CN106731935B - 一种自掺气式微泡发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自掺气式微泡发生器，包括水泵、水箱和流体腔，所述流体腔包括：渐缩通道、喉部、渐扩通道和气室；其中，喉部末端设置有哨片；水泵将水箱中的液体通过水管送到流体腔的渐缩通道，在喉部的末端处形成高速射流，在哨片处发生边界层分离，并在渐扩通道处形成涡流，在涡流作用下气室中的气体因为流体紊动被卷吸进入流体中，形成气泡并反方向运输至喉部的末端处，在高压射流作用下，在渐扩通道处形成大量微泡，流出流体腔；哨片处还设置有倾角微调装置，用于通过调节哨片的倾斜角，进而控制液体形成锐角形涡流的位置和方向。本发明提供的自掺气式微泡发生器可以做到无需注气装置的情况下高效可控掺气，简单方便的制造大量微泡。

Description

一种自掺气式微泡发生器
技术领域
本发明涉及微泡制备技术领域，尤其涉及一种自掺气式微泡发生器。
背景技术
微泡具有气泡尺寸小、比表面积大、吸附效率高、在水中上升速度慢等特点。在水中通入微纳米气泡，可有效分离水中固体杂质、快速提高水体氧浓度、杀灭水中有害病菌、降低固液界面摩擦系数，从而在气浮净水技术、水体增氧、臭氧水消毒和微纳气泡减阻等领域中应用中比宏观气泡有更高的效率，应用前景也更为广阔。
利用流体的剪切力或者压力梯度将气泡打碎成更小的微泡的气泡破碎法因其效率高，处理量大的有点儿广泛使用。但是传统的方法需要一个独立的通气装置，使设备变得较为复杂，故障率高。为此我们提出一种自掺气式微泡发生器，不需要额外植入微泡，就能产生源源不断的微泡。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种自掺气式微泡发生器，该自掺气式微泡发生器无需注气装置的情况下高效可控掺气，简单方便的即可实现在水中产生大量的微泡。
本发明提供了一种自掺气式微泡发生器，包括水泵1、水箱2和流体腔3，其中，所述流体腔3包括：渐缩通道32、喉部33、渐扩通道34和气室36；其中，所述喉部33末端设置有哨片331；
所述水泵1将所述水箱2中的液体通过水管送到所述流体腔3的所述渐缩通道32，在所述喉部33的末端处形成高速射流，在所述哨片331处发生边界层分离，并在所述渐扩通道34处形成锐角型涡流，在涡流作用下气室36中的气体因为流体紊动被卷吸进入流体中，形成气泡并反方向运输至所述喉部33的末端处，在高压射流作用下，在所述渐扩通道34处形成大量微泡，流出所述流体腔3；
所述哨片331处还设置有倾角微调装置3311，用于通过调节所述哨片331的倾斜角，进而控制液体形成锐角形涡流的位置和方向。
优选地，所述水泵1设置有变频控制装置，用于调节液体流速以控制气泡输出量。
优选地，所述渐缩通道32、所述喉部33和所述渐扩通道34为薄层结构。
优选地，所述气室36为宽腔体结构。
优选地，流腔体3还包括第一出水口35和第二出水口37；其中，所述第一出水口35位于所述流体腔3的侧面顶部，用于输出微泡流，所述第二出水口37位于所述气室36的后端，用于输出循环水流。
进一步优选地，所述气室36一端与所述渐扩通道34相连，另一端与所述第二出水口37相连，所述气室36的顶端高于所述渐扩通道34。
进一步优选地，所述第一出水口35的入口深入所述渐扩通道34处的微泡产生区。
进一步优选地，所述第一出口35处设置有浸入深度调节装置351，用于调整所述第一出口35的入口深入所述渐扩通道34的深度。
优选地，所述气室36中的气体为空气或其他不易溶于液相的气体，所述液体为水或其他和气相不相溶的液体；
优选地，所述自掺气式微泡发生器还包括阀门7和阀门8，通过调节所述阀门7和阀门8的开度以控制液体流入所述流体腔3的流速，进而控制液体的剪切强度及形成的微泡的直径。
相对于现有技术，本发明提供的自掺气式微泡发生器，无需注气装置的情况下高效可控掺气，简单方便的即可实现在水中产生大量的微泡。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器的示意图；
图2为本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器流体腔示意图；
图3为本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器工作原理示意图；
图4为流体腔喉部放大示意图；
图5为本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器流体腔俯视图。
具体实施方式
下面通过附图和具体的实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅起区分的作用。
图1为本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器的示意图。
如图1所示，该实施例的自掺气式微泡发生器，包括：用于产生高压来流及循环水路的水泵1、用于储积工作液体的水箱2，以及用于产生微泡的流体腔3。水泵1、水箱2及流体腔3之间通过水管进行连接，如其他水路6。其中，水箱2通过入水口5进行液体的添加。需要指出的是，液体可以是水，也可以是其他和气相不相溶的液体，这里不做具体限制。
图2为本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器流体腔示意图。如图2所示，流体腔3包括：渐缩通道32、喉部33、渐扩通道34和气室36。
图3为本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器工作原理示意图。图4为流体腔喉部放大图。由图4所示，可知，所述喉部33末端设置有哨片331，如图3和图4所示，所述水泵1将所述水箱2中的液体通过水管送到所述流体腔3的渐缩通道32，在所述喉部33的末端处形成高速射流，在所述哨片331处发生边界层分离，并在所述渐扩通道34处形成锐角型涡流，在涡流作用下将所述气室36中的气体以气泡的方式反方向运输至所述喉部33的末端处，在高压射流作用下，在渐扩通道34处形成大量微泡，流出所述流体腔3。具体的，在涡流作用下气室36中的气体因为流体紊动被卷吸进入流体中，形成气泡沿着图3中所示虚线箭头方向源源不断的输送至喉部33末端。除此之外，如图4所示，所述哨片331处还设置有倾角微调装置3311，用于通过调节哨片331的倾斜角，进而控制液体在所述流体腔3内形成锐角形涡流的位置和方向。
如图2所示，流体腔3还包括进水管31，设置于流体腔3前端，即水箱2中的液体通过进水管31进入流体腔3内。
在一个示例中，如图2和图3所示，流体腔3的出口包括第一出水口35和第二出水口37；其中，所述第一出水口35位于所述流体腔3的侧面顶部，用于输出微泡流，所述第二出水口37位于所述气室36的后端，用于输出循环水流。即：本发明提供的自掺气式微泡发生器，液体通过进水管31流入流体腔3，依次经过渐缩通道32、喉部33、渐扩通道34，进入气室36，然后从第二出水口37流出，掺有微泡的流体从流体腔3的侧面顶部第一出口流出。具体的，液体或微泡流的流向如图3中实线箭头方向所示。如图5示出了本发明实施例提供的自掺气式微泡发生器流体腔俯视图。
优选地，气室36为宽腔体结构。具体的，气室36一端与渐扩通道34相连，另一端与第二出水口37相连，气室36的顶端高于渐扩通道34。如图3所示，气室36的顶端，液体水平线上端聚集有气体，优选地，气室36中的气体为空气或其他不易溶于液相的气体，用于将流体腔3内积聚的气体通过涡流输送至喉部33处，然后在在高压射流作用下，在渐扩通道34处形成大量微泡，通过第一出水口35流出所述流体腔3，因此，本实施例提供的微泡发生器可以做到无需注气装置的情况下高效可控掺气，简单方便的制造大量微泡。
在另一个示例中，如图3所示，第一出口35处设置有浸入深度调节装置351，用于调整所述第一出口35的入口深入所述渐扩通道34的深度，进而控制提取的微泡的直径。
在又一个示例中，水泵1设置有变频控制装置(未示出)，用于调节液体流速以控制气泡输出量。在再一个示例中，如图1所示，自掺气式微泡发生器还包括旁路4，可以方便的控制进水管31入水口处的液体流速和压力，以及控制微泡产率和尺寸。具体的，如图1所示，掺气式微泡发生器还包括阀门7和阀门8，通过调整水泵1的转速及阀门7和阀门8的开度控制进水管31入水口处的液体流速，进而控制流体的剪切强度及形成微泡的直径。需要指出的是，阀门7控制其他水路6中的液体流速，进而控制进水管31入水口处的液体流速，阀门8控制旁路4中液体的流速，进而控制进水管31入水口处的液体流速。
此外，还可以通过调节哨片331的倾斜角以及第一出水口35侵入流体腔3内的深度对微泡的直径进行调节。这是因为：通过调整哨片331的倾斜角，可以控制形成锐角型涡流的角度，即可以控制液体形成锐角形涡流的位置和方向，进而控制气泡回流和微泡传输的通道，而不同区域内的流体中含有微泡的直径不同，因此可以通过调整第一出水口35侵入流体腔3内的深度，可以控制提取微泡的直径。
需要说明的是，在实际应用中，优选地，喉部33的长宽比例为1:1～2:1。流体腔的高宽比例为25:1～30:1，长宽比例为100:1～130:1。另外，渐缩通道32、喉部33和渐扩通道34为薄层结构。
渐缩通道32即为流体腔3的收缩段，优选地，所述收缩段的张角为6°～10°，而渐扩通道34即为流体腔3的扩张段，优选地，所述扩张段的张角为18°～22°。
本发明提供的一种自掺气式微泡发生器，可以实现在水中产生大量的微泡，气室36设计为宽腔体结构，可以聚集气体，因此可以做到无需注气装置的情况下高效可控掺气，简单方便的制造大量微泡。
另外，本发明提供的这种自掺气式微泡发生器可以有效分离水中固体杂质、快速提高水体氧浓度、杀灭水中有害病菌、降低固液界面摩擦系数，从而在气浮净水技术、水体增氧、臭氧水消毒和微纳气泡减阻等领域。
尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自掺气式微泡发生器，包括水泵（1）、水箱（2）和流体腔（3），其特征在于，所述流体腔（3）包括：渐缩通道（32）、喉部（33）、渐扩通道（34）和气室（36）；其中，所述喉部（33）末端设置有哨片（331），所述气室（36）为宽腔体结构；
所述水泵（1）将所述水箱（2）中的液体通过水管送到所述流体腔（3）的渐缩通道（32），在所述喉部（33）的末端处形成高速射流，在所述哨片（331）处发生边界层分离，并在所述渐扩通道（34）处形成锐角型涡流，在涡流作用下所述气室（36）中的气体因为流体紊动被卷吸进入流体中，形成气泡并反方向运输至所述喉部（33）的末端处，在高压射流作用下，在所述渐扩通道（34）处形成大量微泡，流出所述流体腔（3）;所述流体腔（3）还包括第一出水口（35），所述第一出水口（35）处设置有浸入深度调节装置（351），用于调整所述第一出水口（35）的入口深入所述渐扩通道（34）的深度，进而控制提取的微泡的直径；
所述哨片（331）处还设置有倾角微调装置（3311），用于通过调节所述哨片（331）的倾斜角，进而控制液体形成锐角形涡流的位置和方向。
2.根据权利要求1所述的自掺气式微泡发生器，其特征在于，所述水泵（1）设置有变频控制装置，用于调节液体流速以控制气泡输出量。
3.根据权利要求1所述的自掺气式微泡发生器，其特征在于，所述渐缩通道（32）、所述喉部（33）和所述渐扩通道（34）为薄层结构。
4.根据权利要求1所述的自掺气式微泡发生器，其特征在于，所述流体腔（3）还包括第二出水口（37）；其中，所述第一出水口（35）位于所述流体腔（3）的侧面顶部，用于输出微泡流；所述第二出水口（37）位于所述气室（36）的后端，用于输出循环水流。
5.根据权利要求4所述的自掺气式微泡发生器，其特征在于，所述气室（36）一端与所述渐扩通道（34）相连，另一端与所述第二出水口（37）相连，所述气室（36）的顶端高于所述渐扩通道（34）。
6.根据权利要求4所述的自掺气式微泡发生器，其特征在于，所述第一出水口（35）的入口深入所述渐扩通道（34）处的微泡产生区。
7.根据权利要求1所述的自掺气式微泡发生器，其特征在于，所述气室（36）中的气体为空气或其他不易溶于液相的气体，所述液体为水或其他和气相不相溶的液体。
8.根据权利要求1所述的自掺气式微泡发生器，其特征在于，所述自掺气式微泡发生器还包括第一阀门和第二阀门，通过调节所述第一阀门和第二阀门的开度以控制液体流入所述流体腔（3）的流速，进而控制液体的剪切强度及形成的微泡的直径。
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