CN1214192C - 流动介质流控制器 - Google Patents

Abstract

流动介质流控制器(亦称液流控制器)具有一台持续泵出液流的水泵，一支液流管路，一个管路紊流器和一个紊流除气装置。为了调节液流中聚集的气体浓度，减少气塞和发生“超级空化”的撞击危险，将除气装置安装在紊流器后面并配装上锁闭调节元件。为了更加精确地调节聚集的汽体浓度，在除气装置和水泵出口之间，或在除气装置和紊流器之间采用几种反馈配置方案，在紊流入口前将定量气体输送到管路中。

Description

流动介质流控制器

技术领域

本发明涉及流动介质流控制器(亦称液流控制器)的结构，更具体的是涉及紊流发生器的结构。其特点是将经过调节的液流空化强制通过流动管路或复循环管路。

背景技术

这种控制器主要服务于：

1、有复循环回路的空化热能发生器。用在封闭、自主(水暖或气暖)供暖***；用在局部封闭***和公共建筑、厂房的热水供应***。可利用夜间优惠时段的电网或者利用风力发电机和小型水轮机作为动力能源；

2、在强紊流或空化状态工作的，带液流回路的加热搅拌机。用于制备理想扩散介质中填加不溶解材料配置的稳定扩散溶液，例如：

——蒸气锅炉或工业锅炉使用的油水乳液；

——面包烘烤模具、铸件模具和混凝土、钢筋混凝土模具表面上采用的防粘连水性乳液；

——均质灭菌或消毒、遏制食品滋生微生物的水悬浊液，如酱油、豆乳、牛奶、奶油、菜汁、果汁、不含酒精和含低度酒精的冷饮和啤酒等食品；外用药膏、注射用溶剂或药品载体中含有悬浮液的药品以及性质类似的化妆用品(如润肤液、营养霜)等。

3、在强紊流或空化状态中，带液流回路的加热激活器，用来将反应混合物(至少含有一种惰性固体，如胶粒)装入(机械)化学设备前的热工机械化学处理。如用加工再生胶胶条和单件橡胶制品的成型挤压机和硫化机。

4、更适宜用在处理粘性有机材料的液流空化加热反应器上，例如石油再生废料的热工机械处理。

5、也适宜用在使流动介质中的硬脆材料成为悬浮体的液流空化器上。

本文此处和以后所采用的技术术语：

1.流动介质：

首选为牛顿液体，如水、含任一种无机和有机物的水性和非水性溶液，如乳液、低浓度的水性和非水性悬浊液、啤酒等。它们本身从开始就含有或人工加入有溶解气体成分的液体(问题在于组成主要流动介质流的材料应该能够激发出紊流或空化)。

其次是在用量明显小于主流用量的条件下加入流动介质主流中，以扰流或加入物形式的任何材料，如：

——上述的牛顿液体，那些一般以扰流加入主流和在紊流或空化条件下加入并完全与流动介质主流相混合的液体。尽管这种混合改变了主流原始材料的化学成分。

——重油、低聚液体或聚合蒸馏液体类的粘性牛顿液体，任何一种成分的悬浮液和乳化液。它们一般当作工艺加入物，强制加入到紊流或空化状态下的流动介质主流中，然后留在一定用途的生成物中。

——或者是气体，如空气、氧气、氮气、二氧化碳等。它们实际上一直充当工艺加入物，定量加入到主流中，当流动介质完成紊流或空化后，这些气体即从主流中析出。

2.液流回路(液流控制器用的)

液流回路是指一套依次相联的装置，它至少完成两项功能，一是按需要定期收回不能自行返回的已处理过的流动介质；二是定期补加新鲜的流动介质，这种装置至少包括下列一套功能上独立的组件：

输入端——任何一种与产生紊流和空化状态的流动介质相联通的连续运行泵，在泵之后至少有一个这种介质的紊流器；

输出端——将处理过的流动介质供给到至少一个用户装备上(一般为带法兰盘的一段导管或其他连接件)。并且可能有相对主流紊流装置保证流动介质有短时复循环的反向连接装置。

3.复循环回路(液流控制器用的)是指一套功能独立的组件，它至少应包括上述三个以上的装置并需要补充上：

第一、至少一个保证流动介质相对主流紊流装置恒定复循环的单向连接装置；

第二、初始加满的装置及向流动介质回路定期补给的装置，以补偿流动介质的损耗。

4.管路(用于泵出经过处理的流动介质)

一般是指组装的导管，由几个相互刚性连接部分组成。组成部分不一定都是圆管，横截面长度也不一定相同。根据紊流所需的压力，从泵出口，经导管入口输送流动介质，在这组导管里的介质进行紊流化和空化，也可能是其它的阻尼处理。这组导管的出口至少接通到经过处理的流动介质的下一个用户装置上。

5.紊流器

这种紊流器至少应该具备以下条件才适用，既可以中断流动介质的平板流动能力，又可以从机械装置和(或)液流装置。最好是靠近泵增压管出口的管路内(外)选定。

6.除气装置

能满足除气要求的任何一种装置，例如机械去除液体中析出的任何挥发性气体，降低它们在紊流化介质中的浓度。

7.单向连接

是一种旁通管，它将管路的选定段与装置的选定功能元件(如泵、紊流装置等)的入口相连接。可根据需要旁通管安装适用的锁闭阀门调节元件。

8.闭锁调节元件

指手控或自控的阀门或开关。

流体力学和水利工程学方面的专家都明白：

在封闭的管路中，具有粒子无序轨迹特征的流动介质强烈紊流常常引发这种介质流动能部分激发更多的热能。热能越多混合(和均匀化)越强烈。介质流中实际发生的雷诺数(R数)就会比确定该介质流极限大。这样封闭管路中的流动介质紊流被视为产生空化所不可缺少的条件。

滴液密度受到破坏也会产生空化。这是因为压力局部下降低于极限值的结果。这种极限值实际上相等于具体温度时这种液体的饱和压力。

如果介质中存有溶解气体混合物(包括空气)则流动介质从紊流转入空化的过程，从本质上讲不复杂。

假如自发产生紊流和空化，从技术上讲最好不发生。

实际上，船舶推进器、水轮机、泵、液力马达叶轮工作时经常出现更多紊流和空化现象。它不仅降低设备有效系数、产生噪音和腐蚀，而且引发此类设备液压部件提前更换。而突发的机械破坏则是最危险的。

由于自发紊流和自发不可调的空化现象及其引发的后果所具有的危险性(见麦克西勒编著的《科学与技术词典》第2卷“空化”、“空化腐蚀”、“空化噪声”等词条)，所以液体动能转化为热能的过程和液流化学产热过程很少进行，以防止产生空化和紊流。

例如：SU 1627790 A1专利公布的双倍摩擦热能发生器，其介质加热是通过工作机构的摩擦实现的。而摩擦力是来自风力发动机的旋转。这种发生器在近似层流状态下工作，可避免发生空穴，在使用上也可靠。缺点是单位功率和热效率太低。

再如：SU 1703924 A1专利公布的增大功率和热效的双回路热能发生器，配装有离心式泵和水—水壳管热交换器的复循环内回路。离心泵作为该液体载热介质紊流化加速设备，热交换器则作为向外往用户回路供热的设备。这种发生器的流动介质受强紊流加热到以后产生空化为止。因此在内回路的中央入口支管上安装了一个排风器，以保证向泵提供的液体具有较高的排除空化的压力。

这样，定向的紊流会明显改善热能发生器的热物理性能，接下来就要解决降噪、减振和提高可靠性，这对液流控制器是一个待解决的问题。

专家们都知道，有意地转入空化，既可提高热效，加快介质流中某些物质的物理化学处理过程，也有助于解决上述问题。因此液流中的紊流和空化必须进行有效的调节。

容积相对较小(10L以内，但一般都小于5L)的周期运行设备易于保证所需要的调节。这种设备广泛应用在喷漆和电镀之前给机械零件去除油污，也用来通过分散固体和液体材料获取非溶解液体中的稳定乳化液或悬浊液等。这些早已熟悉的过程，一般则采用有声空化局部定向激励的超声波设备(见《科技词典》M，苏联大百科全书出版社，1976年“超声波处理”，第520页)。事实上，超声波首先可以适当作为“紊流化”因素，因为它可以精确、均匀调节液体介质的功率、密度、振频和振幅。其次，如果需要对在小容积内的粘性牛顿液体，或对封闭容器中某种液体进行空化激励，实际上是不可替代的。

但是在很多领域内，流动介质流控制器都给人留下了笨重和耗资十分巨大的印象，如，复循环回路的封闭式自主供热***，其容量为几吨水，甚至几百吨水，而且还要在流动回路中的，供给到热电站大功率蒸气锅炉燃烧室喷嘴前的重油进行注水和乳化调节，以达到充分燃烧和降低燃烧物的毒性。这种重油的耗量每小时可达几十吨甚至几百吨。

使用任何紊流器和空化控制器都需要消耗大量的流动介质，而且不可避免地出现振动和噪音。这种振动可分为规律的和无规律的两种：

1.任何一种液流控制器，对紊流或空化的稳定状态，都会产生具有不同特性，有规律的振动；

2.无规律振动，包括任何一种液流控制器，在起动和停止时产生的振动，以及控制器中介质紊流空化激发的“撞击”破坏出现的非周期性振动。长时间工作出现的有规律振动和起动、停止时出现的无规律振动，对可靠性都有影响。在设计和生产控制器时可采用特别加固外体部分，采用适宜的减振装置和消音装置可有所改善。但是解决“撞击”型振动问题则十分复杂。

在下述条件下，液流介质中的挥发性气体浓度会促进这种振动，这些气体是：

——自古以来，大多数流通和复循环回路，作为介质主流的自来水(生水)中始终会有空气、氯气或臭氧；

——或者是逐步积聚在封闭式复循环供热***里的气体，甚至在加注除气液流介质时(比如深度除气水)都可能带到***中去。

气体聚集到复循环回路的条件是，液体通过密封装置泄漏到高压区(泵吸入管后部)和通过密封装置泄漏到低压区。

为避免管路和热交换器中出现气塞，以固态、液态或气态燃料工作的一般供热网里所聚积的剩余空气，应该定期排放到大气中。

但是，在紊流，特别是空化中，经过处理的介质是作不到完全除气的。

事实上，任何装置中的介质紊流化时，挥发性气体是最先“挥发”，同时促使液体中这种气相气泡数量和规模越来越猛地增大。这些气泡成为空穴的“核子”成为空穴的“坯胎”。由于气泡汇合，在紊流化介质中出现了大空腔(气孔)并出现发达的空穴。在除气介质中的空腔撞击时，液体粒子从每一个空腔的“外壳”向它的“中心”，以明显超过声速(达到每秒几百米)，所以空化流动带来聚集的(微)撞击，而这种撞击则合成强烈的液体动力噪声，并且使管路零件出现磨损和振动。

如果空腔里的介质流成分中存有再度溶解相对较慢的挥发气体，则这些空腔的碰撞则要低一些，相应地减少起动和停止时出现的无规律振动、降低噪音和降低紊流或空化稳定状态下的有规律振动和对这些管路的磨损。

这种有益的效果产生的越快，出现的越明显，分散在介质紊流中的气体挥发性和浓缩性就越高。遗憾的是，气体浓度跨越“浓度极限值”时会出现十分大的空腔，它们的“尾巴”明显远离紊流区域。尽管以小于除气流动介质的速度的这种撞击只发生在管路上个别区域，但也都会出现剧烈(一般为非周期性的)撞击并强烈磨损管路零件。

专家们称这种现象为“超级空化”。抑制的办法是尽可能预防非周期振动引发的空化撞击，减轻磨损和减少无规律振动，和利用有效控制介质中的气体浓度加以实现。

但是，根据发明人掌握的现有数据，目前尚无办法解决抑制超级空化的发生。因为液流控制器的创始人，把主要注意力都集中在研究最好的紊流器和紊流在管路中的分布，以及减弱稳定状态中的噪声和有规律振动的紊流阻尼器上了。

现有的紊流器可分三个类型。

1.机械式的，其中包括称之为“不良流线体”。它刚性固定在介质压送的管路里，以便获取这种介质的强烈紊流(见专利UA8051A、17850A和RU2131094等)；或者是上面提到的超声振动发生器，其传声管应该与流动介质压送管的管壁相连(见专利SU1628994 A1和UA25035)

2.液压(喷射)式的，如在介质主流压送管路的管壁上至少开一个孔，该孔直接同管路内腔相通，最好在-60～+45范围内选取与主流方向形成的角度，以输送化学成分与主流相同或不相同的介质射流(见发明人国际公报PCT/UA97/00003的WO9842987中的图1、3、5、6以及第10页的6～38行，第11页全部，第12页首行至37行以及第14页的2～16行)；

3.用以上两种组成的综合式的，

例如：或者是有一个“不良流线体”的那种，此孔固定在轴心对称管路上的空心托架上，用来压送介质主流以及射流形成的外部流动介质源。这种射流通过整个托架输送并通过上述中心孔，迎着主流输出(见谢多夫·阿·尼编著的《整体介质力学》一书第二册第8页，莫斯科出版社，1976年)；

或者是专家们所预见的那一种组合形式，即在管壁上至少有一个射流供给孔，而且与管壁相连的还有超声波振动发生器的传声管。

或者是专家们所预见的另外一种组合形式，即有一个装在里面的不良六县的管路和与管壁相连的超声波振动发生器的传声管。

用来降低稳定状态中的液体动力噪声和研制有规律振动设备有很多种，这些例子诸如：

1.配装随液流直径而增大的圆柱形导管段和均匀共扼扩散器(见专利US 3.866.630)或者是：

2.较好的流线体，只是顺着液流的前部较短部分被一组同心分布的不良流线体包围，重要的是这种不良流线体具有较小的总横剖面。顺着液流的后部则均匀收缩(见专利US4.212.326)；

3.由均匀共扼扩散器和渐缩管组成的替换部分(见专利RU2007660)。

遗憾的这些液流阻尼设备具有以下缺陷：

首先是明显增大了液体阻力和克服这些阻力的能源，以及加大液流控制器的材料消耗。其次是这种设备在靠近紊流区域最重要的管路段落的可靠性会受到轻微影响(因为可能发生超级空化)。

所以，为了强制阻尼，最理想的是，能够对紊流化介质流中的挥发气体浓度进行调节的装置。

从技术要点上看，专利(国际公布号WO98/42987)发布的液流控制器是最接近上述要求的装置(参见该专利图2、4、6；特别是图8、9；第12页第38行；第13页第1～32行；第14页第17～38行和第15页第1～13行)。这种控制器具有连续的布局，包括：

不断将介质流送去处理的泵。

与泵增压管相连的管路。压送经过处理后的液流；

紊流器。在它的上部至少有一个位于上述管路管壁上，用于向流动介质主流中输送紊流(射流)的孔；

至少有一个往紊流化液流中定量输入阻尼气体的装置，它顺液体流向分布在紊流器下方。还有一个往紊流介质主流中输送紊流的孔，它与液流中送气管壁上的孔相连通；

紊流气体阻尼除气装置，它位于前面所装的气体定量加入孔之后。同时，在个别情况下可充当蓄热器，它具有：

——连接到管路出口的底部。该管路位于向紊流化液流介质定量输入阻尼气体装置之后。因此控制器工作时始终注满着加气的流动介质。

在控制器工作时，仅其上半部为气体(空气)腔。水分离器与其相连，将旁通气体管路与紊流化介质中定量输入阻尼气体用的孔相连。

根据这一方案，已制成用于热水供应***和水暖供应***的经济型液体动力加热器。该加热器的液体阻力是可以接受的，按重量单位计算，管路的单位热效率也较高。

但是，长期使用热能发生器也表明，在地球重力场中，蓄热器箱里会进行流动介质的“自然”除气(紊流化之后补充的气体)。只要紊流化介质(包括水)中的气体(一般是空气)处于稳定的较低初始浓度条件，才能降低噪声和减轻有规律的振动，但任何一种办法都无法避免可能发生的，不可预见的非周期性超级空化撞击以及无规律的振动和出现空蚀的可能。

事实上，注入到流动介质紊流化区域的液流中的气体，其浓度是可以用偶然的方法或者如前所讲的，使空气通过密封口的吸入来提高超过某些理想值。这一数值仅能针对每一具体装置和每一种具体液流，经过试验来确定。超级空化越强烈，则非周期撞击越强烈，液流中气体实际浓度与理想浓度之差值就越大，继而会产生不良后果。

发明内容

本发明的目的是通过改进气体浓度的控制装置来完善流动介质紊流化，也包括空化控制器。这种控制器不受紊流器的具体执行型式的影响。有效地调节紊流化液流中，气体杂质的浓度，可以减少超级空化实质性危险，可减少以它为前提的管路内出现的非周期性撞击，这样才能保证使用的可靠性。

解决这个课题靠的是液流控制器与增压管相连的持续工作的泵、输送紊流化液流的管路、位于管路中的紊流器和除气装置。根据本发明，除气装置直接安排在紊流器之后，并且装有可控闭锁调节元件来排气。

为了避免从紊流化区域输出后，对紊流化液流的人为充气，采用了连续排气调节阀以及采取多种定期排气措施，将多余气体或排到大气中或排送到气体收集器中。这样就会实质性地减少超级空化的危险和以它为前提条件下的非周期性撞击和磨损。这类多余气体来自泵输送的流体介质，那怕是普通蒸馏水中所含的饱和空气、氯气、臭氧和其它挥发性气体。

上述最简单压送方案的装置，可以带有流通回路或复循环回路。而其中的紊流器则可使用前面所叙述的机械式、液体动力式和综合式的任一种。这种紊流器有效地运用于配置稳定水溶液(也包括水性重油溶液和乳化液)，也能进入到泵和紊流器之间的管路中，使其中的固体物质得以扩散。

更精确调节初始阶段流动介质中的饱和气体浓度可采用下述反馈方法予以保证。

这样，第一个补充区别在于，该装置具有让一部分流动介质从除气装置的出口反馈到泵入口。咋一看来，液体动力回路的这一独特方案重复了本发明人以前提到并作过叙述的在国际专利发布号WO98/42987的图8中示出的空化热能发生器。事实上，在这个大家熟悉的发生器中，积聚在蓄热箱底部，经过除气并加热的水，还有可能充当“除气装置液体动力出口”接通到泵的入口上。

然而，在大家都知道的装置中，这种反馈(回授)只用在这种流动介质(水)的复循环。在这里，从水分离器的气体出口，通向紊流器入口，向紊流化介质输送阻尼气体，那么在这种装置中，根据本发明，这种反馈应该充当在紊流化之前成为降低介质中杂质浓度的装置。由于去除从介质中分离出来的气体，这样，就会提高抑制超级空化的效果。应该指出的还有，作为第一个补充区别而提出的反馈，用在加热消毒和灭菌时，利用复循环作用于液流控制器的过程，最好是对液体食品处理。如牛奶、奶油、果菜汁、矿泉水以及水为主的冷饮料和豆奶等。这些食品在初始状态时，只会有已溶解的空气这一杂质。空气具有相对弱的腐蚀性，而它们的杂质则始终发生在进入到泵之前。所以反馈接通到泵入口，实际上并不造成零部件出现磨损腐蚀，借助这一种反馈所达到的特殊补充作用，还体现在加热奶制品的除臭过程。

第二个补充区别是，该装置具有把部分流动介质，从除气装置出口返回到紊流器出口的反馈，可用作紊流化之前，降低介质中气体杂质的设备。从这一观点看，它实际上与前面所讲的反馈是一致的。

但是装有液流控制器的该装置，最好用在加热自来水和以工艺溶液为主料的液体。事实上，与空气相比较，消毒自来水所用的氯气和臭氧则更具有强腐蚀性。

从不回收使用的热水和其它工艺液体，完全除去水中上述物质，是不经济的。所以取消复循环回路中的泵，则可明显减轻腐蚀磨损。

第三个补充区别是：该装置具有把部分流动介质，从除气装置入口返回到泵的入口的反馈。根据本发明，在深度除气时采取这一局部结构。除此，也可用在排气的流动介质中工作的那些装置，也就是说；用在封闭式供热***组成的空化热能发生器中。事实上，吸入到该***的复循环回路中的空气，最好是在它的积聚过程中加以去除。

第四个补充区别是：在泵出口与紊流器入口之间段落，所接管路内腔与管路定量供气装置相连，用长时间保持气体杂质最佳浓度的空化过程保证十分精确的调节。该浓度可保证在紊流化流动介质中形成震荡气泡，提高加热效果，并且有可能使这些气体在介质中保持饱和。作到很好的溶解。接着在空穴撞击以后，液体很容易吸收这些气体(如二氧化碳被水基介质化学吸收)。

第四个与第五个补充区别是：该装置具有把部分流动介质从除气装置动力出口或者返回到泵出口，或者返回到管路定量供气装置入口的反馈。这样保证向流通回路或复循环回路供给明显含有气体杂质的新鲜的流动介质，达到更加精确地调节液流中气体杂质的浓度。

第六个补充区别与第二个区别类似，它保证作到保护泵，避免自来水消毒时所用的腐蚀性体以及生产牛乳酒和马乳酒时出现的挥发性有机酸，在加热前长时间存放时(由几个小时到一昼夜)所造成的腐蚀。

第七、八、九的补充区别是：该装置具有把部分流动介质，从除气装置入口返回到或者是泵入口，或者是到管路定量供气装置的入口，或者是紊流器入口的反馈，这样保证使用除过气的新鲜流动介质。供给流通回路或复循环回路时，可更加精确地调节紊流器入口液流中的气体反应混合物的浓度。此时：

第七个补充区别和第三补充区别相类似，是用以空化发生器为基础的封闭式供暖***；或者用于那些采用昂贵试剂进行热工化学处理的介质控制装置；如用煮沸存在着高纯度氧化钙的甜菜汁装置及随后的饱和状态反应混合物和高纯度二氧化碳。

第八个补充区别是。保护泵避免出现下列材料热工化学激活时，化工活性剂导至的腐蚀。这些材料包括：生产沥青时使用的润滑渣油，特别是碳性渣油和磨碎的橡胶碎末。

第九个补充区别是可提高二相和三相流动介质的处理次数并提高其中乳化液或悬浮状固体物质的扩散质量。

补充于第九个区别的第十个补充区别，是该装置具有把部分流动介质，从管路定量供给气体的装置出口，返回到泵入口的反馈，向泵提供加气流动介质，以降低泵噪声和对传动机构的加载。

补充于第四个的第十一个补充区别是，该装置具有把部分流动介质往管路定量供气装置出口，返回到泵入口的反馈，这种结构在下述情况下更方便，如；

在使用那些气态试剂，激发可调节空化时，会改变流动介质的化学性质，从而避免泵零件发生腐蚀。还有：

例如：生产发泡乳油时，必须加入气体发泡剂，而这些发泡剂不适宜通过泵，当与流动介质一起开始工作，进入泵前会一下被加热到高温，达到100℃以上。

对主要发明人意图或者对第四个补充区别的第十二个区别在于，将除气装置制成紊流化介质的节流阀，且在节流空间管路壁上，在与阀门调节元件入口至少有一个通孔。

补充于第十二个区别的第十三个区别在于将节流门制成渐缩中间管。它的入口孔经大于里面装有紊流器的管路出口孔径。生产这类型的节流阀比较容易，不论是单件制造中间减渐缩管与通道对接的方案，还是用管材扩管成这种渐缩管的方案都可实现。

补充于第十二个区别的第十四个区别，在于将节流阀制成扩大的柱型管路延伸段。在该段入口装上节流格栅(格栅是可更换的)，用于降低介质压力和改善气体从介质中析出的程度，充当补充调节装置的作用。

补充于第十二个区别的第十五个区别，在于将节流阀制成可渗透的、穿孔的、或带有不完整隔板的容器。该隔板将此容器的内腔至少分为两部分。下部分储存备用介质。上部分用来接收管路段的流动介质，而且此管路段出口端位于隔板上面。

制成这种型式的节流阀便于在空化热能发生器中使用。因为它可以算作加热介质中间蓄热器的组成部分。该蓄热器底部可接通到这一复循环泵上，以便于加热达到所要求的温度，然后接通到出口干线管路上。这种蓄热器与专利WO98/42987所公布的有原则区别。主要是通过蓄热器气体空间的加热介质出口，位于隔板上方，而不是在充满液体的底部。也就是因为这种结构才能成功无撞击地《切断》超级空化的“尾巴”。因为“尾巴”可能在挥发气体浓度过高的紊流化介质中出现。

补充第十五个区别的第十六个区别在于，蓄热器的底部用反馈方法接通到泵入口。而蓄热器的上半部分，则接通到已处理介质深度除气的补充装置上。该装置的气体空间通过调节元件与大气相通。而加满液体的空间同样也通过调节元件与增压管相通。

按照此发明生产的这种装置最好用于装备有自主供热和(或)自主供热水的***中。

总而言之，在选择液流控制器的具体结构时，可能会有上述补充区别与发明人主要意图的任何组合。

下面所叙述的具体实例决不限制本发明的领域。

附图说明

通过结构说明书，并参考本文图纸的说明来阐述本发明的实质。

图1、简易型液流控制器方块图

(只有除气装置，位于紊流器后面)

图2、简易型液流控制器方块图

(除气装置出口到泵入口段具有部分流动介质反馈)

图3、简易型液流控制器方块图

(除气装置出口到紊流器入口段具有部分流动介质反馈)

图4、简易型液流控制器方块图

(除气装置入口到泵出口段具有部分流动介质反馈)

图5、较复杂型液流控制器方块图

(与图1相比较，不同点是在紊流器入口补装管路定量供气装置)

图6、较复杂型液流控制器方块图

(除气装置出口到泵入口段具有部分流动介质反馈)

图7、较复杂型液流控制器方块图

(除气装置出口到定量供气装置段具有部分流动介质反馈)

图8、较复杂型液流控制器方块图

(除气装置入口到泵入口段具有部分流动介质反馈)

图9、较复杂型液流控制器方块图

(除气装置出口到管路定量供气装置入口段具有部分流动介质反馈)

图10、较复杂型液流控制器方块图

(除气装置入口到紊流器入口段具有部分流动介质反馈)

图11、较复杂型液流控制器方块图

(管路定量供气装置出口到泵入口具有部分流动介质反馈)

图12、较复杂型液流控制器方块图

(管路定量供气装置入口到泵入口具有部分流动介质反馈)

图13、依次配置进气渐缩管部分，管路定量供气装置、介质主流紊流器以及和渐缩管为原理相连的节流装置(直径平面剖面图)

图14、串联配置进气渐缩管部分、管路定量供气装置、介质主流紊流器(不良流线体形状)以及和减缩管为原理相接的节流装置(直径平面剖面图)

图15、串联配置进气渐缩管部分、管路定量供气装置、介质主流紊流器(不良流线体形状)和以栅板为原理的节流装置(直径平面剖面图)

图16、以渗透隔板为原理，带紊流化液流除气节流装置的复循环液体动力热能发生器。

具体实施方式

简易型(液流控制器(图1)最少应在流道上分布有：持续压送介质的泵1，吸入管2(同任一种介质源相连)，在管路4中的任一种紊流器3，管路4和泵1上的无特殊标记的增压支管脱开。

除气装置5位于紊流器3的后面。

除气装置5的液压出口，直接或通过图中未示出的集水器接通到任一适宜的除气介质流用户，液流至少呈紊流状态，最好呈空化状态。

装置5的气体出口，通过锁闭调节元件6通向大气，或者通向图中未示的集气器上，将处理过的流动介质分离出去。

按图1示出方式生产的控制装置最好选用：离心式(或转子式)泵1；

射流式(通常选自同一发明人WO98/42987公布的那种)和/或不良流线体形状的，在管路4中的紊流器3(也可以采用其它层流破坏装置)；形状各异，节气门型的有效除气装置5。该装置可保证显著降低紊流压力和有效析出挥发性气体杂质；

管路4(紊流器3所在部位的管子内壁具有粗糙表面，用来进行调节)；

为了提高本发明的特殊效果，应当在控制器回路上配装旁通管式的反馈线路(为简化图中未逐个示出锁闭调节元件)。

或者用旁通管7从除气装置液压出口反馈部分紊流化的和含有挥发性气体的介质到紊流器3上(见图2)；

或者用旁通管9从除气装置5出口反馈部分介质到紊流化的和含有挥发性气体的介质到泵1的吸入管2上(见图4)；

或者用旁通管8，从除气装置5出口反馈部分介质到紊流器3上(见图3)；

图1～4的装置是用来控制下述介质流：或原始就含有足够的用于激发充分空化的空气类挥发性气体杂质；或者可能自发地被空气迅速饱和。由于上面所述的原因，通过密封的吸入可出现引发超级空化的浓度。

为了更为精确地控制液流中挥发性气体的浓度，建议选用图5的装置，它与图1～4装置相比，区别在于，在紊流器3的入口，在管道4内补装了定量供气装置1O，与上述所叙述的一样，这些定量供气装置同样可以采用旁通管型式的反馈；

每个旁通管上可以有锁闭调节元件11，具体是：

或用旁通管7，从除气装置5的液压出口反馈部分流动介质到泵1的吸入管上(见图6)

或用旁通管12从除气装置5的出口反馈部分流动介质到定量供气装置10的入口(见图7)。

或者用旁通管9从除气装置5的入口反馈部分紊流化的并含有挥发性气体流动介质到泵1的吸入管2上(见图8)。

或者用旁通管13从除气装置5的入口反馈部分紊流化的并含有挥发性气体流动介质到定量供气装置10的入口(见图9)。

或者用旁通管14从除气装置5的入口反馈部分介质到紊流器3的入口(见图10)。

或者用旁通管15从定量供气装置10的出口反馈部分流动介质到泵1的吸入管上(见图11)。

或者用旁通管16从定量供气装置10的入口反馈部分流动介质到泵1的吸入管2上(见图12)。

紊流化介质除气装置5最好作成有节流原理(不管介质原始就含有挥发性气体杂质，还是在紊流前强制加气)。例如：众多形式的除气装置中，有一些符合本发明，除气装置5的各种结构示于图13～15。

特别是，图13～15示出的管路段4，具有渐缩状入口17，并且和渐缩管均匀连接着圆柱形工作管段18，在18上装有定量供水装置10和紊流器3。结论就是紊流除气装置5采用了节气原理。

从图13、14中可清楚看到，节气阀可制成中间渐缩19形式，它的入口孔径大于管道4圆柱形工作段18上的出口孔径。它们或者和管道4硬性连接(见图13)，或者镗孔在管路4内形成。

下一种实现发明思路的常见方案中(见图15)。节流器可制成管路4的圆柱形扩宽延长段，在其入口最好装上可更换的具有不同流通总截面的节流格栅20。

这其中可以采用多种形式。如：

1.紊流化流动介质的除气装置5，可从可控节气区域选取剩余气体。可以有集气器21(图13)或者用旁通输气管22直接从锁闭调节元件23接通到没有特别标明的，用于反馈小部分气体的孔上。小部分气体是紊流装置3前面的管路4内处理的，来自紊流化介质分离化出来的(见图13～14)和(或是)旁通管22以及标明的通向大气的出口，经过未标明的备用闭锁调节元件通向集气器。

2.紊流装置3，例如：

至少有一个孔，最好有几个孔，被总集散器24相连，等角距离分布，与液流方向相反，呈锐角(图13)。

或者呈不良流线体形状，刚性固定在管道4里面(图纸未示出)。另外还充当紊流装置(图14、15)，或者是图13、14、15所示的或其它上述装置的组合形式。

3.位于紊流器3前面的管路4定量供气装置器10。最好选用(但非必须选用)上述带有锁闭调节元件23的气体旁通管22，如图14、15所示直接式；或者如图13所示用中介干管25，将节气区域和管路4单向连接；或者如图16所示。

图16上示出的是一种(根据本发明装置原理上许多可行装置之一)复循环空化热能发生器(也就是液体动力加热器)，有一个带有渗透(如带穿孔或不完整的)隔板27中间蓄热器26。这个隔板27可以平行组成蓄热器底部28或相对底部28成锐角倾斜，而且在它上面要凸出一个管路4的出口端头。

被隔板27分割的腔体上部26充当节流装置，它易于将(空化或紊流化状态的)气体析出。

被隔板27分割的蓄热器腔体底部用来日常存储处理后的流动介质，虽然其中一部分已除气，而实际上大部分(约占总量的90～99％)，经过旁通管7反馈到泵1的吸入管2上，对紊流器3是多次复循环。

这种热能发生器通常备有附加的气体分离器29，经过带闭锁调节元件31的排气管30，连接到蓄热器26的顶腔。气体分离器29具有：

1.带锁闭调节元件33的排气支管32，用来***析出的气体或进入大气，或进入图中未示出的集气器中，或经过虚线示出的旁通管22到进入紊流器3的流动介质供气管25。

2.带有闭锁调节元件35的支管34，用于选择加热的或热处理过的流动介质到用户(当流动介质应该进行深度除气时)。

3.带闭锁调节元件37的支管36，用于冲淡或加热流动介质。通过带有调节元件39、40的引出管，从泵1出口排出(当流体内可能含有溶解气体时)。

这种加热器必须具备带有入口锁闭调节元件42的供应支管41，最终按要求可能装备：

射流器43，用来从排出管38，将处理过的液流抽送到供应管41内。

带调节元件45的导管外包扎物44接到26的上部并在供应管41闭合。

带调节元件47的附加连通管46，用于连接包扎物44和排气管38。

带调节元件49的附加连通管48，用于连接包扎物44和管路4初始段和排出管38。

体现发明思路的上述不同装置可用来对流动介质进行紊流，包括对介质进行激发可调动力空化，方法如下：

如图1可见，泵1通过吸入管2持续从任意源头提供流动介质。泵泵出此种介质到管路4，在紊流器作用下管路中的动能产生热能。直接位于紊流器的后面的除气装置5分离出并通过调节元件6，至少定期从装置中排出流动介质中的剩余气体，从而切断超级空化《尾巴》并有效降低超级空化相互碰撞时出现的不定期撞击和空化腐蚀。

如图2可见，反馈(旁通管7)可至少保证从除气装置5出口反馈部分介质到泵1入口。如果使用的介质含有气体，如加气饮料、果汁或奶类流体，也可以降低送入泵前的气体浓度并保证主要产品有效除臭。保证除气装置5出口和紊流器3入口之间的反馈的旁通管8(见图3)可入注到封闭式管道热水***。这种管道水经过腐蚀性活化气体消毒(氯气或臭氧或者是水基水分数)。

的确，在供热***启动时，这种气体没有经过泵1重复循环，而是被吸入空气稀释并经过锁闭调节元件排出到***外。

保证除气装置5入口与泵1之间反馈的旁通管9(见图4)可以有效地调节那些在注入到封闭供热***之前，被深度除气的介质内的气体浓度。

无论何时使用在紊流器3之前的管道定量供应装置10(图5～12)，其作用都是用来有效控制流动介质的挥发性气体浓度。

的确，使用各种挥发性气体(特别是易溶于介质，且在空穴互撞之后被液体吸收的气体)进行全容紊流时能够形成摆动的气泡，这些气泡能保证在流体的产生有规律空化，极大提高加热效率或热处理效率，不论是牛顿液体或者非牛顿液体。

液流加热装置上各种职能组件之间使用的各种反馈，都装有上述定量供气装置10，形成补充操作可能性。

如图6中的旁通管7可以降低泵1入口介质中的挥发性气体浓度。而图7中的旁通管12，可预防泵1受到自来水中残留消毒剂的腐蚀或者在加热酸奶时有机酸的腐蚀。图8中的旁通管9，图9中的旁通管13和图10中的旁通管14则可以保证精确调节传到紊流器3入口的流体，并且在流动供水和补充供水给复循环回路时，可以使用上新鲜介质。

在用贵重试剂进行流动介质热工化学处理时最宜使用图8装置。例如酿造甜菜汁时，存有高浓度氧化钙，还会有高纯度碳酸饱和反应混合物。

为避免泵1受到化学活性试剂和热工化学激活剂的腐蚀，使用图9装置最有效。如处理油渣、生产沥青用的酸性油渣和废胶料粉碎后的胶屑。

多次处理两相和三相流动介质，配制稳定的乳液和悬浊液，最宜使用图10装置。

图11中的旁通管15可降低泵1的噪声和补充充气介质产生的传动载荷。

最后，图12的旁通管16可以保证：气态试剂对流动介质的化学变性，防止泵1零件腐蚀，或者加入气体起泡剂，起泡剂不需要通过泵1进行再循环。

在上述所有情况下，图6～12示出的锁闭调节元件11都能精确调节再循环的介质流量，并且考虑被处理介质的流变特性和容许的液流噪声等级条件下，将相应装置调节到最佳状态。

紊流介质节气门形状的除气装置5具有良好效能。的确，管路4的任何扩宽，或者图13、14中的渐缩段19喇叭扩口，或者图15中，带入口节流格栅20的管路4的简单加宽段，都会阻碍紊流器3形成的流动介质流，并产生挥发性气体的分离条件。之后这些从节流空间分离的气体，经过旁通管22和锁闭调节23，可以少部分地用于经过装置10送到紊流器3的入口。

在有复循环空化热能发生器(或称流动介质热处理装置)结构中的隔板27上方的畜热器26的顶部腔(见图16)也以同样方式承担节流作用。

这种热能发生器装置的工作应该研究得更为详尽。

启动前，锁闭调节元件35、37、39和40，通过入口调节元件42关闭热能发生器的内容积，供给短管41和泵1。吸入管2通常会将加热或热处理的介质注满，使中间蓄热器26的内部介质达到渗透隔板27的液面高度，并且完全注满了旁通管7。

之后，接通泵1，至少打开调节元件35和40中的任一个，并且通过入口调节元件42，供给短管41和吸入短管2继续供应流动介质，或者注满用作液流热能载体的封闭供热***。再将入口调节元件42转接到规定的供热***(以后只是定期接通到外部流体源以补偿流动介质的损耗)。或者到应该热处理的(例如消毒灭菌)流动介质保持吸入与消耗平衡(在调节元件42和35、40中的一个处于常开状态下)。

流动介质从泵1出口持续进入管路4，经过紊流器3，特别是如图16所示，经过不良流线体，产生紊流并在渗透隔板27上方节流。此时隔板27上方中间蓄热器26的部分腔体内，实质上充满了充气介质，而隔板27下方的腔体，实质上充满了除气后的流动介质，它的大部分(达总重量的99％)经过旁通管7的连续循环，经过泵1、管路4、紊流器3和除气装置5(既文中所述的带隔板27的蓄热器26)，而一少部分经过至少其中一个调节元件40，作为热载体消耗或者作为热处理的分装产品。

激发可调节液体动力空化所必须的挥发性气体，有时会进入流动介质(热)处理的***，而更多是被强制通过集气管25，进入紊流器3之前的管路4内。

——或者使用调节元件47和未示出的外来气源；

——或者使用气体分离器29和相对应的排气管30，调剂节元件31，附加连通管46，或排气管32，调节元件33和旁通管22。

当然，在使用排气管30，调节元件31和附加连通管46时，气体进入集气管26，实质上组成了充气的流动介质。

通过带有调节元件33的排气管32，处理流动介质当中分离出来的过剩气体，或排入到大气层中，或排入未特殊标示的集气器中。

在关闭重复循环供热***时，为避免导管和暖气片中出现气塞，加热的流动介质，通常通过调节元件35和短管34，在附加气体分离器29内先进行深度除气，然后再排出。

如果图16中的装置用于热处理加工，包括同时加气那么加工后的介质在经过上述***充分复循环后，通常从泵1出口经过带有元件51的附加连通管50和带有调节元件39和40的排气管38排出而分离器29则用于精确调节气体浓度，同时将除气的介质(在调节元件35关闭情况下)，经过带调节元件37的短管36，传输入导管38内。

为防止泵1内出现空化，排气导管38中的部分处理后的介质可在必要时经过引射器43输入到供应管41内。带有调节元件45的导管捆扎物44，通常是经过供应管41传输到泵1。

带有调节元件47的附加连通管46，通常在热水供热***中使用。因为这种***中的排放管38可以提供应相当于气化的流动介质。

工业应用

本发明及发明思路的每种表现形式都可通过机械制造业的一般设备加工而成。

精确调节挥发性气体的浓度，几乎可以排除紊流化介质出现不可控制的超级空化，以及无规律的振动和非周期性撞击。从而大大提高了空化热能发生器，液体食品消毒器，空化化学反应器和其它类同此发明设备的可靠性。

体现本发明思路的各种结构实例和工艺可能性实例还达不到全面阐述所有具体结构和在工业领域应用这种装置的所有观点。因此

可能在图纸上无法特别示出流动介质对于紊流装置3的局部《环接》，这对于液流流体力数(雷诺数)辅助调节可能有益：

可能在泵1、除气装置5，最好还有管路4，定量供气装置之间的许多反馈，形成一个带有分支的旁通总管。并且配装上，专家都知道的，在市场上常见的多路阀门(通常为三路)。

也可能使用与上述节气门不相同的流动介质活性紊流器。

Claims (17)

1.流动介质流控制器具有：

持续供给流动介质进行处理的泵，

压送介质流的管道，管道同泵增压支管连通，

管道里的介质流紊流器和紊流除气装置，它的特点是除气装置直接位于紊流器后面并装有锁闭调节元件，用来控制析出气体。

2.如权利要求1所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置液压出口返回部分流动介质到泵入口。

3.如权利要求1所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置液压出口返回部分流动介质到紊流器入口。

4.如权利要求1所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置入口返回部分流动介质到泵入口。

5.如权利要求1所述的装置的特点是管路腔体的泵出口到紊流器入口这一段，同管路定量供气装置相接。

6.如权利要求5所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置液压出口返回部分流动介质到泵入口。

7.如权利要求5所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置液压出口返回部分流动介质到管道定量供气装置。

8.如权利要求5所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置入口返回部分流动介质到泵入口。

9.如权利要求5所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置入口返回部分流动介质到管路定量供气装置入口。

10.如权利要求5所述的装置的特点是有单向反馈，用来从除气装置入口返回部分流动介质到紊流器入口。

11.如权利要求5所述的装置的特点是有单向反馈，用来从管路定量供气装置出口返回部分流动介质到泵入口。

12.如权利要求5所述的装置的特点是有单向反馈，用来从管路定量供气装置入口返回部分流动介质到泵入口。

13.如权利要求1或5所述的装置的特点是除气装置作成紊流流动介质节气门形状并且操纵节气空间管壁上至少有一个通孔，将出口与闭锁调节元件相连。

14.如权利要求13所述的装置的特点是节气门作成中间渐缩形状，入口孔直径大于装有紊流器的管路段出口孔直径。

15.如权利要求13所述的装置的特点是节气门制成扩大筒状延伸管路，在其出口装有节气格栅。

16.如权利要求13所述的装置的特点是节气门作成带隔板的蓄热器形状，将腔体分成两部分，备用介质的底部和接收来自管路段落的，经过处理的介质，除此这段管路出口端位于隔板之上。

17.如权利要求16所述的装置的特点是蓄热器底部单向接通到泵入口，而其上部接通到深度除气补充装置上，它的气腔用闭锁调节元件同大气相通，而且充满液体的腔体同样用闭锁调节元件同增压干管相通。

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