CN113731205A - 一种纳米气泡的发生装置及纳米气泡的产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纳米气泡的生成设备技术领域，特指一种纳米气泡的发生装置及纳米气泡的产生方法；其中纳米气泡的发生装置是：在外壳体上设置有进气、进液口、混合气液出口，在外壳体内腔间隔设置有一级、二级固定挡板，一级、二级固定挡板将外壳体内腔分隔成旋流腔室、涡流腔室及混流腔室，进气、进液口与旋流腔室连通，混合气液出口与混流腔室连通，在一级、二级固定挡板上分别设置有一级、二级喷嘴，一级喷嘴内设置有一级离心叶轮，二级喷嘴内设置有二级离心叶轮，一级离心叶轮、二级离心叶轮安装在传动轴上并随传动轴转动，传动轴由动力源驱动转动；本发明应用范围广、性能佳。

Description

一种纳米气泡的发生装置及纳米气泡的产生方法

技术领域

本发明涉及纳米气泡的生成设备技术领域，特指一种纳米气泡的发生装置及纳米气泡的产生方法。

背景技术

“纳米气泡”(超细气泡)，是水溶液中的纳米级气态，能够改变水的正常特性。按照国际标准化组织(ISO)的定义，当气泡的直径在50微米以下的称作微米气泡，而100纳米以下的称作为“纳米气泡”。

“纳米气泡”具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。正是这些特性使处理过的“纳米气泡”具有独特的功能，使其“纳米气泡”在改善水质方面有着显著的效果，并在工、农业生产、环境治理等领域中得到了广泛的应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种应用范围广、性能佳的纳米气泡的发生装置及纳米气泡的产生方法。

本发明是这样实现的：

本发明的其中一个目的是提供一种纳米气泡的发生装置，包括外壳体，在外壳体上设置有进气、进液口、混合气液出口，在外壳体内腔间隔设置有一级固定挡板、二级固定挡板，所述一级固定挡板、二级固定挡板将外壳体内腔分隔成旋流腔室、涡流腔室及混流腔室，所述进气、进液口与旋流腔室连通，所述混合气液出口与混流腔室连通，在一级固定挡板或外壳体上设置有一级喷嘴、二级固定挡板或外壳体上设置有二级喷嘴，所述一级喷嘴内设置有一级离心叶轮容置腔，在一级离心叶轮容置腔内设置有一级离心叶轮，所述二级喷嘴内设置有二级离心叶轮容置腔，在二级离心叶轮容置腔内设置有二级离心叶轮，所述一级离心叶轮、二级离心叶轮安装在传动轴上并随传动轴转动，传动轴由动力源驱动转动。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，所述一级喷嘴、二级喷嘴包括呈中空圆柱体状的主体，在主体上设置有一圈以上沿径向设置的喷射孔，所述喷射孔为文丘里管结构。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，所述喷射孔设置有一圈或两圈。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，每圈喷射孔由30-50个微孔构成。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，所述一级离心叶轮外设置有一级导流罩，所述一级导流罩设置在一级固定挡板上，所述二级离心叶轮外设置有二级导流罩，所述二级导流罩设置在二级固定挡板上。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，所述外壳体为空圆柱体结构，所述外壳体、一级离心叶轮、一级导流罩、二级离心叶轮、二级导流罩、一级喷嘴、二级喷嘴、传动轴同轴设置。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，所述进气、进液口、混合气液出口分别配有旁路管，所述旁路管与储液装置连接。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，所述传动轴的一端伸出外壳体外，外壳体与传动轴之间设置有密封装置。

在上述的一种纳米气泡的发生装置中，所述进气、进液口为一个进口同时进气、进液，或是两个进口，分别为进气口、进液口。

本发明的另一个目的是提供一种纳米气泡的产生方法，包括如下步骤：

步骤1：动力源驱动传动轴转动，驱动一级离心叶轮、二级离心叶轮高速旋转，一级离心叶轮在旋流腔室内转动使旋流腔室内产生高速、高压旋流，在高速、高压旋流的中心局部产生负压区域，目标气流、液流同时从进气、进液口吸入到旋流腔室内；

步骤2：在步骤1目标气流、液流同时从进气、进液口吸入到旋流腔室内的同时，在一级离心叶轮动能的作用下，水流、气流形成高压涡流、湍流，使得气液两相流体高速旋转混合、碰撞，气体、液体被剪切、分解，溶解在液体内部的气体释放产生微小气泡；

步骤3：步骤2中的微小气泡从一级喷嘴喷射，进入涡流腔室，当微小气泡压力低于液体内部的饱和蒸气压时，液体局部出现闪蒸，产生许多空腔，液气流被剪切形成超微气泡；

步骤4：步骤3的超微气泡通过二级离心叶轮再次加压，超微气泡产生强烈的液压冲力流速增加，在内部产生涡流；

步骤5：经二级喷嘴高速喷射到混流腔室，超微气泡的流速、压力急剧下降，液体局部冷沸腾，超微气泡中溶解的气体被释放并产生纳米气泡。

本发明相比现有技术突出的优点是：

1、本发明的一级离心叶轮形成高压旋流、二级离心叶轮再次加压形成高压涡流，使其气体、液体两相流具有连续产生超细气泡即纳米气泡的效果，有效提升了本纳米气泡发生装置的应用范围和性能，可用于实施多种气液流体工艺过程，如增氧、混合、消毒、加热等相关领域。

2、本发明工作效率高，运营成本低。

附图说明：

图1是本发明的正视剖面示意图；

图2是本发明的横切面示意图。

图中：1、外壳体；2、传动轴；31、进液口；31、进气口；4、旋流腔室；51、一级离心叶轮；52、二级离心叶轮；61、一级导流罩；62、二级导流；71、一级喷嘴；72、二级喷嘴；8、涡流腔室；9、混流腔室；10、混合气液出口；11、一级固定挡板；12、二级固定挡板。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—2：

一种纳米气泡的发生装置，包括外壳体1，在外壳体1上设置有进气、进液口、混合气液出口10，在外壳体1内腔间隔设置有一级固定挡板11、二级固定挡板12，所述一级固定挡板11、二级固定挡板12将外壳体1内腔分隔成旋流腔室4、涡流腔室8及混流腔室9，所述进气、进液口与旋流腔室4连通，所述混合气液出口10与混流腔室9连通，在一级固定挡板11上设置有一级喷嘴71、二级固定挡板12上设置有二级喷嘴72，所述一级喷嘴71内设置有一级离心叶轮容置腔，在一级离心叶轮容置腔内设置有一级离心叶轮51，所述二级喷嘴72内设置有二级离心叶轮容置腔，在二级离心叶轮容置腔内设置有二级离心叶轮52，所述一级离心叶轮51、二级离心叶轮52安装在传动轴2上并随传动轴2转动，所述传动轴2由动力源驱动转动。在本实施例中，所述动力源为电机。

如图1所示，所述进气、进液口为一个进口同时进气、进液，既为进液口31，也为进气口32。作为另一实施方式，所述进气、进液口为两个进口，分别为进气口、进液口。本实施例优选进气、进液口为一个进口同时进气、进液的结构。

如图1和图2所示，所述一级喷嘴71、二级喷嘴72包括呈中空圆柱体状的主体，在主体上设置有一圈以上沿径向设置的喷射孔，所述喷射孔为文丘里管结构。所述喷射孔设置有一圈或两圈。每圈喷射孔由30-50个微孔构成。当喷射孔设置有两圈时，则有60-100个微孔。

本发明所述一级离心叶轮51外设置有一级导流罩61，所述一级导流罩61设置在一级固定挡板11上，所述二级离心叶轮52外设置有二级导流罩62，所述二级导流罩62设置在二级固定挡板12上。所述外壳体1为空圆柱体结构，所述外壳体1、一级离心叶轮51、一级导流罩61、二级离心叶轮52、二级导流罩62、一级喷嘴71、二级喷嘴72、传动轴2同轴设置。工作时，一级离心叶轮51、二级离心叶轮52随传动轴2转动，一级导流罩61、二级导流罩62、一级喷嘴71、二级喷嘴72不转动。

如图1所示，所述传动轴2的一端伸出外壳体1外、另一端转动设置在一级导流罩61上。外壳体1与传动轴2之间设置有密封装置，本实施例的密封装置优选机械密封结构。设置密封结构可以实现外壳体1的内腔与外界的隔离，防止液体泄漏。

另外，所述进气、进液口、混合气液出口10分别配有旁路管，所述旁路管与储液装置连接，生成的纳米气泡循环到系统中或直接排放到终端。

本发明采用双级组合单元(叶轮、导流罩、喷嘴)加压(＞0.3Mpa)、增压(＞0.3Mpa)模式，可使气流、水流的压力和速度达到更佳的工作状态。为产生纳米气泡创造必备的条件。本发明的纳米气泡产生的过程如下：

设备启动时，动力源(电机1)驱动传动轴2转动，驱动一级离心叶轮51、二级离心叶轮52高速旋转，一级离心叶轮51在旋流腔室4内转动使旋流腔室4内产生高速、高压旋流，在高速、高压旋流的中心局部产生负压区域，此时，目标气流、液流同时从进气、进液口吸入(负压状态)到旋流腔室4内。同时，在的一级离心叶轮51动能的作用下，水流、气流形成高压涡流、湍流，使得气液两相流体高速旋转混合、碰撞，气体、液体被剪切、分解，此刻，溶解在液体内部的气体释放产生微小气泡。形成的微小气泡从一级喷嘴71喷射进入涡流腔室8中，当微小气泡压力低于液体内部的饱和蒸气压时，液体局部出现闪蒸，产生许多空腔，液气流被剪切形成超微气泡。超微气泡通过二级离心叶轮52再次加压时，超微气泡产生强烈的液压冲力流速增加，在内部产生涡流，再经二级喷嘴72高速喷射到混流腔室9。此时，超微气泡的流速、压力急剧下降，液体局部冷沸腾，超微气泡中溶解的气体被释放并产生纳米气泡(超细气泡)。所形成的纳米气泡再经由混合气液出口10排放到系统中去或终端，从而完成纳米气泡发生的过程。

本发明的应用：

水产养殖业：

纳米气泡在水中停留时间长，氧气转移效率高(超过90％)，是目前最有效的曝气方法之一。改善养殖环境，提高溶解氧，可促进虾类、鱼类、贝壳类的生长，提高水产养殖的产量。

农业/植物栽培：

用纳米气泡水浇灌，可促进农作物的生长增加产量。

水处理领域：

用纳米气泡水循环游泳池的水体，可起到杀菌/消毒，以减少氯化物的使用量，有益于人的身体健康。

用纳米气泡用于污水中有机污染物的分解，具有杀菌消毒的作用。与氯等其他消毒剂不同，不存在二次污染的问题。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米气泡的发生装置，包括外壳体(1)，其特征在于：在外壳体(1)上设置有进气、进液口、混合气液出口(10)，在外壳体(1)内腔间隔设置有一级固定挡板(11)、二级固定挡板(12)，所述一级固定挡板(11)、二级固定挡板(12)将外壳体(1)内腔分隔成旋流腔室(4)、涡流腔室(8)及混流腔室(9)，所述进气、进液口与旋流腔室(4)连通，所述混合气液出口(10)与混流腔室(9)连通，在一级固定挡板(11)或外壳体(1)上设置有一级喷嘴(71)、二级固定挡板(12)或外壳体(1)上设置有二级喷嘴(72)，所述一级喷嘴(71)内设置有一级离心叶轮(51)容置腔，在一级离心叶轮容置腔内设置有一级离心叶轮(51)，所述二级喷嘴(72)内设置有二级离心叶轮容置腔，在二级离心叶轮容置腔内设置有二级离心叶轮(52)，所述一级离心叶轮(51)、二级离心叶轮(52)安装在传动轴(2)上并随传动轴(2)转动，传动轴(2)由动力源驱动转动。

2.根据权利要求1所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：所述一级喷嘴(71)、二级喷嘴(72)包括呈中空圆柱体状的主体，在主体上设置有一圈以上沿径向设置的喷射孔，所述喷射孔为文丘里管结构。

3.根据权利要求2所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：所述喷射孔设置有一圈或两圈。

4.根据权利要求3所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：每圈喷射孔由30-50个微孔构成。

5.根据权利要求1所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：所述一级离心叶轮(51)外设置有一级导流罩(61)，所述一级导流罩(61)设置在一级固定挡板(11)上，所述二级离心叶轮(52)外设置有二级导流罩(62)，所述二级导流罩(62)设置在二级固定挡板(12)上。

6.根据权利要求5所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：所述外壳体(1)为空圆柱体结构，所述外壳体(1)、一级离心叶轮(51)、一级导流罩(61)、二级离心叶轮(52)、二级导流罩(62)、一级喷嘴(71)、二级喷嘴(72)、传动轴(2)同轴设置。

7.根据权利要求1所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：所述进气、进液口、混合气液出口(10)分别配有旁路管，所述旁路管与储液装置连接。

8.根据权利要求1所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：所述传动轴(2)的一端伸出外壳体(1)外，外壳体(1)与传动轴(2)之间设置有密封装置。

9.根据权利要求1所述的一种纳米气泡的发生装置，其特征在于：所述进气、进液口为一个进口同时进气、进液，或是两个进口，分别为进气口、进液口。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的一种纳米气泡的发生装置的纳米气泡产生方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：动力源驱动传动轴(2)转动，驱动一级离心叶轮(51)、二级离心叶轮(52)高速旋转，一级离心叶轮(51)在旋流腔室(4)内转动使旋流腔室(4)内产生高速、高压旋流，在高速、高压旋流的中心局部产生负压区域，目标气流、液流同时从进气、进液口吸入到旋流腔室(4)内；

步骤2：在步骤1目标气流、液流同时从进气、进液口吸入到旋流腔室(4)内的同时，在一级离心叶轮(51)动能的作用下，水流、气流形成高压涡流、湍流，使得气液两相流体高速旋转混合、碰撞，气体、液体被剪切、分解，溶解在液体内部的气体释放产生微小气泡；

步骤3：步骤2中的微小气泡从一级喷嘴(71)喷射，进入涡流腔室(8)，当微小气泡压力低于液体内部的饱和蒸气压时，液体局部出现闪蒸，产生许多空腔，液气流被剪切形成超微气泡；

步骤4：步骤3的超微气泡通过二级离心叶轮(52)再次加压，超微气泡产生强烈的液压冲力流速增加，在内部产生涡流；

步骤5：经二级喷嘴(72)高速喷射到混流腔室(9)，超微气泡的流速、压力急剧下降，液体局部冷沸腾，超微气泡中溶解的气体被释放并产生纳米气泡。

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