CN108178233A - 一种液体介质空化发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种液体介质空化发生装置，包括：外壳体，其内部设有一隔板，隔板的周壁与外壳体的内侧壁密封连接，其将外壳体的内腔由前至后分隔为一涡流腔及一空化腔；驱动装置，包括一电机以及一位于涡流腔内的涡轮，电机相邻于外壳体设置，并与外壳体的前端面连接固定，其输出轴能转动的伸入涡流腔内，涡轮套接在输出轴上；进液管、排液管以及出液管，分别安装于外壳体上，进液管以及排液管对应与涡流腔相连通，出液管与空化腔相连通；多个用于将流体由涡流腔引流至空化腔的导流空化装置，分别位于空化腔内，并安装在隔板上，导流空化装置的两端对应与空化腔及涡流腔相连通。本发明结构紧凑，容易制造，性能安全可靠，运行效率高、易于操作。
Description
技术领域
本发明属于净化水预处理、污水处理领域，具体而言，涉及一种液体介质空化发生装置。
背景技术
目前，对于污水处理中所采用的装置，或者效率低下，或者结构庞大，整体质量和尺寸参数要求较高，生产成本高，不利于大规模的制造。
有鉴于此，本发明人根据从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种液体介质空化发生装置，以期解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种液体介质空化发生装置，结构紧凑，容易制造，运行效率高，易于操作，克服了现有技术的缺陷。
为此，本发明提出一种液体介质空化发生装置，包括：
外壳体，所述外壳体内设有一隔板，所述隔板的周壁与所述外壳体的内侧壁密封连接，其将所述外壳体的内腔由前至后分隔为一涡流腔及一空化腔；
驱动装置，包括一电机以及一位于所述涡流腔内的涡轮，所述电机相邻于所述外壳体设置，并与所述外壳体的前端面连接固定，其输出轴能转动的伸入所述涡流腔内，所述涡轮套接在所述输出轴上；
进液管、排液管以及出液管，分别安装于所述外壳体上，所述进液管以及所述排液管对应与所述涡流腔相连通，所述出液管与所述空化腔相连通；
多个用于将流体由所述涡流腔引流至所述空化腔的导流空化装置，分别位于所述空化腔内，并安装在所述隔板上，所述导流空化装置的两端对应与所述空化腔及所述涡流腔相连通。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述外壳体为一圆柱形壳体，所述隔板沿所述外壳体的径向设置，所述空化腔的体积大于所述涡流腔的体积。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述进液管沿所述外壳体的轴向设置，其穿设于所述外壳体的后端面，所述进液管的前端插接于所述隔板上形成的中心孔处，其后端凸伸出所述外壳体的后端面。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述输出轴的中心轴、所述进液管的中心轴以及所述外壳体的中心轴位于同一轴线上。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述排液管沿所述外壳体的径向设置，其一端密封插设于所述外壳体的侧壁上开设的排液孔处。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述出液管沿所述外壳体的轴向设置，其一端密封插设于所述外壳体的后端面开设的出液孔处。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述隔板上沿周向均布有多个导流孔，各所述导流空化装置的前端对应插接于各所述导流孔处。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述导流空化装置为拉瓦尔喷嘴或文丘里管。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，所述电机安装于一底座上，所述外壳体的前端面设有一中心枢孔，所述输出轴密封插设于所述中心枢孔，一轴封套接于所述输出轴上，其两端对应与所述外壳体的前端面以及所述涡轮前端相密封接触。
如上所述的液体介质空化发生装置，其中，另设有一回流管，所述回流管位于所述外壳体的外侧，其两端对应与所述进液管及所述排液管相连接。
本发明提供的液体介质空化发生装置，其结构紧凑，容易制造，性能安全可靠，简化了装置，降低了运行成本；根据实际需要，本发明可选用不同容量的外壳体，并搭配相应功率的电机，其组件、部件优先采用耐腐蚀的不锈钢材料，能满足多样化的需要，具有运行效率高、易于操作、工作压力范围可控以及使用寿命长等特点。
本发明提供的液体介质空化发生装置，通过将机械能转换为动能，利用液体介质通过导流空化装置时液体中的空化核瞬间增大，使液体介质进入空化腔时因压力急剧下降，产生的空化气泡急速长大、塌陷、溃灭，实现了液体介质空化效应。
本发明提供的液体介质空化发生装置，通过涡轮的高速旋转，在涡流腔内能形成较高的运行压力(例如0.1～0.5Mpa)；液体流量大流经的液体双向流动，具有回流过程，液体可以二次空化，更容易形成液体空化发生时所需的压力降，可以提高相应液体空化的效率。
本发明提供的液体介质空化发生装置，通过空化处理有助于液体介质活化，能改变液体的物理化学性质，在解决环境水污染的问题、以及在污水和净水处理工艺过程中，本发明不使用氯化和臭氧化进行水的消毒，有助于进一步降低能耗和经济成本，也即，本发明无需化学方法，不使用化学物质，不会破坏污染环境，能促进有机物的降解(杀菌灭藻)，适用于净水、污水处理系统中。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明的液体介质空化发生装置的组成结构示意图，图中箭头是流体在各处的流动方向。
图2为图1中隔板处的剖面图。
主要元件标号说明：
1、外壳体；10、隔板；101、导流孔；11、涡流腔；12、空化腔；2、驱动装置；21、电机；211、输出轴；22、涡轮；23、底座；24、轴封；3、进液管；4、排液管；5、出液管；6、导流空化装置；7、回流管。
具体实施方式
本发明提出一种液体介质空化发生装置，包括：外壳体，所述外壳体内设有一隔板，所述隔板的周壁与所述外壳体的内侧壁密封连接，其将所述外壳体的内腔由前至后分隔为一涡流腔及一空化腔；驱动装置，包括一电机以及一位于所述涡流腔内的涡轮，所述电机相邻于所述外壳体设置，并与所述外壳体的前端面连接固定，其输出轴能转动的伸入所述涡流腔内，所述涡轮套接在所述输出轴上；进液管、排液管以及出液管，分别安装于所述外壳体上，所述进液管以及所述排液管对应与所述涡流腔相连通，所述出液管与所述空化腔相连通；多个用于将流体由所述涡流腔引流至所述空化腔的导流空化装置，分别位于所述空化腔内，并安装在所述隔板上，所述导流空化装置的两端对应与所述空化腔及所述涡流腔相连通。
本发明的液体介质空化发生装置，结构紧凑，容易制造，运行效率高，易于操作，克服了现有技术的缺陷。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的液体介质空化发生装置的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明的液体介质空化发生装置的组成结构示意图，图中箭头是流体在各处的流动方向。图2为图1中隔板处的剖面图。
如图1、图2所示，本发明提出的液体介质空化发生装置，包括外壳体1、驱动装置2、进液管3、排液管4、出液管5以及多个导流空化装置6，其中：
所述外壳体1内设有一隔板10，所述隔板10的周壁与所述外壳体1的内侧壁通过焊接等方式密封连接，其将所述外壳体1的内腔由前至后分隔为一涡流腔11及一空化腔12，如图所示，此处的“前”、“后”，指的是外壳体1的前端及后端，也即图1中的左端及右端；
所述驱动装置2包括一电机21以及一位于所述涡流腔11内的涡轮22，所述电机21相邻于所述外壳体1设置，并与所述外壳体1的前端面连接固定，其输出轴211能转动的伸入所述涡流腔11内，所述涡轮22通过键连接等方式套接在所述输出轴211上；
所述进液管3、排液管4以及出液管5分别安装于所述外壳体1上，所述进液管3以及所述排液管4对应与所述涡流腔11相连通，所述出液管5与所述空化腔12相连通；
所述导流空化装置6，用于将流体由所述涡流腔11引流至所述空化腔12，分别位于所述空化腔12内，并安装在所述隔板10上，所述导流空化装置6的两端对应与所述空化腔12及所述涡流腔11相连通。
本发明提出的液体介质空化发生装置，在实施应用时，所述驱动装置2的电机21产生动力，并通过输出轴211带动所述涡轮22高速旋转，从而提供液体所需的压力和加速度，其中，在所述涡轮22旋转产生的离心力的作用下，所述进液管3内形成负压区域，使得液体被加速从外界储液罐吸入所述进液管3，并由所述进液管3流至所述涡流腔11中，随着所述涡轮22的高速旋转，所述涡流腔11内的液体不断的增压形成一个高压区域，液体会发生剧烈变化压力升高，并经所述导流空化装置6发生高速喷流凝结产生空化气泡，空泡在所述空化腔12内急速生成、长大、塌陷、溃灭，在此过程中液体分子爆裂和发热，实现液体介质空化效应。
如图所示，所述外壳体1为一圆柱形壳体，所述隔板10沿所述外壳体1的径向设置。在具体实施中，优选所述隔板10靠近所述外壳体1的前端面，使得所述空化腔12的体积大于所述涡流腔11的体积，从而达到更佳的应用效果。
其中，所述进液管3沿所述外壳体1的轴向设置，其穿设于所述外壳体1的后端面，所述进液管3的前端插接于所述隔板10上形成的中心孔(图中未标示)处，其后端凸伸出所述外壳体1的后端面。较佳地，所述输出轴211的中心轴、所述进液管3的中心轴以及所述外壳体1的中心轴位于同一轴线上，也即，所述输出轴211、所述进液管3以及所述外壳体1呈同轴设置。
请参见图1，所述排液管4沿所述外壳体1的径向设置，其一端密封插设于所述外壳体1的侧壁上开设的排液孔(图中未标示)处。另外，所述出液管5沿所述外壳体的轴向设置，其一端密封插设于所述外壳体1的后端面开设的出液孔处。
较佳地，所述隔板10上沿周向均布有多个导流孔101，各所述导流空化装置6的前端对应插接于各所述导流孔101处。由此，既能将所述导流空化装置6固定在所述空化腔12内，又实现了其连通所述涡流腔11及所述空化腔12的目的。
在实施应用中，优选所述导流空化装置6为拉瓦尔喷嘴或文丘里管。通过设置拉瓦尔喷嘴或文丘里管，当液体介质被挤压通过文丘里管或拉瓦尔喷嘴时，利用文丘里管或拉瓦尔喷嘴从入口至出口形成的先由大致小、又由小至大的内腔结构，使得液体的流速发生变化，继而改变其压力，并向所述空化腔12喷射扩张形成高压旋涡空化泡，之后，空泡在所述空化腔12内急速生成、长大、塌陷、溃灭，在此过程中液体分子爆裂和发热，实现液体介质空化效应。其中，对于所述导流孔101及导流空化装置6的数量，在此不做具体限定，根据实际需要而定即可，如在图示的实施例中，对应示意性的设置了5个。
较佳地，所述电机21安装于一底座23上，所述外壳体1的前端面设有一中心枢孔(图中未示出)，所述输出轴211密封插设于所述中心枢孔，一轴封24套接于所述输出轴211上，其两端对应与所述外壳体1的前端面以及所述涡轮22前端相密封接触，从而提高了所述输出轴211与所述外壳体1之间的密封性，防止流体从两者相接处泄漏。
在实际使用中，优选还另设有一回流管7，所述回流管7位于所述外壳体1的外侧，其两端对应与所述进液管3及所述排液管4相连接。在实际应用时，通过所述排液管4流出所述涡流腔11的液体，能通过所述回流管7回送至所述进液管3内，实现液体的二次空化，更容易形成液体空化发生时所需的压力降，提高相应液体空化的效率以及提高液体空化的热效应。
本发明提供的液体介质空化发生装置，在实施应用时，是预先将所述进液管3后端与储液罐相连接，所述排液管4与回收装置连接，而所述出液管5连接至外部输送管线上，本发明的具体工作过程如下：
首先，所述电机21通过输出轴211带动所述涡轮22高速旋转，在所述涡轮22离心力的作用下，所述进液管3内形成了一个负压区域，液体介质通过所述进液管3被吸入到所述涡流腔11中，而随着所述涡轮22的高速旋转，所述涡流腔11内则形成一个高压区域(如0.3-0.5MPa)；在所述涡流腔11内，液体介质发生剧烈变化并产生汽蚀，一方面，一部分液体介质经所述排液管4排出所述涡流腔11后，小部分液体介质进入所述回流管7中，并回流到所述进液管3中进行二次空化，另一方面，伴随所述涡轮22的高速旋转，所述涡流腔11内的大部分液体介质被挤压，并经由所述导流空化装置6喷射扩张进入所述空化腔12中，由于所述空化腔12内的压力较低，液体进入到所述空化腔12内时液体的密度瞬间降低，加剧液体产生了强烈的空化冲击波，使得进入所述空化腔12的液体介质形成高压旋涡空化泡，空泡在所述空化腔12内急速生成、长大、塌陷、溃灭，在此过程中液体分子爆裂和发热，形成空化过程，实现液体介质空化效应。
本发明提供的液体介质空化发生装置，其结构紧凑，容易制造，性能安全可靠，简化了装置，降低了运行成本；根据实际需要，本发明可选用不同容量的外壳体，并搭配相应功率的电机，其组件、部件优先采用耐腐蚀的不锈钢材料，能满足多样化的需要，具有运行效率高、易于操作、工作压力范围可控以及使用寿命长等特点。
本发明提供的液体介质空化发生装置，通过将机械能转换为动能，利用液体介质通过导流空化装置时液体中的空化核瞬间增大，使液体介质进入空化腔时因压力急剧下降，产生的空化气泡急速长大、塌陷、溃灭，实现了液体介质空化效应。
本发明提供的液体介质空化发生装置，通过涡轮的高速旋转，在涡流腔内能形成较高的运行压力(例如0.1～0.5Mpa)；液体流量大流经的液体双向流动，具有回流过程，液体可以二次空化，更容易形成液体空化发生时所需的压力降，可以提高相应液体空化的效率。
本发明提供的液体介质空化发生装置，通过空化处理有助于液体介质活化，能改变液体的物理化学性质，在解决环境水污染的问题、以及在污水和净水处理工艺过程中，本发明不使用氯化和臭氧化进行水的消毒，有助于进一步降低能耗和经济成本，也即，本发明无需化学方法，不使用化学物质，不会破坏污染环境，能促进有机物的降解(杀菌灭藻)，适用于净水、污水处理系统中。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种液体介质空化发生装置，其特征在于，所述液体介质空化发生装置包括：
外壳体，所述外壳体内设有一隔板，所述隔板的周壁与所述外壳体的内侧壁密封连接，其将所述外壳体的内腔由前至后分隔为一涡流腔及一空化腔；
驱动装置，包括一电机以及一位于所述涡流腔内的涡轮，所述电机相邻于所述外壳体设置，并与所述外壳体的前端面连接固定，其输出轴能转动的伸入所述涡流腔内，所述涡轮套接在所述输出轴上；
进液管、排液管以及出液管，分别安装于所述外壳体上，所述进液管以及所述排液管对应与所述涡流腔相连通，所述出液管与所述空化腔相连通；
多个用于将流体由所述涡流腔引流至所述空化腔的导流空化装置，分别位于所述空化腔内，并安装在所述隔板上，所述导流空化装置的两端对应与所述空化腔及所述涡流腔相连通。
2.如权利要求1所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述外壳体为一圆柱形壳体，所述隔板沿所述外壳体的径向设置，所述空化腔的体积大于所述涡流腔的体积。
3.如权利要求2所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述进液管沿所述外壳体的轴向设置，其穿设于所述外壳体的后端面，所述进液管的前端插接于所述隔板上形成的中心孔处，其后端凸伸出所述外壳体的后端面。
4.如权利要求3所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述输出轴的中心轴、所述进液管的中心轴以及所述外壳体的中心轴位于同一轴线上。
5.如权利要求2至4任一项所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述排液管沿所述外壳体的径向设置，其一端密封插设于所述外壳体的侧壁上开设的排液孔处。
6.如权利要求5所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述出液管沿所述外壳体的轴向设置，其一端密封插设于所述外壳体的后端面开设的出液孔处。
7.如权利要求1或6所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述隔板上沿周向均布有多个导流孔，各所述导流空化装置的前端对应插接于各所述导流孔处。
8.如权利要求7所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述导流空化装置为拉瓦尔喷嘴或文丘里管。
9.如权利要求8所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，所述电机安装于一底座上，所述外壳体的前端面设有一中心枢孔，所述输出轴密封插设于所述中心枢孔，一轴封套接于所述输出轴上，其两端对应与所述外壳体的前端面以及所述涡轮前端相密封接触。
10.如权利要求1或9所述的液体介质空化发生装置，其特征在于，另设有一回流管，所述回流管位于所述外壳体的外侧，其两端对应与所述进液管及所述排液管相连接。
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