CN113120990B - 一种水力空化发生装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水力空化发生装置及方法，包括：轮盘：轮盘设有多个流道，流道内设有孔板，孔板开设有喉孔；驱动机构：与轮盘连接，用于带动轮盘的转动；进水管：固定设置，与轮盘的一侧端面贴合，能够在与流道对齐时向流道内注入水，采用本发明的水力空化发生装置空化效果好。
Description
技术领域
本发明涉及水力空化应用技术领域，具体涉及一种水力空化发生装置及方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
目前空化在污水处理、医疗、化学、材料加工等领域逐渐发挥作用，其中水力空化相比激光和超声波空化具有操作简单、成本低等优势，是目前研究的热点，传统的水力空化发生装置多采孔板结构、孔板与文丘里管结合的结构或者离心式叶轮结构。
发明人发现，目前的孔板、孔板和文丘里管结合的空化发生装置均是基于稳态空化，但随着空化的进行，空化效果会减弱，空化效果不好，而现有的离心式叶轮结构的空化装置产生的空化则发生在腔体内部，难以应用于材料加工等领域。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种水力空化发生装置，产生的空化更剧烈，空化效果更好。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供了一种水力空化发生装置，包括：
轮盘：轮盘设有多个流道，流道内设有孔板，孔板开设有喉孔；
驱动机构：与轮盘连接，用于带动轮盘的转动；
进水管：固定设置，与轮盘的一侧端面贴合，能够在与流道对齐时向流道内注入水。
可选的，还包括水箱，所述轮盘设置在水箱内部，水箱的出水口通过管路与循环泵的进水口连接，循环泵的出水口通过管路与进水管连接。
可选的，所述轮盘与支架转动连接，所述支架固定在水箱内部。
可选的，所述流道沿以轮盘中心为圆心的圆周均匀分布。
可选的，所述进水管端部设置有密封圈，进水管通过密封圈与轮盘的侧端面密封接触。
可选的，所述进水管内径不小于流道的直径。
可选的，所述驱动机构包括驱动件，所述驱动件通过传动机构与轮盘连接，能够通过传动机构带动轮盘的转动。
可选的，所述传动机构采用皮带传动机构或齿轮传动机构。
第二方面，本发明的实施例提供了一种水力空化发生装置的方法：轮盘浸没入水中，驱动机构带动轮盘转动，进水管通入设定压力的水流，当轮盘转动至设定流道与进水管对齐时，设定流道内的水由静态转换为按照设定速度流动，产生空化气泡。
可选的，在轮盘与进水管接触的端面涂抹润滑油。
本发明的有益效果：
1.本发明的水力空化装置，通过驱动机构带动轮盘的转动，能够使得轮盘内的水由静止状态转换为流动状态，实现了非稳态空化，而且通过转动实现多个流道不断产生非稳态空化，空化气泡均在非稳态状态下产生，产生的空化强度更大，压力更高。
2.本发明的水力空化装置，轮盘的流道与外部空间相连通，与传统的离心式叶轮结构相比，气泡能够通过流道流出，方便应用于材料加工等领域。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例1整体结构示意图；
图2为本发明实施例1进水管与轮盘装配示意图；
图3为现有的稳态空化时的流向图；
图4为本发明实施例2非稳态空化时的流向图；
图5为本稳态空化时的模拟图；
图6为本发明实施例2非稳态空化时的模拟图；
图7为本发明实施例2空化时的空化压力曲线图；
其中，1.轮盘，2.流道，2-1.第一流道部，2-2.喉部，2-3.第二流道部，3.支架，4.轴承，5.驱动电机，6.皮带传动机构，7.进水管。
具体实施方式
实施例1
本实施例公开了一种水力空化发生装置，本实施例中，稳态是指流体流动速度达到稳定时的状态，非稳态是指流体流动速度发生变化时的状态。
本实施例的水力空化发生装置包括轮盘、进水管、驱动机构、水箱及循环泵。
所述轮盘为一个圆柱型的盘体结构，所述轮盘上开设有多个流道，多个流道沿以轮盘中心为圆心的圆周均匀分布。
本实施例中，在轮盘1上开设六个流道2，六个流道沿圆周均匀分布。
所述流道内部的中心部位设置有孔板，所述孔板上开设有与流道同轴设置的喉孔，因此流道部被划分为依次设置的第一流道部2-1、喉部2-2及第二流道部2-3。其中第一流道部和第二流道部的内径相等，均大于喉部的内径。
所述轮盘与支架3通过轴承4转动连接，具体的，轮盘的两端分别与两个轴承的内圈固定连接，两个轴承的外圈与支架固定连接，所述支架固定在水箱内部，水箱内倒入水后，轮盘能够浸没入水中，所述轮盘与驱动机构连接，驱动机构能够带动轮盘绕自身轴线转动。
所述驱动机构包括驱动件，本实施例中，所述驱动件采用驱动电机5，所述驱动电机设置在水箱外部，所述驱动电机的输出轴通过传动机构与轮盘连接，能够带动轮盘绕自身轴线转动。
在一种实施例方式中，所述传动机构采用皮带传动机构6，所述皮带传动机构包括主动轮和传动皮带，所述主动轮与驱动电机的输出轴固定连接，主动轮和轮盘之间绕接由于传动皮带。
在另外一个实施例中，所述传动机构也可采用齿轮传动机构，此时轮盘的外周面需要设置轮齿，与传动齿轮相啮合，传动齿轮与驱动电机的输出轴连接。
所述进水管7固定设置，且所述进水管采用刚性材料制作而成，进水管可固定在水箱上，也可通过其他架体进行固定，所述进水管端部设置有密封圈，优选的，所述密封圈采用橡胶密封圈，所述进水管端部通过密封圈与轮盘的一侧端面密封接触，本实施例中，所述进水管的内径等于流道的直径，轮盘在驱动机构的作用下转动时，进水管能够与不同的流道相连通。
所述进水管通过管路与设置在水箱外部的循环泵的出水口连接，所述循环泵的进水口通过管路与水箱的出水口连接，循环泵能够将水箱内的水送入进水管，使得进水管内的水以设定的压力和速度射出。
本实施例中，所述轮盘的外周还设置有保护罩，防止水箱内溅出水滴。
实施例2：
本实施例公开了一种实施例1所述的水力空化发生装置的方法：
在水箱中倒入水，使得轮盘浸没入水中，启动循环泵和驱动电机，轮盘转动，当轮盘的流道与进水管对齐时，流道内的静态水收到进水管内水的冲击变为按照设定流速流动的水，实现非稳态空化，产生空化气泡，当轮盘转动，进水管与下一个流道对齐时，下一个流道内的水进行非稳态空化。
现有的孔板或孔板与文丘里管结合的空化发生装置工作时，如图3所示，稳态流动时孔板的喉部的涡旋已经不明显，甚至喉部出口后面已经没有涡旋，空化效果不好，而本实施例中，流道内采用非稳态空化，如图4所示，喉部的入口和出口外具有明显的涡旋从而促进初始空化的发生，产生的空化强度更大，压力更高。
传统的稳态流动时空化的模拟图如图5所述，本实施例的非稳态流动时的空化的模拟图如图6所示，非稳态和稳态时产生的空化压力如图7曲线所示，通过图可以看出，空化时，产生的气泡在某一瞬间溃灭，并产生瞬时高压，在非稳态流动时，产生的空化压力明显高于稳态流动时产生的空化压力，而且稳态流动时产生的空化气泡数量少，压力比较稳定。
本实施例的空化发生装置，能够使得流道一直处于非稳态流动产生空化气泡，空化效果好，空化压力高。
相对于传统的离心式叶轮空化发生装置，本实施例中，流道与轮盘的外部空间相连通，流道的一端能够与进水管对齐，另一端能够用于空化气泡的流出，将待加工的材料放置在空化气泡从流道流出的一侧，可以实现材料的加工。
本实施例中，可以根据压力的实际需要，通过数值模拟确定循环泵、进水管和流道参数，根据试验测定空化瞬时高压产生的时间，从而确定轮盘的转动周期，根据确定的轮盘的转动周期开始轮盘的转动。
本实施例中，间隔设定时间后向轮盘与进水管的密封圈接触的端面涂抹润滑油，减少密封圈与进水管之间的摩擦力。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种水力空化发生装置，其特征在于，包括：
水箱：水箱内部设置有轮盘；
轮盘设有多个流道，流道内设有孔板，孔板开设有喉孔；
驱动机构：与轮盘连接，用于带动轮盘的转动；
进水管：固定设置，与轮盘的一侧端面贴合，能够在与流道对齐时向流道内注入水；
所述进水管端部设置有密封圈，进水管通过密封圈与轮盘的侧端面密封接触。
2.如权利要求1所述的一种水力空化发生装置，其特征在于，水箱的出水口通过管路与循环泵的进水口连接，循环泵的出水口通过管路与进水管连接。
3.如权利要求2所述的一种水力空化发生装置，其特征在于，所述轮盘与支架转动连接，所述支架固定在水箱内部。
4.如权利要求1所述的一种水力空化发生装置，其特征在于，所述流道沿以轮盘中心为圆心的圆周均匀分布。
5.如权利要求1所述的一种水力空化发生装置，其特征在于，所述进水管内径不小于流道的直径。
6.如权利要求1所述的一种水力空化发生装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动件，所述驱动件通过传动机构与轮盘连接，能够通过传动机构带动轮盘的转动。
7.如权利要求6所述的一种水力空化发生装置，其特征在于，所述传动机构采用皮带传动机构或齿轮传动机构。
8.一种权利要求1-7任一项所述的水力空化发生装置的方法，其特征在于，轮盘浸没入水中，驱动机构带动轮盘转动，进水管通入设定压力的水流，当轮盘转动至设定流道与进水管对齐时，设定流道内的水由静态转换为按照设定速度流动，产生空化气泡。
9.如权利要求8所述的水力空化发生装置的方法，其特征在于，在轮盘与进水管接触的端面涂抹润滑油。
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