CN113509852A - 一种反气泡稳定时间控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反气泡稳定时间控制装置。流道容器的一端作为入口端，另一端作为出口端，管道与流道容器连接，管道上安装有泵源和调速装置；流道容器中装有射流发生器，反气泡漂浮于射流发生器内，储液容器中存储有制备反气泡的液体，流道容器部分或全部浸没于储液容器中，泵源浸没或不浸没于储液容器的液体中，调速装置浸没或不浸没于储液容器的液体中，液体经泵源泵入流道容器，经射流发生器形成射流，装置通过射流发生器形成的射流控制反气泡的稳定时间。本发明结构简单，操作方便，无需引入新的杂质，适用工作环境广泛，可以实现对大量反气泡的稳定控制，有利于实现工业中大量反气泡的存储和应用。

Description

一种反气泡稳定时间控制装置

技术领域

本发明涉及反气泡研究领域的一种控制装置，具体涉及一种反气泡稳定时间控制装置。

背景技术

反气泡是一种并不常见的物理现象，具有与肥皂泡完全相反的结构：在液体环境中，一层气膜包裹着一个液球，每一个反气泡具有两层气液界面(如图2所示)。这种特殊结构使反气泡在微流体运输、气体润滑和促进气液界面化学反应效率方面具有巨大的应用潜力。

但是，反气泡的稳定时间短，正常情况下只有几分钟甚至几秒钟，这限制了反气泡在工程上的应用。现有的延长反气泡稳定时间的方法主要是改变液体性质(如粘度、表面张力、盐浓度等)，这往往需要引入新的杂质(如甘油、表面活性剂、可溶性盐等)，给实际生产带来不可预测的麻烦。

为实现反气泡的工程应用，需要寻找在不引入新的杂质的条件下控制反气泡稳定时间的方法。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，推动反气泡的工程应用，本发明提出了一种反气泡稳定时间控制装置。

本发明的技术方案如下：

本发明包括储液容器、泵源、调速装置、射流发生器和流道容器，流道容器的一端设有一开口作为入口端，流道容器的另一端完全开口作为出口端，管道部分或全部位于储液容器中，且管道的一端与流道容器的入口端连接，与流道容器连接的管道上依次安装有泵源和调速装置；

流道容器中装有射流发生器，反气泡漂浮于射流发生器内，储液容器中存储有制备反气泡的液体，流道容器部分或全部浸没于储液容器的液体中，泵源浸没于或者不浸没于不储液容器的液体中，调速装置浸没于或者不浸没于不储液容器的液体中，液体经泵源泵入以及调速装置后进入流道容器，经射流发生器形成射流，装置通过射流发生器形成的射流控制反气泡的稳定时间。

所述反气泡的稳定时间由射流的强度所控制。

通过调节泵源和调速装置对射流的强度进行控制，或通过单独调节具有调速功能的泵源对射流的强度进行控制；具体为：通过调节泵源和调速装置控制液体进入流道容器的流速，从而控制射流发生器形成的射流的强度。射流的结构参数取决于射流发生器的结构参数，射流发生器的结构参数包括射流孔径d和射流孔间距D，在同一水平方向上，相邻射流孔径d之间的距离为射流孔间距D。

所述的射流发生器的结构参数取决于反气泡的直径，反气泡的直径不能小于射流孔径d和射流孔间距D。具体实施中，反气泡6的直径既不能小于射流孔径d，也不能小于射流孔间距D，射流孔径d和射流孔间距D的大小不需要相同，主要看反气泡的尺寸和需要稳定的反气泡数量。

所述的射流发生器呈长方体形，为经穿孔加工的固体块，或者是其他多孔介质材料，多孔的轴向平行布置，每个孔的轴向沿射流出射方向设置，其他多孔介质材料包括如沸石、海绵、滤网。

所述的射流发生器安装在流道容器入口端附近，射流发生器的外尺寸与流道容器的内尺寸相同。

所述液体为含有表面活性剂的溶液或其他用于制备反气泡的粘性液体。

所述反气泡直接在流道容器中制备形成或从在储液容器中制备后运输至流道容器中。

所述反气泡的制备方法为射流法、振动法、液滴-液膜法或液滴冲击法。

本发明的有益效果：

1)本发明通过调节射流强度控制反气泡的稳定时间，无需引入新的杂质。

2)本发明可以实现对大量反气泡的稳定控制，便于工业应用。

3)本发明结构简单，操作方便，适用工作环境广泛。

附图说明

图1为部分浸没的反气泡稳定时间控制装置示意图；

图2为射流发生器的三视图；

图3为完全浸没的反气泡稳定时间控制装置示意图；

图4为重反气泡稳定时间控制装置示意图；

图5为反气泡与肥皂泡结构对比图。

图中，1储液容器、2管道、3泵源、4调速装置、5射流发生器、6(重)反气泡、7流道容器、8液体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。附图中所描述的实施例仅是本发明的三种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获取的其他所有实施例，都属于本发明保护范围。

实施例1

如图1所示，本发明包括储液容器1、管道2、泵源3、调速装置4、射流发生器5和流道容器7，流道容器7的上端设有一开口作为入口端，流道容器7的下端完全开口作为出口端，管道2的部分位于储液容器1中，管道2的一端与流道容器7上端的入口端连接，流道容器7部分浸没于储液容器1的液体8中，与流道容器7连接的管道2上依次安装有泵源3和调速装置4，泵源3和调速装置4均不浸没于储液容器1的液体8中，流道容器7中装有射流发生器5，反气泡6漂浮于射流发生器5的底部，储液容器1中存储有制备反气泡6的液体8，液体8经泵源3泵入进入流道容器7，经射流发生器5形成射流，装置通过射流发生器5形成的射流控制反气泡6的稳定时间，通过调节泵源3和调速装置4对射流的强度进行控制，或通过单独调节具有调速功能的泵源3对射流的强度进行控制。具体为：通过调节泵源3和调速装置4控制液体8进入流道容器7的流速，从而控制射流发生器5形成的射流的强度，进一步控制反气泡6的稳定时间。

具体实施中，液体8为含有表面活性剂的溶液或其他用于制备反气泡的粘性液体；反气泡6直接在流道容器7中制备形成或从在储液容器1中制备后运输至流道容器7中，采用射流法、振动法、液滴-液膜法或液滴冲击法等制备反气泡6。

如图1和图2所示，射流发生器5安装在流道容器7入口端附近，射流发生器5的外尺寸与流道容器7的内尺寸相同。射流发生器5整体呈长方体形，射流发生器5的结构参数包括射流孔径d和射流孔间距D，在同一水平方向上，相邻射流孔径d之间的距离为射流孔间距D，具体实施中，射流发生器5的结构参数取决于反气泡6的直径，反气泡6的直径不能小于射流孔径d和射流孔间距D。即反气泡6的直径既不能小于射流孔径d，也不能小于射流孔间距D，射流孔径d和射流孔间距D的大小不需要相同，主要看反气泡6的尺寸和需要稳定的反气泡6数量。

实施例2

实施例2与实施例1相同，其区别在于：

如图3所示，泵源3浸没于储液容器1的液体8中，调速装置4不浸没于储液容器1的液体8中，流道容器7全部浸没于储液容器1的液体8中，用于增大射流发生器的面积，可以进一步实现同时控制大量反气泡6的稳定时间。

实施例3

实施例3与实施例1相同，其区别在于：

通过控制反气泡内液球的密度可以制备整体密度大于周围液体的重反气泡6，重反气泡6会在液体中下沉。如图4所示，流道容器7的下端设有一开口作为入口端，流道容器7的上端完全开口作为出口端，管道2全部位于储液容器1中，管道2的一端与流道容器7下端的入口端连接，流道容器7全部浸没于储液容器1的液体8中，与流道容器7连接的管道2上依次安装有泵源3和调速装置4，泵源3和调速装置4均浸没于储液容器1的液体8中，另外，反气泡6漂浮于射流发生器5顶部。

如图5所示为(重)反气泡6与肥皂泡的结构对比图，反气泡6具有与肥皂泡完全相反的结构，在液体环境中，一层气膜包裹着一个液球，每一个反气泡4具有两层气液界面。

制备反气泡的工作过程如下：

将管道2的一端与流道容器7的入口端连接，管道2上依次安装泵源3和调速装置4，将射流发生器5装入流道容器7中并固定在距离流道容器7入口端一段距离的位置，避免流场的不均匀分布。将系统整体固定后，管道2接入储液容器1中，开启泵源3和调速装置4使流道容器7中充满液体，然后，关闭泵源3，保持系统静置，观察系统的密闭性。确保系统密闭良好后，利用射流法、振动法、液滴-液膜法或液滴冲击法制备一个或多个反气泡6，并运输到流道容器7的底部，在自身浮力作用下，反气泡6上浮至射流发生器5底部附近时开启泵源3，并通过调速装置4控制液体流速和射流强度使反气泡6维持稳定，当有多个反气泡时，反气泡的排列位置由流道容器中的自身流场决定。

制备重反气泡的工作过程如下：

制备重反气泡的工作过程与制备反气泡的工作过程相同，其区别在于：

当制备重反气泡时，重反气泡在自身重力作用下下沉至射流发生器5顶部附近时开启泵源3，并通过调速装置4控制液体流速和射流强度使重反气泡维持稳定。

以上所述内容，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的说明。以上内容仅为本发明的具体实施方式，不限于本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：包括储液容器(1)、泵源(3)、调速装置(4)、射流发生器(5)和流道容器(7)，流道容器(7)的一端设有一开口作为入口端，流道容器(7)的另一端完全开口作为出口端，管道(2)部分或全部位于储液容器(1)中，且管道(2)的一端与流道容器(7)的入口端连接，与流道容器(7)连接的管道(2)上依次安装有泵源(3)和调速装置(4)；

流道容器(7)中装有射流发生器(5)，反气泡(6)漂浮于射流发生器(5)内，储液容器(1)中存储有制备反气泡(6)的液体(8)，流道容器(7)部分或全部浸没于储液容器(1)的液体(8)中，泵源(3)浸没于或者不浸没于不储液容器(1)的液体(8)中，调速装置(4)浸没于或者不浸没于不储液容器(1)的液体(8)中，液体(8)经泵源(3)泵入以及调速装置(4)后进入流道容器(7)，经射流发生器(5)形成射流，装置通过射流发生器(5)形成的射流控制反气泡(6)的稳定时间。

2.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述反气泡(6)的稳定时间由射流的强度所控制。

3.根据权利要求2所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：通过调节泵源(3)和调速装置(4)对射流的强度进行控制，或通过单独调节具有调速功能的泵源(3)对射流的强度进行控制。

4.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述的射流发生器(5)为经穿孔加工的固体块，或者是其他多孔介质材料，多孔的轴向平行布置，每个孔的轴向沿射流出射方向设置。

5.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述的射流发生器(5)安装在流道容器(7)入口端附近，射流发生器(5)的外尺寸与流道容器(7)的内尺寸相同。

6.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述液体(8)为含有表面活性剂的溶液或其他用于制备反气泡的粘性液体。

7.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述反气泡(6)直接在流道容器(7)中制备形成或从在储液容器(1)中制备后运输至流道容器(7)中。

8.根据权利要求1所述的反气泡稳定时间控制装置，其特征在于：所述反气泡(6)的制备方法为射流法、振动法、液滴-液膜法或液滴冲击法。

Images