CN106994305A - 可调进气泡大小的气液混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调进气泡大小的气液混合装置。气液混合腔体中部外壁圆周面上开有四个沿同一圆周间隔均布的四个进气口，每个进气口上均安装有小阀门；气液混合腔体外壁固定有刻度盘，气液混合腔体中部内安装有能均匀混合气液且调节进气泡大小的气液混合组件，气液混合组件朝向气液流出端布置并且与四个进气口连接，气液混合组件穿设出气液混合腔体外壁并连接到刻度盘，气液混合组件包括储气腔、内圆盘和缓冲器。本发明能保证气液混合的均匀且通入管路中的气泡的大小可调节，消除水流通过储气腔后部的尾流作用，为研究不同进气泡大小对气液两相流的影响提供了实验装置基础。

Description

可调进气泡大小的气液混合装置

技术领域

本发明涉及一种混合装置领域，特别是涉及了一种可调节进气泡大小的气液混合装置。

背景技术

近几十年来，由于传统行业和新兴工业，如化学工程、冶金工程、航空航天的迅速发展。促进了两相流的研究与应用，这使其成为了一个独立的研究分支，得到广泛的重视。但是，由于固有的复杂性、多样性，到目前为止，无论是在理论上还是在方法上，这一研究都处于发展阶段，并且在今后一个相当长的时间内，也将是一个试验性强，充满着机会和突破的学术领域。

气液两相流是多相流中普遍的一种形式，广泛应用于于石油、天然气、动力、化工、水利、航天、环境保护等工业中，其研究已成为国内外学者广泛关注前沿学科，在国民经济和日常的生活中都起到很重要的作用。例如，在能源动力过程中的汽水分离以及化学工业中的冷凝器，制冷低温工业，以及石油油气的开采、油气混输，航空航天领域的卫星、空间站和空间平台的设备中都存在气液两相流。

在实际工程应用的管道中存在气液混输，为了保证混输管道的正常运行，必须保证在混输泵的入口安装气液混合装置，并保证气液均匀入流，现阶段有很多的气液混合装置，现有的专利号CN204563382U以及专利号CN106474950A专利等都是考虑了气液混合的均匀性，没有考虑进入气泡的大小可调节性，针对于可调节气泡大小的气液混合装置现在还是空白。

针对上述存在的气液混合器的不足，本发明人发明了“一种可调节进气泡大小的气液混合装置”，使不同大小的气泡和液体能够均匀的混合，研究不同进气泡大小对于气液两相流的影响提供了参考价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供了一种可调节进气泡大小的气液混合装置，该装置可以使不同气泡大小的气体与液体相混合，能够有效研究不同径气泡对气液两相流的影响。

本发明的技术方案是：

本发明包括小阀门、刻度盘和气液混合腔体，气液混合腔体的一端作为液体流入端，另一端作为气液流出端，气液混合腔体中部外壁圆周面上开有四个 沿同一圆周间隔均布的四个进气口，每个进气口上均安装有小阀门；气液混合腔体外壁固定有刻度盘，气液混合腔体中部内安装有能均匀混合气液且调节进气泡大小的气液混合组件，气液混合组件朝向气液流出端布置并且与四个进气口连接，气液混合组件穿设出气液混合腔体外壁并连接到刻度盘。

所述的气液混合组件包括储气腔、内圆盘和缓冲器：内圆盘主要由中部圆盘和对称连接在圆盘两侧的支撑臂构成，内圆盘的中部圆盘上密布开有不同孔径的通气孔，内圆盘的两支撑臂伸出气液混合腔体外壁后与刻度盘相连接，内圆盘的两支撑臂通过密封件密封连接，密封件外套设环状垫片进行固定；缓冲器为两端开口的圆台体结构，锥侧面密布开有通孔，缓冲器的大端固定连接到内圆盘中部圆盘一端面；储气腔为封闭锥形体结构且位于气液混合腔体中部，储气腔一端为锥面端，另一端为平面端，锥面端的圆周侧面均布地开有四个进口，四个进口分别经各自的气体内管路和气液混合腔体的四个进气口连接，储气腔平面端紧贴接触内圆盘中部圆盘另一端面，并密布开有不同孔径的通气孔；气体从进气口和气体内管路进入储气腔，再依次经储气腔平面端的通气孔和内圆盘中部圆盘的通气孔进入缓冲器和液体混合。

所述的内圆盘中部圆盘、储气腔平面端和缓冲器大端直径相同。

所述的储气腔平面端和内圆盘中部圆盘的端面上由中心向外均开有多道不同圆周的通气孔，同一圆周上的通气孔孔径相同，不同圆周的通气孔孔径由中心向外依次递减，并且储气腔平面端和内圆盘中部圆盘上同一圆周对应的通气孔排布布置相同，储气腔平面端和内圆盘中部圆盘上不同圆周对应的通气孔相错开布置，使得具有固定相对旋转角度位置的储气腔和内圆盘在通气孔相连通时仅有一道圆周上的通气孔相通。

所述的气体内管路和气液混合腔体的流通方向相垂直布置，储气腔位于整个流道的中间部分。

所述的缓冲器周面均布有相同直径的孔。气泡通过储气腔后，由于储气腔处的水流速比较大，会在后部形成尾流，因此加装一个缓冲器，缓冲器上均布有孔且是圆锥型的，能最大消除了尾流的作用。

密封件可以有效地实现随内圆盘旋转而不泄露的密封，外部有环状垫片，保证密封件的密封。

所述的缓冲器与储气腔焊接，储气腔与气体内管路通过焊接连接。

本发明有储气腔，有一定的储气作用，储气腔的一端为圆锥型，充分的减少了液体的冲刷作用，内圆盘可以旋转，旋转的角度可以在刻度盘上显示，不同的旋转角度，保证内圆盘与储气腔一端的不同孔径相配合，这样就可以产生 不同径的气体，可以消除水流通过储气腔后部的尾流作用，并保证液体和气体可以在其内部混合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明能保证气液混合的均匀且通入管路中的气泡的大小可调节，提高了装置的独立性以及创新性，不同圆周的通气孔对应进气不同大小的气泡，增加了气液混合装置的混合类别，为研究不同进气泡大小对气液两相流的影响提供了实验装置基础。

附图说明

图1是本发明剖视图；

图2是图1气液混合器中的A-A视图；

图3是本发明储气腔10结构的立体图；

图4是本发明储气腔10结构的正面图；

图5是本发明内圆盘5结构的立体图；

图6是本发明缓冲器3结构的立体图。

图中：1.法兰、2.气液混合腔体、3.缓冲器、4.刻度盘、5.内圆盘、6.环状垫片、7.密封件、8.小阀门、9.内管路、10.储气腔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明具体实施包括小阀门8、刻度盘4和气液混合腔体2，气液混合腔体2的一端作为液体流入端，另一端作为气液流出端，两端均设有与其他通道相连接的法兰1。如图2所示，气液混合腔体2中部外壁圆周面上开有四个沿同一圆周间隔均布的四个进气口，每个进气口上均安装有小阀门8；气液混合腔体2外壁固定有刻度盘4，气液混合腔体2中部内安装有能均匀混合气液且调节进气泡大小的气液混合组件，气液混合组件朝向气液流出端布置并且与四个进气口连接，气液混合组件穿设出气液混合腔体2外壁并连接到刻度盘4。

气液混合组件包括储气腔10、内圆盘5和缓冲器3。

如图5所示，内圆盘5主要由中部圆盘和对称连接在圆盘两侧的支撑臂构成，内圆盘5的中部圆盘上密布开有不同孔径的通气孔，内圆盘5的两支撑臂伸出气液混合腔体2外壁后与刻度盘4相连接，气液混合腔体2的外壁还固定设有凸缘块，凸缘块和支撑臂之间设置密封件7，使得内圆盘5的两支撑臂通过密封件7密封连接，密封件7外套设环状垫片6进行固定。环形垫片能够有效的压住密封件7，防止液体的泄露。

如图6所示，缓冲器3为两端开口的圆台体结构，圆锥型的锥角可以与储 气腔10的锥角度数是相同的，锥侧面密布开有通孔，缓冲器3的大端固定连接到内圆盘5中部圆盘一端面，缓冲器周面均布有相同直径的孔。缓冲器3能减少通过储气腔10水流的尾流作用。

如图3所示，储气腔10为封闭锥形体结构且位于气液混合腔体2中部，圆锥状的圆锥角度为30度到45度之间，储气腔10一端为锥面端，另一端为平面端，锥面端的圆周侧面均布地开有四个进口，如图2所示，四个进口分别经各自的气体内管路9和气液混合腔体2的四个进气口连接，气相内管路一端焊接在气液混合腔体2的管壁上；另一端焊接在储气腔10的内壁上，内管路为四个均布于管壁一圈。气体内回路一端与外接小阀门8相连，可以调节进入气体的流量。

内圆盘5中部圆盘、储气腔10平面端和缓冲器3大端直径相同。

如图2所示，是A-A截面图，气体内管路9是有四根均布于内管路中的圆形管路，四根是相互垂直分布，这样保证了与之相连接的储气腔10的稳定性，减少了水流的冲刷作用。并且气液混合腔体2的四个进气口分别用于进入四种不同的气体，四种不同的气体与进入缓冲器3的液体会在缓冲器3内均匀混合，混合后通过缓冲器3小端开口流出。

储气腔10平面端紧贴接触内圆盘5中部圆盘另一端面，并密布开有不同孔径的通气孔。储气腔10平面端和内圆盘5中部圆盘的端面上由中心向外均开有多道不同圆周的通气孔，同一圆周上的通气孔孔径相同，不同圆周的通气孔孔径由中心向外依次递减，并且储气腔10平面端和内圆盘5中部圆盘上同一圆周对应的通气孔排布布置相同，储气腔10平面端和内圆盘5中部圆盘上不同圆周对应的通气孔相错开布置，使得具有固定相对旋转角度位置的储气腔10和内圆盘5在通气孔相连通时仅有一道圆周上的通气孔相通。

如图3所示，储气腔的通气孔一共有三种直径。其中从外向里第一和第二圈的圆孔直径是相同的，第三圈和第四圈的直径是相同的，最内部的一圈是单独的。圆孔的直径可以根据实际进行加工调节，保证气泡的大小是不同的，不同径的大小孔径都均布于圆周上。

如图5所示，内圆盘5上也均部于不同径的圆孔，同一圆周上的孔径是相同的，其中最外部两圆周上的孔的位置与储气腔10圆孔的位置是相同的，内部两圈是不同的，对比图4和图5可见，但保证旋转一定角度刚好重合，此时，外圈圆周上的孔封闭，只保持中间两部分的圆孔直径是相同的；再旋转一部分位置，使内圆盘5最内部的孔与储气腔10内部的孔相配，其他的孔封闭；再旋转一部分，这时候保证所有的孔都封闭，此时管路中只有液体没有气体通过， 为单相流动。

气体内管路9和气液混合腔体2的流通方向相垂直布置，储气腔10位于整个流道的中间部分。气体内管路9与气液混合腔体2全部是圆管，气体内管路9的直径为10mm，气液混合腔体2的直径为90mm，气相与气液混合腔体2内外管壁是光滑的，减少水流的冲击作用。

本发明的具体实施过程是：

液体从气液混合腔体2的液体流入端进入，经内圆盘5和气液混合腔体2内壁之间的间隙流到另一端，从缓冲器3的通孔进入缓冲器3和气体混合。打开小阀门8，气体从进气口和气体内管路9进入储气腔10，再依次经储气腔10平面端的通气孔和内圆盘5中部圆盘的通气孔进入缓冲器3和液体混合。小阀门8用于保证进气量可调节。

旋转内圆盘5使内圆盘5一圆周的通气孔与储气腔10上同一圆周的通气孔相通，从而实现调节内圆盘5和储气腔10之间相连通的通气孔的孔径大小，进而调节通气量。

刻度盘固定并标有均匀分布的刻度，可以清晰的看出旋转的角度。旋转内圆盘5后对照刻度盘4能获知内圆盘5当前角度位置，得到当前内圆盘5和储气腔10之间相连通的通气孔是哪个圆周上的一圈通气孔，根据对应孔径大小获知当前进气量。

这样就能保证气液混合的均匀且通入管路中的气泡的大小是可调节式的。

本发明通过储气腔10、内圆盘5和缓冲器3三者配合实现了对于气液混合更高的要求，保证可以对通入气体的气泡大小进行控制，为研究不同进气泡大小对于两相流的作用提供了实验装置的参考。

Claims (6)

1.一种可调节进气泡大小的气液混合装置，其特征在于：包括小阀门(8)、刻度盘(4)、气液混合组件和气液混合腔体(2)，气液混合腔体(2)的一端作为液体流入端，另一端作为气液流出端，气液混合腔体(2)中部外壁圆周面上开有四个沿同一圆周间隔均布的四个进气口，每个进气口上均安装有小阀门(8)；气液混合腔体(2)外壁固定有刻度盘(4)，气液混合腔体(2)中部内安装有能均匀混合气液且调节进气泡大小的气液混合组件，气液混合组件朝向气液流出端布置并且与四个进气口连接，气液混合组件穿设出气液混合腔体(2)外壁并连接到刻度盘(4)。

2.根据权利要求1所述的一种可调节进气泡大小的气液混合装置，其特征在于：所述的气液混合组件包括储气腔(10)、内圆盘(5)和缓冲器(3)：

内圆盘(5)主要由中部圆盘和对称连接在圆盘两侧的支撑臂构成，内圆盘(5)的中部圆盘上密布开有不同孔径的通气孔，内圆盘(5)的两支撑臂伸出气液混合腔体(2)外壁后与刻度盘(4)相连接，内圆盘(5)的两支撑臂通过密封件(7)密封连接，密封件(7)外套设环状垫片(6)进行固定；

缓冲器(3)为两端开口的圆台体结构，锥侧面密布开有通孔，缓冲器(3)的大端固定连接到内圆盘(5)中部圆盘一端面；

储气腔(10)为封闭锥形体结构且位于气液混合腔体(2)中部，储气腔(10)一端为锥面端，另一端为平面端，锥面端的圆周侧面均布地开有四个进口，四个进口分别经各自的气体内管路(9)和气液混合腔体(2)的四个进气口连接，储气腔(10)平面端紧贴接触内圆盘(5)中部圆盘另一端面，并密布开有不同孔径的通气孔；气体从进气口和气体内管路(9)进入储气腔(10)，再依次经储气腔(10)平面端的通气孔和内圆盘(5)中部圆盘的通气孔进入缓冲器(3)和液体混合。

3.根据权利要求1所述的一种可调节进气泡大小的气液混合装置，其特征在于：所述的内圆盘(5)中部圆盘、储气腔(10)平面端和缓冲器(3)大端直径相同。

4.根据权利要求1所述的一种可调节进气泡大小的气液混合装置，其特征在于：所述的储气腔(10)平面端和内圆盘(5)中部圆盘的端面上由中心向外均开有多道不同圆周的通气孔，同一圆周上的通气孔孔径相同，不同圆周的通气孔孔径由中心向外依次递减，并且储气腔(10)平面端和内圆盘(5)中部圆盘上同一圆周对应的通气孔排布布置相同，储气腔(10)平面端和内圆盘(5)中部圆盘上不同圆周对应的通气孔相错开布置，使得具有固定相对旋转角度位置的储气腔(10)和内圆盘(5)在通气孔相连通时仅有一道圆周上的通气孔相通。

5.根据权利要求1所述的一种可调节进气泡大小的气液混合装置，其特征在于：所述的气体内管路(9)和气液混合腔体(2)的流通方向相垂直布置，储气腔(10)位于整个流道的中间部分。

6.根据权利要求1所述的一种可调节进气泡大小的气液混合装置，其特征在于：所述的缓冲器(3)与储气腔(10)焊接，储气腔(10)与气体内管路(9)通过焊接连接。