CN109316990A - 一种旋绕式超微气泡发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋绕式超微气泡发生装置，包括：第一气液入口，用于向负压腔内输入气体或液体；负压腔，用于形成混合汽水，所述负压腔由负压腔顶壁、负压腔侧壁和负压腔底壁构成；内流腔，由负压腔侧壁和内流腔管壁构成，所述内流腔包括直线进水口部分和圆形旋流部分，其中，在圆形旋流部分对应的负压腔侧壁上设置有多个切线进水孔；气液出口，位于所述负压腔底壁中央，用于喷射混合汽水。本发明通过机械切割产生超微气泡，解决了传统气泡发生装置体积大、功率大，能耗高，效率低的难题，极大的拓展了超微气泡产生装置的应用范围。

Description

一种旋绕式超微气泡发生装置

技术领域

本发明涉及气泡发生技术领域，尤其涉及一种旋绕式超微气泡发生装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，超微气泡在社会各个领域的应用越来越多，超微气泡在实际生活中有着极其广泛的应用，例如果蔬的清洗、水产养殖、农作物灌溉、健康饮料，医疗等。尤其是当前我国各地水环境污染严重，在污水治理领域对高浓度超微气泡的需求尤其迫切。

现有技术一般通过传统电解或者超声波或者溶气罐等方式制造超微气泡，但这些方式设备体积大，能耗也非常大所以适用范围非常有限，而且采用上述设备制造出来纳米级气泡数量过少，不易长时间保存在水中，难以在日常的生产生活领域进行广泛的应用，不能满足多用途的实际需要。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种旋绕式超微气泡发生装置，包括：第一气液入口，用于向负压腔内输入气体或液体；负压腔，用于形成混合汽水，所述负压腔由负压腔顶壁、负压腔侧壁和负压腔底壁构成；内流腔，由负压腔侧壁和内流腔管壁构成，所述内流腔包括直线进水口部分和圆形旋流部分，其中，在圆形旋流部分对应的负压腔侧壁上设置有多个切线进水孔；气液出口，位于所述负压腔底壁中央，用于喷射混合汽水。

优选的，在第一气液入口和负压腔之间设置有第一封闭口。

优选的，所述负压腔顶壁为带有弧度的内陷凹槽形。

优选的，所述负压腔的内截面是标准的圆形。

优选的，所述切线进水孔有序分布在圆形旋流部分对应的负压腔侧壁上

优选的，所述内流腔的直线进水口部分外接有注水装置。

优选的，制造所述超微气泡发生装置的材料为金属、塑料、陶瓷、硅化物、氧化物、橡胶、碳化物中的一种或几种的结合。

本发明的另一个实施例还提供了一种产生超微气泡的方法，其特征在于，包括：S1，第一液体从内流腔的直线进水口部分进入圆形环绕部分，进行第一次旋绕加速；S2，经第一次旋绕加速的第一液体从设置在圆形旋流部分对应的负压腔侧壁上的切线进水孔进入负压腔，进行第二次旋绕加速；S3，所述第一液体在负压腔内进行第二次旋绕加速时，在负压腔内部旋绕中心位置产生负压；S4，所述在负压腔内部旋绕中心位置产生的负压通过所述第一气液入口将第二气体或液体吸入负压腔；S5，所述第一液体与第二气体或液体在负压腔内部进行高速旋绕，并在旋绕的过程中将内部的气体和液体进行切割或剪断；S6，所述切割后的气液或液液混合体从气液出口喷射而出。

优选的，所述第二气体或液体与第一液体是不同介质。

优选的，从气液出口喷射出的气液或液液混合体的粒径小于100微米。

本发明实施例所述的旋绕式超微气泡发生装置及发生方法，通过机械切割的原理产生超微气泡，设备中不需要电解装置或是超声波产生装置，不仅解决了传统气泡发生装置体积大、功率大、能耗高，效率低的难题，极大的拓展了超微气泡产生装置的应用范围。同时还通过内流腔和负压腔的设计，使得气体和液体能够在高速状态下多次旋绕，实现激烈的混合，切割，剪断，这样可以将气体或液体充分切割，使气体或液体达到纳米级别的粒径，且可高效大量的持续产生。由于气体粒径达到纳米级别后，浮力对其影响几乎可以忽略不计，因此本发明产生的超微气泡可以长时间保存在水中，克服了现有设备超微气泡浓度过低，数量少，且不易长时间保存在水中的缺点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种旋绕式超微气泡发生装置沿BB’截面的纵向剖面图；

图2为本发明实施例提供的一种旋绕式超微气泡发生装置沿AA’截面的横向剖面图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“旋绕”、“混合”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供了一种旋绕式超微气泡发生装置，包括：

第一气液入口1，用于向负压腔2内输入气体或液体。

在本发明的一个实施例中，为了保证负压吸入时不因漏气降低吸入效率，在第一气液入口1和负压腔2之间设置有第一封闭口11，用于封闭第一气液入口1和负压腔2之间的连接部分。在本发明的一个实施例中，所述第一气液入口1是用金属、塑料、橡胶、陶瓷、硅化物、氧化物、橡胶、碳化物中的一种或几种的结合制成的管状结构。

为了保证当负压腔内离心力产生的负压压力不够时依然能够吸入足够的气体或液体，在本发明的一个实施例中，在所述第一气液入口1处外接有气泵或水泵，优选的，所述气泵或水泵是可拆卸的，能够在需要时将气体或液体通过第一气液入口1压入负压腔2。进一步优选的，在所述气泵或水泵与第一气液入口1之间设置有调节阀门，所述调节阀门能够调节从第一气液入口1压入负压腔2的第二气体或液体的流量。

负压腔2，用于形成混合汽水，所述负压腔2由负压腔顶壁21、负压腔侧壁22和负压腔底壁23构成。

在本发明的一个实施例中，所述负压腔顶壁21为带有弧度的内陷凹槽形，当气液或液液混合后在负压腔2内旋绕时，会产生较大离心力。设备长时间运转时，容易对顶部进行腐蚀。通过采用所述带有弧度的内陷凹槽会使混合后液体更稳定的流动，进而减少对底部的腐蚀，延长使用时间，同时所产生的超微气泡也更加稳定。

在本发明的一个实施例中，为了降低混合汽水旋绕时的阻力，所述负压腔2的内截面是标准的圆形。进一步的，为了增加所述超微气泡发生装置的适配性，所述负压腔2的外部形状是方形、圆形、正六边形或其他适配形状。

内流腔3，由负压腔侧壁22和内流腔管壁31构成，所述内流腔3包括直线进水口部分32和圆形旋流部分33，其中，在圆形旋流部分33对应的负压腔侧壁22上设置有多个切线进水孔34。

在本发明的一个实施例中，为了保证液体从内流腔3进入负压腔2时能够得到足够的加速，所述负压腔侧壁22具有一定的厚度，所述厚度的范围为1mm至300mm。进一步的，所述切线进水孔34的长度范围为2mm至600mm。在本发明的一个实施例中，所述切线进水孔34的开口方向与内流腔圆形旋流部分33内的液体流向相同。

在本发明的一个实施例中，为了增加所述切线进水孔34的进水量，所述切线进水孔34有序分布在圆形旋流部分对应的负压腔侧壁22上。在本发明一个优选实施例中，所述切线进水孔34共设置8个，纵向并列设置2个，横向每90°设置一个，在本发明另一个优选的实施例中，所述切线进水孔34共设置18个，纵向并列设置3个，横向每60°设置一个。

在本发明的一个实施例中，所述切线进水孔34的形状为长方型，正方型，圆形，椭圆，多边形或不规则形。进一步的，为了使得液体在经过切线进水孔34后获得更大的加速度，所述切线进水孔34的形状为椭圆形。更进一步的，所述切线进水孔34的内径从外到内是保持不变的或者逐渐收窄的结构。

为了降低液体流动时的损耗，所述内流腔3的直线进水口部分32的内截面是圆形或椭圆形或其他光滑截面。进一步的，为了增加所述超微气泡发生装置的适配性，所述直线进水口部分32的外截面形状是方形、圆形、正六边形或其他适配形状。

在本发明的一个实施例中，为了进一步增加液体流速，所述内流腔3的直线进水口部分32外接有注水装置。优选的，所述注水装置可提供带有一定压力的液体注入所述内流腔3的直线进水口部分32。在一种实施例中，所述注水装置为水泵或水塔。优选的，所述水泵是高压水泵，更优选的，所述水泵是易集成的小型化高压水泵，这样不仅能够提高旋绕切割效率，还能实现高集成度，降低总能耗。进一步优选的，所述高压水泵提供的水压可调，通过调节所述水压能够控制单位时间内压入内流腔的液体总量。

气液出口4，位于所述负压腔底壁23中央，用于喷射混合汽水。

在本发明的一个实施例中，所述气液出口4由梯形阻塞41形成外宽内窄结构，进一步的，在所述气液出口4上设置有第二气液入口42。在第二气液入口42和气液出口4之间设置有第二封闭口43，用于封闭第二气液入口42和气液出口4之间的连接部分。在本发明的一个实施例中，所述第二气液入口42是用金属、陶瓷、塑料、硅化物、氧化物、橡胶、碳化物中的一种或几种的结合制成的管状结构。

在本发明的一个实施例中，所述气液出口4的内部横截面形状是圆形，外部横截面形状可以是方形、圆形、正六边形或其他适配形状。

考虑到本发明在实际使用中，混合汽水长时间高速旋转，为了降低磨损，所述绕式超微气泡发生装置由表面光滑度较高的金属、陶瓷、塑料、橡胶、硅化物、氧化物、碳化物中的一种或几种的结合制成。进一步的，为了增加本发明的防腐蚀特性，所述装置由表面光滑度较高的陶瓷或塑料或硅化物材料构成。进一步的，所述陶瓷材料是块滑石、氧化钇、堇青石、镁橄榄石、氮化铝、莫来石、氧化锆、氧化硅、氧化铝、金属陶瓷、普通陶瓷、蓝宝石、碳化硅、氮化硅中的一种或几种的结合。

在本发明另一个实施例中，提供了一种基于所述绕式超微气泡发生装置来产生超微气泡的方法，包括：

S1，第一液体从内流腔3的直线进水口部分32进入圆形环绕部分33，进行第一次旋绕加速。

在本发明的一个实施例中，所述第一液体可以是水或其他液体。为了保证加速效果，所述第一次旋绕进行至少一周。

在本发明直线进水口部分32外接注水装置的实施例中，第一液体首先通过该外接注水装置压入直线进水口部分32，然后再进入圆形环绕部分33，并在所述圆形环绕部分33环绕的过程中进行第一次旋绕加速，这样可以增加液体流速，进一步提高旋绕切割的效率。在注水装置是高压水泵的实施例中，可以设定该高压水泵的水压，来控制单位时间内压入内流腔的液体总量。

S2，经第一次旋绕加速的第一液体从设置在圆形旋流部分33对应的负压腔侧壁22上的切线进水孔34进入负压腔2，进行第二次旋绕加速。

所述经第一次旋绕加速的第一液体在内流腔3的圆形旋流部分33中旋绕的过程中，部分第一液体通过切线进水孔34沿着侧壁切线进入负压腔2，由于所述切线进水孔34具有特殊形状及一定厚度，使得所述第一液体在通过切线进水孔34的过程中再次得到加速，并在加速进入负压腔2后开始围绕负压腔2的中心位置进行第二次旋绕加速。

S3，所述第一液体在负压腔2内进行第二次旋绕加速时，在负压腔2内部旋绕中心位置产生负压。

在负压腔2内，所述第一液体在通过切线进水孔34进入负压腔2后沿着负压腔内壁进行第二次旋绕加速，并在高速旋绕的过程中产生离心力，所述离心力使得负压腔2的中心轴处产生负压。优选的，为了保证在负压腔2的中心轴处产生负压足够大，所述第二次旋绕加速至少进行两周。

S4，所述在负压腔2内部旋绕中心位置产生的负压通过所述第一气液入口1将第二气体或液体吸入负压腔2。

进一步的，利用步骤S3产生的所述负压将由第一气液入口1进入的气体或液体自行吸入负压腔2内进行气液或液液混合切割。为了保证当负压腔内离心力产生的负压压力不够时依然能够吸入足够的气体或液体，在本发明的一个实施例中，在所述第一气液入口1处外接有气泵或水泵，优选的，所述气泵或水泵是可拆卸的，能够在需要时将气体或液体通过第一气液入口1压入负压腔2内。

在本发明的一个实施例中，为了增加切割搅拌的效率，使得气泡或液滴的粒径更小，所述第二气体或液体与第一液体是不同介质，进一步的，所述第二液体与第一液体的密度不同。

在本发明的一个实施例中，通过调节第一气液入口1吸入的介质流量，可调节粒径的大小和比例。

S5，所述第一液体与第二气体或液体在负压腔2内部进行高速旋绕，并在旋绕的过程中将内部的气体和液体充分切割或剪断。

在本发明的一个实施例中，可采用下述S51-S52的方式使得气体和液体的旋绕切割更为充分，具体的：

S51，将第二气体或液体的流量调节至最大，使得尽可能多的第二气体或液体通过第一气液入口1注入负压腔2中。

可通过外接气泵或水泵对第二气体或液体的流量进行调节，此时负压腔2中产生的声调较低，单位体积的第二气体或液体与第一液体接触时间较短。

S52，根据实际水深、水质对第二气体或液体的流量再次进行调节，降低第二气体或液体通过第一气液入口1注入负压腔2的流量。

此时负压腔内产生声调逐渐变高，单位体积的第二气体或液体与第一液体接触时间大幅度增加，进而使气体和液体的旋绕切割更充分，达到最佳效果。

S6，所述充分切割后的气液或液液混合体从气液出口4喷射而出。

在本发明的一个实施例中，通过调节从内流腔直线进水口部分32所进入气泡发生装置的进水量，能够控制所述充分切割后的气液或液液混合体从气液出口4喷射而出的速率。在内流腔直线进水口部分32外接高压水泵的实施例中，可以设定该高压水泵的水压，来控制气液或液液混合体从气液出口4喷射而出的速率。

在本发明的一个实施例中，从气液出口4喷射出的气液或液液混合体的平均粒径小于100微米，优选的，所述气液或液液混合体的平均粒径能够小于100纳米。

通过采用本发明实施例所述的旋绕式超微气泡发生装置及发生方法，通过机械切割的原理产生超微气泡，设备中不需要电解装置或是超声波产生装置，不仅解决了传统气泡发生装置体积大、功率大、能耗高，效率低的难题，极大的拓展了超微气泡产生装置的应用范围。同时还通过内流腔和负压腔的设计，使得气体和液体能够在高速状态下多次旋绕，实现激烈的混合，切割，剪断，这样可以将气体或液体充分切割，使气体或液体达到纳米级别的粒径，且可高效大量的持续产生。由于气体粒径达到纳米级别后，浮力对其影响几乎可以忽略不计，因此本发明产生的超微气泡可以长时间保存在水中，克服了现有设备超微气泡浓度过低，数量少，且不易长时间保存在水中的缺点。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种旋绕式超微气泡发生装置，其特征在于，包括：

第一气液入口(1)，用于向负压腔(2)内输入气体或液体；

负压腔(2)，用于形成混合汽水，所述负压腔(2)由负压腔顶壁(21)、负压腔侧壁(22)和负压腔底壁(23)构成；

内流腔(3)，由负压腔侧壁(22)和内流腔管壁(31)构成，所述内流腔(3)包括直线进水口部分(32)和圆形旋流部分(33)，其中，在圆形旋流部分(33)对应的负压腔侧壁(22)上设置有多个切线进水孔(34)；

气液出口(4)，位于所述负压腔底壁(23)中央，用于喷射混合汽水。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在第一气液入口(1)和负压腔(2)之间设置有第一封闭口(11)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负压腔顶壁(21)为带有弧度的内陷凹槽形。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负压腔(2)的内截面是标准的圆形。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述切线进水孔(34)有序分布在圆形旋流部分(33)对应的负压腔侧壁(22)上。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内流腔(3)的直线进水口部分(32)外接有注水装置。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，制造所述超微气泡发生装置的材料为金属、陶瓷、塑料、硅化物、氧化物、橡胶、碳化物中的一种或几种的结合。

8.一种基于权利要求1所述的装置来产生超微气泡的方法，其特征在于，包括：

S1，第一液体从内流腔(3)的直线进水口部分(32)进入圆形环绕部分(33)，进行第一次旋绕加速；

S2，经第一次旋绕加速的第一液体从设置在圆形旋流部分(33)对应的负压腔侧壁(22)上的切线进水孔(34)进入负压腔(2)，进行第二次旋绕加速；

S3，所述第一液体在负压腔(2)内进行第二次旋绕加速时，在负压腔(2)内部旋绕中心位置产生负压；

S4，所述在负压腔(2)内部旋绕中心位置产生的负压通过所述第一气液入口(1)将第二气体或液体吸入负压腔(2)；

S5，所述第一液体与第二气体或液体在负压腔(2)内部进行高速旋绕，并在旋绕的过程中将内部的气体和液体进行切割或剪断；

S6，所述切割后的气液或液液混合体从气液出口(4)喷射而出。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二气体或液体与第一液体是不同介质。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，从气液出口(4)喷射出的气液或液液混合体的粒径小于100微米。