内锥形段和内小径段，如图3所示。
36.螺旋导流片13含有依次连接的平直形片段131和螺旋弯曲片段132，平直形片段131为平板形的片状结构，螺旋弯曲片段132为螺旋形弯曲的片状结构，内喷嘴1的轴线位于平直形片段131所在的平面内。平直形片段131可以减小冲击损失，螺旋弯曲片段132可以促使水柱沿导流片形成周向流动速度，螺旋导流片13采用流线型设计，以增强其流体动力学特性，减小不必要的流动损失。
37.平直形片段131位于所述内大径段内，螺旋弯曲片段132位于所述内锥形段和内小径段内，位于内喷嘴的出口端11的相邻两个螺旋导流片13之间的距离小于位于内喷嘴的入口端12的相邻两个螺旋导流片13之间的距离。
38.内喷嘴1的第二种实现方式为：内喷嘴1为柱状结构，内喷嘴1内设有多个螺旋导流通道14，多个螺旋导流通道14沿内喷嘴1的周向均匀间隔排布。内喷嘴的出口端11的外径小于内喷嘴的入口端12的外径，内喷嘴1的外表面含有依次连接的外大径段、外锥形段和外小径段，如图4所示。
39.螺旋导流通道14含有依次连接的平直形通道段141和螺旋弯曲通道段142，平直形通道段141的轴线与内喷嘴1的轴线平行，螺旋弯曲通道段142的中心线为螺旋线，螺旋导流通道14的断面为圆形、椭圆形或弧线形。平直形通道段141可以减小冲击损失，各个螺旋弯曲通道段142沿着周向弯曲，促使进入流道的水柱沿流道形成周向的流动速度。
40.平直形通道段141位于所述外大径段内，螺旋弯曲通道段142位于所述外锥形段和外小径段内，位于内喷嘴的出口端11的螺旋导流通道14的内径小于位于内喷嘴的入口端12的螺旋导流通道14的内径。
41.在本实施例中，内喷嘴1为一体式结构，内喷嘴1可以通过焊接或铸造成型，内喷嘴1能够喷射出多股螺旋式前进的流体，每股螺旋式前进的流体(也可以成为水柱)的喷射方向与内喷嘴1的轴线之间的夹角为20
°
至70
°
。
42.采用该内喷嘴1后，内喷嘴1喷出的水流同时拥有轴向和周向的流动速度，增加了气液接触面积，增加了水柱的紊流度。但空气被旋转水柱裹挟后，初期形成的还是比较大的
气泡。因此，优选的，应利用旋转水流的紊流流动状态，继续促使气液混合两相流的充分发展，之后自然形成均匀的气水两相流。可以在混合物出口23外连接有气液混合管3，气液混合管3的轴线与喷嘴外套管2的轴线重合，气液混合管3内设有紊流发生器31，气液混合管3的尺寸可以根据需要而定。紊流发生器31采用以下两种方式实现：
43.紊流发生器31的第一种实现方式为，紊流发生器31内含有多个条形间隙，紊流发生器31含有多个立柱311，立柱311的长度方向为气液混合管3的直径方向，多个立柱311沿气液混合管3的周向均匀间隔排列，相邻的两个立柱311之间的距离可以为5mm
‑
15mm，相邻的两个立柱311之间形成条形间隙，如图5所示。
44.紊流发生器31的第二种实现方式为，紊流发生器31呈圆形或环形板状结构，紊流发生器31内设有多个通孔312，多个通孔312沿紊流发生器31的直径方向呈环形排列，通孔312的内径可以为5mm
‑
10mm，如图6所示。紊流发生器31也可以采用金属丝网。
45.内喷嘴1喷出的螺旋式气水两相流，经过紊流发生器31的条形间隙或通孔312后，进一步加速气液混合的速度，紊流发生器31的条形间隙或通孔312用于破环流体近壁面的边界层、破碎较大的气泡，但同时不宜造成过大的流动阻力。
46.下面介绍该气水混合喷射器的工作过程。
47.引射介质入口21外依次连接进水管4和水泵，引射介质入口21也可以成为高压水入口，内喷嘴1内含有多个螺旋导流片13，被引射介质入口22外连接进气管5，被引射介质入口22也可以成为空气入口，进气管5的入口始终处于开放的大气环境中，混合物出口23外连接气液混合管3，气液混合管3内壁面设置有紊流发生器31，紊流发生器31的出口为冲洗出口，如图1和图2所示。
48.工作时，水泵将水压提高，水依次经过进水管4和引射介质入口21进入该气水混合喷射器的内喷嘴1，水在内喷嘴1中进行减压，并同时在螺旋导流片13的作用下形成螺旋式前进的高速流动状态，并从内喷嘴1喷出；高速流动的水柱会在内喷嘴1外侧的环形的内空腔24中形成负压，在压力差的作用下将环境中的空气依次经进气管5和被引射介质入口22吸入，并通过内空腔24中螺旋式前进的高速流动水柱裹挟进入气液混合管3。
49.在气液混合管3中，被裹挟的空气在螺旋式前进的水柱紊流的作用下与水柱充分混合发展；裹挟空气的水流遇到设置在气液混合管3内壁面的紊流发生器31后，还能进一步的产生紊流效果，促使较大的空气气泡破碎，加速形成均匀的气液混合水流；并最终从冲洗出口流出。
50.本实施例中，水泵选用的是潜水泵，进气管5的管长约6米，整个清洗装置可以在水下5米处进行冲洗作业。水池满水状态时，一边冲洗一边对水池进行排水，池内沉积的杂质在该气水混合喷射器的作用下，悬浮在水池中，随排水系统一同带走；水位降低至冲洗出口装置附近时，冲洗的距离和范围达到最大，可以对池底的沉积物进行进一步的冲洗，直至池内冲洗干净或池水完全排空，完成冲洗作业。整个作业过程可实现全自动控制，方便高效。
51.以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。