淺談干霧加濕器的研制與開發(fā)

韓祥　張瑩　白振華

摘 要：文章主要介紹一種加濕器產(chǎn)品，該產(chǎn)品通過PLC（單片機(jī)）自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度的恒定控制，該產(chǎn)品具有霧化顆粒精細(xì)，不沾濕加濕環(huán)境，PLC（單片機(jī)）自動(dòng)化控制，最小的體積，更遠(yuǎn)的噴射距離，快拆式分解等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：干霧加濕器；噴嘴；虹吸

1 概述

伴隨著科技的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，一方面，人們對(duì)工作環(huán)境的要求越來越高，舒適的工作環(huán)境會(huì)大大提高工作者的舒適度，從而提高工作效率，降低人員成本，提高利潤率。而環(huán)境因素中一個(gè)重要的方面就是濕度；另一方面，某些生產(chǎn)工藝過程對(duì)濕度的要求是極其嚴(yán)格的，如果不能很好的控制濕度，可能使產(chǎn)品成品率降低，造成生產(chǎn)成本提高，甚至使生產(chǎn)不能順利進(jìn)行。因此濕度控制在人類的日常生產(chǎn)和生活中是至關(guān)重要地，但濕度的有效控制需要借助于一定的加濕設(shè)備。

現(xiàn)在市場(chǎng)上的加濕產(chǎn)品大致有：氣水混合加濕器、超聲波加濕器、濕膜加濕器、干蒸加濕器、離心式加濕器、高壓微霧加濕器等，這些加濕器技術(shù)已陳舊，各型號(hào)加濕產(chǎn)品多年沒有更新?lián)Q代，更沒有技術(shù)的革新，因此開發(fā)新型的，高效的加濕產(chǎn)品是技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢(shì)，更是人民生活水平提高的迫切需求。

干霧加濕器是利用高速流動(dòng)的壓縮空氣形成局部負(fù)壓把純凈水吸出，實(shí)現(xiàn)氣水混合完成一次霧化，之后再利用對(duì)撞噴嘴使一次霧化的水霧完成二次霧化，達(dá)到超精細(xì)霧化的目的。干霧加濕器與傳統(tǒng)的氣水混合加濕器相比霧化顆粒更加精細(xì)，整體霧化效果更好，外形更加美觀，個(gè)體更加小巧。

干霧加濕器最早是由日本相關(guān)企業(yè)提出并研發(fā)生產(chǎn)的加濕產(chǎn)品，國內(nèi)目前很少有企業(yè)研發(fā)成功，該加濕產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：世界上最小最高性能的加濕器，在諸多領(lǐng)域應(yīng)用效果極佳，最小霧化顆粒達(dá)7.5μm，高噴霧性能，能提供噴射距離達(dá)到4m的高質(zhì)量噴霧，加濕效果顯著，維修性良好，快拆式分解，維修方便，采用新技術(shù)的不易堵塞型噴嘴，擁有高擴(kuò)張性，根據(jù)設(shè)置情況，最多可裝4個(gè)噴嘴?？梢杂糜诶w維、蘑菇、孵化場(chǎng)、發(fā)酵室、食品冷藏庫等的加濕及印刷，電子工廠、高分子化學(xué)界中的防靜電等環(huán)境，主要使用于印刷，食品、電子、涂裝、農(nóng)林、化學(xué)、纖維、紙漿、高分子化學(xué)、燒瓷業(yè)、空調(diào)等行業(yè)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

干霧加濕器系統(tǒng)由四大部分組成，包括加濕器本體、水路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)和電控部分。通過電控部分檢測(cè)環(huán)境濕度，控制水路系統(tǒng)及氣路系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，促使純凈水經(jīng)加濕器本體霧化噴出。其霧化的關(guān)鍵是利用虹吸原理吸出液體實(shí)現(xiàn)氣水混合進(jìn)而霧化，其工作原理是水路供水到加濕器主體內(nèi)，待主體內(nèi)水滿后，浮漂推動(dòng)止水閥關(guān)閉水路供水，氣路始于氣源，經(jīng)過三聯(lián)件過濾及調(diào)壓，經(jīng)過截止閥（中間可設(shè)置泄壓電磁閥）連通進(jìn)氣快速插頭，再經(jīng)過對(duì)撞噴嘴噴出，在噴嘴前端形成兩個(gè)負(fù)壓區(qū)把液體從加濕器主體內(nèi)吸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氣水的一次混合霧化，因噴嘴為對(duì)撞式，一次霧化后向前噴出的霧化水會(huì)發(fā)生碰撞，實(shí)現(xiàn)二次霧化。

2.1 加濕器本體

加濕器本體由加濕器主體和噴嘴兩部分組成。

2.1.1 加濕器主體

加濕器主體為中空的橢球體，從中間剖開分成上下兩部分而旋合到一起，主體內(nèi)部存水及浮漂止水裝置，主體上部中心為進(jìn)氣快速插頭，主體上部中心偏側(cè)處為進(jìn)水快速插頭且內(nèi)部裝止水閥，主體上部四周均布四個(gè)快速接口，可安裝至多四個(gè)噴嘴或閉止蓋，安裝噴嘴則無需再安裝閉止蓋。

2.1.2 噴嘴

噴嘴由噴嘴主體、噴嘴口及螺帽等組成，噴嘴主體尾部連接于加濕器主體上部四周位置，前部為120度對(duì)噴形式，頂端鑲嵌耐磨材料，對(duì)噴形式內(nèi)部安裝噴嘴口，末端用螺帽旋緊。相關(guān)部件連接處需加設(shè)密封墊或O型圈，相關(guān)流體流經(jīng)通道需加設(shè)過濾網(wǎng)。

水路始于水源，經(jīng)水用過濾器去除雜質(zhì)防止堵塞噴嘴，貯存于壓力罐內(nèi)，再經(jīng)水用調(diào)壓閥及（電磁）截止閥連接到加濕器本體上，實(shí)現(xiàn)水路的供給。

2.2 氣路系統(tǒng)

外接氣路需配備氣源，如空壓機(jī)，之后由氣動(dòng)三聯(lián)件調(diào)壓過濾去除水和油污，將符合壓力要求的純凈空氣存貯于壓力罐內(nèi)，壓力罐內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過（電磁）截止閥及支路泄壓閥（為了防止關(guān)斷停止霧化瞬間有滴水現(xiàn)象），連接到加濕器本體上的進(jìn)氣口，實(shí)現(xiàn)氣路的供給。

2.3 電控部分

電控部分的核心是濕度控制器，控制器為PLC（或單片機(jī)）控制，輸入端連接濕度探測(cè)器，通過檢測(cè)環(huán)境實(shí)時(shí)濕度控制輸出端噴霧電磁閥的通斷，及泄壓電磁閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度的恒定，及斷電后瞬間泄壓，防止滴水現(xiàn)象。

3 關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)

首先，加濕器主體結(jié)構(gòu)形式滿足內(nèi)部浮球關(guān)閉水及密閉性的同時(shí)，還需要滿足安裝進(jìn)氣、進(jìn)水接頭及四噴嘴功能，該主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需設(shè)計(jì)為塑料結(jié)構(gòu)，定做注塑模具。

其次，噴嘴主體需能和加濕器主體快速連接，且需保證120°對(duì)撞形式的對(duì)稱度公差，金屬加工件很難保證對(duì)撞要求，需要注塑模具成型，保證對(duì)撞形式的精度，噴嘴口耐磨材質(zhì)的設(shè)計(jì)及與噴嘴同軸度公差保證，該部件的結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)霧化的關(guān)鍵之一，外側(cè)過氣形成負(fù)壓區(qū)，內(nèi)部過水實(shí)現(xiàn)氣水混合。

最后，電控部分采集環(huán)境濕度信號(hào)，以便協(xié)調(diào)控制水氣供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)純凈水的霧化，達(dá)到平穩(wěn)控制環(huán)境濕度的功能。

4 結(jié)束語

干霧加濕器憑借它更精細(xì)的霧化顆粒，可以實(shí)現(xiàn)不沾濕加濕環(huán)境，PLC（單片機(jī)）的自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度的恒定，以及最小的體積、漂亮的外觀、更遠(yuǎn)的噴射距離、快拆式分解及維修方便等優(yōu)勢(shì)，在孵化場(chǎng)、發(fā)酵室的加濕及印刷、電子工廠、高分子化學(xué)界中的防靜電方面，都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，不久的將來必定會(huì)應(yīng)用到更多領(lǐng)域的濕度控制。

參考文獻(xiàn)

[1]張維合.注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2]劉鶴年.流體力學(xué)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.