CN103768880B - 纳膜发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纳膜发生器，包括气液混合装置、超声波发生装置、液膜切割细化装置以及自动控制装置。气液混合装置采用文丘里管进行药液与压缩空气的混合，通过提高混合时药液与压缩空气速度，增强药液与压缩空气的混合程度；超声波发生装置用于产生高频振荡信号，以降低药液的表面张力；液膜切割细化装置用于切割细化液膜形成纳膜；自动控制装置，根据现场的粉尘浓度及物料量，调节纳膜发生器的药液与气体的流量，从而调节纳膜的产出量，控制使用的成本。

Description

纳膜发生器

技术领域

本发明涉及纳米降尘技术，尤其涉及一种纳膜发生器。

背景技术

纳米降尘技术是运用的纳米级液膜材料，即纳膜自身的电极性吸引和团聚小颗粒粉尘，使小颗粒粉尘聚合成大颗粒粉尘，并自行沉降，以达到降尘的目的。

纳膜发生器是液膜降尘装置中非常重要的部分，纳膜发生器的性能直接影响纳膜产出量的多少、降尘效果以及使用成本的高低。

因此本领域技术人员致力于开发一种纳膜产出量大且产出的纳膜均匀致密的纳膜发生器。

发明内容

本发明提供一种纳膜发生器，包括气液混合装置、液膜切割细化装置以及超声波发生装置，气液混合装置用于混合药液与气体产生液膜，液膜切割细化装置用于切割液膜细化为纳膜，超声波发生装置用于产生高频振荡信号，以降低药液的表面张力，实现液膜切割形成纳膜的过程均匀致密。

超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化，通过空化作用可降低药液的表面张力，使得产出的纳膜均匀致密。

进一步地，气液混合装置包括壳体、进液管、进气管、文丘里管以及纳膜排出管，进液管设置于壳体的一端，纳膜排出管设置于壳体的另一端，文丘里管的收缩段的边缘，与壳体在设置进液管的一端密封连接，文丘里管的扩散段的边缘，与壳体的侧壁密封连接，进气管设置于文丘里管的收缩段与扩散段之间的壳体的侧壁上，文丘里管的扩散段的侧壁上设置多个通孔。

要使纳膜产出量大，需要将药液与压缩空气充分混合，在同样的条件下，混合越充分，纳膜产出量越大。药液与压缩空气的混合程度，与药液与压缩空气混合时的速度有关，当混合时的速度值较大、速度方向相差越大时，混合程度越高。文丘里效应，也称文氏效应，以意大利物理学家文丘里（GiovanniBattistaVenturi）命名。这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。

本发明提供的纳膜发生器，药液由进液管进入纳膜发生器的气液混合装置，压缩空气由进气管进入纳膜发生器的气液混合装置，药液在气液混合装置内部经文丘里管的收缩段、喉部，形成高速流动的流体，增大了药液的速度；由于文丘里效应形成的高速流动的药液附近会产生低压，从而产生吸附作用，通过文丘里管的扩散段的侧壁上的多个通孔，将压缩空气吸附进来，吸附作用增大了压缩空气的速度，使得药液与压缩空气更充分地混合，从而提高纳膜产量。

进一步地，气液混合装置还包括阻流帽，阻流帽包括帽体和底板，阻流帽通过底板与壳体的侧壁连接。

文丘里管的扩散段内设置阻流帽，使药液沿文丘里管的扩散段侧壁流动。一方面阻流帽占据了扩散段内部的空间，相当于降低了扩散段的扩散程度，相应降低药液速度下降的程度，使得药液在更长的行程上保持较高的速度，有利于药液与压缩空气充分地混合，产生出更大量的纳膜。另一方面压缩空气是从扩散段侧壁的通孔进入，药液沿所述文丘里管的扩散段侧壁流动，更加有利于药液与压缩空气的充分接触和混合，从而提高纳膜产量。

进一步地，帽体是中空的，帽体上设置多个通孔，底板上帽体边缘包围的区域内设置多个通孔。

进一步地，帽体的外表面与文丘里管的扩散段的内表面形状相同，以保持帽体与文丘里管的扩散段内表面之间的间隙相同。

进一步地，液膜切割细化装置包括滤网与一对叶轮片。纳膜在通过叶轮片时被不断地切割碰撞，形成纳米级尺寸的液膜，即纳膜。

进一步地，一对叶轮片的旋转方向反向设置。叶轮片反向旋转，形成尺寸更小的纳膜。

进一步地，液膜切割细化装置为一个或多个。设置多个液膜切割细化装置，进一步形成尺寸更小的纳膜。

进一步地，纳膜发生器还包括自动控制装置，自动控制装置包括传感器和流量控制器，传感器用于检测现场的粉尘浓度和物料质量，流量控制器用于控制药液与气体的流量。

本发明提供的纳膜发生器包括自动控制装置，根据现场的粉尘浓度和物料质量，调节纳膜发生器的药液与气体的流量，从而调节纳膜的产出量，控制使用的成本。

与现有技术相比，本发明提供的纳膜发生器具有如下有益效果：

（1）通过超声波作用，降低了药液的表面张力，使得产出的纳膜均匀致密；

（2）通过采用文丘里管进行药液与压缩空气的混合，使得混合时药液与压缩空气速度进一步提高，从而提高了药液与压缩空气的混合程度，产出更大量的液膜；

（3）通过液膜切割细化装置，对液膜进行切割细化形成纳米级液膜，即纳膜；

（4）包括自动控制装置，根据现场的粉尘浓度和物料质量，调节纳膜发生器的药液与气体的流量，从而调节纳膜的产出量，控制使用的成本。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中的纳膜发生器的剖视图；

图2图1所示的纳膜发生器的文丘里管的正视图；

图3图1所示的纳膜发生器的阻流帽的正视图；

图4图1所示的纳膜发生器的阻流帽的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明的一个实施例中的纳膜发生器，包括气液混合装置、液膜切割细化装置以及超声波发生装置9，气液混合装置用于混合药液与气体产生液膜，液膜切割细化装置用于切割液膜细化形成纳膜，超声波发生装置9用于产生高频振荡信号，以降低药液的表面张力，从而提高纳膜的产出量。

如图1、2所示，气液混合装置包括壳体1、进液管2、进气管3、文丘里管5以及纳膜排出管4，进液管2设置于壳体1的一端，纳膜排出管4设置于壳体1的另一端，文丘里管5的收缩段51的边缘，与壳体1在设置进液管2的一端密封连接，文丘里管5的扩散段53的边缘，与壳体1的侧壁密封连接，进气管3设置于文丘里管5的收缩段51与扩散段53之间的壳体1的侧壁上，文丘里管5的扩散段53的侧壁上设置多个通孔531。

壳体1为中空的圆柱形，壳体1也可采用其他形状，本发明对于壳体1的形状不做限制。

文丘里管5的收缩段51、喉部52和扩散段53的横截面为圆环。文丘里管5的收缩段51、喉部52和扩散段53的横截面也可采用其他形状，只要收缩段51与扩散段53能够与壳体1密封连接即可。

本发明提供的纳膜发生器，药液由进液管2进入纳膜发生器，压缩空气由进气管3进入纳膜发生器，药液在纳膜发生器内部经文丘里管5的收缩段51、喉部52，形成高速流动的流体，增大了药液的速度；由于文丘里效应高速流动的药液附近会产生低压，从而产生吸附作用，通过文丘里管5的扩散段53的侧壁上的多个通孔531，将压缩空气吸附进来，吸附作用增大了压缩空气的速度，使得药液与压缩空气更充分地混合，从而提高纳膜的产出量。

气液混合装置还包括阻流帽6，如图3所示，阻流帽6包括帽体61和底板62，阻流帽6通过底板62与壳体1的侧壁连接；如图4所示，底板62上帽体61边缘（如虚线所示）包围的区域内设置多个通孔621。

文丘里管5的扩散段53内设置阻流帽6，使药液沿文丘里管5的扩散段53侧壁流动。一方面阻流帽6占据了扩散段53内部的空间，相当于降低了扩散段53的扩散程度，相应降低药液速度下降的程度，使得药液在更长的行程上保持较高的速度，有利于药液与压缩空气充分地混合。另一方面压缩空气是从扩散段53侧壁的通孔531进入，药液沿文丘里管5的扩散段53侧壁流动，更加有利于药液与压缩空气的充分接触和混合。

帽体61为中空的圆锥形，帽体61上设置多个通孔611。

帽体61的外表面与扩散段53的内表面形状相同，保持帽体61与文丘里管5的扩散段53内表面之间的间隙相同，使得药液沿文丘里管5的扩散段53内表面流动，与经文丘里管的扩散段53上的通孔531进入的压缩空气充分混合。帽体61也可以采用其他形状。

液膜切割细化装置包括滤网7与一对叶轮片8，液膜在通过叶轮片时被不断地切割碰撞，形成纳米级尺寸的纳膜。

一对叶轮片8的旋转方向反向设置。叶轮片8反向旋转，形成纳米级纳膜。

液膜切割细化装置为一个或多个。设置多个液膜切割细化装置，进一步形成纳米级纳膜。本实施例中，液膜切割细化装置为两个。

纳膜发生器还包括自动控制装置，自动控制装置包括传感器和流量控制器，传感器用于检测现场的粉尘浓度和物料质量，流量控制器用于控制药液与气体的流量。本发明提供的纳膜发生器包括自动控制装置，根据现场的粉尘浓度和物料质量，调节纳膜发生器的药液与气体的流量，当现场的粉尘浓度较小或者物料质量较小时，通过流量控制器减小纳膜发生器的药液与气体的流量，从而减小纳膜的产出量，控制使用的成本；而当现场的粉尘浓度较大或者物料质量较大时，通过流量控制器增大纳膜发生器的药液与气体的流量，从而增大纳膜的产出量，达到降尘效果。

本实施例中的纳膜发生器的工作过程如下：

药液由进液管2进入纳膜发生器，压缩空气由进气管3进入纳膜发生器；

药液流经文丘里管的收缩段51、喉部52和扩散段53，在文丘里效应的作用下，与经文丘里管的扩散段53上的通孔531进入的压缩空气混合，产生纳膜；

文丘里管的扩散段53内设置阻流帽6，使得药液沿文丘里管5的扩散段53内表面流动，与经文丘里管的扩散段53上的通孔531进入的压缩空气充分混合，产生纳膜；

产生的纳膜经阻流帽6的帽体61上的通孔611、底板62上的通孔621，进入液膜切割细化装置的空间，经过滤网7并通过一对叶轮片8的碰撞、切割，液膜被细化，成为均匀致密的纳膜；

均匀致密的纳膜通过纳膜排出管4排出。

将本实施例中的纳膜发生器与现有液膜发生器进行发泡比的对比实验，准备一个纳膜接收罐，称重为M1，启动纳膜发生器，生产纳膜稳定后填充纳膜接收罐，当纳膜接收罐接满纳膜时停止接收。停止接收后，称重为M2，按式(1)计算发泡倍数：

$N=\frac{V}{M_2-M_1}\×\mathrm{\ρ}---\left(1\right)$

式中：N——发泡倍数；

V——纳膜接收罐容积，单位：mL；

ρ——药剂与水混合溶液密度；

M₁——泡沫接收罐质量，单位：g；

M₂——泡沫接收罐装满泡沫时的质量，单位：g。

实验结果如下：

药剂浓度（药水质量比‰）	6	7	8	9	10
						纳膜发生器内部压力（MPa）	0.30	0.28	0.29	0.30	0.30
原有液膜发生器发泡比	10	13	16	19	21
						本实施例中的纳膜发生器发泡比	15	26	36	44	49

从实验数据可以看出，本实施例的纳膜发生器的发泡比大于现有液膜发生器的发泡比，而且随着药剂浓度的增大，发泡比增加的幅度更大。

本发明提供的纳膜发生器通过超声波作用，降低了药液的表面张力，使得纳膜产出更加均匀致密；通过采用文丘里管进行药液与压缩空气的混合，使得混合时药液与压缩空气速度进一步提高，从而提高了药液与压缩空气的混合程度；通过液膜切割细化装置，产生出更大量纳米级尺寸的纳膜；通过自动控制装置，根据现场的粉尘浓度和物料质量，调节纳膜发生器的药液与气体的流量，从而调节纳膜的产出量，控制使用的成本。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种纳膜发生器，包括气液混合装置、液膜切割细化装置以及超声波发生装置，所述气液混合装置用于混合药液与气体产生纳膜，所述液膜切割细化装置用于切割细化所述纳膜，所述超声波发生装置用于产生高频振荡信号，以降低所述药液的表面张力；

所述气液混合装置包括壳体、进液管、进气管、文丘里管以及纳膜排出管，所述进液管设置于所述壳体的一端，所述纳膜排出管设置于所述壳体的另一端，所述文丘里管的收缩段的边缘，与所述壳体在设置所述进液管的一端密封连接，所述文丘里管的扩散段的边缘，与所述壳体的侧壁密封连接，所述进气管设置于所述文丘里管的收缩段与扩散段之间的所述壳体的所述侧壁上，所述文丘里管的所述扩散段的侧壁上设置多个通孔；

所述气液混合装置还包括阻流帽，所述阻流帽包括帽体和底板，所述阻流帽通过所述底板与所述壳体的侧壁连接。

2.如权利要求1所述的纳膜发生器，其特征在于，所述帽体是中空的，所述帽体上设置多个通孔，所述底板上所述帽体边缘包围的区域内设置多个通孔。

3.如权利要求1所述的纳膜发生器，其特征在于，所述帽体的外表面与所述文丘里管的所述扩散段的内表面形状相同，以保持所述帽体与所述文丘里管的所述扩散段内表面之间的间隙相同。

4.如权利要求1所述的纳膜发生器，其特征在于，所述液膜切割细化装置包括滤网与一对叶轮片。

5.如权利要求4所述的纳膜发生器，其特征在于，一对所述叶轮片的旋转方向反向设置。

6.如权利要求1所述的纳膜发生器，其特征在于，所述液膜切割细化装置为一个或多个。

7.如权利要求1所述的纳膜发生器，其特征在于，所述纳膜发生器还包括自动控制装置，所述自动控制装置包括传感器和流量控制器，所述传感器用于检测现场的粉尘浓度和物料质量，所述流量控制器用于控制所述药液与所述气体的流量。