工業(yè)噴嘴標準體系建設(shè)

Construction of Industrial Nozzle Standards System

WU Jin (AnhuiProvincial InstituteofQualityandStandardization)

Abstract:Industrialnozzlesreindispensablecomponents inindustrialproduction，whichrewidelyused invariousfelds such ascooling，dustremoval，spraying，ceaning，cuttingand welding.Thisarticlecombines thecurrent statusofstandards androughlydividesindustrialnozleproductsintothreecategoriesbasedontheworkingprinciple，appicationscenarios，nd spraying methodsofindustrialnoles:atomizing noles，jetnozzlesandcombustionnozzles.Basedonthecasification of industrialozles，itexplorestheecesityadimplementationpathof thconstructonof thindustrialozlestadards system，in order to provide reference for the standardized development of the industry.

Keywords:industrial nozzle;classification;standardssystem

0 引言

工業(yè)噴嘴作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域。在鋼鐵冶金行業(yè)，工業(yè)噴嘴用于高爐風口冷卻、熱軋除鱗等環(huán)節(jié)；在電力行業(yè)，噴嘴用于鍋爐燃燒器、煙氣脫硫等設(shè)備中；在工業(yè)除塵領(lǐng)域，霧化除塵是一種有效的環(huán)保措施；在家具、家電生產(chǎn)、汽車制造、建筑裝飾等行業(yè)，噴嘴常用于噴涂作業(yè)，如底漆、面漆的噴涂。工業(yè)噴嘴在切割、清洗、除銹、焊接和3D打印等多個領(lǐng)域中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在切割應(yīng)用中，高壓水射流噴嘴或激光噴嘴通過高速水流或高能激光束實現(xiàn)對金屬、石材等材料的精細切割；清洗作業(yè)中，噴嘴用于噴射清潔劑或高壓水流，有效去除設(shè)備和表面的污垢；除銹過程中，噴嘴噴射磨料或化學劑，快速清除金屬表面的銹蝕和舊涂層；焊接領(lǐng)域里，特定的噴嘴幫助控制氣體流量和方向，確保焊接過程的穩(wěn)定性和質(zhì)量；在3D打印中，噴嘴精確地分配材料，如塑料絲或金屬粉末，構(gòu)建出復雜的三維物體。這些應(yīng)用展示了工業(yè)噴嘴在不同行業(yè)中的多樣性和重要性。此外，工業(yè)噴嘴還在造紙、紡織、制藥、消防等行業(yè)中發(fā)揮著重要作用，為這些行業(yè)的生產(chǎn)提供了可靠的保障。

用于指導工業(yè)噴嘴領(lǐng)域標準體系建設(shè)。同時，雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)、有力的政策支持也為標準的制定提供了有力保障。

1 工業(yè)噴嘴標準化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1國際國外標準化現(xiàn)狀

噴嘴通常作為工業(yè)產(chǎn)品的部件且不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)娮斓募夹g(shù)與性能要求不同，國際標準化組織未在噴嘴領(lǐng)域成立專門的標準化技術(shù)委員會（TC），現(xiàn)有的噴嘴相關(guān)的國際標準也由各其他應(yīng)用領(lǐng)域的TC進行歸口管理，例如農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的GB/T27612—2023《農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備噴頭》（等同采用IS015886—2021）、IS04102—1984《作物保護設(shè)備噴霧器連接螺紋》、IS025358—2018《作物保護設(shè)備霧化器的液滴尺寸光譜測量和分類》、消防領(lǐng)域的ISO6182—2012《消防自動噴嘴系統(tǒng)》、GB5135—2010《自動噴水滅火系統(tǒng)》等。

1.2國內(nèi)標準化現(xiàn)狀

我國成立了全國噴射設(shè)備標準化技術(shù)委員會噴嘴分技術(shù)委員會編號TC493/SC1，負責工業(yè)噴嘴領(lǐng)域標準化工作。自噴嘴標準化技術(shù)委員會成立以來，主持了多項行業(yè)標準的制修訂工作，但應(yīng)用涉及領(lǐng)域有限，且未將現(xiàn)行噴嘴領(lǐng)域行業(yè)標準協(xié)調(diào)納人歸口管理，也未制定本領(lǐng)域內(nèi)基礎(chǔ)通用的國家標準，例如術(shù)語、型號編制、通用試驗方法等。現(xiàn)行的噴嘴產(chǎn)品標準中涉及應(yīng)用領(lǐng)域較多，歸口單位也各有不同。不同標準中對噴嘴的型號編制及標記方法各有規(guī)定，無統(tǒng)一規(guī)則，導致跨行業(yè)產(chǎn)品難以互通，增加企業(yè)生產(chǎn)成本，給噴嘴產(chǎn)品的生產(chǎn)、貿(mào)易帶來不變。同時，由于國內(nèi)標準與ISO、ASTM等國際標準標準在型號編制方面存在差異，也會影響國產(chǎn)噴嘴的出口競爭力。制定工業(yè)噴嘴分類國家標準具有顯著的必要性和可行性。通過制定統(tǒng)一的分類與型號編制標準，不僅可以規(guī)范市場秩序、滿足市場需求、提升國際競爭力，還能夠

2 工業(yè)噴嘴的分類

工業(yè)噴嘴是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的部件，廣泛應(yīng)用于如清洗、降溫、除塵、灌溉、噴涂、切割、焊接等多個領(lǐng)域。根據(jù)其工作原理、應(yīng)用場景以及噴射方式的不同，工業(yè)噴嘴大致可以分為三大類：霧化噴嘴、射流噴嘴以及燃燒噴嘴。每種類型的噴嘴都有其獨特的技術(shù)參數(shù)和應(yīng)用場景，這些技術(shù)參數(shù)包括噴射角度、流量、壓力、材料耐受性等，它們共同決定了噴嘴的性能和適用范圍。

2.1霧化噴嘴

霧化噴嘴是通過將液體分解成微小液滴，形成霧狀噴射的裝置。根據(jù)霧化方式的不同，霧化噴嘴可以分為機械霧化、介質(zhì)霧化和特殊霧化三大類。

(1)機械霧化

機械霧化是通過機械力將液體分解成微小液滴的過程。常見的機械霧化方式包括直射式、離心式和旋轉(zhuǎn)式。

直射式霧化：通過將液體的壓力勢能轉(zhuǎn)換成動能，利用噴嘴出口端的孔徑，增加液體與空氣之間的相對速度，產(chǎn)生大振幅的表面波，從而達到霧化的目的。影響霧化效果的主要參數(shù)包括孔徑和壓力。

離心式霧化：通過獨特的旋流結(jié)構(gòu)設(shè)計，液體在離心力和表面張力的作用下被撕裂并進一步粉碎，達到霧化效果。離心式噴嘴具有更優(yōu)越的霧化效果和機械穩(wěn)定性，但對壓力調(diào)控要求較高。

旋轉(zhuǎn)式霧化：液體被供向高速旋轉(zhuǎn)件的中心，液體在離心力和氣動力的作用下從旋轉(zhuǎn)件周邊或孔中甩出[2，實現(xiàn)霧化。

(2）介質(zhì)霧化

介質(zhì)霧化是通過氣體或其他介質(zhì)的作用將液體霧化的方式。常見的有氣動式、氣泡式和組合式。

氣動式霧化：借助空氣或蒸汽等流體的高速射流，使液體霧化。氣動霧化噴嘴也稱為雙流體霧化噴嘴或空氣霧化噴嘴[3]，分為內(nèi)混式和外混式。

氣泡式霧化：高壓空氣或蒸汽在流動液體中產(chǎn)生氣泡，利用氣泡的產(chǎn)生、運動、變形和爆破來實現(xiàn)霧化，能夠產(chǎn)生非常細的液霧。

組合式霧化：通過高壓和低壓氣動式霧化的組合，或壓力霧化與氣動式霧化的組合，實現(xiàn)對液體的多次霧化。例如，工業(yè)燃氣輪機上常用的空氣助霧化噴嘴和轉(zhuǎn)杯式霧化噴嘴。

(3)特殊霧化

特殊霧化是指通過特殊的技術(shù)手段實現(xiàn)液體的霧化，常見的包括超聲波霧化、靜電霧化等。

超聲波霧化：利用超聲波的震蕩作用，加強液體的分解和霧化。

靜電霧化：主要應(yīng)用于涂料霧化，涂料液滴在高壓靜電場的作用下被分裂成細小微粒，廣泛應(yīng)用于靜電噴涂領(lǐng)域。

其他霧化方式：如撞擊式霧化（兩股液體射流相互撞擊而霧化）和噴濺式霧化（多種霧化作用結(jié)合）。

2.2射流噴嘴

射流噴嘴是通過高速射流實現(xiàn)切割、清洗、表面處理等功能的裝置。根據(jù)射流介質(zhì)的不同，射流噴嘴可以分為純水射流、氣體射流和磨料射流。

(1)純水射流

純水射流噴嘴利用高壓水流進行切割或清洗，根據(jù)壓力的不同，可以分為低壓射流（壓力小于100MPa )和超高壓射流（壓力大于 300MPa ）。超高壓水射流廣泛應(yīng)用于金屬切割、石材加工等領(lǐng)域。

(2)氣體射流

氣體射流噴嘴利用壓縮空氣或惰性氣體進行噴射，常用于表面清理、去毛刺等工藝。壓縮空氣射流噴嘴廣泛應(yīng)用于工業(yè)清潔和表面處理。

(3)磨料射流

磨料射流噴嘴是將磨料顆粒與水或氣體混合，利用磨料的切削力進行加工。根據(jù)介質(zhì)的不同，磨料射流可以分為水射流 + 磨料和氣體射流 ?+ 磨料。

水射流 ?+ 磨料：水作為載體，磨料顆粒（如石榴砂、氧化鋁)提供切削力，廣泛應(yīng)用于金屬切割、復合材料加工和石材雕刻。

氣體射流 + 磨料：壓縮空氣或惰性氣體作為載體，磨料顆粒（如玻璃珠、碳化硅）用于表面處理，常用于表面清理、去毛刺和噴砂強化。

2.3燃燒噴嘴

燃燒噴嘴主要用于燃燒設(shè)備中，根據(jù)其功能的不同，可以分為切割噴嘴、焊接噴嘴和加熱/釬焊噴嘴。

切割噴嘴(CT)：用于金屬切割，通過高溫火焰或等離子弧實現(xiàn)金屬的切割

焊接噴嘴（WT)：用于焊接工藝，通過控制火焰或電弧的形狀和溫度，實現(xiàn)金屬的焊接。

加熱/釬焊噴嘴（HT)：用于加熱或釬焊工藝，通過高溫火焰對工件進行加熱，常用于金屬的釬焊和熱處理。

3 工業(yè)噴嘴的標準體系建設(shè)

工業(yè)噴嘴標準體系的建設(shè)是行業(yè)規(guī)范化發(fā)展的必然要求，對于提升產(chǎn)品質(zhì)量、促進行業(yè)技術(shù)進步、保障安全生產(chǎn)、促進國際貿(mào)易和規(guī)范市場競爭秩序具有重要意義。通過制定分類標準、建立性能指標體系、完善檢測與認證體系、推動國際標準接軌等實施路徑，可以逐步建立起完善的工業(yè)噴嘴標準體系，為行業(yè)的健康發(fā)展提供有力支撐。本文提出了一種工業(yè)噴嘴標準體系的參考架構(gòu)圖（見圖1）。

其中智能化與數(shù)字化方面可能涉及如智能噴嘴的設(shè)計、制造，傳感器集成、自動控制、數(shù)據(jù)采集等技術(shù)要求、噴嘴與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)的接口標準以及噴嘴運行數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析和應(yīng)用相關(guān)標準。認證與評價標準可能涉及噴嘴產(chǎn)品的質(zhì)量認證標準、噴嘴性能的評價方法和指標體系、噴嘴生產(chǎn)企業(yè)的資質(zhì)評價標準。

4結(jié)語

工業(yè)噴嘴的標準化在保障產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、促進技術(shù)創(chuàng)新以及便于行業(yè)管理與交流等方面都具有重要作用，是推動工業(yè)噴嘴行業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。未來，需政府、企業(yè)、科研機構(gòu)協(xié)同發(fā)力，共同推動工業(yè)噴嘴標準體系構(gòu)建和相關(guān)標準研制工作，從而支撐制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻

[1]楊曉凱.氣液兩相射流霧化特性試驗研究[D].太原：中北大學，2023.

[2]張楠.配藥機器人的設(shè)計及優(yōu)化的研究[D].邯鄲：河北工程大學，2013.

[3]焦娟娟.壓力旋流噴嘴內(nèi)外流場數(shù)值計算及結(jié)構(gòu)分析[D].大連：大連理工大學，2019.

作者簡介

吳錦，本科，工程師，研究方向為標準化。

（責任編輯：張佩玉）