CN108745012B - 一种可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置。该装置包括微型文丘里式气泡发生底部模块、N个中间模块及顶部模块，各中间模块又包括了分流底板和上盖板。其中分流底板包含了模块液体出孔、液体均流通道、微型文丘里通道、喉部进气槽、模块出流通道、气液混合物出流孔、喉部出气孔，上盖板包含了模块液体入口、喉部进气孔、气液混合物出口。本发明采用均流通道结构，实现了系统内部均匀的分流过程，保证了单个模块内各文丘里通道流量的均匀分配，使破碎后的气泡尺寸较为均匀；模块化组合的方式，便于拆卸和安装，能够根据气泡制备量的多少增减模块；模块化组合可以大大提高装置的紧凑性，降低制造成本，节约安装空间。

Description

一种可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置
技术领域
本发明涉及一种适用于制备大量微小气泡的发生装置。
背景技术
微气泡具有比表面积大、上升速度慢、优异的溶解度、较强的表面吸附性、水中可长时间停留等特点，可以大大强化传热传质过程，因而在许多领域有着十分广泛的应用，如矿物浮选、污水处理、水产养殖、无土栽培、船舶减阻、洗涤器、熔盐堆除气系统等。
文丘里通道凭借简单的结构设计、安全可靠、能耗低以及优异的气泡发生性能，因此，常常用作气泡发生装置使用。
在上述领域的实际应用中，往往需要大量尺寸均匀的微小气泡，这就对微气泡发生器产生微气泡的能力提出了要求，而单个文丘里结构式气泡发生器制备气泡的能力又十分有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可模块化组合的微型文丘里气泡发生装置，该装置结构紧凑、拆卸与安装方便，能够产生大量微小气泡，同时实现了各并联微型文丘里通道液体流量的均匀分配，保证了所产生气泡的尺寸相对均匀，并且气泡数量可以通过增减模块数量有效控制，通过改变液体流量实现对制备气泡尺寸的调控。
本发明是采用以下的技术方案实现的：液体首先由顶部模块液体入口（2.2.1）进入各模块，随后流入均流通道（2.1.2）并分流到各微型文丘里通道（2.1.3）；气体由顶部模块的总进气道（3.1）向各模块的喉部进气孔（2.2.5）供气，而后通过喉部进气槽（2.1.7）向两侧的微型文丘里通道喉部供气；气液两相在喉部汇流后进入文丘里渐扩段，随即气泡发生破碎形成大量微小气泡，而后汇入模块出流通道（2.1.6），最后经模块气液混合物出口（2.2.4）流出模块。由于均流通道（2.1.2）截面渐缩的结构设计，避免了流量被相对集中到通道下游，使各个微型文丘里通道（2.1.3）获得的流量较为均匀，从而可以保证制备的微小气泡尺寸比较均匀。
本发明还包括：所述模块液体入口（2.2.1）、气液混合物出口（2.2.4）与喉部进气孔（2.2.5）周围加工密封槽（2.2.2），并通过螺栓配合安装孔（2.2.3）实现底部模块（1）、中间模块（2）及顶部模块（3）相互间的压紧密封。
所述各模块的模块液体入口（2.2.1）、模块液体出孔（2.1.1）上下串联形成液体入流通路。
所述各模块的喉部进气孔（2.2.5）、喉部出气孔（2.1.8）上下串联形成气体入流通路。
所述各模块的气液混合物出流孔（2.1.5）、气液混合物出口（2.2.4）串联形成气液出流通路。
所述底部模块（1）、各中间模块（2）、顶部模块（3），采取上下重叠的方式实现并联，并通过螺栓配合安装孔（2.1.4）与（2.2.3）进行固定，可以根据对微气泡数量的使用需求适当增减模块。
本发明的效果：通过在分流底板上直接加工多个并联的微型文丘里通道（2.1.3），可以实现同时产生大量微气泡的要求，且制备气泡最小平均尺寸可达60-100μm。
通过加入均流通道（2.1.2）的结构设计，实现分配到各微型文丘里通道（2.1.3）内流量的均匀化，以此保证所产生微气泡尺寸分布的一致性，以及汇集到模块出流通道（2.1.6）的微气泡尺寸大小比较均匀。
采取模块化组合的方式可进一步增加微气泡产生的数量，同时根据对微气泡数量的使用需求，可适当增减中间模块（2）的数量，并提供了安装与拆卸简单方便的连接方式，实现了操作的快捷性与灵活性。
该套装置具有结构紧凑、体积小的特点，拓展了气泡发生器的应用，可以满足有空间要求的仪器设备使用。
附图说明
图1是本发明的模块化组合及拆分中间模块的三维视图。
图2为微型文丘里通道结构图。
图3为图1的底部模块俯视图及剖面视图。
图4为图1的顶部模块俯视图及剖面视图。
图中各标记号如下：1-底部模块、2-中间模块、3-顶部模块、2.1.1-模块液体出孔、2.1.2-液体均流通道、2.1.3-微型文丘里通道、2.1.4-安装孔、2.1.5-气液混合物出流孔、2.1.6-模块出流通道、2.1.7-喉部进气槽、2.1.8-喉部进气孔、2.2.1-模块液体入口、2.2.2-密封槽、2.2.3-安装孔、2.2.4-气液混合物出口、2.2.5-喉部进气孔、3.1-总进气道。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不限于以下实施例。
本发明公开了一种可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置，包括底部模块(1)、中间模块（2）以及顶部模块（3），每个中间模块又包括了分流底板和上盖板。其中分流底板主要包含了模块液体出孔（2.1.1）、液体均流通道（2.1.2）、微型文丘里通道（2.1.3）、气液混合物出流孔（2.1.5）、模块出流通道（2.1.6）、喉部进气槽（2.1.7）、喉部出气孔（2.1.8），上盖板主要包含了模块液体入口（2.2.1）、密封槽（2.2.2）、气液混合物出口（2.2.4）、喉部进气孔（2.2.5）。每个模块有16个微型文丘里通道（2.1.3）并排加工在分流底板上。液体均流通道（2.1.2）的流道截面渐缩，形成斜坡结构。分流底板设有模块液体出孔（2.1.1）和气液混合物出流孔（2.1.5）与上下级模块连通。微型文丘里通道（2.1.3）采取喉部两侧进气的方式，彼此的中间位置加工喉部进气槽（2.1.7），并共用一个喉部进气孔（2.2.5）。
在本实施例中，微型文丘里通道喉部的长度、宽度、高度分别为10mm、2mm、1mm，渐缩段前与渐扩段后的通道长度、宽度、高度分别为15mm、4mm、通道高度为1mm；渐缩段的收缩角度为22.5 o ，渐扩段的扩张角度为12.5 o ；并联的微型文丘里通道（2.1.3）彼此的间距为6mm。
在本实施例中，模块液体入口（2.2.1）的流道直径、气液混合物出口（2.2.4）的流道直径，以及模块液体出孔（2.1.1）及气液混合物出流孔（2.1.5）的直径都为6mm。均流通道（2.1.2）与模块出流通道（2.1.6）的流道均为矩形截面，均流通道的入口截面与模块出流通道的宽度和高度分别为10mm、1mm，而均流通道中斜坡结构的倾斜角度为4.8 o 。
在本实施例中，顶部模块（3）上的气体入口通道直径为1mm，并与15个喉部进气孔连通；喉部进气槽（2.1.7）加工在两个微型文丘里通道喉部之间，其宽度与高度均为0.4mm；每个模块布置了15个喉部进气孔（2.2.5）和15喉部出气孔（2.1.8），直径均为0.4mm，并与喉部进气槽垂直相连。
在本实施例中，上盖板和分流底板厚度均为3mm，在上盖板加工的密封圈宽度和深度分别为1.4mm、0.8mm。
以上实施例并非是对本发明的实施方式限定，除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置，主要包括底部模块(1)、中间模块（2）以及顶部模块（3），每个中间模块又包括了分流底板和上盖板；其中分流底板包含了模块液体出孔（2.1.1）、液体均流通道（2.1.2）、微型文丘里通道（2.1.3）、安装孔（2.1.4）、气液混合物出流孔（2.1.5）、模块出流通道（2.1.6）、喉部进气槽（2.1.7）以及喉部出气孔（2.1.8），上盖板包含了模块液体入口（2.2.1）、密封槽（2.2.2）、安装孔（2.2.3）、气液混合物出口（2.2.4）以及喉部进气孔（2.2.5），顶部模块（3）的上盖板加工有总进气道（3.1）；
所述喉部进气孔（2.2.5）与所述喉部进气槽（2.1.7）垂直连通。
2.根据权利要求1所述的可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置，其特征在于，在分流底板上直接加工16个微型文丘里通道（2.1.3），采用并联的方式可满足同时制备大量微小气泡的要求。
3.根据权利要求1所述的可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置，其特征在于，液体均流通道(2.1.2)通道截面渐缩，可实现液体工质向并联微型文丘里通道（2.1.3）的均匀分配，避免液体均流通道（2.1.2）下游的微型文丘里通道（2.1.3）分配过多的流量。
4.根据权利要求1所述的可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置，其特征在于，由前述底部模块（1）、N个中间模块（2）、顶部模块（3）组成，紧凑度高，安装与拆卸方便。
5.根据权利要求1所述的可模块化组合的微型文丘里式气泡发生装置，在上盖板的模块液体入口（2.2.1）、气液混合物出口（2.2.4）以及喉部进气孔（2.2.5）周围加工密封槽（2.2.2），安装螺栓的安装孔（2.2.3）实现上盖板和分流底板间的密封以及所有模块的连接和固定。
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