CN106943905A - 一种纳米级微小气泡水气液混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米级微小气泡水气液混合装置。本发明包括定盘和动盘，所述的定盘上一侧设有进水通道I，另一侧设有定齿环，相邻定齿环之间设有环形定齿槽，所述的动盘上一侧设有进水通道II，另一侧设有动齿环，相邻动齿环之间设有环形动齿槽；所述的定盘和动盘轴心处设有中空通道，进水通道I和进水通道II通过中空通道相连通，定齿环和动齿槽环相互嵌套，定齿环和动齿槽环相互嵌套；所述的定盘和动盘均为中空结构。本发明将定盘、动盘全部采用高通透的拒水透气材料制成多层齿盘结构，根据工况设计多层齿盘定盘和动盘直径，选择动盘齿盘转速。该结构加工简单，而且确保装置运转的稳定性。

Description

一种纳米级微小气泡水气液混合装置

技术领域

本发明涉及一种气液混合装置，具体涉及一种纳米级微小气泡水气液混合装置。

背景技术

微纳米气泡发生器目前被广泛应用于有色废水消色、污水、臭气、VOCs 有机废气的处理，利用带有微纳米气泡的液体与VOCs 有机气体或废水混合，在微纳米气泡的破裂过程中对VOCs 有机废气、废水进行吸附和降解，解决VOCs 有机废气、废水难以分解而导致环境污染的问题。为此有大量的专利技术应用于此。中国发明专利申请号：201020221689.8公开了一种“超微米气泡喷头”，该超微米气泡喷头有一通透的筒体，在筒体内部上端是压力气水混合液入口，在筒体内部中上部位有导流锥，导流锥与筒体经槽滚压联接，并用密封圈密封，导流锥的底端为加速口，在加速口下方设置反向导流锥，反向导流锥与导流锥固定联接，导流锥与反向导流锥之间形成环形缝隙，在导流锥的锥体上位于反向导流锥锥口的位置有分配孔，在反向导流锥锥口外部设有剪切孔，剪切孔与环形缝隙相通。该发明的反向导流锥及其气水混合液通道的设置形式，致使气水混合液在通过超微米气泡喷头时，其结构对气水混合液的冲击剪切作用有限，产生的微纳米气泡数量并不是最多，且由于冲击剪切作用力不是最佳，所产生气泡的体积差异也较大，所产生的微纳米气泡混合液还有进一步提高的空间。当前国内外组成“迷宫螺旋体结构”的转子和定子表面的螺纹齿型，全部是一种螺纹齿型。该专利号为：200410008776.4 双端复合齿型迷宫螺旋泵为提高流量和稳定性，在原“迷宫螺旋体”转子表面螺纹齿型由一种螺纹齿型，设计由两种螺纹齿型复合组成。研究证明由两种齿型螺纹组成的复合齿型螺纹虽然有优势，但是该腔体依旧是“迷宫螺旋体”结构，并且该结构加工难度大。该结构有局限性，装置的转子和定子的结构设计不合理。中国专利CN 105457546 A介绍一种纳米级微小气泡水二级气液混合泵，结构复杂，无法实现大通量工艺要求。CN 205045842 U一种新型纳米级溶气器缺少动态运动剪切效率低，间隙小，流量低。CN 204803069 U一种微纳米增氧设备气泡大小控制不严密。CN 204752239 U一种超高含量超微纳米气泡发生装置结构复杂，气溶效率不高。CN 105417674 A一种微纳米气泡水的制备方法和应用无法控制微气泡大小。CN 105289219 A用于微纳米气泡发生器的喷头无法满足大流量的需求。 专利微纳米气泡发生器及用于VOCs 有机废气的处理系统需要压缩机空气。CN 105347519 A一种纳米气泡发生器及其应用无法实现超微化，大溶气率的需求。CN 104710002 A一种两级微纳米曝气催化臭氧化废水处理系统结构复杂，不便于使用。

CN 105240269 A双端U 形螺纹离式螺旋体微纳米气泡装置效率较低。CN105293673 A一种超微气泡水体净化装置庞大，效果不佳。CN 203862408 U 纳米气泡发生器微气泡产生量较小。 CN 203946901 U反冲激式微纳米气泡释放器效率较低。CN203976498 U微型曝气喷头水流剪切方向问题，效率较低。CN 204134485 U洗浴用纳米微泡发生装置及泡浴系统需要外部设施较多，效果不佳。CN 204162498 U、CN 204097182 U 一种微气泡释放头结构复杂。CN 105233643 A、CN 204159287 U多级叶轮微纳米气泡发生泵精度不高，结构复杂。

且现有的纳米微气泡水气液混合装置的转子和定子结构很少考虑拒水透气材料的选择，基本是实心结构。碰到大流量，高气溶率需求时，无法满足实际需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的微纳米气泡发生器碰到大流量，高气溶率需求时，无法满足实际需求，提供一种结构简单，确保装置运转稳定性的纳米级微小气泡水气液混合装置。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种纳米级微小气泡水气液混合装置，包括定盘和动盘，所述的定盘上一侧设有进水通道I，另一侧设有定齿环，相邻定齿环之间设有环形定齿槽，所述的动盘上一侧设有进水通道II，另一侧设有动齿环，相邻动齿环之间设有环形动齿槽；所述的定盘和动盘轴心处设有中空通道，进水通道I和进水通道II通过中空通道相连通，定齿环和动齿槽环相互嵌套，定齿环和动齿槽环相互嵌套；所述的定盘和动盘均为中空结构。

所述的定盘和动盘为拒水透气材料制成。

当动盘高速旋转时, 定齿环和动齿环相互剪切，同时定齿环和动齿环间的水在离心力的作用下由盘心向盘边甩出，甩出的水被定齿环和动齿环剪切；在离心力作用下，中空结构的定盘和动盘中的空气被吸入定盘和动盘之间，外界的空气被拒水透气材料的透气微孔吸入定盘和动盘的中空结构中，被吸入定盘和动盘之间的空气被高速水剪切形成微那米气泡。

所述的拒水透气材料由金属粉末或高分子材料粉末通过激光3D打印而成。

所述金属粉末为钛金属粉末，所述的高分子材料粉末为聚四氟乙烯粉末、超高模量聚乙烯粉末。

所述拒水透气材料由金属或导电高分子材料通过电弧焊接制成。

所述金属或导电高分子材料为不同直径的金属粉末或导电高分子材料粉末，制作时，不同直径的粉末构成不同梯度的粉末层，不同梯度的粉末层通过电弧压制焊接制作成具有拒水透气功能的定盘和动盘。

所述不同直径的金属粉末或高分子材料粉末的直径范围为100NM---5MM。

所述金属或导电高分子材料为不同粗细的金属纤维或导电高分子材料纤维，制作时，将不同粗细的纤维分层进行电弧焊接，电弧焊接时将不同粗细的纤维一次焊接成型为具有拒水透气功能的定盘和动盘。

所述不同粗细的金属纤维或导电高分子材料纤维直径分布分为100NM---5MM。

采用上述技术方案的本发明将定盘、动盘全部采用高通透的拒水透气材料制成多层齿盘结构，根据工况设计多层齿盘定盘和动盘直径，选择动盘齿盘转速。该结构加工简单，而且确保装置运转的稳定性。

附图说明

图1是本发明剖视结构示意图；

图2是本发明动盘俯视结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1和图2所示，一种纳米级微小气泡水气液混合装置，包括定盘1和动盘2，所述的定盘1上一侧设有进水通道I11，另一侧设有定齿环12，相邻定齿环12之间设有环形定齿槽13，所述的动盘2上一侧设有进水通道II21，另一侧设有动齿环22，相邻动齿环22之间设有环形动齿槽23；所述的定盘1和动盘2轴心处设有中空通道24，进水通道I11和进水通道II21通过中空通道24相连通，定齿环12和动齿槽环23相互嵌套，定齿环12和动齿槽环13相互嵌套；所述的定盘1和动盘2均为中空结构。

所述的定盘1和动盘2为拒水透气材料制成。拒水透气材料上布满透气微孔。

当动盘2高速旋转时, 定齿环12和动齿环22相互剪切，同时定齿环12和动齿环22间的水在离心力的作用下由盘心向盘边甩出，甩出的水被定齿环12和动齿环22剪切；在离心力作用下，中空结构的定盘1和动盘2中的空气被吸入定盘1和动盘2之间，外界的空气被拒水透气材料的透气微孔吸入定盘1和动盘2的中空结构中，被吸入定盘1和动盘2之间的空气被高速水剪切形成微那米气泡。

当动盘高速运行时，动盘中心产生负压，将水吸入；同时由于盘体为拒水透气材料，需要混入液体的空气直接通过盘体上的透气微孔吸入气液混合液中，由于动盘、定盘上齿的剪切作用、液体与盘体的剪切作用而产生微小纳米气泡，原离动盘或定盘中心较远的定齿或动齿周围因高速运行与盘体外壳空间中产生高压，急剧提供气溶率。

被输送介质水由动盘、定盘的中空通道24的轴心负压抽入，动盘、定盘相对运动时气体被导入，并在动盘、定盘形成的工作腔体内实现气溶，混溶后的微纳米气泡水经离心力作用排出，如图1中，微纳米气泡水沿箭头A向排出。

实施例2：

一种纳米级微小气泡水气液混合装置，所述的拒水透气材料由金属粉末或高分子材料粉末通过激光3D打印而成。金属粉末或高分子材料粉末通过3D打印后，粉末颗粒之间存在一定的缝隙，这样的缝隙就是拒水透气材料的透气微孔，透气微孔可以供气体通过，产生的微小纳米气泡也可以通过。

所述金属粉末为钛金属粉末，所述的高分子材料粉末为聚四氟乙烯粉末、超高模量聚乙烯粉末。金属粉末或高分子材料粉末通过激光3D打印机激光成型。本发明动盘外径为200MM，动盘转速为15000转/分钟，动盘与定盘嵌套咬合的动齿22层数为5层。动盘与定盘的盘体由激光钛金属粉末3D打印而成。其它结构同实施例1。

实施例3：

一种纳米级微小气泡水气液混合装置，所述拒水透气材料由金属或导电高分子材料通过电弧焊接制成。其它结构同实施例1。

实施例4：

一种纳米级微小气泡水气液混合装置，：所述金属或导电高分子材料为不同直径的金属粉末或导电高分子材料粉末，制作时，不同直径的粉末构成不同梯度的粉末层，不同梯度的粉末层通过电弧压制焊接制作成具有拒水透气功能的定盘1和动盘2。具有拒水透气功能的定盘1和动盘2上布满透气微孔，透气微孔可以供气体通过，产生的微小纳米气泡也可以通过。

所述不同直径的金属粉末或高分子材料粉末的直径范围为100NM---5MM。金属粉末为钛金属粉末，所述的导电高分子材料粉末为导电聚四氟乙烯粉末、导电超高模量聚乙烯粉末。金属粉末或导电高分子材料粉末通过电弧焊接成型。导电高分子材料粉末是在高分子材料粉末中添加金属粉末制成。

小直径粉末层通气性差，气泡精度高，出气阻力大；大直径粉末层通气性好，气泡精度低，出气阻力小，用于保证定盘1或动盘2的刚度。大直径粉末层和小直径粉末层结合减小出气阻力，出气阻力分布更加合理，提高微纳米气泡形成效率。其它结构同实施例3。

实施例5：

一种纳米级微小气泡水气液混合装置，所述金属或导电高分子材料为不同粗细的金属纤维或导电高分子材料纤维，制作时，将不同粗细的纤维分层进行电弧焊接，电弧焊接时将不同粗细的纤维一次焊接成型为具有拒水透气功能的定盘1和动盘2。金属纤维或导电高分子材料纤维通过电弧压制焊接一步完成制作拒水透气功能的定盘1和动盘2，工艺简单可靠。

所述不同粗细的金属纤维或导电高分子材料纤维直径分布分为100NM---5MM。金属纤维为钛金属纤维，所述的导电高分子材料纤维为导电聚四氟乙烯粉末、导电超高模量聚乙烯粉末。金属纤维或导电高分子材料纤维通过电弧焊接成型；导电高分子材料纤维是在高分子材料纤维中添加金属纤维制成。其它结构同实施例3。

Claims (10)

1.一种纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：包括定盘（1）和动盘（2），所述的定盘（1）上一侧设有进水通道I（11），另一侧设有定齿环（12），相邻定齿环（12）之间设有环形定齿槽（13），所述的动盘（2）上一侧设有进水通道II（21），另一侧设有动齿环（22），相邻动齿环（22）之间设有环形动齿槽（23）；所述的定盘（1）和动盘（2）轴心处设有中空通道（24），进水通道I（11）和进水通道II（21）通过中空通道（24）相连通，定齿环（12）和动齿槽环（23）相互嵌套，定齿环（12）和动齿槽环（13）相互嵌套；所述的定盘（1）和动盘（2）均为中空结构。

2.根据权利要求1所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述的定盘（1）和动盘（2）为拒水透气材料制成。

3.根据权利要求2所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：当动盘（2）高速旋转时, 定齿环（12）和动齿环（22）相互剪切，同时定齿环（12）和动齿环（22）间的水在离心力的作用下由盘心向盘边甩出，甩出的水被定齿环（12）和动齿环（22）剪切；在离心力作用下，中空结构的定盘（1）和动盘（2）中的空气被吸入定盘（1）和动盘（2）之间，外界的空气被拒水透气材料的透气微孔吸入定盘（1）和动盘（2）的中空结构中，被吸入定盘（1）和动盘（2）之间的空气被高速水剪切形成微那米气泡。

4.根据权利要求2所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述的拒水透气材料由金属粉末或高分子材料粉末通过激光3D打印而成。

5.根据权利要求4所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述金属粉末为钛金属粉末，所述的高分子材料粉末为聚四氟乙烯粉末、超高模量聚乙烯粉末。

6.根据权利要求2所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述拒水透气材料由金属或导电高分子材料通过电弧焊接制成。

7.根据权利要求6所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述金属或导电高分子材料为不同直径的金属粉末或导电高分子材料粉末，制作时，不同直径的粉末构成不同梯度的粉末层，不同梯度的粉末层通过电弧压制焊接制作成具有拒水透气功能的定盘（1）和动盘（2）。

8.根据权利要求7所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述不同直径的金属粉末或高分子材料粉末的直径范围为100NM---5MM。

9.根据权利要求6所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述金属或导电高分子材料为不同粗细的金属纤维或导电高分子材料纤维，制作时，将不同粗细的纤维分层进行电弧焊接，电弧焊接时将不同粗细的纤维一次焊接成型为具有拒水透气功能的定盘（1）和动盘（2）。

10.根据权利要求9所述的纳米级微小气泡水气液混合装置，其特征在于：所述不同粗细的金属纤维或导电高分子材料纤维直径分布分为100NM---5MM。