CN105621529B - 一种强化撞击流式水力发声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种强化撞击流式水力发声器，其是将第一固定盘与第二固定盘之间通过连接杆连接，第一固定盘的中心位置设置有第一喷嘴，第二固定盘的中心位置设置有第二喷嘴，第一固定盘上加工有内外贯通的第一环形狭缝，第一环形狭缝与第一喷嘴同心，在第二固定盘上加工有第二环形狭缝，在第一喷嘴和第一环形狭缝之间的第一固定盘上设置有与第二固定盘连接的振动杆，振动杆的中心轴与第一喷嘴的中心轴平行；本发明可将声波振动与狭缝微气泡化两者结合产生协同效果，从而形成更多的自由基，进而使该装置水力空化能耗低、超声空化强度高，并产生大量自由基可以强化了污水处理能力，兼具水力空化与超声空化的优点，从而使污水的处理能力大大提高。

Description

一种强化撞击流式水力发声器

技术领域

本发明属于液态流体空化发生装置研究技术领域，尤其涉及一种利用水力声空化强化降解处理有机污染物废水的强化撞击流式水力发声器。

技术背景

随着人口的增长,社会经济的不断发展,污水的排放量与日俱增,水污染问题已对人类生存和社会发展构成了越来越严重的威胁,防止水体恶化,保护水资源,已经成为人类共同追求的目标。传统的处理方法在防治水体污染方面已经并正在发挥着重要的作用。但由于废水量的不断增加,组成成份的日趋复杂,对废水处理的日趋严格,传统的处理方法在多功能性,高效稳定性,和经济合理性方面难以满足不断提高的环境要求，因此高环境的要求需要有新的技术为之配套。空化作为一种物理方法处理污水技术，具有高效能，成本低，并具有不产生二次污染，被称为“绿色水处理”，受到了广泛的关注。

目前研究主要是超声空化和水力空化，近年来,对超声空化技术的化学反应的深人研究发现其在特种污水处理方面效果明显。超声空化虽然空化强度高，但在总能耗中只有5％～10％用于空化，其余90％～95％的能量是以热能的形式使系统升温，这使得超声空化的应用受到极大的限制，难以实现工业化。随着水力空化的深入研究，水力空化在污水处理方面潜力巨大，具有简便易行、能耗低、效率高等特点，从能效和规模化方面比较，水力空化技术比超声空化技术更具有优势。但水力空化处理存在空化强度较低的缺点，因此设计一种具有超声空化强度高，水力空化能耗低、效率高的水力发声空化设备就显得尤为重要。

发明内容

为了能够有效克服传统水力空化所存在的关键技术缺陷，以达到提高和强化空化处理废水效果的目的，本发明提供了一种能够使流体生成大量自由基，有效提高水力空化降解有机污染物的能力，并且操作方便、易于管理，成本低、技术结构简单的强化撞击流式水力发声器。

本发明实现上述目的所采用的技术方案是：该强化撞击流式水力发声器包括第一固定盘和第二固定盘，第一固定盘与第二固定盘之间通过连接杆连接，第一固定盘的中心位置设置有与第一喷嘴，第二固定盘的中心位置设置有第二喷嘴，第一喷嘴与第二喷嘴对称设置且喷口相对，第一固定盘上加工有内外贯通的第一环形狭缝，第一环形狭缝分布在第一喷嘴的外侧且与第一喷嘴同心，在第二固定盘上第二喷嘴的外侧加工有与第二喷嘴同心的第二环形狭缝，第二环形狭缝与第一环形狭缝正对，在第一喷嘴和第一环形狭缝之间的第一固定盘上设置有与第二固定盘连接的振动杆，振动杆的中心轴与第一喷嘴的中心轴以及第二喷嘴的中心轴平行；

其中：第一喷嘴和第二喷嘴均是收敛型结构，第一喷嘴和第二喷嘴的入口直径D与出口直径d之间满足：D/d＝1:0.4～0.7，第一喷嘴与第二喷嘴之间的间距L为1.5～4.0mm；

第一环形狭缝和第二环形狭缝的进水侧环宽为4～8mm、出水侧环宽为1～3mm。

上述振动杆是沿着第一喷嘴和第二喷嘴的外围在同一圆周上均匀分布，使所产生的振动能够均匀分布，形成均匀超声波辐射场。

上述第一喷嘴和第二喷嘴均是由锥形段和直管段组成，其锥形段的长度是32～38mm，直管段的长度是2～5mm。

上述振动杆距离第一喷嘴和第二喷嘴的外壁的径向间距H是0.5～1.5mm。

本发明提供的强化撞击流式水力发声器，是水流流经收敛型的第一喷嘴和第二喷嘴形成相对方向的射流，相对射流在中部碰撞，形成沿径向扩散的撞击流，撞击流在撞击面上产生波动压力，引起细长振动杆振动发声，传播的声波引起微气泡的空化，产生自由基，与此同时，水流经过收敛型的第一环形狭缝和第二环形狭缝由于扩散突然空间增大形成大量的微气泡，该部分微气泡在声波的作用下也会产生自由基，将声波振动与狭缝微气泡化两者结合产生协同效果，从而形成更多的自由基，进而使该装置水力空化能耗低、超声空化强度高，并产生大量自由基可以强化了污水处理能力，兼具水力空化与超声空化的优点，从而使污水的处理能力大大提高。

附图说明

图1为实施例1的装置结构示意图。

图2为图1的A-A面剖视图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施方式。

实施例1

由图1和2可知，本实施例的强化撞击流式水力发声器是由第一固定盘1、第二固定盘6、连接杆2、第一喷嘴3、第二喷嘴4以及振动杆5组成。

其中，第一固定盘1和第二固定盘6之间通过4个连接杆2连接形成装置的支撑架，均采用不锈钢材料制成。为了保证连接稳定，连接杆2分布在第一固定盘1和第二固定盘6的边沿处并且在同一圆周上均匀分布。

在第一固定盘1的盘面上加工有内外侧贯通的第一环形狭缝a，该第一环形狭缝a的进水侧环宽为6mm、出水侧环宽为2mm，进水侧的内圆半径为8.5mm，在第一固定盘1的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有第一喷嘴3，第一喷嘴3在第一环形狭缝a的内侧且与第一环形狭缝a同心，即第一喷嘴3与第一环形狭缝a形成同轴环道。本实施例的第一喷嘴3的外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，第一喷嘴3内部的锥形管段长度是34mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为4mm，d/D＝0.5，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是4mm，长度是4mm。在第一喷嘴3与第一环形狭缝a之间的第一固定盘1盘面上焊接有振动杆5，振动杆5是4个，在第一喷嘴3的外侧同一圆周上均匀分布，该振动杆5的另一端焊接在第二固定盘6上且与第一喷嘴3的中心轴平行，振动杆5的直径是1.5mm，长度为78mm，必须保证是细长杆状，振动杆5距离第一喷嘴3外壁的径向间距H是1mm。

在第二固定盘6的盘面上加工有内外侧贯通的第二环形狭缝b，该第二环形狭缝b与第一环形狭缝a对应，即第二环形狭缝b的进水侧环宽也是6mm、出水侧环宽也是2mm，进水侧的内圆半径为8.5mm，在第二固定盘6的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有第二喷嘴4，第二喷嘴4在第二环形狭缝b的内侧且与第二环形狭缝b同心设置，第二喷嘴4与第一喷嘴3的喷口相对且保持喷口之间的水平间距L是2mm，本实施例的第二喷嘴4与第一喷嘴3的结构相同，即第二喷嘴4内部的锥形管段长度是34mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为4mm，d/D＝0.5，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是4mm，长度是4mm。

使用时，将第一喷嘴3和第一环形狭缝a通过同轴环隙管道与进水管连通，第二喷嘴4和第二环形狭缝b通过同轴环隙管道与进水管连通，即第一喷嘴3和第二喷嘴4并列连接在进水管路上，进水管的水流分别从第一喷嘴3和第二喷嘴4的进水口以及第一环形狭缝a、第二环形狭缝b的进水侧相对进入，经相对设置的第一喷嘴3和第二喷嘴4出射，相对的射流发生碰撞，形成沿径向扩散的撞击流，撞击流扩散引起细长振动杆5振动发声，所产生的的超声引起微气泡空化，产生自由基，同时，经过第一环形狭缝a和第二环形狭缝b的水流形成大量微气泡，在超声振动作用下产生更多的自由基，从而强化了污水处理能力。

实施例2

本实施例在第一固定盘1的盘面上加工有内外侧贯通的第一环形狭缝a，该第一环形狭缝a的进水侧环宽为8mm、出水侧环宽为3mm，进水侧内圆半径为9.5mm，在第一固定盘1的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有第一喷嘴3，第一喷嘴3在第一环形狭缝a的内侧，且与第一环形狭缝a同心，即第一喷嘴3与第一环形狭缝a形成同轴环道。本实施例的第一喷嘴3外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，第一喷嘴3内部的锥形管段的长度为32mm，进水口的内径D为8mm，出水口的内径为3.2mm，d/D＝0.4，直管段连接在锥形管段的出口，直管段的内径是3.2mm，长度是5mm。在第一喷嘴3与第一环形狭缝a之间的第一固定盘1盘面上焊接有振动杆5，振动杆5是6个，在第一喷嘴3的外侧同一圆周上均匀分布，该振动杆5的另一端焊接在第二固定盘6上且与第一喷嘴3的中心轴平行，振动杆5的直径是2mm，长度为76mm，必须保证是细长杆状，振动杆5距离第一喷嘴3外壁的径向间距H是1.5mm。

在第二固定盘6的盘面上加工有内外侧贯通的第二环形狭缝b，该第二环形狭缝b与第一环形狭缝a对应，即第二环形狭缝b的进水侧环宽也是8mm、出水侧环宽也是3mm，进水侧内圆半径为10mm，在第二固定盘6的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有第二喷嘴4，第二喷嘴4在第二环形狭缝b的内侧，且与第二环形狭缝b同心，第二喷嘴4与第一喷嘴3的喷口相对且喷口之间的水平间距L是1.5mm，本实施例的第二喷嘴4与第一喷嘴3的结构相同，即第二喷嘴4内部的锥形管段长度是32mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为3.2mm，d/D＝0.4，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是3.2mm，长度是5mm。

其他的部件及连接关系、工作原理与实施例1相同。

实施例3

本实施例在第一固定盘1的盘面上加工有内外侧贯通的第一环形狭缝a，该第一环形狭缝a的进水侧环宽为4mm、出水侧环宽为1mm，进水侧内圆半径为10mm，在第一固定盘1的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有第一喷嘴3，第一喷嘴3在第一环形狭缝a的内侧且与第一环形狭缝a同心，本实施例的第一喷嘴3外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，第一喷嘴3内部的锥形管段的长度为38mm，进水口的内径D为8mm，出水口的内径为5.6mm，d/D＝0.7，直管段连接在锥形管段的出口，直管段的内径是5.6mm，长度是2mm。在第一喷嘴3与第一环形狭缝a之间的第一固定盘1盘面上焊接有振动杆5，振动杆5是5个，在第一喷嘴3的外侧同一圆周上均匀分布，该振动杆5的另一端焊接在第二固定盘6上且与第一喷嘴3的中心轴平行，振动杆5的直径是3mm，长度为82mm，必须保证是细长杆状，振动杆5距离第一喷嘴3出水口的径向距离H是0.5mm。

在第二固定盘6的盘面上加工有内外侧贯通的第二环形狭缝b，该第二环形狭缝b与第一环形狭缝a对应，即第二环形狭缝b的进水侧环宽也是4mm、出水侧环宽也是1mm，进水侧内圆半径为10mm，在第二固定盘6的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有第二喷嘴4，第二喷嘴4在第二环形狭缝b的内侧，且与第二环形狭缝b同心设置，第二喷嘴4与第一喷嘴3的喷口相对且喷口之间的水平间距L为4.0mm，本实施例的第二喷嘴4与第一喷嘴3的结构相同，即第二喷嘴4内部的锥形管段长度是38mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为5.6mm，d/D＝0.7，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是5.6mm，长度是2mm。

本发明的第一喷嘴3、第二喷嘴4、第一环形狭缝a、第二环形狭缝b以及振动杆5的设计尺寸以及间距均可根据实际水处理量以及处理要求进行调整。

Claims (3)

1.一种强化撞击流式水力发声器，包括第一固定盘(1)和第二固定盘(6)，第一固定盘(1)与第二固定盘(6)之间通过连接杆(2)连接，其特征在于：所述第一固定盘(1)的中心位置设置有第一喷嘴(3)，第二固定盘(6)的中心位置设置有第二喷嘴(4)，第一喷嘴(3)与第二喷嘴(4)对称设置且喷口相对，第一固定盘(1)上加工有内外贯通的第一环形狭缝(a)，第一环形狭缝(a)分布在第一喷嘴(3)的外侧且与第一喷嘴(3)同心，在第二固定盘(6)上第二喷嘴(4)的外侧加工有与第二喷嘴(4)同心的第二环形狭缝(b)，第二环形狭缝(b)与第一环形狭缝(a)正对，在第一喷嘴(3)和第一环形狭缝(a)之间的第一固定盘(1)上设置有与第二固定盘(6)连接的振动杆(5)，振动杆(5)的中心轴与第一喷嘴(3)的中心轴以及第二喷嘴(4)的中心轴平行；

其中：第一喷嘴(3)和第二喷嘴(4)均是收敛型结构，第一喷嘴(3)和第二喷嘴(4)的入口直径D与出口直径d之间满足：D/d＝1:0.4～0.7，第一喷嘴(3)与第二喷嘴(4)之间的间距L为1.5～4.0mm；

第一环形狭缝(a)和第二环形狭缝(b)的进水侧环宽为4～8mm、出水侧环宽为1～3mm。

2.根据权利要求1所述的强化撞击流式水力发声器，其特征在于：所述第一喷嘴(3)和第二喷嘴(4)是由锥形段和直管段组成，其锥形段的长度是32～38mm，直管段的长度是2～5mm。

3.根据权利要求1所述的强化撞击流式水力发声器，其特征在于：所述振动杆(5)距离第一喷嘴(3)和第二喷嘴(4)的外壁的径向间距H是0.5～1.5mm。