CN109890492A - 纳米气泡发生器及产生纳米气泡的方法 - Google Patents

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Abstract

一种纳米气泡发生器，包括：(1)壳体，该壳体限定：用于接收夹带有大气泡的液体的入口；在操作上位于入口下游的第一腔室；在操作上位于所述第一腔室下游的第二腔室；在操作上位于所述第二腔室下游的出口；(2)至少一个设置在所述第一腔室内的叶片，用于在使用中切割液体中夹带的大气泡，以将这些大气泡转换成微气泡；(3)在所述第二腔室内部的至少一个第一磁体；以及(4)与所述第二腔室相关联的至少一个第二磁体，其中，(a)所述的至少一个第一磁体以及至少一个第二磁体布置成使得所述至少一个第一磁体的极性与所述至少一个第二磁体的极性相对；以及(b)所述至少一个第一磁铁可相对于所述至少一个第二磁体移动。

Description

纳米气泡发生器及产生纳米气泡的方法
背景技术
本发明涉及一种纳米气泡发生器及产生纳米气泡的方法。更具体的，本发明涉及一种纳米气泡发生器，该发生器包括用于将夹带在液体的大气泡转换成微气泡的第一模块以及使用磁体将这种微气泡转换成纳米气泡的第二模块。
用于产生纳米气泡的各种装置是已知的。例如：
KR20130101185“混合微纳米气泡”，CN2835224“增压磁化螺旋曝气机”，CN201586484“磁力气泡发生器”，CN201729714“养鱼虾池微气泡增氧机”以及WO99/16713“水质净化装置”描述了使用磁力产生这种气泡的纳米气泡发生器；以及
JP2004/074131“含有微气泡的液体及其制备方法”，JP2009/112187“旋转装置和具有该装置的气泡发生器”以及WO2007/023864“气泡发生器”描述了一种包括两组相对的磁体的气泡发生器，其中，一组磁体可相对于另一组磁体旋转。
现有技术的纳米气泡发生器的一个缺点是，它们没有使用两阶段的工艺来：(i)将大气泡转换成微气泡；以及(ii)将微气泡转换成纳米气泡。在第一阶段期间不使用静态混合器，使用现有技术产生的大部分纳米气泡在相对短的时间内从液体中逸出。本发明的一个目的是解决这个缺点。
发明内容
根据本发明第一方面优选的实施例，提供了一种纳米气泡发生器，其包括：
壳体，所述壳体限定：
用于接收夹带有大气泡的液体的入口；
在操作上位于所述入口下游的第一腔室；
在操作上位于所述第一腔室下游的第二腔室；以及
在操作上位于所述第二腔室下游的出口；
在所述第一腔室内设置有至少一个叶片，用于在使用中切割夹带在液体中的大气泡，以将这些大气泡转换成微气泡；
在所述第二腔室内的至少一个第一磁体；以及
与所述第二腔室相关的至少一个第二磁体，
其中：(1)所述至少一个第一磁体和所述至少一个第二磁体布置成，使得所述至少一个第一磁体的极性与所述至少一个第二磁体的极性相对；并且(2)所述至少一个第一磁体可相对于所述至少一个第二磁体移动。
典型的，在内部设置有至少一个叶片的所述第一腔室包括静态混合器。
通常，所述的至少一个第一磁体安装在可旋转的第一圆盘上。
优选地，所述纳米气泡发生器还包括文丘里管，其可操作地设置在所述入口的上游，用于在使用中将大气泡引入流向壳体入口的液体中。
典型的，所述的文丘里管包括位于文丘里管收缩部分或收缩部分附近的气体入口。
通常地，仅文丘里管包括气体入口，使得引入液体中的唯一气体是通过文丘里管被引入到液体中的。
根据本发明第二方面的优选实施例，提供了一种使用根据本发明第一方面的纳米气泡发生器产生纳米气泡的方法，该方法包括以下步骤：
所述文丘里管向液体中引入直径超过50μm的气泡，每1000ml液体中至少1000000个气泡；
所述静态混合器减小夹带在液体中气泡的尺寸，使得从第一腔室排出的每100ml液体中至少含有10000000个直径在1μm到50μm之间的气泡；以及
相对的所述至少一个第一磁体和至少一个第二磁体进一步减小夹带在液体中的气泡的尺寸，使得从第二腔室排出的液体中，每1ml液体中含有至少100000000个直径小于100nm的气泡。
附图的简要说明
现在将参考附图，通过示例更详细地描述本发明，其中：
图1是根据本发明的第一方面纳米气泡发生器的一个优选实施例的侧剖视图；以及
图2是图1所示的纳米气泡发生器的分解视图。
发明描述
参考附图的图1和图2，提供了用于将气体的纳米气泡输送到液体中的纳米气泡发生器10。该纳米气泡发生器10包括壳体12，文丘里管14，静态混合器16以及磁力气泡分配器18。
所述壳体12(由多个部分组成)限定了第一腔室20，第二腔室22，通向第一腔室20的入口24以及从第二腔室22排出的出口26。在使用中，液体流通过入口24流过第一腔室20，通过连接管27进入第二腔室22，并且通过出口26从第二腔室22排出。换句话说，所述第一腔室20在操作上位于入口24下游，所述第二腔室22在操作上位于所述第一腔室20下游，并且，所述出口26在操作上位于所述第二腔室22下游。尽管已经示出了所述的第一腔室20和第二腔室22通过导管27连接，但是应当理解，所述的第一腔室20和第二腔室22也可能是直接相连的，其间没有收缩部分(或连接管27)。
所述文丘里管14被设置为，在操作上位于通向第一腔室20的入口24的上游。所述文丘里管14具有收缩的部分(在使用中，使流过其中的液体经受更高的速度和更低的压力)，并且包括在这种收缩的部分处或附近的气体入口28，用于在使用中，将气泡引入到流过其中的液体中。在使用中，所述文丘里管14向从其中流过的每1000ml液体中，引入至少1000000个直径在50μm以上的气泡。一般而言，文丘里管将大气泡(即，直径超过50μm的气泡)输送到流向入口24的液体中。
尽管入口24已经被描述为，在操作上位于文丘里管14的下游，但是应当理解，文丘里管14的出口与入口/第一腔室20可以直接连接，在其间没有收缩(如图中所示)。
所述静态混合器16包括多个叶片30。所述第一腔室20不包括向其内的液体补充气体的气体入口。相反，在使用中，夹带在位于第一腔室20内的液体中的大气泡(该大气泡最初主要通过文丘里管14引入)仅被分割/切割成更小的微气泡(即，直径在1μm和50μm之间的气泡)。在使用中，所述静态混合器减小了第一腔室20内的液体中夹带的气泡的尺寸，使得从第一腔室20排出的每100ml液体中，包括至少10000000个直径在1μm和50μm之间气泡。
所述磁力气泡分配器18包括一组第一磁体32和一组第二磁体34。该组第一磁体安装在设置在所述第二腔室22内的可旋转的第一圆盘36上。该组第二磁体34安装在所述第二腔室22的内壁上，靠近所述可旋转的第一圆盘36(内壁的该部分可以径向延伸到第二腔室22，如图1所示)。附图示出了附加的(可选的)旋转圆盘37，其上设有(可选的)第一磁体33，其与位于第二腔室22内壁上/静态鼓39上的附加的(可选的)一组第二磁体35耦合。所述第二腔室22不包括向位于其内的液体补充空气的气体入口。所述的一组第一磁体32以及一组第二磁体34布置成，使得该组第一磁体32和33的极性与该组第二磁体34和35的极性相反。在使用中，可旋转的圆盘36(可选的，包括圆盘37)相对于静态组的第二磁体34(可选的，包括磁体35)旋转，由该组第一磁体32和33产生的磁通场干扰由所述第二磁体34和35产生的磁通场，并且剪切的磁通场使得由静态混合器16产生的微气泡，在液体被引入第二腔室22内时，进一步被分割成纳米气泡(即，气泡的直径小于100nm)。在使用中，所述磁力气泡分配器18减小了夹带在液体中的气泡的尺寸，使得从第二腔室22排出的每1ml液体中，包括至少100,000,000个直径小于100nm的气泡(优选地，为200,000,000个气泡)。
应当理解，尽管该组第二磁体34和35已被描述为“静态”，即被安装在第二腔室22的壁上/静态鼓39上，但是该组第二磁体34和35也可以安装在与第一可旋转圆盘36(和/或37)同轴的第二(或另一个)可旋转的圆盘上(未示出)，并且该(未示出)的可旋转的圆盘相对于第一可旋转的圆盘36(和/或37)进行反向旋转。
根据本发明的第二方面，提供了一种使用纳米气泡发生器10产生纳米气泡的方法，该方法包括以下步骤：
所述文丘里管14向每100ml液体中引入至少1000000个直径大于50μm的气泡；
所述静态混合器16减小了夹带在液体中的气泡的尺寸，使得从第一腔室20排出的液体，每100ml液体中含有至少10000000个直径在1μm和50μm之间的气泡；并且
所述磁力气泡分配器18进一步减小了夹带在液体中的气泡的尺寸，使得从第二腔室排出的液体，每1ml液体中含有至少100000000个直径小于100nm的气泡(优选地，为200000000个气泡)。
在图中所示的装置上进行了测试。在测试期间：(1)发动机(以及安装有第一磁体32的可旋转的第一圆盘36)以2800rpm旋转；(2)每分钟有400升水流过纳米气泡发生器10；并且(3)文丘里管14每分钟将172升空气引入到流过纳米气泡发生器10的水中。从第二腔室22中排出的水包含222000000个平均尺寸为76nm的气泡。
产生纳米气泡的方法的两阶段(例如，使用静态混合器将大气泡转换成微气泡，然后使用磁力气泡分配器将微气泡转换成纳米气泡)至少在一定程度上解决了现有技术涉及的，在相对较短的时间内有大量的纳米气泡从液体中逸出的缺点。

Claims (7)

1.一种纳米气泡发生器，包括：
壳体，所述壳体限定了：
用于接收夹带有大气泡的液体的入口；
在操作上位于所述入口下游的第一腔室；
在操作上位于所述第一腔室下游的第二腔室；以及
在操作上位于所述第二腔室下游的出口；
在所述第一腔室内设置有至少一个叶片，用于在使用中，切割液体中夹带的大气泡，以将这种大气泡转换成微气泡；
在所述第二腔室内的至少一个第一磁体；以及
与所述第二腔室相关联的至少一个第二磁体，
其特征在于，(1)所述的至少一个第一磁体和至少一个第二磁体布置成，使得所述至少一个第一磁体的极性与至少一个第二磁体的极性相反；并且(2)所述至少一个第一磁体可相对于所述至少一个第二磁体移动。
2.根据权利要求1所述的纳米气泡发生器，其中，所述的在其内部设置有至少一个叶片的第一腔室包括静态混合器。
3.根据权利要求2所述的纳米气泡发生器，其中，所述的至少一个第一磁体安装在可旋转的第一圆盘上。
4.根据权利要求3所述的纳米气泡发生器，进一步包括，在操作上设置在所述壳体入口上游的文丘里管，所述文丘里管用于在使用中，将大气泡引入流向壳体入口的液体中。
5.根据权利要求4所述的纳米气泡发生器，其中，所述的文丘里管包括在文丘里管收缩部分处或附近的气体入口。
6.根据权利要求5所述的纳米气泡发生器，只有所述的文丘里管包括气体入口，使得被引入到液体中的唯一气体是通过该文丘里管被引入液体中的。
7.一种使用根据权利要求6所述的纳米气泡发生器产生纳米气泡的方法，该方法包括以下步骤：
所述的文丘里管向每100ml液体中引入至少1000000个直径大于50μm的气泡；
所述的静态混合器减小了夹带在液体中的气泡的尺寸，使得从所述第一腔室排出的每100ml液体中包括至少10000000个直径在1μm到50μm之间的气泡；以及
所述相对的至少一个第一磁体和至少一个第二磁体进一步减小了夹带在液体中的气泡的尺寸，使得从所述第二腔室排出的每1ml液体中包含至少100000000个直径小于100nm的气泡。
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