CN101267877B - 涡流腔室 - Google Patents

涡流腔室 Download PDF

Info

Publication number
CN101267877B
CN101267877B CN2006800350189A CN200680035018A CN101267877B CN 101267877 B CN101267877 B CN 101267877B CN 2006800350189 A CN2006800350189 A CN 2006800350189A CN 200680035018 A CN200680035018 A CN 200680035018A CN 101267877 B CN101267877 B CN 101267877B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
cross
eddy chamber
turning point
crest
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2006800350189A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101267877A (zh
Inventor
弗兰克·雅各布斯
汉斯-于尔根·迪尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN101267877A publication Critical patent/CN101267877A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101267877B publication Critical patent/CN101267877B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
    • B01F23/23761—Aerating, i.e. introducing oxygen containing gas in liquids
    • B01F23/237613—Ozone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B01F25/4338—Mixers with a succession of converging-diverging cross-sections, i.e. undulating cross-section

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明涉及用于在从中流过的介质中形成紊流的涡流腔室，具有入口，出口和至少两个在其横截面上的变窄部分，其中在变窄部分区域中涡流腔室的内轮廓在与其纵轴平行的截面中具有波峰(10，12，25，27，30)的形状。为了改善混合并是压力降比较小，在至少两个波峰(10，12，25，27，30)的面向入口(9，23)的侧面上的转折点(12a，25a，27a，30a)处，相对纵轴线(z)的斜率向着出口(15，31)的方向变大。本发明还涉及实现上述方法的装置。

Description

涡流腔室 
技术领域
本发明涉及一种用于在从中流过的介质中形成紊流的涡流腔室，具有入口，出口和至少两个在其横截面上的变窄部分，其中在变窄部分区域中涡流腔室的内轮廓在与其纵轴平行的截面中具有波峰的形状。 
本发明还涉及一种用于在流体介质中增加气态介质，尤其是在水处理时供入氧气的装置，包括用于供入气体的喷射器，位于喷射器之前且具有至少一个横截面变窄部分的涡流腔室和位于喷射器之后且具有至少一个横截面变窄部分的涡流腔室，在变窄部分的区域中，位于后面的涡流腔室的内轮廓(A)在与其纵轴线(z)平行的剖面中具有波峰的形状。 
背景技术
这种类型的装置最好用于对水的净化以及饮用水净化的污水处理中。其中，用一个喷射器将臭氧加入水中，臭氧将与水中所含的有害物质、固体存留物、悬浮颗粒等等进行氧化。但是这种装置也完全适用于向流体中加入气体，以便在流体介质中实现所希望的反应。 
DE4314507C1公开了一个浮选设备，例如纤维浮置设备的喷射器或混合器，该喷射器或混合器包括两个相互相对设置的喷射板。这些喷射板在流动方向上具有反复的隆起，用于收缩过流断面。在这种实施方式中，隆起向着出口方向一直变小，而相邻隆起之间的距离相应地变大。已经看到，这种结构并没有提供优选的混合结果并且尤其是入口和出口之间的压力降相当大。 
DE 3422339A1公开了一种用于混合流体介质的方法，根据该方法从一个缝隙喷嘴中喷出一个条带形的平面射流，并且与一个第二平 面射流合并。在沿着流动方向位于后面的混合管中利用逐渐变窄部分和展宽沿着轴向方向以固定的间距改变过流断面的直径。与前述出版物中的喷射器类似，没有优选的混合以及压力降都是缺点。 
US 6,673,248B2公开了一种净化水的方法，其中在喷射器中引入臭氧以便消除水中所含的细菌。喷射器后面设有一个管型混合腔室，由垂直于流动方向设置的折流板局部地明显缩小该腔室的横截面。这种折流板应该形成紊流，这种紊流提高了通过管子流动的水与臭氧的混合。另外在一个折流板的中心开口之后设有一个弓形的障碍物。由于折流板和障碍物的原因，不能从管子的一端看到另一端。 
利用这种装置依然不能充分地使水与臭氧混合。折流板仅仅表现为一种障碍物，并且导致在空间上延长了到达混合腔室端部的流动路径。紊流只是局部被限制并被限制在一定的数量级上。不能在水中广泛地并且均匀地分布臭氧，尤其重要的是不能使其直接与欲氧化的成分(固体成分、悬浮颗粒等等)接触。 
对现有的对流体添加臭氧的装置的分析表明，气体在流体中的转换仅仅达到15％的效率。换句话说，这意味着只有15％的供入气体到达了流体中欲氧化处理的材料，以至于在一个单一的氧化处理之后的结果并不令人满意，并且臭氧的导入必须要经过许多相互连接的级才能实现。所要求的设备尺寸和零件数量都是巨大的，由此使得生产成本增加。 
如US 6,673,28B2中所公开的发明那样，现有技术的另一个缺点是，处于过流断面中的折流板大大减小了流动速度，并且在设备入口处要求有巨大的超压，以便在混合腔室出口处得到一点有效的流体。在有5巴左右的流入压力时，通常认为出口压力为1-1.5巴，这表明有一个非常大的压力降。 
发明内容
由此对用于在流体中添加气体的设备提出了要求，即在一个唯一的步骤中令人满意地完成流体中欲被处理的物质的氧化反应。以高效 率来节省昂贵的设备零件。同时在出入口之间的压力梯度很小时这种设备也可以工作，因而不需要泵。 
根据本发明以开始所述的那种涡流腔室实现了这个目的，即在至少两个波峰的面向入口的侧面上的转折点处，相对纵轴线(z)的斜率向着出口的方向变大。 
通过在介质中产生紊流，不必主要用涡流腔室对流体减速或妨碍。利用本发明的变窄部分的结构可以可靠地实现空间上均匀分布的涡流、分子结构的拉长、介质中间隙的展宽以及一种对材料的机械分割。通过这些效果的共同作用，实际上氧气可以直接到达流体介质的需氧化处理的组分中。利用本发明的措施，根据实际得到的氧化反应测得的效率在一种特殊的结构中可以达到70％。 
因此可以利用根据本发明的措施达到一种优选的混合，因为利用不同大小的倾斜达到不同大小和强度的涡流，以至于不仅在宏观上而且在微观上保证了混合。斜率在向着出口方向上变大具有一种好的影响，就是可以沿着涡流腔室保证压力降很小。这种合成效果带来的好处是，在流动方向上，也就是在压力降的方向上，斜度变大，以至于在该位置上总是保证形成有效的涡流。 
根据本发明以上述类型的装置实现上述目的，在变窄部分区域中位于前面的涡流腔室的内轮廓在其与纵轴线平行的截面中具有波浪形状，在至少一个涡流腔室中设有至少两个波峰，其中，在至少两个波峰的面向入口的侧壁上在转折点处相对纵轴线的斜率在向着涡流腔室出口的方向上变大。 
通过在喷射器前面设置涡流腔室，使得流体在与臭氧直接接触之前就已经得到一个加强的紊流，由此将强烈地改变流体中的分子结构。在涡流腔室中位于变窄部分之后的横截面变宽使得分子团被拉长以及间隔加大。介质流的速度与横截面变大成比例地降低。通过横截面的变化产生特别强的向内旋转的涡流，该涡流使得分子松散。因此，仅通过氢键和范德华力(Van der Waals Kraeft)相互团聚的微颗粒被拆开，并部分地导致机械的材料分割。这种在位于前面的涡流腔室中 精选出的介质在位于后面的喷射器中形成一种用于吸收臭氧的优选分压。 
接着用经过一个喷嘴并由此通过在喷射器中由提高流速产生的负压形成抽吸力和对气态介质的输送。在后面的第二涡流腔室中，臭氧均匀地到达水中的欲氧化的分子上。根据本发明的轮廓用于在一个唯一的涡流腔室中形成不同大小和强度的涡流。 
在一种结构中，总的内轮廓沿着纵轴线呈波浪状，根据本发明的原理，扩展到整个涡流腔室上。利用许多波峰且在波峰之间设有波谷，就可以产生一个优选的、广泛的并且是沿着整个涡流腔室保持形成涡流。 
在一个特殊实施方式中，至少在波峰处在转折点上相对纵轴线的斜率在25°至55°之间。利用这种措施，通过与过流断面配合可以在用于对介质减速的涡流形成之间实现一个优选的比例。 
在另一个实施方式中，至少设有两个波峰，在波峰面向出口的侧壁上的转折点处相对纵轴线的斜率向着出口的方向变小。由此，减小向着出口方向的各种减压，这样就可以在各个波峰之后更长久地保持已经产生的一定大小的涡流。 
在一个实施方式中，至少一个波峰区域中的横截面比涡流腔室的最大横截面的40％小。这种收缩在流过的介质中形成广泛的且在空间上一致的涡流结构。 
附图说明
下面将结合附图对本发明做详细描述。其中： 
图1示意性表示了本发明的装置的结构； 
图2在与涡流腔室纵轴线平行的剖面中表示一个串联在前面的涡流腔室； 
图3在与喷射区域纵轴线平行的剖面中表示一个喷射区域； 
图4在与喷嘴纵轴平行的剖面中表示一个连接在喷嘴后面的涡流腔室。 
图1中以纯示意的方式表示了根据本发明的用于将气态介质加入流体中的装置，该装置包括一个泵5，泵5通过入口管路将流体泵入第一涡流腔室2中。臭氧发生器或臭氧源7的吸入管道6通入接在涡流腔室2后面的喷射器3中。在喷射器3中形成的负压将气体吸入或带入流体中。通过产生涡流，尽可能地在连接在喷射器3后面的第二涡流腔室4中对气体和流体进行混合。只是示意性地表示了出口管路8。 
图2中详细表示了设置在喷射器3前面的第一涡流腔室2。该涡流腔室2被制成管状，具有入口9和出口15，最好是具有环形横截面，但是管子的内部形状轮廓与圆柱形相去甚远。涡流腔室的纵轴线以z表示，用箭头表示介质的流动方向。 
主要是一个内部横截面的变窄部分12，这个变窄部分12在流过的流体中形成松散的涡流。从图2可以看出，沿着涡流腔室由各个横截面波浪形构成内部形状。 
在变窄部分12的区域中内部形状还象一个突起并且是一个钟形曲线。所示最佳实施方式中的涡流腔室2具有一个波浪形的轮廓，该轮廓由两个波峰10，12构成。在对称的结构中，在剖面的上半部中各个相同的部分是一个围绕着纵轴线对称表示的波峰。在两个波峰10，12之间是一个波谷11，波谷11在管子横截面中具有一个局部的最大值，在该凹陷部分处的横截面最好是小于涡流腔室入口处的横截面，最好是在55％至80％之间，在所示实施例中大约是入口处的65％。 
用10b，12a，和12b表示曲线的拐点。下面将沿用这种表达方式，尽管这些附图标号实际上涉及环形的(螺旋)线，这些螺旋线表示的是内衬构成的表面A的从正到负的曲率。波峰相对于其侧面必须是非对称设置的。这样就可以使拐点10b，12a，和12b中的斜度不一样。重要并且也是本发明与现有技术的区别是涡流腔室的内横截面在波峰的区域中以连续地减小的方式达到最小，然后再以连续的方式展宽。 
在变窄部分12处的横截面最好比入口横截面的大约25％小，尤其好的是比10％小。根据涡流腔室的其它区域的结构有利的是：将横 截面减小到小于入口处横截面的5％，在图示实施例中例如大约为2.5％。横截面的大小尤其取决于介质，因为涡流的形成在很大程度上受粘度的影响。这个数据涉及到横截面积，而不涉及半径或直径。 
如图所示，横截面沿着整个涡流腔室的变化不是断断续续的，而是连续的。在拐点12a，12b的区域中表面A的特征曲线相对于纵轴线z的斜率最好在35°至55°之间，最好是象图示的那样为45°。 
沿着流动方向看在变窄部分12之前的变窄部分10保证了大于变窄部分12的过流断面，最好是大7至13倍。这个过流断面最好是比入口处横截面的大约50％小，尤其好是比大约30％小，在最佳实施例中是25％。构成变窄部分10的波峰比较平，因此在拐点处相对纵轴线z的斜度比较小，以至于拐点10b相对入口9的距离大于拐点12a，12b之间的距离。在拐点10b处(向着入口处没有拐点)表面A相对纵轴z的斜度最好小于35°，尤其好的是小于大约20°。在入口区域中的起始斜度最好在35°至55°之间。在图示实施例中其大约为45°。 
在一个最佳实施例中，变窄部分12位于涡流腔室2的中间区域中，而变窄部分10直接位于入口区域之后并且从入口9看位于涡流腔室的三分之一处。 
如图2所示，在变窄部分或凹陷部分所在的区域中，由曲率半径r10，r11，r12大致描绘出涡流腔室的内轮廓。其中，第一波峰10的曲率半径r10和那个第一凹陷部分的曲率半径比波峰12的曲率半径r12大两倍以上。 
涡流腔室2的内表面A--也就是那个三维曲面--限定内轮廓或构成涡流腔室。这个曲面没有间断、台阶、开裂和棱角，因此从数学的角度看是一个连续微分函数。 
将涡流腔室的横截面最小化的变窄部分的上述根据本发明的结构形成了所期望的上述的涡流，基本上不会对介质流造成阻碍，这样就可以避免在变窄部分之前和之后的区域中的压力差。 
在流动方向上紧接着变窄部分12是一个展宽区域，该区域以一 个基本恒定的横截面积过渡进入区域14中，并且直至出口15再进入一个展宽14中。上述基本恒定的横截面最好是在入口横截面的35％至55％之间，尤其是大约45％。 
在入口区域9中，流入介质的速度会根据其粘度降低大约7％左右并且在第一变窄部分10的区域中收到控制。利用后续的横截面在凹陷部分12的区域中的展宽，将拉长介质分子以及分子团并且分子和分子团之间的间隔也被加大。介质流的速度基本上与横截面变大成比例地下降。通过在两个变窄部分10和12之间的横截面的变化产生强烈的向内旋转的涡流。如开始时所说的那样，这将导致：分子团松散，尤其是在固体材料和溶解材料之间。有的时候也可以出现一种机械的材料分割。在凹陷部分之前和其所在的区域中有一种强大的管壁摩擦和小涡流，这些是在变窄部分12的区域中或在其之前就已经产生的。由于介质中所含的因涡流而在空间上强烈变化的颗粒浓度以及介质流中重心的偏移会使得介质围绕流线轴旋转。扭转和在变窄部分12之后的区域中产生的膨胀导致介质结构发生变化，以至于在具有恒定截面的区域和紧接其后的展宽处中对将要氧化的材料的机械分离达到60％。在变窄部分12和出口15之间的区域中在涡流腔室的壁上同时还有一种涡流回授，这种回授明显地促进了机械分离。 
如此制备的介质为在后面的喷射器中的优选分压提供了最佳前提条件。 
介质流涡流腔室的从入口9至出口15的流速取决于入口横截面、介质粘度、入口侧所产生的流速水头和所要求的气体量(因此还有喷射器中的负压)。涡流腔室的精确尺寸还取决于所谓的雷诺数Re的大小，即粘度p，流速v，粘滞性η和管子直径L(Re＝ρLv/η)。对于管内流动而言，在雷诺数大约为2300的时候开始出现从层流到涡流的转换，但是在这种情况下就必须考虑总体结构了，以便实现一个本发明的最佳实施方式。 
下面将根据附图3详细描述一个喷射器的最佳实施方式。喷射器3的入口区域16中的横截面基本上与第一涡流腔室2的出口横截面对应。介质将以预定的压力经过最好是圆锥形变窄部分的通道17到达喷嘴18。喷嘴18的大小一方面取决于压力或流体的流速，另一方面取决于在喷嘴开口区域中要达到的真空度。由气体输送的介质是确定喷嘴横截面尺寸的基础。喷嘴最好能够在水平方向上运动，例如通过螺纹。必须根据介质粘度来选择横截面，因为从喷嘴出来的出口速度对于所产生的真空度大小而言是具有决定性意义的。为了实现气/液过渡步骤中的优选分压，应该达到大约-0.4至-0.6巴的真空。喷嘴相对于限定气体入口6边缘的点19的旋入深度也是按照真空度大小的要求而定。这样可以适应各种介质。通过气体入口6将臭氧-空气混合物抽出，接着与介质连接，从而直接进行氧化。
在喷嘴之后于区域20中又是一个喷射器的展宽部分，例如一个锥形的喷射器展宽部分，其后面是一个横截面恒定的区域21。喷射器出口用22表示。 
图4表示一个在流动方向上位于喷射器之后的第二涡流腔室4的最佳实施方式。与第一涡流腔室2类似的方式，涡流腔室4也具有一个内轮廓，这种轮廓至少限定了一个局部的横截面变窄部分并且具有倒圆的形状。 
从喷射器3到涡流腔室4的过渡区域中设有一个不连续的横截面限界，其中产生一个强大的涡流阻力，这种涡流阻力会非常有效地缩短路径。 
象涡流腔室2一样，涡流腔室的内轮廓在平行于管子轴线的截面中具有波浪形状。最佳实施方式包括在一个波浪形的轮廓中有三个波峰25，27，30和三个波谷24，26，29。如图4所示，内轮廓的纵轴线z相对水平线稍稍向上倾斜，由此混合物抵抗重力稍微向上运动。这种措施将大大地抵消由于颗粒的沉降而引起的不均匀性，因为在波浪形轮廓上将重新产生涡流。从图4可以明显看出，波峰相对于其侧面在流动方向上总是不对称的，换句话说，在波峰的两个转折点中的斜度不同。第一转折点25a、第三转折点27a、第六转折点30a的斜度沿流动方向增加，而在第二转折点25b、第四转折点27b和第七转 折点30b处的斜度减小。上述第一、三、六转折点25a，27a，30a位于波峰25，27，30面向入口的面上，而第二、四、七转折点25b，27b，30b则是位于面向出口的面上。前者有一个几乎与管子轴线垂直的角度。 
利用涡流腔室的这种结构，尤其是波峰的不同类型的结构可以形成各种不同大小的涡流。内轮廓的倒圆外形与沿着整个涡流腔室围绕管子轴线的区域中连续地形成贯通(即可以从其一端看到另一端)的流体横截面这个事实一起对于入口和出口之间的压力降起到非常好的作用，因为介质不会停止或基本上不会停止，就象现有技术那样通过具有倒圆的横截面的变窄部分的折流板那样的情况，而是仅仅是越过边缘促进形成一种环绕的涡流。 
在垂直于管型涡流腔室的长轴的截面中，横截面最好是圆形的，但在本发明的精神范围内也可以稍稍有一些偏离，例如是椭圆形的或具有在角部区域中具有倒圆的多角形的横截面。很显然，也可以稍稍偏离涡流腔室的轴对称的内轮廓。在这种情况下，在与长轴平行的横截面中两个波峰不会精确地重叠，而是相互稍稍错开。经管如此，还是可以设想这样一种内轮廓，该轮廓依照其波峰至少在一个局部区域中沿着涡流腔室是螺旋形连续的。利用这种回转对称的偏移可以给介质一种附加的所希望的扭转。 
依然从图4可以看出，在其最大值区域中限定波峰的曲率半径在向着出口15的方向上减小，由此从平缓的波峰变到弯曲的波峰。这将使内轮廓向着出口15形成一个比较尖锐的轮廓，但依然有倒圆的形状。这将随着波谷的曲率半径产生。在用平缓的轮廓生成宽阔的涡流时，可以用强烈弯曲的结构一直保持或激活小的涡流。 
下面将对优选实施方式做近似的描述，而不涉及上面已经叙述过的内容。 
涡流腔室4的入口区域23的横截面比喷射器3的出口横截面22小。接着，在横截面上的扩径直至过流面积局部最大处24，最大处24之后是一个局部变窄部分25。这个涡流腔室总体上具有三个局部 变窄部分25，27和30，其中分别具有三个扩宽或扩展24，26和29，它们具有局部最大的横截面。在弯率中的相应的转折点，也就是在那里两个表面特征的微商为零的地方，分别以25a，25b，27a，27b，30a和30b表示。 
在变窄部分25，27和30处的横截面基本上是同样大的并且最好是凹陷部分之一处的最大横截面的20％至40％，尤其好的是30％。凹陷部分处的横截面也基本上是一样大的。入口处的横截面最好大约是管子最大横截面的15％至30％。 
在中间变窄部分27和其后的凹陷部分29之间是一个横截面基本不变的区域28。从出口侧的变窄部分30至出口31横截面再次稍稍展宽。涡流腔室4的内轮廓也是倒圆的并且从数学意义上讲内表面A是一个连续微分函数。 
以基本恒定的横截面替代区域28，也可以形成一种微小的或平的最大值。本发明的特征--即在至少两个波峰10，12，25，27，30的面向入口9，23的侧面上的转折点12a，25a，27a，30a处，相对纵轴线z的倾斜向着出口15，31的方向变大--并不排除这种结构。并不需要所有波峰都满足这个条件，而只是要求至少两个波峰即可，在此并不要求这两个波峰是直接相邻排列的，例如甚至可以是在两个波峰之间的一个稍稍凸出的最大值。 
在入口区域中的起始斜率-相对与管子纵轴z-大约是50°。第一转折点25a处的斜率最好在25°至45°之间，尤其好的是大约36°；第二转折点25b处的斜率最好在30°至50°之间，尤其好的是大约40°；第三转折点27a处的斜率最好在55°至70°之间，尤其好的是大约65°；第四转折点27b处的斜率最好在10°至20°之间，尤其好的是大约15°；第五转折点28b处的斜率最好在15°至35°之间，尤其好的是大约27°；第六转折点30a处的斜率最好在80°至90°之间，尤其好的是大约90°；第七转折点30b处的斜率最好在5°至20°之间，尤其好的是大约11°。 
在区域20和出口22之间的喷射器20中短暂的预氧化后，将会 释放介质的压力(必要的分压范围)，这样通过合适的出口横截面22可以将处于氧化作用中的介质输送到涡流腔室。涡流腔室的任务就是缩小氧化作用的长度，最终缩小设备的技术结构。在喷射器3的过渡区域以及涡流腔室4的入口处有一个横截面突然窄的地方，在此产生强烈的涡流，这种涡流将使得在相应的结构下长度明显短了。 
在入口23和第一变窄部分25之间由气体加载的介质经历一个反向涡流，从而使得氧化作用时间更短。利用第一变窄部分25和涡流腔室出口之间的距离对介质进行加速，继续使其紊流化并且再反向紊流。与现有技术相比，在这个区域上的造型产生提高50％的气体输送。涡流腔室的壁会通过上述造型而产生介质材料的适宜流动的氧化作用。 
本发明并不局限于上述实施方式。已经看到，为了明显提高这种装置对于氧气浓缩度的效率，在根据本发明的结构的各个涡流腔室中作为波峰而言一个单独的变窄部分已经足够了。此外，对入口侧泵功率的要求也明显降低。也就是说，通过连续的横截面变窄部分或展宽介质流在通过涡流腔室的时候几乎不受阻碍，经管引发了很强的松散的紊流。利用变窄部分的数量和各个转折点的特殊结构可以进一步优化根据本发明的装置的效率，这些是由优选实施方式展示的。 

Claims (47)

1.用于在从中流过的介质中形成紊流的涡流腔室，具有入口，出口和至少两个在其横截面上的变窄部分，其中在变窄部分区域中涡流腔室的内轮廓在与其纵轴平行的截面中具有波峰(10，12，25，27，30)的形状，其特征在于，在至少两个波峰(10，12，25，27，30)的面向入口(9，23)的侧面上的转折点(12a，25a，27a，30a)处，相对纵轴线(z)的斜率向着出口(15，31)的方向变大。
2.如权利要求1所述的涡流腔室，其特征在于，在至少两个波峰(10，12，25，27，30)的面向出口(15，31)的侧面上在转折点(10b，12b，25b，27b，30b)处，相对纵轴线(z)的斜率向着出口(15，31)的方向变小。
3.如权利要求1或2之一所述的涡流腔室，其特征在于，内轮廓(A)基本上围绕纵轴线(z)回转对称。
4.如权利要求1或3之一所述的涡流腔室，其特征在于，整个内轮廓(A)沿着纵轴线(z)呈波浪状。
5.如权利要求1或4之一所述的涡流腔室，其特征在于，至少在一个波峰(12，25)处，在其转折点(12a，12b，25a，25b)处相对于纵轴线(z)的斜率为25°至55°。
6.如权利要求1或5之一所述的涡流腔室，其特征在于，在至少一个波峰(10，12，25，27，30)的区域中横截面小于涡流腔室的最大横截面的40％。
7.如权利要求1或6之一所述的涡流腔室，其特征在于，具有两个波峰(10，12)。
8.如权利要求1所述的涡流腔室，其特征在于，在两个波峰(10，12)之间具有一个横截面局部最大的波谷(11)，其中在这个凹陷部分处的横截面小于涡流腔室(2)的入口横截面。
9.如权利要求8所述的涡流腔室，其特征在于，所述凹陷部分处的横截面是涡流腔室(2)的入口横截面的55％至80％。
10.如权利要求7或8所述的涡流腔室，其特征在于，沿着流动方向看位于一个波峰(10)之后的波峰(11)处，横截面比入口处横截面的25％小。
11.如权利要求10所述的涡流腔室，其特征在于，所述横截面比入口处横截面的10％小。
12.如权利要求10所述的涡流腔室，其特征在于，所述横截面比入口处横截面的5％小。
13.如权利要求7或10之一所述的涡流腔室，其特征在于，在波峰(12)的转折点(12a，12b)处，相对于纵轴线(z)的斜率在35°至55°之间。
14.如权利要求13所述的涡流腔室，其特征在于，在波峰(12)的转折点(12a，12b)处，相对于纵轴线(z)的斜率为45°。
15.如权利要求7或13之一所述的涡流腔室，其特征在于，沿着流动方向看位于一个波峰(12)前的波峰(10)处，横截面比入口处横截面的25％小。
16.如权利要求15所述的涡流腔室，其特征在于，沿着流动方向看位于一个波峰(12)前的波峰(10)处，横截面比入口处横截面的30％小。
17.如权利要求1或6之一所述的涡流腔室，其特征在于，具有三个波峰(25，27，30)。
18.如权利要求17所述的涡流腔室，其特征在于，波峰(25，27，30)处的横截面基本上大小相同，并且是位于两个变窄部分之间的凹陷部分(24，26，29)处的最大横截面的20％至40％，凹陷部分(24，26，29)处的横截面基本上同样大。
19.如权利要求18所述的涡流腔室，其特征在于，波峰(25，27，30)处的横截面是位于两个变窄部分之间的凹陷部分(24，26，29)处的最大横截面的30％。
20.如权利要求17或18所述的涡流腔室，其特征在于，涡流腔室(4)的入口横截面是管子最大横截面的15％至30％。
21.如权利要求17或20之一所述的涡流腔室，其特征在于，在第一转折点(25a)处相对于纵轴线(z)的斜度在25°至45°之间；第二转折点(25b)处在30°至50°之间；第三转折点(27a)处的在55°至70°之间；在10°至20°之间；第五转折点(28b)处的在15°至35°之间；第六转折点(30a)处的在80°至90°之间；第七转折点(30b)处的在5°至20°之间。
22.如权利要求21所述的涡流腔室，其特征在于，在第一转折点(25a)处相对于纵轴线(z)的斜度为36°；第二转折点(25b)处的斜度为40°；第三转折点(27a)处的斜度为65°；第四转折点(27b)处的斜度为15°；第五转折点(28b)处的斜度为27°；第六转折点(30a)处的斜度为90°；第七转折点(30b)处的斜度为11°。
23.如权利要求17或21之一所述的涡流腔室，其特征在于，在中间波峰(27)和在流动方向上位于其后的凹陷部分(29)之间设有一个具有基本上恒定的横截面的区域(28)。
24.用于在流体介质中增加气态介质的装置，包括用于供入气体的喷射器(3)，位于喷射器(3)之前且具有至少一个横截面变窄部分的涡流腔室(2)和位于喷射器(3)之后且具有至少一个横截面变窄部分的涡流腔室(4)，在变窄部分的区域中，位于后面的涡流腔室(4)的内轮廓(A)在与其纵轴线(z)平行的剖面中具有波峰(25，27，30)的形状，其特征在于，在变窄部分的区域中，位于前面的涡流腔室(2)的内轮廓(A)在与其纵轴线(z)剖面中具有波峰(10，12)的形状，在至少一个涡流腔室(2，4)中具有至少两个波峰(10，12，25，27，30)，在至少两个波峰(10，12，25，27，30)的面向入口(9，23)的侧面上的转折点(12a，25a，27a，30a)处，相对纵轴线(z)的斜率向着涡流腔室(2，4)的出口(15，31)的方向变大。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，在至少两个波峰(10，12，25，27，30)的面向出口(15，31)的侧面上在转折点(10b，12b，25b，27b，30b)处，相对纵轴线(z)的斜率向着出口(15，31)的方向变小。
26.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，至少一个涡流腔室(2，4)的内轮廓(A)基本上相对其纵轴线(z)回转对称。
27.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，至少一个涡流腔室(2，4)的整个内轮廓(A)沿着其纵轴线(z)呈波浪形。28.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，位于喷射器(3)之后的涡流腔室(4)的纵轴线(z)向着出口方向稍稍向上倾斜。
29.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，在至少一个涡流腔室(2，4)中在一个波峰(12，25)处于其转折点(12a，12b，25a，25b)处相对纵轴线(z)的斜率在25°至55°之间。
30.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，在至少一个涡流腔室(2，4)中，在至少一个波峰(10，12，25，27，30)的区域中的横截面比涡流腔室的最大横截面40％小。
31.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，在位于前面的涡流腔室(2)中设有两个波峰(10，12)。
32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，在位于前面的涡流腔室(2)的两个波峰(10，12)之间设有横截面局部最大的波谷(11)，其中凹陷部分处的横截面比位于前面的涡流腔室(2)的入口小。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，其中所述凹陷部分处的横截面是位于前面的涡流腔室(2)在入口横截面的55％至80％之间。
34.如权利要求31所述的装置，其特征在于，在沿着流动方向看位于前面的涡流腔室(2)的位于波峰(10)之后的波峰(12)处，横截面比入口横截面的25％小。
35.如权利要求34所述的装置，其特征在于，所述横截面比入口横截面的10％小。
36.如权利要求34所述的装置，其特征在于，所述横截面比入口横截面的5％小。
37.如权利要求31所述的装置，其特征在于，在波峰(12)的转折点(12a，12b)处相对于纵轴线(z)的斜率在35°至55°之间。
38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述斜率为45°。
39.如权利要求31所述的装置，其特征在于，在沿着流动方向看位于波峰(12)之前的波峰(10)处，横截面比入口横截面的50％小。
40.如权利要求39所述的装置，其特征在于，所述横截面比入口横截面的30％小。
41.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，在位于后面的涡流腔室(4)中设有三个波峰(25，27，30)。
42.如权利要求41所述的装置，其特征在于，在位于后面的涡流腔室(4)的波峰(25，27，30)处的横截面基本上同样大，并且是在变窄部分之间的凹陷部分(24，26，29)中的最大横截面的20％至40％，其中在凹陷部分(24，26，29)中的横截面基本上大小相等。
43.如权利要求42所述的装置，其特征在于，所述比率为30％。
44.如权利要求41所述的装置，其特征在于，位于后面的涡流腔室(4)的入口横截面是管子最大横截面的15％至30％。
45.如权利要求41所述的装置，其特征在于，在位于后面的涡流腔室(4)中，在第一转折点(25a)处相对于纵轴线(z)的斜度在25°至45°之间；第二转折点(25b)处在30°至50°之间；第三转折点(27a)处的在55°至70°之间；第四转折点(27b)处的在10°至20°之间；第五转折点(28b)处的在15°至35°之间；第六转折点(30a)处的在80°至90°之间；第七转折点(30b)处的在5°至20°之间。
46.如权利要求45所述的装置，其特征在于，在第一转折点(25a)处的斜度为36°；在第二转折点(25b)处的斜度为40°；在第三转折点(27a)处的斜度为65°；在第四转折点(27b)处的斜度为15°；第五转折点(28b)处的斜度为27°；在第六转折点(30a)处的斜度为90°；在第七转折点(30b)处的斜度为11°。
47.如权利要求41所述的装置，其特征在于，在位于后面的涡流腔室(4)的中间波峰(27)和在流动方向上位于后面的凹陷部分(29)之间有一个具有基本上恒定的横截面的区域(28)。
48.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述流体介质为水，所述气态介质为氧气。
CN2006800350189A 2005-08-24 2006-08-23 涡流腔室 Expired - Fee Related CN101267877B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0139505A AT502016B1 (de) 2005-08-24 2005-08-24 Wirbelkammer
ATA1395/2005 2005-08-24
PCT/AT2006/000348 WO2007022555A1 (de) 2005-08-24 2006-08-23 Wirbelkammer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101267877A CN101267877A (zh) 2008-09-17
CN101267877B true CN101267877B (zh) 2011-02-02

Family

ID=37401533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800350189A Expired - Fee Related CN101267877B (zh) 2005-08-24 2006-08-23 涡流腔室

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090121365A1 (zh)
EP (1) EP1945337B1 (zh)
CN (1) CN101267877B (zh)
AT (2) AT502016B1 (zh)
DE (1) DE502006003035D1 (zh)
WO (1) WO2007022555A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090234317A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 Navarro Lissa M Flexible, flat pouch with port for mixing and delivering powder-liquid mixture
RU2422193C2 (ru) * 2009-09-30 2011-06-27 Фисоник Холдинг Лимитед Устройство для приготовления водотопливной эмульсии
US8453997B2 (en) * 2010-11-20 2013-06-04 Fisonic Holding Limited Supersonic nozzle
US8485455B2 (en) * 2010-11-20 2013-07-16 Fisonic Holding Limited Supersonic nozzle for boiling liquid
AT511466B1 (de) * 2011-08-03 2012-12-15 Hoerbiger Kompressortech Hold Fluidmischer
CA2844928C (en) * 2011-11-18 2016-08-23 Halliburton Energy Services, Inc. Autonomous fluid control system having a fluid diode
JP5563160B1 (ja) * 2013-01-09 2014-07-30 株式会社ロータスプロモーション 炭酸泉製造用連結具
CN103696313B (zh) * 2013-12-19 2015-10-28 华南理工大学 流浆箱分散纤维均匀布浆用的布浆装置及方法
US10081091B2 (en) * 2015-06-12 2018-09-25 Postech Academy-Industry Foundation Nozzle, device, and method for high-speed generation of uniform nanoparticles
US9968929B2 (en) * 2015-10-27 2018-05-15 Apex Biotechnology Corp. Reaction cassette and assay device
JP7059040B2 (ja) * 2018-02-23 2022-04-25 株式会社荏原製作所 ガス溶解液製造装置
CN110170261A (zh) * 2019-06-12 2019-08-27 怡康博实业（东莞）有限公司 一种双组份液体搅拌方型混合管
US11397059B2 (en) * 2019-09-17 2022-07-26 General Electric Company Asymmetric flow path topology
CN110550719A (zh) * 2019-10-08 2019-12-10 上海亮仓能源科技有限公司 一种氢浴机曝气头

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2213640A (en) * 1938-04-20 1940-09-03 Pneumastic Co Inc Plastic material mixing device
FR2353489A1 (fr) * 1976-06-02 1977-12-30 Arantes Rathsam Marius Procede et dispositif pour le traitement des eaux usees
SU1119722A1 (ru) * 1983-03-17 1984-10-23 Проектно-Конструкторский Технологический Институт Министерства Пищевой Промышленности Мсср Аппарат дл диспергировани ,смешени и активации жидких сред
EP0256965A2 (en) * 1986-08-20 1988-02-24 Beloit Corporation Method of and means for hydrodynamic mixing
WO1994029017A1 (en) * 1993-06-03 1994-12-22 Atomaer Pty. Ltd. Multiphase staged passive reactor
US6395175B1 (en) * 2000-04-03 2002-05-28 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for energy efficient self-aeration in chemical, biochemical, and wastewater treatment processes

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4019983A (en) * 1974-10-10 1977-04-26 Houdaille Industries, Inc. Disinfection system and method
JPS59230627A (ja) * 1983-06-15 1984-12-25 Taisei Corp 流体等の混合方法
AU5014293A (en) * 1992-08-28 1994-03-29 Turbocom, Inc. Method and apparatus for mixing fluids
DE4314507C1 (de) * 1993-05-03 1994-06-23 Voith Gmbh J M Injektor für Flotationseinrichtungen
US5516209A (en) * 1994-11-15 1996-05-14 Flint; Theodore R. Disposable static mixing device with a reusable housing
SE0000344D0 (sv) * 2000-02-02 2000-02-02 Sudhir Chowdhury Disinfection of water
DE10019759C2 (de) * 2000-04-20 2003-04-30 Tracto Technik Statisches Mischsystem
DE10063485A1 (de) * 2000-12-20 2002-07-04 Bayer Ag Statischer Mischer
US20040251566A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-16 Kozyuk Oleg V. Device and method for generating microbubbles in a liquid using hydrodynamic cavitation
US7963690B2 (en) * 2006-11-28 2011-06-21 Tylerville Technologies Llc Dispenser with dynamic mixer for two-part compositions

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2213640A (en) * 1938-04-20 1940-09-03 Pneumastic Co Inc Plastic material mixing device
FR2353489A1 (fr) * 1976-06-02 1977-12-30 Arantes Rathsam Marius Procede et dispositif pour le traitement des eaux usees
SU1119722A1 (ru) * 1983-03-17 1984-10-23 Проектно-Конструкторский Технологический Институт Министерства Пищевой Промышленности Мсср Аппарат дл диспергировани ,смешени и активации жидких сред
EP0256965A2 (en) * 1986-08-20 1988-02-24 Beloit Corporation Method of and means for hydrodynamic mixing
WO1994029017A1 (en) * 1993-06-03 1994-12-22 Atomaer Pty. Ltd. Multiphase staged passive reactor
US6395175B1 (en) * 2000-04-03 2002-05-28 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for energy efficient self-aeration in chemical, biochemical, and wastewater treatment processes

Also Published As

Publication number Publication date
AT502016B1 (de) 2007-01-15
CN101267877A (zh) 2008-09-17
US20090121365A1 (en) 2009-05-14
EP1945337B1 (de) 2009-03-04
DE502006003035D1 (de) 2009-04-16
ATE424247T1 (de) 2009-03-15
EP1945337A1 (de) 2008-07-23
AT502016A4 (de) 2007-01-15
WO2007022555A1 (de) 2007-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101267877B (zh) 涡流腔室
US9700853B2 (en) Gas-liquid dissolving tank and microscopic bubble generator
US4556523A (en) Microbubble injector
US7784999B1 (en) Eductor apparatus with lobes for optimizing flow patterns
US8622715B1 (en) Twin turbine asymmetrical nozzle and jet pump incorporating such nozzle
US3968086A (en) Double funnel device for oxygenating sewage
RU2006133315A (ru) Картридж для приготовления напитков
CN109966939A (zh) 一种文丘里型微气泡发生器及气液发生器
CN105664749B (zh) 三角形管壁叶片式静态混合器
US3947359A (en) Aeration and mixing of liquids
JPS6141602B2 (zh)
CN101839395A (zh) 一种气液两相流均匀分配装置
US20130118977A1 (en) Process and Apparatus for Gas-Enriching a Liquid
KR101467150B1 (ko) 폐색방지 기능이 있는 스태틱 라인 방식의 미세기포 발생장치
UA138563U (uk) Заглибна труба для виведення газу з циклона
CN104761067B (zh) 发射旋动型射流的射流曝气器
JP2006272150A (ja) ガス混合器およびガス混合方法
JP2002045667A (ja) 循環流発生装置
CN104815769A (zh) 水力喷射空气旋流器
EP3747534A1 (en) Device and method for generating nanobubbles
CN103008138A (zh) 一种逆喷式湿法烟气洗涤喷嘴
CN206853485U (zh) 微气泡装置
KR20160074243A (ko) 액체 미립화 노즐 어셈블리
WO2000071235A1 (en) Fluid mixing system
CN208883562U (zh) 具有强卷吸能力的射流曝气器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110202

Termination date: 20110823