一种微纳米气泡发生器
技术领域
本实用新型涉及一种气泡发生器,更特别地涉及一种微纳米气泡发生器,属于水处理设备技术领域。
背景技术
微纳米气泡具有多种优异的特点,例如:尺寸小、比表面积大、吸附效率高等。也正是由于微纳米气泡如此的优异特点和性能,因此在污水处理、水体增氧、精细灌溉、生物制药、水产养殖、医疗清洗、生物培养和精密化学反应等诸多技术领域中有着重要意义,目前应有多种具体应用,产生了显著的技术效果和经济效益。
也正是由于微纳米气泡如此的优异特点和显著性能,人们对如何产生微纳米气泡进行了大量的深入研究,取得了诸多的技术成果,例如:
CN206266253U公开了一种微纳米气泡发生器,其包含水池(1),该水池(1)的一侧安装有气泡发生器,所述的气泡发生器包含一个设置在水池(1)内的底阀(2),该底阀(2)通过回水管(3)经过第一电磁阀(4)与气水混合泵(5)的进水端相连,所述气水混合泵(5)的一端安装有进气管(6),该进气管(6)的端部安装有转子流量计(7),所述气水混合泵(5)的出水端安装有出水管(8)。所述发生器可生成大量微米、纳米级气泡,在水中的溶解率较高,溶解氧浓度可以达到饱和浓度以上,微纳米气泡在水中存留时间长,能够持续的提供利于修复水体微生物菌群的生长的环境。
CN202099088U公开了一种微气泡及微纳米气泡扩散装置,所述扩散装置的连接器一端与软管一端相连,连接器的另一端与连接管一端相连,所述连接管的另一端两边分别设有弹簧扣挡板和插销,连接管另一端的出气口设有塞子,所述的插销与塞子都与水上控制绳相连,所述的中空三脚螺旋伸缩支架与连接管一体成型并且相通;中空三脚螺旋伸缩支架的下部固定有气泡扩散盘。其能使不同深度水体的全立体从下到上大面积溶解微气泡及微纳米气泡,使微气泡及微纳米气泡在水底面纵向及立体扩散和最大范围的扩散。具有使用寿命长、装卸方便、便于维护等特点。
CN203269933U公开了一种用于生物反应器中的微纳米气泡发生器,其包括进气管、微纳米陶瓷片和陶瓷片托板,在陶瓷片托板的上表面开设有陶瓷片腔,在陶瓷片腔的上端设置微纳米陶瓷片,在陶瓷片托板上还开设有与陶瓷片腔相导通的进气流道,进气流道的一端伸入进气流道内,进气管的另一端与生物反应器中的供气管路连通。所述发生器通过将微纳米陶瓷片应用到生物反应器中的气泡发生器上,通过微纳米陶瓷片产生微纳米级气泡,延长了气泡在培养基中停留时间,可以将更多的气泡内的气体溶解到培养基中,以满足大规模高密度培养细胞的要求。
CN203862149U公开了一种微纳米气泡发生器,其包括底座、外壳、防砂环、水泵、电机、螺旋套、螺旋转子、空气流量计、进水口、进气口、出水口,在水泵泵壳内套装有一简状螺旋套,筒状螺旋套内设有转轴,转轴前段连接随转轴同步转动的螺旋转子,螺旋转子后部的转轴端配有密封装置;螺旋转子与螺旋套螺纹的相互作用将介质沿轴向前推进,从泵壳前端的出孔处打出,在水泵的进水口处连接有进气口,进气口装有空气流量计,气体和水同时进入泵腔,经过泵头与泵腔螺旋套高速旋转切割后融合从出水口打出,打出的气液混合物经爆气头释放到水中。其有益效果为:效率高、振动小、噪音小、不易发生堵塞,结构简单、造价低,适合大面积农田或流动水域使用。
CN203946901U公开了一种反冲激式微纳米气泡释放器,其包括管体、设置于管体内与管体液密封配合的导流锥以及与导流锥固定连接的反向导流锥,所述导流锥具有加速口,所述反向导流锥具有一激发腔,所述激发腔的下部为V形,上部平滑收缩过渡形成一横截面积较小的开口,该开口的横截面积大于导流锥的加速口;所述反向导流锥的开口处沿管体径向向外延伸形成一具有第一锯齿状凸起的导流面,所述导流锥上与导流面相对的端面上设置有第二锯齿状凸起,所述第一锯齿状凸起和第二锯齿状凸起构成锯齿形剪切通道。该释放器可产生数量更多的微纳米气泡,产生的微纳米气泡的平均体积更小。
CN204159287U公开了一种多级叶轮微纳米气泡发生泵,其包括泵壳(1),泵壳(1)上设置与泵壳(1)内泵腔(2)连通的吸入管路(11)与排出管路(12),泵壳(1)中部设置转轴(4),泵腔(2)中设置叶轮(3),叶轮(3)固定在转轴(4)上,叶轮(3)包括两片以上的叶轮单元,叶轮单元上设置叶轮凹槽(6)。所述发生泵通过利用多级闭式叶轮共泵头的方法,能在低能耗下产生大量直径0.1-30微米的微纳米级气泡,适合家用及小型商用含气溶液制备。
CN204752239U公开了一种超高含量超微纳米气泡发生装置,其包括串联设置的一级纳米气泡水发生组件及二级纳米气泡水发生组件,其中,一级纳米气泡水发生组件包括依次连接的增压泵、气液混合加压溶解泵及气液加压溶解装置,增压泵的一端连接进水管,另一端连接气液混合加压溶解泵,气液混合加压溶解泵上连接有第一进气管,液体及气体经气液混合加压溶解泵导入气液加压溶解泵内,进行气液混合,产生第一级纳米气泡水;二级纳米气泡水发生组件包括气液旋转圆筒及曝气头,混合后的气液经气液加压溶解装置导入气液旋转圆筒内,以便产生超高含量超微纳米级的第二级纳米气泡水。
CN205258036U公开了一种微纳米气泡反应器,其包括:电机(1)连接支架(3),支架(3)中心穿过电机轴;电机(1)通过支架(3)连接泵体(5)及泵盖(6);所述电机轴(2)连接叶轮(7),叶轮前部连接有前盖板(4),后部连接圆环(9),所述圆环与泵盖的凹槽(11)相配合;泵盖(6)与泵体组成封闭的泵腔(8);所述叶轮(7)与泵体、泵盖形成封闭式流道(10)。该微纳米气泡反应器能够使溶气发生装置气泡小、不易发生堵塞,效率高,可满足各种气液工艺过程、城市给排水的需要。
CN205398186U公开了一种微纳米气泡发生装置,其包括进水管、壳体、阀门及驱动件;阀门包括轴部、置于轴部两端的阀芯及从动齿轮;进水管与壳体共同夹合容置阀芯,阀芯与进水管的底壁形成间隙;阀芯开设若干环形布置的第一过水孔,壳体的顶壁开设若干环形布置的第二过水孔及轴孔;第一过水孔与第二过水孔在随阀芯在间隙中的转动实现导通或者闭合。在所述发生装置中,通阀芯的转动可对第一过水孔与第二过水孔的重合度进行控制,从而对水量及微纳米气泡的数量进行自适应调节并显著的减低了微纳米气泡的直径,提高了该微纳米气泡发生装置对缺氧程度不同的水体在实现增氧处理时的适应性。
CN205550170U公开了一种低能耗微纳米气泡水发生装置,其包括离心泵、水管、真空射流器、空气缓冲罐、微纳米气泡水释放器、进水口、搅拌器、释放器增压部件、释放器盲板、释放器增压喷口和支架;其取得了诸多有益效果:该工具结构连接紧凑,使用简单,该装置结构具有连接紧凑,使用简单,设计合理、高效节能等特点;采用高扬程离心泵和空气缓冲罐,促进气压稳定持久,独特的释放器结构与工艺大大提高溶气的效率,而且傻瓜式操作,无需人工维持,同时大量微纳米气泡存在,使结垢物质难以附着,甚至原有结垢污染物逐步被微纳米气泡剥离,达到不结垢不清洗的结果,工作时稳定性强,适合推广使用。
CN205613364U公开了一种微纳米气泡发生装置,其包括相互连通的旋流碰撞器以及固定于底座上的储水器和气液混合泵,旋流碰撞器包括主体和主体两侧对称设置的副体,主体和两个副体之间均通过喷水口相连通,两个喷水口在同一条直线上,两个副体的切线位置上均设置有气液混合物进口。首先利用气液混合泵将水和气体充分混合,再采用旋流碰撞器,使得气泡水在副体内高速旋转,将水中的气泡旋回切割成小气泡,然后在主体内对碰,将小气泡进一步撞击破碎,且在撞击过程中,大分子普通水变为小分子高活性水,并产生更多的负离子,从而能够产生体积更小、更均匀、活性更高的微纳米气泡水。
CN205650095U公开了一种微纳米气泡发生装置,所述装置包括:一管体,一端为进水端,另一端为出水端,两端内壁凸出,形成两进水端凸起、两出水端凸起,两进水端凸起和两出水端两凸起之间分别形成进水过流口和出水过流口,内侧中部形成气液混合腔;一出泡管,一端与管体出水端连通;一进气管,并与气液混合腔连通;一导流组件,包括导流管、导流杆及导流叶片,导流组件通过导流管架设于进水过流口和出水过流口;若干进气口,沿导流组件导流管径向环设于导流管,进气口之间沿导流管长度方向间隔排布。所述装置可有效对气液混合流进行切割,增加气泡数量。
由此可见,现有技术中公开了多种微纳米气泡产生装置或设备,但对于新型的微纳米气泡产生装置或设备,仍存在继续研究的必要和需求,这也是目前该领域中的研究热点和重点,更是本实用新型得以完成的动力所在和基础所倚。
实用新型内容
为了研发新型的微纳米气泡产生装置或设备,本发明人进行了大量的深入研究,在付出了创造性劳动后,从而完成了本实用新型。
具体而言,本实用新型提供了一种新型的微纳米气泡发生器,所述微纳米气泡发生器包括水泵、输气管、调节阀、进水管、出水管、电机、中心转轴、第一螺旋网片、第二螺旋网片、筒体、旋转网片、第三螺旋网片、节流孔和排水管;
其中,所述筒体一侧安装有所述水泵,所述水泵的所述进水管朝上,且所述进水管一侧安装有所述输气管,所述输气管上安装有所述调节阀,所述水泵的所述出水管与所述筒体的内腔相通,所述筒体的顶部安装有所述电机,所述电机的输出轴上安装有伸入所述筒体的所述中心转轴,所述中心转轴的下端安装有所述旋转网片,所述旋转网片上方设置有所述第二螺旋网片,所述第二螺旋网片上方设置有所述第一螺旋网片,所述旋转网片的下方设置有所述第三螺旋网片,所述筒体的底部设置有所述排水管,所述排水管的内部设置有所述节流孔。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述输气管一端连接气泵。
通过如此的结构设计,可以方便将气体灌入水内,并随水流一同进入水泵,使水体内含有大量气泡,进一步促进了微纳米气泡的形成,并提高了微纳米气泡的产生量。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述调节阀为电磁调节阀。
通过使用电磁调节阀,可以方便调节灌入水体内的气体量,便于根据水流量的大小调节进气量。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述筒体为圆筒形,所述水泵垂直安装在所述筒体的侧壁上。
通过如此的结构设计,这样设置有利于所述水泵输出的高压水与筒体避免产生剧烈的碰撞,并可对混在水体内的气泡进行初次破碎分离。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述中心转轴与所述电机通过联轴器连接。
通过设置联轴器,可以便于所述中心转轴将所述电机的旋转力传送至所述旋转网片上,更有利于微纳米气泡的形成。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述第一螺旋网片、所述第二螺旋网片和所述第三螺旋网片均焊接在所述筒体内部,且芯部均围绕在所述中心转轴外侧,边缘与所述筒体相接,且第一螺旋网片的螺旋方向与所述出水管的水流入方向相切,所述第二螺旋网片头部所在平面与所述第一螺旋网片的尾部所在平面相切。
通过如此的结构设置,尤其是第一螺旋网片的螺旋方向与所述出水管的水流入方向相切,所述第二螺旋网片头部所在平面与所述第一螺旋网片的尾部所在平面相切,非常有利于对水体内的气泡进行多层次粉碎,从而产生了大量的微纳米气泡。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述第一螺旋网片、所述第二螺旋网片和所述第三螺旋网片上均布满网眼,所述第一螺旋网片上的网眼尺寸大于所述第二螺旋网片的网眼尺寸,但所述第一螺旋网片上的网眼密度小于所述第二螺旋网片的网眼密度(即每单位面积内,所述第二螺旋网片上的网眼数量更多),且所述第二螺旋网片上的网眼尺寸大于所述第三螺旋网片上的网眼尺寸,及所述第二螺旋网片上的网眼密度小于所述第三螺旋网片上的网眼密度(即每单位面积内,所述第三螺旋网片上的网眼数量更多)。
通过如此的网眼尺寸(自上而下越来越小)和密度设计(自上而下越来越密),有利于对水体内的气泡进行由大到小的多步粉碎,保证了大量微纳米气泡的形成和获得。
对于具体的网眼尺寸和密度,本领域技术人员可根据实际需求(例如微纳米气泡的具体直径范围等)进行合适的确定和选择,这可在阅读本实用新型的技术方案后显而易见地得出,在此不再进行详细描述。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述中心转轴上至少设置两个对称的所述旋转网片,所述旋转网片与所述第二螺旋网片的螺旋方向相同,且所述旋转网片上的网眼尺寸小于所述第二螺旋网片上的网眼尺寸但大于所述第三螺旋网片上的网眼尺寸,及所述旋转网片上的网眼密度大于所述第二螺旋网片上的网眼密度(即每单位面积内,所述旋转网片上的网眼数量更多)但小于所述第三螺旋网片上的网眼密度(即每单位面积内,所述第三螺旋网片上的网眼数量更多)。
通过如此的结构设计,不仅可增加水体的流速,从而提高水压,而且可对水体内的气泡在通过两次破碎分离(即第一螺旋网片和第二螺旋网片所进行的两次破碎分离)后再次进行更细小的破碎分离,进一步降低气泡的尺寸以方便得到微纳米气泡。
在本实用新型的所述微纳米气泡发生器中,作为一种优选的技术方案,所述排水管的管径为所述筒体内径的1/2,且所述节流孔的孔径为所述排水管管径的1/5。
通过如此的管径设置,由于所述节流孔的孔径显著小于所述排水管管径,使得高压水经过所述节流孔后,压力迅速降低,从而使得溶解在水中的微小气泡得以迅速释放,产生了大量的微纳米气泡,顺利用于后续的使用。
综上所述,本实用新型提供了一种新型的微纳米气泡发生器,所述发生器通过独特的结构设计,可对水中的气泡进行逐层、逐级的分离破碎,并利用所述节流孔的孔径急剧缩小和排水管管径的急剧放大,从而使得微小气泡进一步被迅速转变为纳米级别的气泡,并迅速释放出来。所述微纳米气泡发生器不但结构简单、体积小,而且易于加工成型,使得其成本大大降低,可广泛应用于多个技术领域中,具有良好的应用前景和工业化生产潜力。
附图说明
图1是本实用新型的所述微纳米气泡发生器的主视图。
图2是本实用新型的所述微纳米气泡发生器的所述第一螺旋网片的放大图。
图3是本实用新型的所述微纳米气泡发生器的所述排水管断面的放大图。
其中,在图1-3中,各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件或部件。
1、水泵;2、输气管;3、调节阀;4、进水管;5、出水管;6、电机;7、中心转轴;8、第一螺旋网片;9、第二螺旋网片;10、筒体;11、旋转网片;12、第三螺旋网片;13、节流孔;14、排水管。
具体实施方式
下面结合附图,通过具体的实施方式对本实用新型进行详细说明,但这些列举性实施方式的用途和目的仅用来列举本实用新型,并非对本实用新型的实际保护范围构成任何形式的任何限定,更非将本实用新型的保护范围局限于此。
如图1-3共同所示,本实用新型的微纳米气泡发生器具体如下:微纳米气泡发生器包括水泵1、输气管2、调节阀3、进水管4、出水管5、电机6、中心转轴7、第一螺旋网片8、第二螺旋网片9、筒体10、旋转网片11、第三螺旋网片12、节流孔13和排水管14;
其中,所述筒体10一侧安装有所述水泵1,所述水泵1的所述进水管4朝上,且所述进水管4一侧安装有所述输气管2,所述输气管2上安装有所述调节阀3,所述水泵1的所述出水管5与所述筒体10的内腔相通(也即与内腔相连,供带有气泡的水进入所述筒体10),所述筒体10的顶部安装有所述电机6,所述电机6的输出轴上安装有伸入所述筒体10的所述中心转轴7,所述中心转轴7的下端安装有所述旋转网片11,所述旋转网片11上方设置有所述第二螺旋网片9,所述第二螺旋网片9上方设置有所述第一螺旋网片8,所述旋转网片11的下方设置有所述第三螺旋网片12,所述筒体10的底部设置有所述排水管14,所述排水管14的内部设置有所述节流孔13。
作为一种优选的技术方案,所述输气管2一端连接气泵。
通过如此的结构设计,可以方便将气体灌入水内,并随水流一同进入所述水泵1中,使水体内含有大量气泡,进一步促进了微纳米气泡的形成,并提高了微纳米气泡的产生量。
作为一种优选的技术方案,所述调节阀3为电磁调节阀。
通过使用电磁调节阀,可以方便调节灌入水体内的气体量,便于根据水流量的大小调节进气量。
作为一种优选的技术方案,所述筒体10为圆筒形,所述水泵1垂直安装在所述筒体10的侧壁上。
通过如此的结构设计,这样设置有利于所述水泵1输出的高压水与所述筒体10避免产生剧烈的碰撞,并可对混在水体内的气泡进行初次破碎分离。
作为一种优选的技术方案,所述中心转轴7与所述电机6通过联轴器连接,通过设置联轴器,可以便于所述中心转轴7将所述电机6的旋转力传送至所述旋转网片11上,更有利于微纳米气泡的形成。
作为一种优选的技术方案,所述第一螺旋网片8、所述第二螺旋网片9和所述第三螺旋网片12均焊接在所述筒体10内部,且芯部均围绕在所述中心转轴7外侧,边缘与所述筒体10相接,且所述第一螺旋网片8的螺旋方向与所述出水管5的水流入方向相切,所述第二螺旋网片9头部所在平面与所述第一螺旋网片8的尾部所在平面相切。
通过如此的结构设置,尤其是所述第一螺旋网片8的螺旋方向与所述出水管5的水流入方向相切,所述第二螺旋网片9头部所在平面与所述第一螺旋网片8的尾部所在平面相切,非常有利于对水体内的气泡进行多层次粉碎,从而产生了大量的微纳米气泡。
作为一种优选的技术方案,所述第一螺旋网片8、所述第二螺旋网片9和所述第三螺旋网片12上均布满网眼,所述第一螺旋网片8上的网眼尺寸大于所述第二螺旋网片9的网眼尺寸,但所述第一螺旋网片8上的网眼密度小于所述第二螺旋网片9的网眼密度(即每单位面积内,所述第二螺旋网片9上的网眼数量更多),且所述第二螺旋网片9上的网眼尺寸大于所述第三螺旋网片12上的网眼尺寸,及所述第二螺旋网片9上的网眼密度小于所述第三螺旋网片12上的网眼密度(即每单位面积内,所述第三螺旋网片12上的网眼数量更多)。
通过如此的网眼尺寸(自上而下越来越小)和密度设计(自上而下越来越密),有利于对水体内的气泡进行由大到小的多步粉碎,保证了大量微纳米气泡的形成和获得。
对于具体的网眼尺寸和密度,本领域技术人员可根据实际需求(例如微纳米气泡的具体直径范围等)进行合适的确定和选择,这可在阅读本实用新型的技术方案后显而易见地得出,在此不再进行详细描述。
作为一种优选的技术方案,所述中心转轴7上至少设置两个对称的所述旋转网片11,所述旋转网片11与所述第二螺旋网片9的螺旋方向相同,且所述旋转网片11上的网眼尺寸小于所述第二螺旋网片9上的网眼尺寸但大于所述第三螺旋网片12上的网眼尺寸,及所述旋转网片11上的网眼密度大于所述第二螺旋网片9上的网眼密度(即每单位面积内,所述旋转网片11上的网眼数量更多)但小于所述第三螺旋网片12上的网眼密度(即每单位面积内,所述第三螺旋网片12上的网眼数量更多)。
通过如此的结构设计,不仅可增加水体的流速,从而提高水压,而且可对水体内的气泡在通过两次破碎分离(即所述第一螺旋网片8和所述第二螺旋网片9所进行的两次破碎分离)后再次进行更细小的破碎分离,进一步降低气泡的尺寸以方便得到微纳米气泡。
作为一种优选的技术方案,所述排水管14的管径为所述筒体10内径的1/2,且所述节流孔13的孔径为所述排水管14管径的1/5。
通过如此的管径设置,由于所述节流孔13的孔径显著小于所述排水管14的管径,使得高压水经过所述节流孔13后,压力迅速降低,从而使得溶解在水中的微小气泡得以迅速释放,产生了大量的微纳米气泡,顺利用于后续的使用。
本实用新型的所述微纳米气泡发生器的工作过程和/或原理具体如下:所述输气管2内的气体随水流经所述进水管4并一同进入所述水泵1中,然后在所述水泵1的作用下一同经过所述出水管5而进入所述筒体10中;由于所述筒体10为圆柱型,水流从而沿着所述筒体10的壁面螺旋向下流动,在经过所述第一螺旋网片8时,混入水中的大气泡被所述第一螺旋网片上的网眼隔离,使其在水压的作用下破碎分离成小气泡进入下层;继续流经所述第二螺旋网片9时,大于该层网片上网孔尺寸的气泡第二次被分离成小气泡随水流继续向下流动;所述中心转轴7带动所述旋转网片11转动,对水流进行增速,同时水流经过所述旋转网片11上,大于所述旋转网片11上网孔尺寸的气泡第三次被分离成小气泡,继续增速后的水流快速进入所述第三螺旋网片12,气泡第四次被分离成小气泡并溶入水中;最后经过所述排水管14时,由于所述节流孔13孔径较小,使得高压的水经过所述节流孔13后压力迅速降低,从而使溶解在水中的微小空气泡被迅速释放,产生大量的微纳米级气泡,顺利用于后续的使用。
综上所述,本实用新型提供了一种新型的微纳米气泡发生器,所述发生器通过独特的结构设计,可对水中的气泡进行逐层、逐级的分离破碎,并利用所述节流孔的孔径急剧缩小和排水管管径的急剧放大,从而使得微小气泡进一步被迅速转变为纳米级别的气泡,并迅速释放出来。所述微纳米气泡发生器不但结构简单、体积小,而且易于加工成型,使得其成本大大降低,可广泛应用于多个技术领域中,具有良好的应用前景和工业化生产潜力。
尽管为了举例和描述之目的,而介绍了本实用新型的上述实施方式、附图所示结构、微纳米气泡产生过程和基本原理等,但这些并非是详尽的描述,也不能将本实用新型的范围局限于此。对本领域技术人员来说,可对本实用新型的上述实施方式做出多种修改和/或变化,而这些所有的修改和/或变化都包括在如本实用新型的权利要求所限定的范围之内,并不脱离如权利要求所限定的本实用新型的范围和精神。