一种用于混合液体的乳化加速装置
技术领域
本发明属于混合液体乳化技术领域,特别是涉及一种用于混合液体的乳化加速装置。
背景技术
乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。目前,在化工生产、原油开采等领域中乳化被广泛运用。在油水两相乳化液中,主要有两种形式,一种是油以滴状分布于水中,此时水位连续相,油为分散相,这种乳化液称为水包油乳化(记为O/W),反之,称为油包水乳化(记为W/O)。
油水两相乳化液具有非牛顿流体的性质,且在连续相转化时存在黏度突变的现象,在实际的生产过程中,为了得到黏度适用的产品,需要对这一过程精准控制,目前常见的乳化方法是搅拌乳化,搅拌乳化液的均匀度差,且难以控制乳化液黏度,因此,如何在保持目标乳化液黏度的前提下,尽可能提高乳化效率和保持乳化均匀成为需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于混合液体的乳化加速装置,解决现有的在保持目标乳化液的黏度的前提下乳化不均匀且效率低的问题。
为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明为一种用于混合液体的乳化加速装置,包括乳化桶、气流控制装置和复位杆,所述乳化桶包括料桶、桶盖、桶座、定位圈、搅拌杆和搅拌叶,所述料桶和桶座均为桶体结构,且料桶底面与桶座连接,在料桶底部形成空腔结构,料桶桶口与桶盖连接;所述定位圈、搅拌杆和搅拌叶均设置在料桶内,所述定位圈安装在料桶靠近桶口处,所述搅拌杆垂直设置在料桶中心,并依次穿过定位圈、桶盖,若干搅拌叶固定在搅拌杆周侧面,定位圈将搅拌杆限位固定,提高搅拌杆搅拌过程的稳定性,搅拌叶通过大面积的叶片,提高对乳化桶内的流体流速的控制效果;所述桶盖表面设置有进料口和清洗孔,所述料桶底部侧面开设有出料口,用于排出乳化后的液体,所述桶座侧面开设有插孔;所述搅拌杆一端从桶盖穿出,且连接有旋转电机,通过旋转电机为搅拌杆提供旋转驱动力;
所述料桶底面阵列有若干气孔,且空腔结构与料桶内部通过气孔连通,若干所述气流控制装置设置在空腔结构内,气流控制装置与气孔一一对应,且气流控制装置与气孔连通,所述气流控制装置通过气管和气压表连接有增压气泵,所述排水阀通过排水管道连通到外部;气流控制装置通过外接的增压气泵将空气鼓入气流控制装置,通过气压表检测管道内的气压大小,便于通过控制增压气泵改变管道内鼓入的气压;鼓入的空气经过气流控制装置后进入到乳化桶内,提高乳化桶的乳化效率。
所述复位杆包括主杆、支杆和顶杆,所述主杆一端设置在桶座内,另一端从桶座周侧面穿出,若干所述支杆设置在主杆两侧,若干顶杆设置在支杆上,顶杆与气流控制装置相互配合;所述主杆从插孔穿出,所述主杆设置在桶座外部的一端设置有推柄,通过推柄推动主杆,再由主杆带动支杆、顶杆在桶座内滑动。
优选地,所述气流控制装置包括限位模、流速控制器、固定座、单向阀、气管和排水阀;所述固定座为箱体结构,所述限位模设置在固定座内,且所述限位模内部设置有与流速控制器形状相适应的内腔,流速控制器安装在限位模的内腔内,限位模由多个模块拼接而成,便于流速控制器的安装与拆卸,所述固定座外表面设置有进气孔、复位孔和出气孔,且进气孔、复位孔和出气孔的位置均与限位模上的开口位置相适应,所述顶杆滑动安装在复位孔内;所述出气孔通过单向阀连接在气管的周侧面,且与气管连通,所述气管一端与气孔连通,另一端通过排水阀与外部连通,便于排出清洗后留存在气孔内的废液;
其中,所述流速控制器包括限位架、传动轴、拨动舱、气瓢、半齿轮和遮气板,所述限位架为“C”形架体结构,所述传动轴旋转安装在限位架上,且与限位架形成框体结构,限位架两端将传动轴限位,同时保持传动轴旋转的特性,所述传动轴两端分别设置有气瓢和半齿轮,气瓢通过传动轴带动半齿轮旋转,所述拨动舱通过连座固定在靠近半齿轮一侧的限位架上,拨动舱能够与限位架同时位移,保持相对静止,所述连座内设置有滑动齿板和弹力元件,所述滑动齿板为“L”形板体结构,所述滑动齿板上表面一侧设置有若干卡齿,且卡齿与半齿轮啮合,半齿轮与卡齿啮合时,带动滑动齿板移动,且当半齿轮与卡齿脱离时,滑动齿板复位,实现滑动齿板的水平抖动,所述滑动齿板远离卡齿的一端与遮气板连接,由于滑动齿板为“L”形板体结构,能够有效地将遮气板贴合在固定座的内表面,提高对空气的遮挡效果,所述滑动齿板一侧面与弹力元件连接,为滑动齿板提供复位动力,所述拨动舱上表面设置有抽板,所述抽板为抽拉结构,抽板一侧面与滑动齿板连接,且抽板与拨动舱、滑动齿板相互配合将弹力元件密封,防止弹力元件脱离;
其中,所述限位模内部设置有复位元件和若干互相连通的空腔,若干所述空腔包括动力腔、传动腔、拨动腔、气腔和滑动腔;所述限位架安装在滑动腔内,所述传动轴安装在传动腔内,所述拨动舱安装在拨动腔内,所述气瓢安装在动力腔内,所述气腔连通动力腔和拨动腔,且气腔两端均连通到限位模的外部;所述复位元件安装在靠近动力腔的滑动腔内,且复位元件一端与限位架连接,所述限位架另一端面与顶杆连接,当挤压推柄时,压力从推柄依次通过主杆、支杆、顶杆传递到限位架上,限位架发生位移,同时复位元件压缩,此时遮气板从固定座内表面脱离,气流无障碍地从单向阀鼓入到出气孔内,当松开推柄后,复位元件复位,带动限位架复位,气瓢、遮气板开始在出气孔处抖动,循环遮挡,开始控制气流,复位杆整体复位。
优选地,所述气腔一端的位置与气瓢相对应,空气在传输过程中为气瓢提供动力,另一端的位置与遮气板相对应,遮气板在气瓢的作用下周期性抖动,周期性遮挡空气,调整空气进入出气孔的频率。
优选地,所述动力腔为圆柱状腔体,所述气瓢为半球状,气瓢的开口方向与动力腔内的气流方向相反,且腔体的横向宽度大于气瓢直径长度的两倍,为流速控制器提供在限位模内的移动空间。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过设置搅拌叶和气流控制装置对乳化桶内的混合液体施加正反两种影响,能够在不影响目标液体的流体特性的情况下更进一步地将混合液体的乳化速度提高,提高产品的乳化效率。
2、本发明通过设置气流控制装置,直接利用气流本身的压力,控制乳化桶内的气泡密度,相较于数字电路控制可靠性更高,且调控方便,通过增加气泡密度能够提高乳化液的均匀程度和乳化效率。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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为本发明的一种用于混合液体的乳化加速装置结构示意图;
图2为本发明的一种用于混合液体的乳化加速装置的侧面结构示意图;
图3为图2中A-A剖面结构示意图;
图4为图3中A部分局部放大图;
图5为本发明中料桶底部的气孔排布结构示意图;
图6为本发明中气管、排水阀、单向阀和气孔之间的连接结构示意图;
图7为本发明的乳化桶结构示意图;
图8为本发明的乳化桶的爆炸结构示意图;
图9为本发明的气流控制装置结构示意图;
图10为本发明的气流控制装置正视图;
图11为图10中B-B剖面结构示意图;
图12为本发明的限位模结构示意图;
图13为本发明的限位模爆炸结构示意图;
图14为本发明的流速控制器结构示意图;
图15为本发明的流速控制器侧面结构示意图;
图16为图15中C-C剖面结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、乳化桶;2、气流控制装置;3、复位杆;4、限位模;5、流速控制器;101、料桶;102、桶盖;103、进料口;104、出料口;106、桶座;107、定位圈;108、搅拌杆;109、搅拌叶;110、清洗孔;111、气孔;201、固定座;202、单向阀;203、复位孔;204、进气孔;205、排水阀;206、气管;301、主杆;302、支杆;303、推柄;304、顶杆;401、动力腔;402、传动腔;403、拨动腔;404、气腔;405、滑动腔;406、复位元件;501、限位架;502、传动轴;503、拨动舱;504、滑动齿板;505、连座;506、抽板;507、弹力元件;508、气瓢;509、半齿轮;510、遮气板。
具体实施方式
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、完整地描述,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作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,需要理解的是,术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,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,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1、图2、图7、图8所示,本发明为一种用于混合液体的乳化加速装置,包括乳化桶1、气流控制装置2和复位杆3,乳化桶1包括料桶101、桶盖102、桶座106、定位圈107、搅拌杆108和搅拌叶109,料桶101和桶座106均为桶体结构,且料桶101底面与桶座106连接,在料桶101底部形成空腔结构,料桶101桶口与桶盖102连接;定位圈107、搅拌杆108和搅拌叶109均设置在料桶101内,定位圈107安装在料桶101靠近桶口处,搅拌杆108垂直设置在料桶101中心,并依次穿过定位圈107、桶盖102,若干搅拌叶109固定在搅拌杆108周侧面,定位圈107将搅拌杆108限位固定,提高搅拌杆108搅拌过程的稳定性,搅拌叶109通过大面积的叶片,提高对乳化桶1内的流体流速的控制效果;桶盖102表面设置有进料口103和清洗孔110,料桶101底部侧面开设有出料口104,用于排出乳化后的液体,桶座106侧面开设有插孔;搅拌杆108一端从桶盖102穿出,且连接有旋转电机,通过旋转电机为搅拌杆108提供旋转驱动力;
如图3-图6所示,料桶101底面阵列有若干气孔111,且空腔结构与料桶101内部通过气孔111连通,若干气流控制装置2设置在空腔结构内,气流控制装置2与气孔111一一对应,且气流控制装置2与气孔111连通,气流控制装置2通过气管206和气压表连接有增压气泵,排水阀205通过排水管道连通到外部;气流控制装置2通过外接的增压气泵将空气鼓入气流控制装置2,通过气压表检测管道内的气压大小,便于通过控制增压气泵改变管道内鼓入的气压;鼓入的空气经过气流控制装置2后进入到乳化桶1内,提高乳化桶1的乳化效率。
复位杆3包括主杆301、支杆302和顶杆304,主杆301一端设置在桶座106内,另一端从桶座106周侧面穿出,若干支杆302设置在主杆301两侧,若干顶杆304设置在支杆302上,顶杆304与气流控制装置2相互配合;主杆301从插孔穿出,主杆301设置在桶座106外部的一端设置有推柄303,通过推柄303推动主杆301,再由主杆301带动支杆302、顶杆304在桶座106内滑动。
如图4、图5、图6、图9、图10、图11所示,气流控制装置2包括限位模4、流速控制器5、固定座201、单向阀202、气管206和排水阀205;固定座201为箱体结构,限位模4设置在固定座201内,且限位模4内部设置有与流速控制器5形状相适应的内腔,流速控制器5安装在限位模4的内腔内,限位模4由多个模块拼接而成,便于流速控制器5的安装与拆卸,固定座201外表面设置有进气孔204、复位孔203和出气孔,且进气孔204、复位孔203和出气孔的位置均与限位模4上的开口位置相适应,顶杆304滑动安装在复位孔203内;出气孔通过单向阀202连接在气管206的周侧面,且与气管206连通,气管206一端与料桶101底面的气孔111连通,另一端通过排水阀205和管道连通到料桶101的外部,便于排出清洗后留存在气孔111内的废液;
如图14-图16所示,流速控制器5包括限位架501、传动轴502、拨动舱503、气瓢508、半齿轮509和遮气板510,限位架501为“C”形架体结构,传动轴502旋转安装在限位架501上,且与限位架501形成框体结构,限位架501两端将传动轴502限位,同时保持传动轴502旋转的特性,传动轴502两端分别设置有气瓢508和半齿轮509,气瓢508通过传动轴502带动半齿轮509旋转,拨动舱503通过连座505固定在靠近半齿轮509一侧的限位架501上,拨动舱503能够与限位架501同时位移,保持相对静止,连座505内设置有滑动齿板504和弹力元件507,滑动齿板504为“L”形板体结构,滑动齿板504上表面一侧设置有若干卡齿,且卡齿与半齿轮509啮合,半齿轮509与卡齿啮合时,带动滑动齿板504移动,且当半齿轮509与卡齿脱离时,滑动齿板504复位,实现滑动齿板504的水平抖动,滑动齿板504远离卡齿的一端与遮气板510连接,由于滑动齿板504为“L”形板体结构,能够有效地将遮气板510贴合在固定座201的内表面,提高对空气的遮挡效果,滑动齿板504一侧面与弹力元件507连接,为滑动齿板504提供复位动力,拨动舱503上表面设置有抽板506,抽板506为抽拉结构,抽板506一侧面与滑动齿板504连接,且抽板506与拨动舱503、滑动齿板504相互配合将弹力元件507密封,防止弹力元件507脱离;
如图11-图13所示,限位模4内部设置有复位元件406和若干互相连通的空腔,若干空腔包括动力腔401、传动腔402、拨动腔403、气腔404和滑动腔405;限位架501安装在滑动腔405内,传动轴502安装在传动腔402内,拨动舱503安装在拨动腔403内,气瓢508安装在动力腔401内,气腔404连通动力腔401和拨动腔403,且气腔404两端均连通到限位模4的外部;复位元件406安装在靠近动力腔401的滑动腔405内,且复位元件406一端与限位架501连接,限位架501另一端面与顶杆304连接,当挤压推柄303时,压力从推柄303依次通过主杆301、支杆302、顶杆304传递到限位架501上,限位架501发生位移,同时复位元件406压缩,此时遮气板510从固定座201内表面脱离,气流无障碍地从单向阀202鼓入到出气孔内,当松开推柄303后,复位元件406复位,带动限位架501复位,气瓢508、遮气板510开始在出气孔处抖动,循环遮挡,开始控制气流,复位杆3整体复位。
其中,气腔404一端的位置与气瓢508相对应,空气在传输过程中为气瓢508提供动力,另一端的位置与遮气板510相对应,遮气板510在气瓢508的作用下周期性抖动,周期性遮挡空气,调整空气进入出气孔的频率。
其中,动力腔401为圆柱状腔体,气瓢508为半球状,气瓢508的开口方向与动力腔401内的气流方向相反,且腔体的横向宽度大于气瓢508直径长度的两倍,为流速控制器5提供在限位模4内的移动空间。
需要进一步说明的是,复位元件406和弹力元件507仅为弹性元件,可以是弹簧,也可以是气缸;桶盖102表面还设置有气阀,用于平衡料桶101内的气压。
请参阅图1-图16所示,本发明为一种用于混合液体的乳化加速装置,其使用方法及工作原理如下:
先将待乳化的混合液体从进料口103导入料桶101内,此时出料口104和排水阀205均关闭,之后启动旋转电机,以低速带动搅拌杆108、搅拌叶109转动,让液体在料桶101内旋转,模拟液体流动;之后启动增压气泵,将干净的空气经过气压表后鼓入气流控制装置2,同时挤压推柄303,通过顶杆304将流速控制器5向一侧推移,此时气瓢508的位置与进气孔204的位置错开,且遮气板510由与固定座201的出气孔贴合的状态变为分离,此时被鼓入的空气在经过气腔404后能够无阻碍地穿过出气孔,并通过单向阀202进入气管206,再经过气孔111后变成气泡流入到料桶101内,保持初始的气流速度;然后松开推柄303,复位杆3、流速控制器5均在复位元件406的作用下复位,此时气瓢508正对气腔404,气瓢508由鼓入的空气吹动旋转,进而带动传动轴502旋转,再由传动轴502带动半齿轮509旋转,由于半齿轮509一半设置有齿,另一半无齿,当半齿轮509旋转的过程中会间断性地与滑动齿板504啮合,在啮合时推动滑动齿板504,通过在滑动齿板504一侧设置一个能够产生与半齿轮509推动滑动齿板504的相反方向的弹力元件507,当半齿轮509与滑动齿板504分开时,能够将滑动齿板504推回原位置,这样就能够实现滑动齿板504的来回抖动,拨动舱503对滑动齿板504限位;这样遮气板510在与固定座201的出气孔贴合时,能够控制空气进入气管206的频率,进而能够控制在混合液体中气泡的密度。
通过清洗孔110接水管,对料桶101进行清洗,并通过排水阀205将残存在气管206内的水排出,提高清洗效果,防止对后一次的乳化液体污染。
需要进一步说明的是,本文中的气泡密度为单位时间内在单位体积下产生气泡的数量。
由此,气泡的密度的大小主要取决遮气板510遮挡出气孔的频率,而遮气板510的遮挡频率与气压呈正相关,当气压越大,气流速度越快,遮气板510遮挡的频率越高,反之越低,当调整好气压与遮气板510的遮挡频率的配合,即可保持生成的气泡大小维持在相对平均的水平,提高乳化效果的稳定性,当遮气板510与出气孔脱离时,无论遮气板510怎样运动,都不影响气流通过出气孔,当遮气板510贴合出气孔时,遮气板510的两面(贴合出气孔的一面与相对的一面)存才压差,会将遮气板510紧紧压在出气孔表面,提升遮蔽效果,由于液体压力的挤压,空气在进入带乳化的混合液体后,当空气流速变小时会与后续空气断开,形成气泡,不影响气泡的产生;这样就能实现仅通过控制输送至乳化桶1内的气压大小即可决定通入乳化桶1内的气泡密度。
由《垂直上升管内气体扰动油水两相乳化液流动特性》(化工学报2000年10月第51卷第5期p676-681)一文可知,混合液体的乳化与气流密度呈正相关,与液体流速呈反相关,通过控制鼓入空气的气泡密度和通过搅拌叶109控制混合液体旋转的速度即可对混合液体的乳化过程施加正、反两种影响,根据实际的混合液体乳化黏度需求设置合理的气流速度,在不改变乳化液黏度需求的情况下尽可能地提高乳化效率。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。