CN102350267A

CN102350267A - 一种尾涡空化旋转发生器

Info

Publication number: CN102350267A
Application number: CN2011102543032A
Authority: CN
Inventors: 李育敏; 姚文; 计建炳; 李翔
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明涉及一种尾涡空化旋转发生器，包括转轴、轴承组件、壳体，壳体两侧设有通过螺栓固定的圆形平板，壳体与圆形平板之间形成圆柱形腔体，两块圆形平板上分别设有进料口和出料口，腔体中间设有与转轴连接的转子，转子与壳体、圆形平板之间留有一定间隙，转轴的两端设有轴承组件。本发明的有益效果是：结构简单、空化效应大、空化区域大、空化效率高和通量大。

Description

一种尾涡空化旋转发生器

技术领域

本发明涉及一种空化设备，尤其是一种尾涡空化旋转发生器。

背景技术

化工分离技术领域中所应用的空化主要有两类，一类是超声空化，另一类是水力空化。

超声空化是指存在于液体中的微小气泡（气核）在超声波传播过程中产生的正负压强的交变作用下，发生气核的震荡、挤压、收缩、断裂、生长及溃灭等一系列动力学过程。水力空化是指液体流经孔板或文丘里管时，由于流速突然增大，压强降低到低于液体的汽化压力，发生空化，产生气泡的暴发和溃灭。空泡溃灭时将产生冲击波和微射流，产生强烈的空化效应。水力空化技术运用在较多工业领域。如生物加工、废水处理、强化液液混合、炼油和矿业的钻井工程等。超声空化存在的最大问题是其技术机理复杂，难以实现工业化。水力空化技术现已较成熟，但其空化区域、空化效率和通量都较低，无法满足大工业化的生产。

专利号CN201279516 公开了一种新型的管道除垢装置，该装置特点是使用了狭长条形叶片来代替之前宽大的叶片，由于叶片狭长，水流经过狭缝时可提高空化射流压力，增强射流冲击力，空泡有效破灭率高，结构设计合理，操作简便，清洗速度快。但该装置只能用在特定的管道（例如水管），且空化区域受管道限制而较小，不能极大的推广。

专利号CN201643998 公开了一种新型水力空化装置，该装置的特点是在圆锥收缩段中设置有曝气管。大大增加了气泡的产生和增加气泡的产量的效果，空化效果好。在挡板装置内部设有加料管，加料管一端还有多根分散管。通过加料管向流体中添加其他添加剂，如洗涤剂、氧化剂、催化剂、灭菌剂等，达到同时进行物理化学作用、氧化作用、灭菌作用等效果。该装置的设备较复杂，做工要求高，造价高。

专利号CN201261005Y 公开了一种液哨型超声空化喷嘴，该发明的独特之处是同时将液哨型超声发生器结构和射流自振动空化结构有机的结合与统一，以此提升和强化高压水射流的清洗和冲蚀力，其结构简单，空化效果好，且便于生产的系列化和实用的便利化。但该装置受其结构的影响，空化区域小，通量小，不适合使用在处理量大的场合。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构简单、空化效应大、空化区域大、空化效率高和通量大的尾涡空化旋转发生器。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种尾涡空化旋转发生器，包括转轴、轴承组件、壳体，壳体两侧设有通过螺栓固定的圆形平板，壳体与圆形平板之间形成圆柱形腔体，两块圆形平板上分别设有进料口和出料口，腔体中间设有与转轴连接的转子，转子与壳体、圆形平板之间留有一定间隙，转轴的两端设有轴承组件。

作为优选，所述转子为圆柱形，其表面设有一排或多排动凸台。

作为优选，所述壳体内表面光滑，或设有一排或多排静凸台。

作为优选，所述凸台的形状可以是半圆形、半椭圆形、三角形、月牙形、长方体、多边形、棒锤形以及能使经过它的液体产生尾涡的任意不规则形状，可以是单一形状，或者是以上两种或多种形状的任意组合，凸台的高度和横截面积可以是任意大小。

作为优选，各凸台的排列方式可以是矩形，或者是等腰三角形。

作为优选，所述凸台可以垂直于其所在的表面，或者与其所在表面形成其他角度。

作为优选，所述壳体和转子采用不锈钢、碳钢、或塑料。

发明有益的效果是：

一、利用转子的高速旋转，液体在绕流过动凸台时，在每一个动凸台的前方产生了瞬时高压，在每一个动凸台的后方产生了瞬时低压。动凸台在转子上有间隙的排列，在这些间隙区就会发生空化泡的产生和溃灭。由于转子表面有多排动凸台，腔体内壁上有多排静凸台。因而就会发生多次尾涡空化，对产生的空化效应起到积累加强的作用，这样就提高了空化强度和空化效率。

二、本发明的通量大，即流通截面大。本发明的流通截面是壳体与转子之间的间隙，从图1就可以看出，该流通截面大于孔板、文丘里管等空化设备。又转子的直径改变也可以改变通量的大小。因而通量可以根据具体的处理量进行变化。

三、空化区域大，在整个转子外表面上的的凸台间隙都有空化泡的产生和溃灭，虽然每个凸台间隙的空化区域是小的，但是转子上有许许多多的凸台，所以总的空化区域很大。

四、该装置结构简单，布局紧凑，轻便易于搬运，制造简单，能源的利用率高。

五、本发明可以根据具体处理情况和处理量选用不同的结构来控制空化效应和空化效率，如通过更换转子来调整转子的半径和长度，也可以改变电动机的转速来调整壳体的转速，动凸台和静凸台的数量和排列是可以调整。设备利用率高，造价低，应用领域广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A向的剖视图；

图3是液体流入产生尾涡空化的工作原理图；

图4是图3中A-A向的剖视图；

图5、图6是在不同情况下进液量与羟自由基浓度的关系示意图；

附图标记说明：转轴1，轴承组件2，腔体3，间隙4，壳体5，动凸台6，出料口7，转子8，圆形平板9，螺栓10，静凸台11，进料口12，动凸台后部形成的尾涡13，液体与转子产生的相对运动14，静凸台后部形成的尾涡15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例：如图1、2，这种尾涡空化旋转发生器，包括转轴1、轴承组件2、壳体5，壳体5两侧设有通过螺栓10固定的圆形平板9，壳体5与圆形平板9之间形成圆柱形腔体3，两块圆形平板9上分别设有进料口12和出料口7，腔体3中间设有与转轴1连接的转子8，转子8与壳体5、圆形平板9之间留有一定间隙4，转轴1的两端设有轴承组件2。壳体5和转子8采用不锈钢、碳钢、或塑料材料。

转子8的外表面上有一排或多排动凸台6。壳体5内表面也可以有静凸台11。其中凸台的形状可以是半圆形、半椭圆形、三角形、月牙形、长方体、多边形、棒锤形以及能使经过它的液体产生尾涡的任意不规则形状，可以是单一形状，或者是以上两种或多种形状的任意组合，凸台的高度和横截面积可以是任意大小。各凸台的排列方式可以是矩形，或者是等腰三角形。凸台可以垂直于其所在的表面，或者与其所在表面形成其他角度。

液体从进料口12流入圆柱形腔体3，与高速旋转的转子8接触，液体与高速旋转转子8上的动凸台6发生相对运动14，液体绕流过凸台，液体发生边界层分离在凸台后方形成尾涡区13，产生局部低压而发生空化，产生空化泡。空化泡与液体一起做整体运动，绕流过下一个凸台，在该凸台的前方产生局部高压，空化泡溃灭。同时在该动凸台的后方再次发生边界层分离，形成尾涡区而发生空化，产生空化泡。故液体不断的绕流过动凸台，将不断并交替地产生瞬时低压和瞬时高压，故液相中空化泡不断的产生并不断的溃灭，因而具有较大的空化效率。空化泡溃灭时产生冲击波、微射流、极高的压强和温度，导致一系列特殊的物理化学效应产生。液体在从进料口12流到出料口7的过程中，液体发生多次空化，对产生的空化效应起到了积累加强的作用，因而大大的提高空化效应。同时，液体绕流过腔内壁上的静凸台11，也将不断并交替产生瞬时低压和瞬时高压，空化泡不断产生和溃灭，因而进一步增大了空化效应和提高了空化效率。

对此进行试验，试验原理：以一定量的亚甲基蓝试剂与蒸馏水配制出一定浓度的亚甲基蓝水溶液，作为原溶液注入贮槽，收集经过尾涡空化旋转发生器后的溶液，并测定其吸光度的改变值，由吸光度的改变值得到亚甲基蓝浓度的改变值。亚甲基蓝浓度的改变值即为空化而产生的羟基自由基(·OH)浓度的改变值，而(·OH)浓度的大小可以反映出该发明的空化效应。产生的(·OH)浓度越高，说明空化效应越大。

工作过程：如图3、4所示，亚甲基蓝水溶液液体从进料口12流入腔体3，在压差作用下进入壳体5和转子8之间的间隙4，转子8在转轴1的带动下高速旋转，带动转子8上的动凸台6转动，液体与动凸台6发生相对运动14，在动凸台6的后方形成尾涡13，产生局部低压形成空化泡。在邻近的动凸台6的前方具有高压，当空化泡运动到高压区时，空化泡溃灭。液体不断的绕流过动凸台，将不断并交替地产生瞬时低压和瞬时高压，产生空化效应。同时液体绕流过腔体5内壁上的静凸台11，形成尾涡15，也产生空化效应。最后，溶液由出料口7流出，收集出料口7的溶液，重复上面试验，测定不同进液量下因空化而产生的羟基自由基(·OH)浓度，在不同情况下得出的结果如图5、6所示。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种尾涡空化旋转发生器，包括转轴（1）、轴承组件（2）、壳体（5），其特征是：壳体（5）两侧设有通过螺栓（10）固定的圆形平板（9），壳体（5）与圆形平板（9）之间形成圆柱形腔体（3），两块圆形平板（9）上分别设有进料口（12）和出料口（7），腔体（3）中间设有与转轴（1）连接的转子（8），转子（8）与壳体（5）、圆形平板（9）之间留有一定间隙（4），转轴（1）的两端设有轴承组件（2）。

2.根据权利要求1所述的尾涡空化旋转发生器，其特征是：所述转子（8）为圆柱形，其表面设有一排或多排动凸台（6）。

3.根据权利要求1所述的尾涡空化旋转发生器，其特征是：所述壳体（5）内表面光滑，或设有一排或多排静凸台（11）。

4.根据权利要求2或3所述的尾涡空化旋转发生器，其特征是：所述凸台的形状是半圆形、半椭圆形、三角形、月牙形、长方体、多边形、棒锤形以及能使经过它的液体产生尾涡的任意不规则形状，是单一形状或者是以上两种或多种形状的任意组合。

5.根据权利要求2或3所述的尾涡空化旋转发生器，其特征是：各凸台的排列方式是矩形，或者是等腰三角形。

6.根据权利要求2或3所述的尾涡空化旋转发生器，其特征是：所述凸台垂直于其所在的表面，或者与其所在表面形成其他角度。

7.根据权利要求1所述的尾涡空化旋转发生器，其特征是：所述壳体（5）和转子（8）采用不锈钢、碳钢、或塑料。