CN108939970A - 一种微气泡获得装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微气泡获得装置，包括第一本体，第一本体设置进水道、出水道、将进水道和出水道连通的涡旋腔、连通涡旋腔的进气道，涡旋腔的轴线与进水道的轴线偏置设置，涡旋腔设置有连通进水道的进水口，进水口设置于进水道轴线背向涡旋腔轴线一侧。本发明的一种微气泡获得装置，可以减少对水流动的阻碍，同时，避免增大微气泡获得装置的体积。

Description

一种微气泡获得装置
技术领域
本发明涉及流体装置，涉及一种微气泡获得装置。
背景技术
现有技术中，在水产养殖、废水处理、化学反应、医疗卫生、植物栽培以及 工业清洗与除垢等领域，常常需要将气体混入水媒体中以获得含气泡的水工质， 目的是增加空气与水的接触面积，来增进各种处理功效，最显而易见的是提高 了清洗除垢的能力。
近年来，含气泡的水工质还被应用到日常生活领域，可以用于浸泡或者冲 洗蔬菜、水果、碗碟，也可以用于沐浴与淋洗。
为了使水中含有气泡，可以借助外部动力将空气压入，如压缩机和气泵；也 可以利用水流动产生的负压将空气吸入，如文丘里管结构或涡旋结构的气泡获 得装置。
文丘里管结构的气泡获得装置主要利用了水流速度增加而水压降低的原理。 文丘里管结构的气泡获得装置通过设置渐缩的管路，使得水流增速并在管路的 喉口处形成低于外部大气的真空区，籍此真空区将外部空气吸入到管路内。
涡旋结构的气泡获得装置主要利用了离心运动的中心压力低的原理。涡旋结 构的气泡获得装置使得水流旋转并产生离心作用，进而在旋转中心处形成低于 外部大气的真空区，真空区将外部空气吸入到管路内。
文丘里管结构具体可以参见台湾专利TW20170212400U微气泡产生器，涡旋 结构具体可以参见中国专利CN102958589B微气泡产生装置和CN203916477U微 气泡产生装置。微气泡产生器、微气泡产生装置，可以统称为微气泡获得装置。
上述微气泡获得装置可以使水中含有直径数十微米乃至数微米以下的微气 泡，进而，使得延长气泡在水中的滞留时间，同时，使得气泡的表面积与体积 的比值增大，使气泡具有较高的吸附特性，因而，清洁去污能力可以得到提升。
涡旋结构相对文丘里管结构的优点是减少气泡获得装置的长度，而且，对水 流量的变化不敏感。因而，现有的微气泡获得装置多采用涡旋结构。
然而，现有设计中，涡旋结构的中心是与管路的中心重合的，也即，涡旋腔 室是正置的，这就导致微气泡获得装置具有了连通涡旋结构的狭窄的环状进水 口，阻碍水的流动，导致吸气困难，而加大环状进水口的尺寸还使得微气泡获 得装置的直径增大，难以适用于常规的水管规格。
发明内容
本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种微气泡获得装置，可以减 少对水流动的阻碍，同时，避免增大微气泡获得装置的体积。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种微气泡获得装置，包括第一本体，第一本体设置进水道、出水道、将 进水道和出水道连通的涡旋腔、连通涡旋腔的进气道，出水道设置有将气泡切 碎的递进射孔式粉碎细化结构，涡旋腔的轴线与进水道的轴线偏置设置，涡旋 腔设置有连通进水道的进水口，进水口设置于进水道轴线背向涡旋腔轴线一侧。
优选的，第一本体设置有用于形成涡旋腔的第一侧壁和第一底壁，第一侧 壁设置连通涡旋腔的进水孔。
进一步的，第一本体设置有盖合涡旋腔的束流件，束流件设置将涡旋腔和 出水道连通的出水孔，出水孔的横截面积沿水流方向减少。
进一步的，束流件的外轮廓与出水道匹配设置。
进一步的，束流件与第一侧壁一体制造。
进一步的，进水孔的朝向沿涡旋腔的切向设置。
进一步的，进水孔的数量有两个。
进一步的，进气道包括沿涡旋腔轴线方向设置的第一气道、沿涡旋腔径向 方向设置的第二气道，第一气道与第二气道连通，第一气道连通外界，第二气 道连通涡旋腔。
优选的，涡旋腔为若干个，进水口的数量与涡旋腔的数量对应设置。
优选的，出水道设置有将气泡切碎的射孔粉碎细化结构。
有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种微气泡获得装置通过使涡旋腔 的轴线与进水道的轴线偏置设置，使进水口设置于进水道轴线背向涡旋腔轴线 一侧，使得连通涡旋腔的进水口由狭窄的环状变成月牙状或柱状，从而避免水 流从狭窄缝隙中通过，因而可以增加水流的径向尺寸，减少水流阻力，方便水 流流入涡旋腔内，这就使得微气泡获得装置的直径不增加，甚至可以减少，因 此，微气泡获得装置可以小型化，方便的连接在水管上或设置在水管内部，具 有良好的通用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图做简单说明。
显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本 领域的技术人员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 设计方案和附图。
图1为本发明的一种微气泡获得装置的剖切示意图；
图2为图1微气泡获得装置的涡旋腔的横截面剖切示意图；
图3为图1微气泡获得装置的另一实施例的结构示意图；
图4为图1微气泡获得装置的分解示意图；
图5为图1微气泡获得装置中递进射孔式粉碎细化结构的示意图。
技术特征标记：1-第一本体、2-进水道、3-涡旋腔、4-初级粉碎细化件、 5-次级粉碎细化件、6-微孔道、7-前置空间、8-缓冲空间、9-末级粉碎细化件、 10-过渡空间、11-进气道、12-进水口、12a-进水孔、12b-副进气孔、13-出水 孔、14-束流件、3a-第一底壁、3b-第一侧壁、41-第一环、51-定位边。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进 行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例， 基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得 的其它实施例，均属于本发明的保护范围。
另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根 据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明 中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
如图1、图4一种微气泡获得装置，包括第一本体1，第一本体1设置进水 道2、出水道、将进水道2和出水道连通的涡旋腔3、连通涡旋腔3的进气道11， 出水道设置有产生微气泡的结构。图1中中心线分别为进水道2轴线和涡旋腔3 轴线。
进气道11可以连接压缩机和气泵等，进而，使用外部动力将空气压入涡旋 腔3。当然，进气道11也可以利用水流动产生的负压将空气吸入。
对于涡旋腔3，第一本体1设置有用于形成涡旋腔3的第一侧壁3b和第一 底壁3a，第一侧壁3b设置连通涡旋腔3的进水孔12a，进水孔12a的朝向偏离 涡旋腔3的中心，以使得水流经进水孔12a后产生涡旋流动。
进水道2通常设置在第一底壁3a上，进气道11包括沿涡旋腔3轴线方向设 置的第一气道、沿垂直于涡旋腔3轴线方向设置的第二气道，第一气道与第二 气道连通，第一气道连通外界，第二气道连通涡旋腔3，方便制造，而且，不影 响微气泡获得装置的安装使用。
对于第一本体1，第一本体1在靠近进水道2的一端可以安装有或一体成型 的制造有连接头，使得微气泡获得装置可以固定在水龙头上。
当然，第一本体1也可以安装在水管内，第一本体1与水管通过密封圈密 封，使得水流进进水道2，然后经由涡旋腔3和出水道流出。这时候，进水道2 可以是水管靠近第一本体1的水道部分，第一本体1上可以省略进水道2。
常规的，涡旋腔3的轴线与进水道2的轴线是重合的，后续简称为正置的 涡旋腔3或正置的涡旋结构，这就导致微气泡获得装置具有了的狭窄的环状进 水口12，阻碍水的流动，导致吸气困难，而加大环状进水口12的尺寸还使得微 气泡获得装置的直径增大，难以适用于常规的水管规格。
当然，这里有关正置和偏置的涡旋结构的有益效果和缺点的论述，并不影 响正置或偏置的涡旋结构与后下文的递进射孔式粉碎细化结构的结合，也就是 说，正置或偏置的涡旋结构是均能够与下文的递进射孔式粉碎细化结构组合形 成微气泡获得装置。
为解决正置的涡旋腔3所带来的问题，如图1、图2所示，可以使涡旋腔3 的轴线与进水道2的轴线偏置设置，涡旋腔3设置有连通进水道2的进水口12， 进水口12设置于进水道2轴线背向涡旋腔3轴线一侧，也即，采用偏置涡旋结 构。
本实施例的微气泡获得装置通过使涡旋腔3的轴线与进水道2的轴线偏置设 置，使进水口12设置于进水道2轴线背向涡旋腔3轴线一侧，使得连通涡旋腔 3的进水口12由狭窄的环状变成月牙状或柱状，从而避免水流从狭窄缝隙中通 过，因而可以增加水流的径向尺寸，减少水流阻力，方便水流流入涡旋腔3内， 这就使得微气泡获得装置的直径不增加，甚至可以减少，因此，微气泡获得装 置可以小型化，方便的连接在水管上或设置在水管内部，具有良好的通用性。
为进一步的说明本实施例所产生的良好有益效果，现进行详细的论述。
目前家庭用水的管路主流管径主要有外径28mm和外径22mm两种型号，以外 径28mm的管路为例，如果气泡发生装置要做成内置式的话，那么它的外径就被 要求不能超过24.5mm。这就是说，进水口12只能设置在一个宽度不超过2.5mm 的环形区域内，这就使得进水口12的面积较小，或者，与常规的圆孔状的进水 口12相比，进水口12的外轮廓长度增加，对水流流动产生阻碍，因此，导致 背压剧增而影响到涡旋的吸气效果，甚至还会造成管路流量大幅下降。
因而，现有的正置式涡旋腔3结构很难内置进28mm管径的管路之内。
与现有设计产生鲜明对比的是，本发明采用偏置的涡旋腔3。由于涡旋腔3 偏置，涡旋腔3的轴线与进水道2轴线偏置了一个距离，这个距离让进水口12 可以布置在一个月牙状的区域内，获得3mm至4mm的半径差，进水口12可以由 狭窄的长条形向椭圆形或圆形靠近，缩小进水口12的外轮廓长度，方便水流通 过进水口12，而不需要增加第一本体1的外直径，换句话来说，偏置的涡旋腔 3可以使得微气泡获得装置的体积和占用空间变小，便于内置在家用水管内。
如图3所示，作为图1微气泡获得装置的替代方案，可以使涡旋腔3为若干 个，进水口12的数量与涡旋腔3的数量对应设置。也即，通过将大涡旋腔3变 更成多个小涡旋腔3，进而，形成多个圆孔状的进水口12，同样可以改变进水 口12狭窄的情况。
作为微气泡获得装置的进一步拓展，第一本体1设置有盖合涡旋腔3的束 流件14，束流件14设置将涡旋腔3和出水道连通的出水孔13，出水孔13的横 截面积沿水流方向减少，使得可以使空气与水充分混合产生气泡。另外，出水 孔13的横截面积变化还可以对水流产生加速作用，压缩气泡和促进气泡破碎。
为简化制造，可以使束流件14的外轮廓与出水道匹配设置，也即束流件14 是单独制造的，不增加涡流腔的制造难度。
当然，也可以使束流件14与第一侧壁3b一体制造，但制造上需要进行改 进，第一底壁3a与第一侧壁3b需要分体制造。
为顺利的使水产生涡旋流动，可以使进水孔12a的朝向沿涡旋腔3的切向 设置。
为避免进水孔12a的孔径受限进而导致水流流量减少，可以使进水孔12a 的数量有两个，也即设置了副进水孔12b，使得进水孔12a的总面积不减少或增 大。
为解决现有技术中过滤网易堵塞以及锥形网产生的微气泡级别不够的问 题，如图1、图4、图5所示，微气泡获得装置还采用了一种递进射孔式粉碎细 化结构，当然，递进射孔式粉碎细化结构不仅适用于正置涡旋结构的微气泡获 得装置，也可以适用于偏置涡旋结构的微气泡获得装置。
具体的，递进射孔式粉碎细化结构包括薄壁状的初级粉碎细化件4和次级 粉碎细化件5，初级粉碎细化件4和次级粉碎细化件5均设置有若干用于将流体 内气泡粉碎细化的微孔道6，其特征在于，初级粉碎细化件4和次级粉碎细化件 5配合形成缓冲空间8，初级粉碎细化件4和次级粉碎细化件5的微孔道6至少 四分之一沿流体流动方向重叠或重合设置，依据上文微气泡获得装置，流体流 动方向是流体所在通道的轴线方向。
本实施例的一种递进射孔式粉碎细化结构通过设置薄壁的初级粉碎细化件 4，代替高目数的过滤网，一方面减少了孔的数量，可以使颗粒可以沉积，延缓 堵塞，从而使得微气泡获得装置的免维护时间得以延长；另一方面，在微孔道6 的节流和束流作用下，水流经过微孔道6后呈喷射状的紊流，存在碰撞、扰动 和震荡激励，可以将粗大的气泡被击碎，从而获得较细小的气泡，再通过设置 次级粉碎细化件5，进一步的将气泡细化呈微纳米级别，满足需求。此外，还通 过在初级粉碎细化件4和次级粉碎细化件5之间形成缓冲空间8，使得气泡在经 过初级粉碎细化件4后可以重复的碰撞、扰动和振动；另外，还通过使初级粉 碎细化件4和次级粉碎细化件5的微孔道6至少四分之一沿流体流动方向重叠 或重合设置，使得气泡能够较为顺利的经由初级粉碎细化件4的微孔道6流向 次级粉碎细化件5的微孔道6，从而减少水流的流动阻力，避免递进射孔式粉碎 细化结构处产生较大的背压阻力，不影响微气泡获得装置的进气量。
具体的，递进射孔式粉碎细化结构采用设置初级粉碎细化件4和次级粉碎 细化件5的方式，利用开设的微孔道6作为流体工质的出流通道，并以此构成 具有两级递进射孔特点的粉碎细化结构。
其中，初级粉碎细化件4上的微孔道6为第一级射孔、次级粉碎细化件5 微孔道6所构成的第二级射孔，当混杂有气泡的流体工质经由该第一级射孔时， 由于微孔道6的节流效应和束流作用而使得其流动具有喷射流的特点，此时流 体的流速加快并具备紊流流动的特征。
在紊流流动的碰撞、扰动和震荡的激励下，粗大的气泡被击碎，从而获得 较细小的气泡水，然后，较细小的气泡被第二级射孔进一步粉碎细化，并最终 成为微气泡。
当然，为了使微气泡获得装置适用于安装在水龙头末端的情况，还可以设 置有末级粉碎细化件9，除了可以进一步细化气泡，还可以是水稳定流出，不影 响出水效果。
为了提高微孔道6破碎气泡的能力，可以使微孔道6直径或/和它们的等效 直径为0.2mm至0.8mm，否则产生的气泡过大或者造成水流量不足。等效直径可 以通过S＝πd2/4进行计算，S为微孔道6的横截面积，也就是说，微孔道6可以 采用非圆结构，如三角形、椭圆形、多边形和其它各种异形。
为了增强初级粉碎细化件4的强度，同时，使水流能够沿初级粉碎细化件4 的表面流动，进而，使气泡被微孔道6以切割的方式粉碎，可以使初级粉碎细 化件4呈锥形设置，锥形的尖部朝背向次级粉碎细化件5的方向设置。
为了能够形成缓冲空间8同时不增加零件数量和增加微气泡获得装置的长 度，可以使次级粉碎细化件5呈锥状设置，锥形的尖部朝背向初级粉碎细化件4 的方向设置。
为了使得水流能够平行的沿初级粉碎细化件4或次级粉碎细化件5的表面 流动，可以初级粉碎细化件4或次级粉碎细化件5呈棱锥形设置。同时，初级 粉碎细化件4或次级粉碎细化件5呈棱锥形设置，还便于两者的微孔道6重合 或重叠。
为了确保初级粉碎细化件4和次级粉碎细化件5上微孔道6的相对位置满 足需要，可以使初级粉碎细化件4的外边缘形成容置初级粉碎细化件4的第一 环41。
为避免次级粉碎细化件5在第一环41内偏转，也即，为了次级粉碎细化件 5能够准确的安装在第一环41内，可以使次级粉碎细化件5的外边缘设置有定 位边51。
对于末级粉碎细化件9，末级粉碎细化件9和次级粉碎细化件5之间形成过 渡空间10，以使水流稳定。
为进一步降低成本和减少零部件数量，初级粉碎细化件4与末级粉碎细化 件9连接并夹紧固定所述次级粉碎细化件5。
以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成 新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制， 凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技 术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种微气泡获得装置，包括第一本体(1)，第一本体(1)设置进水道(2)、出水道、将进水道(2)和出水道连通的涡旋腔(3)、连通涡旋腔(3)的进气道(11)，出水道设置有将气泡切碎的递进射孔式粉碎细化结构，其特征在于，涡旋腔(3)的轴线与进水道(2)的轴线偏置设置，涡旋腔(3)设置有连通进水道(2)的进水口(12)，进水口(12)设置于进水道(2)轴线背向涡旋腔(3)轴线一侧。
2.根据权利要求1所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述第一本体(1)设置有用于形成涡旋腔(3)的第一侧壁(3b)和第一底壁(3a)，第一侧壁(3b)设置连通涡旋腔(3)的进水孔(12a)。
3.根据权利要求2所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述第一本体(1)设置有盖合涡旋腔(3)的束流件(14)，束流件(14)设置将涡旋腔(3)和出水道连通的出水孔(13)，出水孔(13)的横截面积沿水流方向减少。
4.根据权利要求3所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述束流件(14)的外轮廓与出水道匹配设置。
5.根据权利要求3所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述束流件(14)与第一侧壁(3b)一体制造。
6.根据权利要求2所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述进水孔(12a)的朝向沿涡旋腔(3)的切向设置。
7.根据权利要求2所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述进水孔(12a)的数量有两个。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述进气道(11)包括沿涡旋腔(3)轴线方向设置的第一气道、沿涡旋腔(3)径向方向设置的第二气道，第一气道与第二气道连通，第一气道连通外界，第二气道连通涡旋腔(3)。
9.根据权利要求1至7任一所述的一种微气泡获得装置，其特征在于，所述涡旋腔(3)为若干个，进水口(12)的数量与涡旋腔(3)的数量对应设置。
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