CN107344149B - 微纳米气泡喷头 - Google Patents

Abstract

一种微纳米气泡喷头，包括：注射腔，所述注射腔具有注射输入端与注射输出端，所述注射腔用于使流入的微纳米气泡液发生高速回旋；导流腔，所述导流腔具有导流输入端与导流输出端，所述导流输入端与所述注射输出端连通，所述导流腔用于使所述微纳米气泡液发生高速螺旋旋转并形成负压；喷嘴，所述喷嘴与所述导流输出端连通，所述喷嘴用于使所述微纳米气泡液进一步形成负压，并将所述微纳米气泡液喷出。本发明提供了一种可高速、稳定、均匀地喷射出大量微纳米气泡液的微纳米气泡喷头。

Description

微纳米气泡喷头

技术领域

本发明属于VOCs有机废气喷淋处理技术领域，具体地来说，是一种微纳米气泡喷头。

背景技术

在我国，VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机物，是指在标准大气压下，沸点低于或等于250℃的有机化合物。工业生产、交通运输和日常生活中大量排放的有机污染物(VOCs等)威胁着人类自身健康和赖以生存的环境。

传统的有机废气治理技术如热燃烧法、冷凝法、吸收法、生物膜法、等离子体分解法等，以上方法都各有优缺点，但在易燃易爆的危险环境下还没有投资省、运行成本低、净化效率高的方法。为此，需要寻找创新性的有机废气治理方法和途径。

目前，有研究结果显示，可以通过利用微纳米气泡的带电性以对VOCs有机废气进行吸附和降解。利用微米气泡的带负电性，可以吸附带正电的有机污染物，对废气中有机污染物的吸附和分离起到很好的效果。

其中，微纳米气泡发生器能产生大量的微纳米气泡，并通过微纳米气泡的带电性以对有机废气的VOCs进行吸附和降解，并解决目前VOCs有机废气难以分解而导致环境污染的问题。

具体地，上述微纳米气泡发生器中可以包括有喷头，该喷头用于将微纳米气泡发生器产生的含有大量微纳米气泡的液体喷出，从而由喷头喷出的带有微纳米气泡的液体与VOCs有机气体混合后，便能够利用微纳米气泡的破裂以对VOCs有机废气进行有效地吸附和降解。因此，微纳米气泡发生器的喷头已成为关键的技术难题，亟待解决。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种微纳米气泡喷头，可高速、稳定、均匀地喷射出大量的微纳米气泡液，用于对VOCs有机废气进行吸附和降解。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种微纳米气泡喷头，包括：

注射腔，所述注射腔具有注射输入端与注射输出端，所述注射腔用于使流入的微纳米气泡液发生高速回旋；

导流腔，所述导流腔具有导流输入端与导流输出端，所述导流输入端与所述注射输出端连通，所述导流腔用于使所述微纳米气泡液发生高速螺旋旋转并形成负压；

喷嘴，所述喷嘴与所述导流输出端连通，所述喷嘴用于使所述微纳米气泡液进一步形成负压，并将所述微纳米气泡液喷出。

作为上述技术方案的改进，所述注射腔包括圆柱形腔体，所述圆柱形腔体沿其轴向具有贯通孔，所述贯通孔的侧壁上设有所述注射输入端，所述贯通孔的两端开口为所述注射输出端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述注射输入端具有圆柱形结构，所述注射输入端沿其轴向具有贯穿开口，所述注射输入端远离所述圆柱形腔体的一端外壁具有螺纹槽。

作为上述技术方案的进一步改进，所述注射输入端的中心轴与所述圆柱形腔体的任一直径均不重合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导流腔具有与所述注射输出端匹配的鹅卵形内壁面：

所述鹅卵形内壁面的大端为所述导流输入端，所述鹅卵形内壁面的小端为所述导流输出端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述鹅卵形内壁面的小端的中心处具有中心孔，所述中心孔与所述喷嘴的输入端连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述鹅卵形内壁面沿所述中心孔轴向的横截面具有圆周轮廓：

所述圆周轮廓的直径自所述鹅卵形内壁面的大端至所述鹅卵形内壁面的小端而弧形衰减。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导流腔的外壁面设有多个固定支架，所述固定支架上分别设有螺纹连接孔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述喷嘴包括连接座与贯通所述连接座上的喷射端，所述连接座连接于所述导流腔的外壁，所述喷射端的输入端与所述导流腔的输出端连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述微纳米气泡液由气体与液体混合而成，所述气体与所述液体的体积比为1:9。

本发明的有益效果是：

通过注射腔、导流腔与喷嘴的逐级连接，微纳米气泡液于注射腔内发生高速回旋而进入导流腔，并于导流腔发生收缩式的高速螺旋旋转，使动能转换为轴向运动动能，实现轴向运动速度的迅速提升，最后经喷射端而进一步加速形成射流效应喷射，且于注射腔、导流腔与喷嘴之间形成稳定的压差而保证射流方向一致，使微纳米气泡喷头具有高速、稳定、均匀的喷射能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的微纳米气泡喷头的分解结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的微纳米气泡喷头的注射腔的结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的微纳米气泡喷头的导流腔的结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的微纳米气泡喷头的喷嘴的结构示意图；

图5是本发明实施例1提供的微纳米气泡喷头的导流腔与喷嘴的结构示意图。

主要元件符号说明：

1000-微纳米气泡喷头，0100-注射腔，0110-圆柱形腔体，0120-注射输入端，0121-螺纹槽，0130-注射输出端，0200-导流腔，0210-鹅卵形内壁面，0211-导流输入端，0212-导流输出端，0213-中心孔，0220-外壁面，0230-固定支架，0300-喷嘴，0310-连接座，0320-喷射端。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对微纳米气泡喷头进行更全面的描述。附图中给出了微纳米气泡喷头的优选实施例。但是，微纳米气泡喷头可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对微纳米气泡喷头的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在微纳米气泡喷头的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1～2，本实施例提供的微纳米气泡喷头1000包括注射腔0100，注射腔0100具有注射输入端0120与注射输出端0130，注射腔0100用于使流入的微纳米气泡液发生高速回旋。

优选地，注射腔0100包括圆柱形腔体0110，圆柱形腔体0110沿其轴向具有贯通孔，贯通孔的侧壁上设有注射输入端0120，贯通孔的两端开口为注射输出端0130。

在一个示范性的实施例中，贯通孔于圆柱形腔体0110内部形成弧形壁面，注射输入端0120沿垂直于圆柱形腔体0110的轴向的方向布置，注射输出端0130沿圆柱形腔体0110的轴向布置。

进一步优选，注射输入端0120具有圆柱形结构，注射输入端0120沿其轴向具有贯穿开口。注射输入端0120远离圆柱形腔体0110的一端外壁具有螺纹槽0121，用于固定连接注射腔0100，螺纹槽0121的螺纹形式可以是管螺纹、三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹，其中优选为管螺纹，以提供较佳的密封效果，防止发生微纳米气泡液的泄漏。

具体地，贯穿开口连通注射输入端0120与贯通孔，贯穿开口与贯通孔具有轴向垂直的关系。注射腔0100具有两个注射输出端0130，并分居贯穿开口两侧。犹佳地，两个注射输出端0130形成对称分布结构。

进一步优选，注射输入端0120的中心轴与圆柱形腔体0110的任一直径均不重合。

具体地，注射输入端0120偏于圆柱形腔体0110的一侧。在一个示范性的实施例中，注射输入端0120的贯穿开口更与圆柱形腔体0110的贯通孔相切连通，使贯穿开口与贯通孔的连接过渡平顺。

实际应用时，微纳米气泡液自注射输入端0120而注入圆柱形腔体0110的贯通孔内，并沿注射输入端0120与圆柱形腔体0110的相切连接面回旋运动。在此，由于相切的平滑过渡，微纳米气泡液自进入圆柱形腔体0110内起，即沿圆柱形腔体0110的弧形壁面沿圆周高速回旋，并避免直射冲击而引致的冲量损失，保证回旋速度具有较大的数值。

请结合参阅图1、图3与图5，微纳米气泡喷头1000还包括导流腔0200。导流腔0200具有导流输入端0211与导流输出端0212，导流输入端0211与注射输出端0130连通，导流腔0200用于使微纳米气泡液发生高速螺旋旋转并形成负压。

在一个示范性的实施例中，注射腔0100两侧均设有导流腔0200，亦即两个注射输入端0120分别连接有导流腔0200。导流腔0200具有自导流输入端0211到导流输入端0211逐渐圆滑收缩的圆弧内壁。换言之，导流腔0200的圆弧内壁具有圆周截面，且圆周截面的直径连续衰减。

实际应用时，自注射输出端0130回旋流入导流腔0200的微纳米气泡液，于导流输入端0211继续高速回旋，并自导流输入端0211而螺旋旋转地流至导流输出端0212。在此过程中，微纳米气泡液的运动可分为圆周运动与轴向运动。微纳米气泡液的圆周运动速度随直径衰减而衰减，在微纳米气泡液动能基本不变的情况下，微纳米气泡液的轴向运动速度逐渐增大，并于导流输出端0212取得最大的轴向运动速度，为喷射做好准备。需要注意的是，区别于一般的螺旋旋转，微纳米气泡液于导流腔0200内的螺旋旋转具有螺旋收缩的特点，以保证轴向运动速度的增加转化。

同时，根据伯努利方程，随着微纳米气泡液的轴向运动速度的增大，导流腔0200内的流体压力迅速降低，相对于注射腔0100内的压力而形成负压，保证微纳米气泡液始终自注射腔0100流向导流腔0200，不会发生倒流。

优选地，导流腔0200具有与注射输出端0130匹配的鹅卵形内壁面0210：

鹅卵形内壁面0210的大端为导流输入端0211，鹅卵形内壁面0210的小端为导流输出端0212。

其中，鹅卵形是指连续可导的圆滑曲面形状，避免发生形状突变而保证流体的流动平顺。在一个示范性的实施例中，两个导流腔0200拼合而成一个完整的鹅卵形结构。

进一步优选，鹅卵形内壁面0210的小端的中心处具有中心孔0213，中心孔0213与喷嘴0300的输入端连通。在此，中心孔0213充当导流输出端0212的作用，以供微纳米气泡液进入喷嘴0300。

进一步优选，鹅卵形内壁面0210沿中心孔0213轴向的横截面具有圆周轮廓：

圆周轮廓的直径自鹅卵形内壁面0210的大端至鹅卵形内壁面0210的小端而弧形衰减。

具体地，圆周轮廓的直径弧形衰减，使鹅卵形内壁面0210的表面变化平滑，以保证微纳米气泡液于螺旋旋转过程的动能基本不变，不因发生突变而引起能量损失。

在一个示范性的实施例中，鹅卵形内壁面0210具有半球形结构，可使微纳米气泡液取得更佳的高速螺旋旋转运动，圆周运动动能与轴向运动动能的转换更为理想。

优选地，导流腔0200的外壁面0220设有多个固定支架0230，固定支架0230上分别设有螺纹连接孔。

具体地，导流腔0200通过其外壁面0220的多个固定支架0230，得以连接固定于微纳米气泡发生器上，避免反向冲力影响喷射的稳定性。

请结合参阅图1、图4与图5，微纳米气泡喷头1000还包括喷嘴0300。喷嘴0300与导流输出端0212连通，用于使微纳米气泡液进一步形成负压，并将微纳米气泡液喷出。

优选地，喷嘴0300包括连接座0310与贯通连接座0310上的喷射端0320，连接座0310连接于导流腔0200的外壁，喷射端0320的输入端与导流腔0200的输出端连通。

连接座0310可以是多种形状，在本实施例中，连接座0310优选为圆柱形。喷射端0320为贯穿连接座0310的通孔，并处于连接座0310的中心位置，且与中心孔0213具有共轴关系。

进一步优选，喷射端0320的孔径不大于中心孔0213的孔径。在本实施例中，喷射端0320的孔径与中心孔0213的孔径保持一致，使微纳米气泡液平顺地自中心孔0213过渡至喷射端0320，并由于喷射端0320及中心孔0213相较于导流腔0200的迅速收缩而形成射流效应，进一步加速喷出。

同时，由于微纳米气泡液的轴向加速，根据伯努利方程，喷射端0320的压力低于导流腔0200内部的压力，形成负压而保持射流方向始终稳定如一，不致发生倒流。

在另一个实施例中，喷射端0320的孔径小于中心孔0213的孔径，且喷射端与中心孔0213之间平滑过渡。在此，微纳米气泡液自中心孔0213进入喷射端0320时，由于伯努利效应将进一步加速，使射流作用更佳，且负压更为明显而提高注入喷射效率。

优选地，微纳米气泡液由气体与液体混合而成，气体与液体的体积比为1:9。

具体地，在该气液比下，微纳米气泡液的混合效果更佳，从而保证更为理想的喷射与吸附效果。在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种微纳米气泡喷头，其特征在于，包括：

注射腔，所述注射腔具有注射输入端与注射输出端，所述注射腔用于使流入的微纳米气泡液发生高速回旋；

导流腔，所述导流腔具有导流输入端与导流输出端，所述导流输入端与所述注射输出端连通，所述导流腔用于使所述微纳米气泡液发生高速螺旋旋转并形成负压；

喷嘴，所述喷嘴与所述导流输出端连通，所述喷嘴用于使所述微纳米气泡液进一步形成负压，并将所述微纳米气泡液喷出；

所述导流腔具有与所述注射输出端匹配的鹅卵形内壁面，所述鹅卵形内壁面的大端为所述导流输入端，所述鹅卵形内壁面的小端为所述导流输出端；所述鹅卵形内壁面的小端的中心处具有中心孔，所述中心孔与所述喷嘴的输入端连通；所述鹅卵形内壁面沿所述中心孔轴向的横截面具有圆周轮廓，所述圆周轮廓的直径自所述鹅卵形内壁面的大端至所述鹅卵形内壁面的小端而弧形衰减。

2.根据权利要求1所述的微纳米气泡喷头，其特征在于，所述注射腔包括圆柱形腔体，所述圆柱形腔体沿其轴向具有贯通孔，所述贯通孔的侧壁上设有所述注射输入端，所述贯通孔的两端开口为所述注射输出端。

3.根据权利要求2所述的微纳米气泡喷头，其特征在于，所述注射输入端具有圆柱形结构，所述注射输入端沿其轴向具有贯穿开口，所述注射输入端远离所述圆柱形腔体的一端外壁具有螺纹槽。

4.根据权利要求3所述的微纳米气泡喷头，其特征在于，所述注射输入端的中心轴与所述圆柱形腔体的任一直径均不重合。

5.根据权利要求1所述的微纳米气泡喷头，其特征在于，所述导流腔的外壁面设有多个固定支架，所述固定支架上分别设有螺纹连接孔。

6.根据权利要求1所述的微纳米气泡喷头，其特征在于，所述喷嘴包括连接座与贯通所述连接座上的喷射端，所述连接座连接于所述导流腔的外壁，所述喷射端的输入端与所述导流腔的输出端连通。

7.根据权利要求1所述的微纳米气泡喷头，其特征在于，所述微纳米气泡液由气体与液体混合而成，所述气体与所述液体的体积比为1:9。

Images