CN106855066A - 一种增加流动液体中进气量的进气装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水力能利用技术领域，具体涉及一种增加流动液体中进气量的进气装置。该装置包括输水装置和进气装置，所述输水装置设有进水口，所述进气装置包括出气口和进气口，所述出气口位于所述输水装置内部，所述进气口位于所述输水装置外部，且所述进气口与大气相通；液体从所述进水口进入输水装置，在输水装置内的液体流动方向上，所述出气口位于所述进水口的下游。该进气装置在进气处能够增加混入流动液体中的进气量。该进气装置可以用于收集有压气体的装置，进入液体中的气体增加，可以收集到更多的有压气体，从而提高流动的液体的能量转化为气压差能的效率。

Description

一种增加流动液体中进气量的进气装置

技术领域

本发明属于水力能利用技术领域，具体涉及一种增加流动液体中进气量的进气装置。

背景技术

泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液及含悬浮固体物的液体。申请号为２０１０１０２７８７４５．６，名称为《气液泵》的专利公开了一种气液泵，该泵由液管和气管组成，液管设置输气孔与气管相连接，气管气体压力大于大气压。该气液泵的能量来源是有压气体，对环境不会造成污染，且可以节约大量的电能、石油能源等。

为了提供有压气体，上述专利还公开了一种供气装置，该供气装置通过过流液体将进气处附近的气体混入到液体中，并将气体分离成小气泡，当液体在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体。该供气装置将液体中所蕴藏的动能、势能转换为气压差能，这个气压差能可以作为动力来驱动其它装置，比如上述气液泵。该供气装置中因为液体的动能、势能需要先将气体分离成小气泡才能将小气泡带入流动的液体中，需要耗费较多的液体能量，因此，将流动的液体的能量转化为气压差能的效率较低，浪费了较多的液体能量。

为了提高流动的液体的能量转化为气压差能的效率，我们发明了很多方案，并经多次试验，如专利号为201010278763.4、名称为《一种液气能多孔管增效装置》的发明专利，其采用的是在水流与气体混合处设置多孔管部件，以使水流与气体充分混合。该增效装置相对于上述的供气装置能够提高流动的液体的能量转化为气压差能的效率，但是，随着需求的提高，该转化效率仍需要提升。

发明内容

本发明提供一种增加流动液体中进气量的进气装置，该装置在进气处能够增加混入流动液体中的进气量。

本发明采用如下技术方案：一种增加流动液体中进气量的进气装置，其包括输水装置和进气装置，所述输水装置设有进水口，所述进气装置包括出气口和进气口，所述出气口位于所述输水装置内部，所述进气口位于所述输水装置外部，且所述进气口与大气相通；液体从所述进水口进入输水装置，在输水装置内的液体流动方向上，所述出气口位于所述进水口的下游。

优选的是，所述出气口的开口方向与所述输水装置内流经出气口的液体流动方向的夹角为M，则0°≤M≤90°。

较佳地，所述输水装置包括出水口，所述进水口与出水口之间的距离为X，所述出气口位于所述进水口的下游距离为Y，则X：Y=90-160:1-30。

上述任一方案优选的是，所述输水装置为输水管，所述进气装置为进气管，所述输水管的管径与所述进气管的管径大小比例为20-35：6-10。

上述任一方案优选的是，所述出气口位于所述输水装置截面的中心位置。

较佳地，所述输水装置为输水管，所述进气装置为进气管，所述输水管的管轴线与所述进气管的管轴线相互平行。

优选的是，所述进气装置为进气管，所述进气管的一端位于所述输水装置内，另一端位于所述输水装置的外部。

进一步优选的是，所述进气管为直管结构。

上述任一方案优选的是，所述进水口与进水装置连接。

上述任一方案优选的是，所述输水装置还包括出水口，所述出水口与能量收集仓连接，所述能量收集仓包括排气口和排水口；所述输水装置为输水管，所述输水管的管轴线为竖直方向；所述能量收集仓为能量收集管，所述能量收集管的管轴线为水平方向。

本发明中增加流动液体中进气量的进气装置的工作过程为：液体从所述进水口进入输水装置后，液体在输水装置内进行流动，流经出气口时，出气口附近的气体会在液体的带动下进入液体内部，并具有与液体流动方向上的速度；由于进气口与大气相通，出气口中气体的减少会使大气中的气体经进气口进入进气装置，并经出气口进入液体中；如此反复，液体持续从进水口进入输水装置内，大气中的气体便会持续通过进气装置进入流动的液体中。

本发明的增加流动液体中进气量的进气装置，由于进气口位于输水装置外部，且进气口与大气相通，可以增加进入进气装置内的进气量，在流动液体的带动下，使得更多的气体进入流动液体中。该进气装置可以用于收集有压气体的装置，进入液体中的气体增加，可以收集到更多的有压气体，从而提高流动的液体的能量转化为气压差能的效率。

附图说明

图1为本发明一优选实施例中增加流动液体中进气量的进气装置的剖面图。

图2为本发明另一优选实施例中增加流动液体中进气量的进气装置的剖面图。

图3为本发明又一优选实施例中增加流动液体中进气量的进气装置的剖面图。

图中：1-输水装置，2-进气装置，3-进水口，4-出气口，5-进气口，6-进水装置，7-出水口，8-能量收集仓，9-排气口，10-排水口。

具体实施方式

为了更加清楚地了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细介绍。本发明的实施例具有示例性的作用，本领域技术人员在本发明实施例基础上做出的无实质形的改进，都应属于本发明的保护范围。

附图1-3中，虚线示例性地表示液体，液体及管道中的圆圈示例性地表示气体。

如图1所示的增加流动液体中进气量的进气装置，包括输水装置1和进气装置2，输水装置1设有进水口3，进气装置2包括出气口4和进气口5，出气口4位于输水装置1内部，进气口5位于输水装置1外部，且进气口5与大气相通；液体从进水口3进入输水装置1，在输水装置1内的液体流动方向上，出气口4位于进水口3的下游。

输水装置和进气装置通常均为管道结构，即输水装置为输水管、进气装置为进气管。所述进气口位于所述输水装置外部，是指进气口位于输水装置中液体的外部，即是输水装置内的液体不能够通过进气口进入进气装置中。所述进气口位于所述输水装置外部，目的是为了避免由于液体流经进气口而影响大气中的气体通过进气口进入进气装置，增加进入进气装置内的气体，进而可以增加进入流动液体中的进气量。所述出气口位于所述进水口的下游，是为了在液体流经出气口时，可以把出气口附近的气体带入液体中。

为了使液体进入输水装置内后具有较大的加速度，通常输水管的管轴线设置成竖直方向，液体从进水口进入输水管后，在重力的作用下会产生竖直向下的加速度（进水口位于输水管的上侧）。当然，根据具体地形或其他要求，也可以将输水管的管轴线设置成其他形状，如输水管的管轴线与竖直方向有一定的夹角（输水管中液体的流动方向与竖直向下的夹角），该夹角最好是小于90°（优选0°-45°），即输水管的管轴线最好不要设置成水平方向。加速度的产生使液体的流速逐渐增大，这有利于液体带动更多的气体一起运动。

图1所示的增加流动液体中进气量的进气装置的工作过程为：液体从所述进水口进入输水装置后，液体在输水装置内进行流动，流经出气口时，出气口附近的气体会在液体的带动下进入液体内部，并具有与液体流动方向上的速度；由于进气口与大气相通，出气口中气体的减少会使大气中的气体经进气口进入进气装置，并经出气口进入液体中；如此反复，液体持续从进水口进入输水装置内，大气中的气体便会持续通过进气装置进入流动的液体中。

本实施例的增加流动液体中进气量的进气装置，由于进气口位于输水装置外部，且进气口与大气相通，可以增加进入进气装置内的进气量，在流动液体的带动下，使得更多的气体进入流动液体中。该进气装置可以用于收集有压气体的装置，进入液体中的气体增加，可以收集到更多的有压气体，从而提高流动的液体的能量转化为气压差能的效率。

为了避免输水装置内的液体从出气口进入进气装置，优选的实施例中，所述出气口的开口方向与所述输水装置内流经出气口的液体流动方向的夹角为M，则0°≤M≤90°。

所述出气口的开口方向，是指垂直于出气口开口面的垂线背向出气口的方向，如图1、图2、图3中实线箭头的指向。液体流动方向，是指流经出气口的整体液体流动方向，而非某个液体质点的运动方向。0°≤M≤90°，是要保证出气口附近的气体会持续性地进入流动的液体中，同时也防止流动的液体通过出气口进入进气装置。

较佳地实施例中，所述输水装置包括出水口，所述进水口与出水口之间的距离为X，所述出气口位于所述进水口的下游距离为Y，则X：Y=90-160:1-30。

所述进水口与出水口之间的距离，是指液体从进水口进入输水装置至液体从出水口流出输水装置时液体的流程。所述出气口位于所述进水口的下游距离，是指液体从进水口进入输水装置至液体流经出气口时液体的流程。

在实际设置时，输水装置通常为输水管，输水管通常是进行竖直安装，这是为了使液体进入输水装置时，使液体能够具有较大的加速度（在重力的作用下），液体在加速度的作用下，速度逐渐增大；液体速度越大，越有利于将气体混入液体中，就会有更多的气体进入液体中；但是随着液体速度的增大，液体在输水管内的流程在减小，流程越小，越不利于将气体分离成小气泡，气泡越大又会减小混入液体中的气体的量。上述X与Y之间的比例可以将更多的气体混入流动的液体中。

为了减小进入输水装置内气体的体积，同时使较少量的液体带入较多的气体，较佳地实施例中，所述输水装置为输水管，所述进气装置为进气管，所述输水管的管径与所述进气管的管径大小比例为20-35：6-10。输水管的管径和进气管的管径比，可以使液体流量和进气量之间的比例控制在一定范围内，该范围内，能够使较少量的液体带入相对较多的气体。

优选的是，所述出气口位于所述输水装置截面的中心位置。所述截面，是指与液体流动方向相垂直的截面，且是所述出气口中心所处的截面。所述出气口位于所述截面的中心位置，是指出气口的中心与截面的中心重合或尽量重合。液体流动中，由于管壁和液体的粘滞性，液体的中心速度通常是最大的，速度越大，越利于液体将出气口附近的气体带入液体中。

较佳地，所述输水装置为输水管，所述进气装置为进气管，所述输水管的管轴线与所述进气管的管轴线相互平行。输水管与进气管平行设置，结构简单，安装较为方便。

优选的是实施例中，所述进气装置为进气管，所述进气管的一端位于所述输水装置内，另一端位于所述输水装置的外部。进气管的两端分别为进气口和出气口，结构简单，安装方便。

进一步优选的是，所述进气管为直管结构。直管结构方便气体的流通。

如图2所示的增加流动液体中进气量的进气装置，进水口3与进水装置6连接。进水装置通常为进水管，其可以方便将液体引入到进水口。进水管与输水管之间可以用三通或弯头连接件进行连接。

如图3所示的增加流动液体中进气量的进气装置，所述输水装置还包括出水口7，出水口7与能量收集仓8连接，能量收集仓8包括排气口9和排水口10；所述输水装置为输水管，所述输水管的管轴线为竖直方向；所述能量收集仓为能量收集管，所述能量收集管的管轴线为水平方向。

液体从输水装置的出水口流出，进入到能量收集仓，该能量收集仓使得液体进行水平方向流动，气体会从水平方向流动的液体中进行上浮，并经排气口排出。在排气口处设置收集气体的装置，可以收集到有压气体，该有压气体的压力大于外界大气压，可以用于泵水、曝气、发电等领域。液体可以从能量收集仓的排水口排出。

通常，所述能量收集管的管径大于所述输水管的管径。能量收集管的管径较大，可以降低液体流动速度，且有利于气体上浮，避免较多的气体随液体从排水口中排出。

以上所述，仅为本发明的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，包括输水装置和进气装置，所述输水装置设有进水口，所述进气装置包括出气口和进气口，所述出气口位于所述输水装置内部，所述进气口位于所述输水装置外部，且所述进气口与大气相通；液体从所述进水口进入输水装置，在输水装置内的液体流动方向上，所述出气口位于所述进水口的下游。

2.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述出气口的开口方向与所述输水装置内流经出气口的液体流动方向的夹角为M，则0°≤M≤90°。

3.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述输水装置包括出水口，所述进水口与出水口之间的距离为X，所述出气口位于所述进水口的下游距离为Y，则X：Y=90-160:1-30。

4.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述输水装置为输水管，所述进气装置为进气管，所述输水管的管径与所述进气管的管径大小比例为20-35：6-10。

5.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述出气口位于所述输水装置截面的中心位置。

6.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述输水装置为输水管，所述进气装置为进气管，所述输水管的管轴线与所述进气管的管轴线相互平行。

7.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述进气装置为进气管，所述进气管的一端位于所述输水装置内，另一端位于所述输水装置的外部。

8.根据权利要求7所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述进气管为直管结构。

9.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述进水口与进水装置连接。

10.根据权利要求1所述的增加流动液体中进气量的进气装置，其特征在于，所述输水装置还包括出水口，所述出水口与能量收集仓连接，所述能量收集仓包括排气口和排水口；所述输水装置为输水管，所述输水管的管轴线为竖直方向；所述能量收集仓为能量收集管，所述能量收集管的管轴线为水平方向。