CN105944847A - 簧片式液体动力超声波气液固多相混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，包括：上盖及下底，所述上盖和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔体；多个簧片，其水平间隔固设在所述上盖的内壁；其中，所述上盖包括：气体导入管、实心支架、第一喷嘴通道；所述下底包括：液体导入管、第二喷嘴通道；任一所述簧片的尖端均与其中一个第二喷嘴通道的出液端距离为2～8mm相对；所述第二喷嘴通道为宽度为1～3mm狭缝形结构；所述第一喷嘴通道的直径为2～4mm，其均设置为使气体朝向其中一个所述簧片方向喷射。本发明通过环绕式簧片结构和固相物料的引入，提高混合器雾化效果，降低雾化过程中所需气体量，具有结构简单，可操作性强，安全可靠的有益效果。

Description

簧片式液体动力超声波气液固多相混合器

技术领域

本发明涉及一种气液固多相混合器。更具体地说，本发明涉及一种簧片式液体动力超声波气液固多相混合器。

背景技术

雾化混合装置在航天、航空、冶金、喷涂、石油开采等领域均有广泛的应用，尤其在细水雾灭火方面应用广泛，而细水雾的雾化颗粒细度与均匀度直接决定灭火效果。

目前对于超声波混合器的研究依据超声波主要分为电超声波和流体动力超声波。其中，电超声波需要外装电器设备，成本高不宜在工业上广泛应用；流体动力超声波利用流体作为动力来激发超声波混合器的簧片振动，使簧片与流体介质产生共振，发出超声波。但是，目前对于流体动力超声波的研究需较高的流体动力源，能量转换率低，而且仅仅是考虑了气液两相混合，忽略了固相作用，导致所需气体量巨大，工程代价高。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其能够利用高速射流撞击簧片产生超声波，超声波对射流表面的压力作用和对液体内部的空化作用，高速气流的气体动力作用(摩擦和剪切作用)，以及通过混流器引入固相，进而三相混合共同作用，改善雾化混合器中液体雾化细度和气液混合均匀度，提高喷嘴处的雾化细度，并降低所需气体量，其结构简单，可操作性强，安全可靠。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，包括：

上盖及下底，所述上盖和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔体，所述上盖的顶面形成一气体导入管，所述上盖的底面相对所述气体导入管处设置有一实心支架，所述实心支架上倾斜贯穿有多个第一喷嘴通道，所述第一喷嘴通道与所述腔体及所述气体导入管连通；所述下底底部相对所述实心支架处向上延伸形成一液体导入管，其中，所述液体导入管的上端面间隔形成有多个与所述实心支架下端面无缝贴合的凸起，多个凸起之间与所述实心支架的下端面形成多个第二喷嘴通道；

多个簧片，其水平间隔固设在所述上盖的内壁，所述簧片的厚度为1～3mm；

其中，任一所述簧片的尖端均与其中一个第二喷嘴通道的出液端相对，两者间的距离为2～8mm，所述第二喷嘴通道为狭缝形结构，其宽度为1～3mm；

任一所述第一喷嘴通道的倾斜角均设置为使气体朝向其中一个簧片方向喷射，所述第一喷嘴通道的直径为2～4mm。

优选的是，其中，所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，还包括：第一出口通道，所述第一出口通道安装在所述下底外周面并与所述腔体相通。

优选的是，其中，所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，所述液体导入管管壁厚度为5～8mm，所述液体导入管的顶面靠近其内侧壁为向下倾斜的面，以形成进液腔。

优选的是，其中，其特征在于，所述凸起的个数为2～8个，所述凸起之间等间隔排列。

优选的是，其中，所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，还包括：沿周向固设在所述腔体内的环形支架、所述环形支架上等间隔连接多个涡扇。

优选的是，其中，所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，还包括：混流器，其包括：

筒体；

第一进料管和第二出口通道，所述第一进料管和所述第二出口通道分别设置于所述筒体顶部和底部的中心；

搅拌装置，其包括：通过支架固定设置在所述筒体内部上方的电机、所述电机旋转连接一空心搅拌轴、所述空心搅拌轴下部倾斜向下可拆卸连通有多个空心叶轮、所述空心搅拌轴底端沿竖直方向固设一搅拌棒、所述搅拌棒下部倾斜向下可拆卸连接有多个叶轮，其中，任一空心叶轮上间隔设置有多个通孔，所述多个通孔倾斜向下设置；

第二进料管，其穿过所述筒体上段外圆周面并与所述空心搅拌轴旋转连通。

优选的是，其中，所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，所述多个空心叶轮的个数为2～8个，每个空心叶轮上间隔设置有多个通孔，所述多个通孔倾斜向下设置。

优选的是，其中，所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，任一空心叶轮远离所述空心搅拌轴的一端间隔设置多个圆孔。

优选的是，其中，所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，所述第二出口通道选择性的与所述气体导入管和所述液体导入管螺合。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器的多个簧片水平间隔固设在所述上盖的内壁，高速射流从第二喷嘴通道喷出，使得簧片震动，当簧片与高速射流发生共振时，产生高声强超声波，高声强超声波对射流表面的压力作用和对液体内部的空化作用，以及高速气流的气体动力作用(摩擦和剪切作用)，增强了雾化混合器中液体雾化细度和气液混合均匀度，并提高喷嘴处的雾化细度。

第二、本发明的液体导入管顶面靠近其内侧壁为向下倾斜的面，以形成进液腔，以使液体通过所述液体导入管以收敛的形式的到达所述第二喷嘴通道，提高液体射流强度，进而提高超声波声强。

第三、本发明的任一所述第一喷嘴通道的倾斜角均设置为使气体朝向其中一个所述簧片方向喷射，所述第一喷嘴通道的直径为2～4mm，以使高速气流在气体动力作用(摩擦和剪切作用)能与液体更好的接触混合，加速了各种物料之间互相渗透的能力。

第三、本发明的任一簧片的尖端均与其中一个第二喷嘴通道的出液端相对，其距离为2-8mm；第二喷嘴通道为等间隔排列的狭缝型结构，其宽度为1～3mm，个数为2～8个，能够使簧片与第二喷嘴通道更易形成共振进而产生高强超声波。

第四、本发明的所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，还包括：固设在所述腔体内的环形支架、所述环形支架上等间隔连接多个涡扇，涡扇在超声波混合流的带动下旋转，使气液固三相能够更好的混合，而且由于摩擦而产生的热量进一步加速液体的雾化。

第五、本发明的混流器通过第二出口通道选择性的与空气导入管和液体导入管螺合，引入固相，形成可管路输送的用于二次雾化的气液固三相混合物，所要求气体压力可以大幅减少，进而引入超声波的情形下，三相混合物不必达到雾状流效果，达到泡状流即可，进而为雾化提供良好条件。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器的结构示意图；

图2为本发明的下底的结构示意图；

图3为本发明的环形支架和涡扇的结构示意图；

图4为本发明的混流器的结构示意图；

图5为本发明的空心叶轮的结构示意图；

图6为本发明的一个实施例中气液固三相混合流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-6示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：上盖1及下底2，所述上盖和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔体3，所述上盖1的顶面形成一气体导入管100，所述上盖1的底面相对所述气体导入管100处设置有一实心支架110，所述实心支架110上倾斜贯穿有多个第一喷嘴通道111，所述第一喷嘴通道111与所述腔体3及所述气体导入管100连通；所述下底2底部相对所述实心支架110处向上延伸形成一液体导入管200，其中，所述液体导入管200的上端面间隔形成有多个与所述实心支架110下端面无缝贴合的凸起210，多个凸起之间与所述实心支架110的下端面形成多个第二喷嘴通道4；

多个簧片5，其水平间隔固设在所述上盖1的内壁，所述簧片5的厚度为1～3mm；

其中，任一所述簧片5的尖端均与其中一个第二喷嘴通道4的出液端相对，两者间的距离为2～8mm，所述第二喷嘴通道4为狭缝形结构，其宽度为1～3mm；

任一所述第一喷嘴通道111的倾斜角均设置为使气体朝向其中一个簧片方向喷射，所述第一喷嘴通道111的直径为2～4mm。

在这种技术方案中，使用过程中簧片式液体动力超声波气、液和固多相混合器利用其外部的动力泵，使得液体受到一定压力自下而上经由液体导入管200形成高速射流通过周向均匀分布第二喷嘴通道4喷出，喷出的液体与位于所述第二喷嘴通道4前端通过螺纹固定于上盖的簧片5相撞，并产生具有一定频率的振动，当液体的振动频率与簧片5的固有频率一致时，簧片5与液体发生共振，从而形成高强度的超声波，强度可以达到140～180分贝，进而对射流表面产生压力作用，对液体内部产生空化作用，进入腔体，气体自上而下通过气体导入管100由第一喷嘴通道111朝向簧片5方向喷射，高速气流形成气体动力作用(摩擦和剪切作用)，在气体与液体尚未相遇之前，使气体充分地扩散膨胀到腔体3的壁面，以增加其与水流的碰撞接触面。气体和水相遇后，水被高速气流冲散，形成中空的水膜，沿着腔体3壁面流动，同时将碰撞后形成的小水滴带走。雾化气体和水膜分界面上的相对速度所产生的摩擦力，使水膜表面形成波纹，波峰则被气体流撕碎成细小的水滴，水膜表面不断撕裂和形成细小水滴，并不断被气体带走，腔体3壁面上的水膜就不断变薄，当水膜离开混合孔后喷出后，水膜失去了壁的依靠，又加上气体流的紊流扰动，水膜变成波浪形，并发生水膜破裂现象，进而形成稳定的雾状流。共同提高液体雾化度和气液混合均匀度，并提高喷嘴处的雾化细度。

在另一种实例中，第一出口通道6安装在所述下底2外周面并与所述腔体3相通。采用这种方案使气液固三相混合物从所述下底2一侧输出。

在另一种实例中，所述液体导入管200管壁厚度为5～8mm，所述液体导入管200的顶面靠近其内侧壁为向下倾斜的面，以形成进液腔201。采用这种方案具有使液体通过所述液体导入管200以收敛的形式的到达所述第二喷嘴通道4，提高液体射流强度，进而提高超声波声强。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求改变的实施态样。

在另一种实例中，所述凸起210的个数为2～8个，所述凸起210之间等间隔排列。采用这种方案可以根据使用者需求改变突起个数。

在另一种实例中，环形支架7沿周向固设在所述腔体3内、所述环形支架7上等间隔连接多个涡扇8。采用这种方案所述涡扇8在超声波混合流的带动下旋转，使气液固三相能够更好的混合，而且由于摩擦而产生的热量进一步加速液体的雾化。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求改变实施态样。

在另一种实例中，混流器9，其包括：筒体910；第一进料管920和第二出口通道930，所述第一进料管920和所述第二出口通道930分别设置于所述筒体910顶部和底部的中心；搅拌装置940，其包括：通过支架固定设置在所述筒体910内部上方的电机941、所述电机941旋转连接一空心搅拌轴942、所述空心搅拌轴942下部倾斜向下可拆卸连通有多个空心叶轮943、所述空心搅拌轴942底端沿竖直方向固设一搅拌棒944、所述搅拌棒944下部倾斜向下可拆卸连接有多个叶轮945，其中，任一空心叶轮943上间隔设置有多个通孔946，所述多个通孔946倾斜向下设置；第二进料管950，其穿过所述筒体910上段外圆周面并与所述空心搅拌轴942旋转连通。采用这种方案通过所述空心搅拌轴942、多个空心叶轮943、以及任一空心叶轮上间隔设置的多个通孔946将外部物料输送机通过第二进料管950输送进所述筒体910的固体颗粒分散撒入所述筒体910并且通过所述多个叶轮946与通过所述第一进料管920输送进来的物料进一步搅拌混合。并且，这种方式只是种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求调整实施态样。

在另一种实例中，所述多个空心叶轮943的个数为2～8个。采用这种方案可以根据输送物料的多少调整实施态样。

在另一种实例中，任一空心叶轮远离所述空心搅拌轴的一端间隔设置多个圆孔947。采用这种方案具有防止固相物料在所述空心叶轮943内残留。

在另一种实例中，所述第二出口通道930选择性的与所述气体导入管100和所述液体导入管200螺合。在这种技术方案中，气液固三相混合方式有二种方式，如图6，方式一：高速射流携带固相与所述簧片5相互作用，之后与气体在所述腔体3实现三相混合，方式二：高速射流与所述簧片5相互作用，之后与携带固相的气体在腔体3实现三相混合。采用这种方案所要求气体压力可以大幅减少，进而引入超声波的情形下，三相混合物不必达到雾状流效果，达到泡状流即可，进而为雾化提供良好条件。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求改变实施态样。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，包括：

上盖及下底，所述上盖和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔体，所述上盖的顶面形成一气体导入管，所述上盖的底面相对所述气体导入管处设置有一实心支架，所述实心支架上倾斜贯穿有多个第一喷嘴通道，所述第一喷嘴通道与所述腔体及所述气体导入管连通；所述下底底部相对所述实心支架处向上延伸形成一液体导入管，其中，所述液体导入管的上端面间隔形成有多个与所述实心支架下端面无缝贴合的凸起，多个凸起之间与所述实心支架的下端面形成多个第二喷嘴通道；

多个簧片，其水平间隔固设在所述上盖的内壁，所述簧片的厚度为1～3mm；

其中，任一所述簧片的尖端均与其中一个第二喷嘴通道的出液端相对，两者间的距离为2～8mm，所述第二喷嘴通道为狭缝形结构，其宽度为1～3mm；

任一所述第一喷嘴通道的倾斜角均设置为使气体朝向其中一个簧片方向喷射，所述第一喷嘴通道的直径为2～4mm。

2.如权利要求1所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，还包括：

第一出口通道，所述第一出口通道安装在所述下底外周面并与所述腔体相通。

3.如权利要求1所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，所述液体导入管管壁厚度为5～8mm，所述液体导入管的顶面靠近其内侧壁为向下倾斜的面，以形成进液腔。

4.如权利要求1所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，所述凸起的个数为2～8个，所述凸起之间等间隔排列。

5.如权利要求1所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，还包括：沿周向固设在所述腔体内的环形支架、所述环形支架上等间隔连接多个涡扇。

6.如权利要求1所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，还包括：

混流器，其包括：

筒体；

第一进料管和第二出口通道，所述第一进料管和所述第二出口通道分别设置于所述筒体顶部和底部的中心；

搅拌装置，其包括：通过支架固定设置在所述筒体内部上方的电机、所述电机旋转连接一空心搅拌轴、所述空心搅拌轴下部倾斜向下可拆卸连通有多个空心叶轮、所述空心搅拌轴底端沿竖直方向固设一搅拌棒、所述搅拌棒下部倾斜向下可拆卸连接有多个叶轮，其中，任一空心叶轮上间隔设置有多个通孔，所述多个通孔倾斜向下设置；

第二进料管，其穿过所述筒体上段外圆周面并与所述空心搅拌轴旋转连通。

7.如权利要求6所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，所述多个空心叶轮的个数为2～8个。

8.如权利要求6所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，任一空心叶轮远离所述空心搅拌轴的一端间隔设置多个圆孔。

9.如权利要求6所述的簧片式液体动力超声波气液固多相混合器，其特征在于，所述第二出口通道选择性的与所述气体导入管和所述液体导入管螺合。