CN106277179B - 一种高效空化灭菌装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效空化灭菌装置，包括主循环回路和分支回路；所述主循环回路包括循环泵A、阀门A、文丘里管、中心套管、导流片、外水箱、流量计和一个三通，所述中心套管包括外管和内管，所述外管和内管之间通过导流片连接；所述分支回路包括内水箱、循环泵B、阀门B。本发明的最大特点在于在文丘里管扩散段出口端设置一中心套管，中心套管与内水箱入口对接，充分利用液体经过文丘里管时产生的空化泡，因而灭菌效率高、无二次污染，可有效减少循环次数，节约能耗。

Description

一种高效空化灭菌装置

技术领域

本发明涉及一种基于文丘里管空化的高效空化灭菌装置，特指应用于卫生医疗和水处理行业的一种空化灭菌装置。

背景技术

空化是一种流体力学现象。空化过程中产生的空化泡在崩溃时提供的冲击波和局部高温高压等极端条件可强化物理和化学过程，可以使液体分子在空化泡内发生化学键断裂，产生自由基。在溶液中产生空化效果可杀死溶液中的病菌，因此空化在医疗卫生行业和水处理行业有着很好的应用前景，且已获得了一定的应用效果。空化灭菌技术作为一种较新的技术越来越受到人们的重视，世界各国都看好其发展和应用前景，争相研究和发展这种空化技术。

采用文丘里管可以产生空化，与超声空化技术相比，文丘里管空化装置简单、运行及维护费用低、具有良好的经济效益和广泛的应用领域。文丘里管内的空化多发生在其喉部，而后空化泡随着主流向下游迁移，由于文丘里管内的流线并不平行，所以空化泡在运动过程中不但具有垂直于文丘里管轴心线的速度分量，且迁移过程中随着压力升高而崩溃，所以目前基于文丘里管的空化灭菌装置的效率较高，灭菌需要多次的循环，能耗高，灭菌成本较高。另外，目前基于文丘里管的空化灭菌装置的尺寸较小，回路中的流动状态混乱，降低了空化泡的存活几率。

发明内容

为了更加有效地利用空化泡灭菌，提高空化灭菌的效率，本发明提供一种高效空化灭菌装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种高效空化灭菌装置，包括主循环回路和分支回路；

所述主循环回路包括循环泵A、阀门A、文丘里管、中心套管、导流片、外水箱、流量计和一个三通，所述中心套管包括外管和内管，所述外管和内管之间通过导流片连接；所述循环泵A出口端通过管道连接文丘里管入口端，文丘里管出口端连接中心套管入口端，中心套管外管的出口端连接外水箱入口端，外水箱出口端通过管道连接循环泵A入口端；所述阀门A设于循环泵A出口端与文丘里管入口端之间，所述流量计设于外水箱出口端与循环泵A入口端之间或设于循环泵A出口端和阀门A之间，所述三通设于阀门A与文丘里管入口端之间；

所述分支回路包括内水箱、循环泵B和阀门B，所述内水箱设于外水箱内，内水箱入口端连接中心套管的内管，内水箱出口管路穿出外水箱与所述三通连接；所述循环泵B和阀门B均设于内水箱的出口管路上。

所述中心套管外管的直径与文丘里管喉部直径相等，中心套管的长度为文丘里管喉部直径的5～8倍。

有益效果：

本发明的最大特点在于在文丘里管扩散段出口端设置一中心套管，中心套管与内水箱入口对接，充分利用液体经过文丘里管时产生的空化泡，因而灭菌效率高、无二次污染，可有效减少循环次数，节约能耗。实际应用中，可根据具体需处理的水量选择合适大小的水箱，并将需处理的含菌溶液通过内水箱注入循环回路内，且可通过内水箱取出灭菌后的液体；流量计、阀门、循环泵均为成熟的产品，整个装置结构简单，安装方便，运行及维护费用较低。

附图说明

图1为本发明的整体装置结构示意图。

图中，1.循环泵A，2.阀门A，3.文丘里管，4.中心套管，5.导流片，6.内水箱，7.外水箱，8.流量计，9.循环泵B，10.阀门B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：

如图1所示，一种高效空化灭菌装置，包括主循环回路和分支回路；

所述主循环回路包括循环泵A1、阀门A2、文丘里管3、中心套管4、导流片5、外水箱7、流量计8和一个三通，所述中心套管4包括外管和内管，所述外管和内管之间通过导流片5连接；所述循环泵A1出口端通过管道连接文丘里管3入口端，文丘里管3出口端连接中心套管4入口端，中心套管4外管的出口端连接外水箱7入口端，外水箱7出口端通过管道连接循环泵A1入口端；所述阀门A2设于循环泵A1出口端与文丘里管3入口端之间，所述流量计8设于外水箱7出口端与循环泵A1入口端之间或设于循环泵A1出口端和阀门A2之间，所述三通设于阀门A2与文丘里管3入口端之间；

所述分支回路包括内水箱6、循环泵B9和阀门B10，所述内水箱6设于外水箱7内，内水箱6入口端连接中心套管4的内管，内水箱6出口管路穿出外水箱7与所述三通连接；所述循环泵B9和阀门B10均设于内水箱6的出口管路上。

所述中心套管4外管的直径与文丘里管3喉部直径相等，中心套管4的长度为文丘里管3喉部直径的5～8倍。

下面对本发明的工作过程和原理进行描述：

首先打开阀门A2及阀门B10，将含菌液体通过内水箱6和外水箱7注满主循环回路和分支回路。依次开启循环泵A1和循环泵B9，此时两个回路中的液体都开始运动，液体通过文丘里管3收缩段时形成高速水流，相应的流体静压强下降，在文丘里管3喉部，由于液体流速较高而导致液体压力下降，产生空化，空化区呈现以文丘里管3轴心线为对称线的锥形，锥形尖端指向下游。中心套管4与内水箱6入口端对接，富含空化泡的液体在中心套管4的导引下进入内水箱6，参与分支回路的循环。中心套管4外侧的液体进入外水箱7，参与主循环回路的循环。主循环回路与分支回路在文丘里管3上游汇合后再次进入文丘里管3进行下一次循环。在循环过程中，可自内水箱6提取灭菌后的液体，也可在外水箱7内加入需灭菌的液体。循环回路中的文丘里管3扩散段内空化锥的尺寸和回路中的流量分配均可由调节阀门开度实现。

高效空化灭菌装置主要有两个回路：主循环回路和分支回路组成，两个回路在文丘里管上游汇合。在主循环回路中，液体在循环泵A的驱动下将依次经过文丘里管、中心套管、外水箱、流量计、阀门A，而后又到循环泵A内；在分支回路中，液体在循环泵B的驱动下经过阀门B，然后与主循环回路在三通处汇合，而后依次经过文丘里管、中心套管、内水箱、再通过管路回到循环泵B内。通过调节分支回路的阀门B开度来控制主循环回路内的液体流量大小，在文丘里管扩散段出口处设置了中心套管，根据流体动力学原理，液体在文丘里管内流动时，在文丘里管喉部由于高速而导致低压，而后在喉部出口的扩散段内产生锥状的空化区，该空化区以文丘里管的轴心线为对称轴，空化区在文丘里管内延伸的轴线方向长度和空化泡的量取决于装置的运行参数。本发明中通过在文丘里管下游设置中心套管，含有大量空化泡的液体被中心套管收集，中心套管的内管与内水箱入口端对接，从而液体自中心套管进入内水箱，大量空泡在内水箱中溃灭将高效杀死其中的病菌；在内水箱外设置外水箱，外水箱中接收的液体为流过中心套管外围空间的液体，外水箱与主循环回路相汇合。内水箱内的液体，其空化灭菌效果要远远优于外水箱。

根据流体动力学原理及空化灭菌机理，循环泵为回路中的液体流动提供能量，驱动其在回路中循环，流动的液体经过文丘里管产生空化，欲达到灭菌的效果，一方面要求空化泡的量足够大，二方面要求空化泡的溃灭尽量要发生在水箱中。本发明充分利用了文丘里管内空化区的典型形状，以收集空化泡和合理设置空化泡的溃灭环境作为提高空化灭菌效果的主要措施。收集空化泡通过中心套管实现，通过设置内外水箱，将空化泡的溃灭安排在充满液体的水箱中。整套装置的加工易于实现，同时，可自内水箱提取灭菌后的液体，也可在外水箱内加入需灭菌的液体。循环回路中的文丘里管扩散段内空化锥的尺寸和回路中的流量分配均可由阀门开度控制。

Claims (2)

1.一种高效空化灭菌装置，其特征在于，包括主循环回路和分支回路；

所述主循环回路包括循环泵A(1)、阀门A(2)、文丘里管(3)、中心套管(4)、导流片(5)、外水箱(7)、流量计(8)和一个三通，所述中心套管(4)包括外管和内管，所述外管和内管之间通过导流片(5)连接；所述循环泵A(1)出口端通过管道连接文丘里管(3)入口端，文丘里管(3)出口端连接中心套管(4)入口端，中心套管(4)外管的出口端连接外水箱(7)入口端，外水箱(7)出口端通过管道连接循环泵A(1)入口端；所述阀门A(2)设于循环泵A(1)出口端与文丘里管(3)入口端之间，所述流量计(8)设于外水箱(7)出口端与循环泵A(1)入口端之间或设于循环泵A(1)出口端和阀门A(2)之间，所述三通设于阀门A(2)与文丘里管(3)入口端之间；

所述分支回路包括内水箱(6)、循环泵B(9)和阀门B(10)，所述内水箱(6)设于外水箱(7)内，内水箱(6)入口端连接中心套管(4)的内管，内水箱(6)出口管路穿出外水箱(7)与所述三通连接；所述循环泵B(9)和阀门B(10)均设于内水箱(6)的出口管路上。

2.根据权利要求1所述的一种高效空化灭菌装置，其特征在于，所述中心套管(4)外管的直径与文丘里管(3)喉部直径相等，中心套管(4)的长度为文丘里管(3)喉部直径的5～8倍。