CN114288885B - 一种高效纳米气泡发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效纳米气泡发生装置，包括第一压缩缸和第一气泡分布器；第一压缩缸内部装有液体和气体；第一气泡分布器设于第一压缩缸内并位于液体内；第一气泡分布器与供气装置连接；纳米气泡发生装置还包括用于对第一压缩缸进行充气和放气的气体调节装置，以及用于对第一压缩缸进行充液和放液的液体调节装置。气泡分布器在压缩缸的液体内产生气泡，液体内的气泡在压缩缸内的压力不断地加压、减压过程中被不断挤压和扩张，同时，在被挤压和扩张的过程中气泡会不断分裂出新的气泡，进一步减小了气泡的直径，从而成为了纳米气泡存于液体中。本发明结构简单，操作便捷，能耗低，得到的纳米气泡质量好。

Description

一种高效纳米气泡发生装置

技术领域

本发明涉及一种气体与液体混合的装置，具体涉及到一种高效纳米气泡发生装置。

背景技术

气泡被分为大气泡、微米气泡、亚微米气泡或纳米气泡，也有采用更通俗分类为大气泡、小气泡和超小气泡。通常大家把直径在10－100微米的范围称为微气泡，1-10微米为亚微米气泡，10-1000纳米为纳米气泡。由于纳米气泡具有比表面积大、停留时间长、界面电位高、产生自由基以及强化传质等特性，在诸多的领域中都有优异的应用前景，比如：污水治理、植物栽培、新材料制备、清洗、矿物浮选等等。目前纳米气泡制备方法主要包括水力空化和颗粒空化、声学或声波降解法、电化学气蚀和机械搅拌等，其不仅制备设备的结构复杂，还都存在产生纳米气泡质量差、能耗高等问题，大规模生产具有较大局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高效纳米气泡发生装置，旨在克服现有技术中纳米气泡制备方法所带来的制备设备结构复杂、气泡质量差、能耗高等问题，

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种高效纳米气泡发生装置，包括第一压缩缸和第一气泡分布器；所述第一压缩缸内部装有液体和气体；所述第一气泡分布器设于所述第一压缩缸内并位于所述液体内；所述第一气泡分布器与供气装置连接；

所述纳米气泡发生装置还包括用于对所述第一压缩缸进行充气和放气的气体调节装置，以及用于对所述第一压缩缸进行充液和放液的液体调节装置。

作为上述方案的进一步技术方案，所述纳米气泡发生装置还包括第七阀门；所述供气装置为储气罐；所述第一气泡分布器通过所述第七阀门与所述储气罐连通。

作为上述方案的进一步技术方案，所述纳米气泡发生装置还包括第五阀门，所述第一压缩缸的顶部通过所述第五阀门与所述储气罐连通。

作为上述方案的进一步技术方案，所述纳米气泡发生装置还包括第二压缩缸和第二气泡分布器；所述第二压缩缸内部装有液体和气体；所述第二气泡分布器设于所述第二压缩缸内并位于所述液体内；

所述纳米气泡发生装置还包括第八阀门；所述第二气泡分布器通过所述第八阀门与所述储气罐连通；

所述纳米气泡发生装置还包括第六阀门，所述第二压缩缸的顶部通过所述第六阀门与所述储气罐连通；

所述气体调节装置同时用于对所述第二压缩缸进行充气和放气的，所述液体调节装置同时用于对所述第二压缩缸进行充液和放液。

作为上述方案的进一步技术方案，所述纳米气泡发生装置还包括第四阀门；所述第一压缩缸的顶部与所述第五阀门的一端连通；所述第二压缩缸的顶部与所述第六阀门的一端连通；所述第五阀门的另一端以及所述第六阀门的另一端同时与所述第四阀门的一端连通，所述第四阀门的另一端与所述储气罐连通。

作为上述方案的进一步技术方案，所述液体调节装置包括第十阀门、第十一阀门、泵和二位三通阀；所述第十阀门的一端与所述第一压缩缸连通；所述第十一阀门的一端与所述第二压缩缸连通；所述第十阀门的另一端以及所述第十一阀门另一端同时与所述泵的进液口连通；所述泵的出液口与所述二位三通阀的进液口连通，所述二位三通阀的第一出液口与所述第一压缩缸连通，所述二位三通阀的第二出液口与所述第二压缩缸连通。

作为上述方案的进一步技术方案，所述气体调节装置包括第二阀门和第三阀门；所述第二阀门的一端与所述第一压缩缸连通，所述第三阀门的一端与所述第二压缩缸连通，所述第二阀门的另一端以及所述第三阀门的另一端与供气设备连通或直接与空气连通。

作为上述方案的进一步技术方案，所述气体调节装置还包括第一阀门；所述第二阀门的一端与所述第一压缩缸连通；所述第三阀门的一端与所述第二压缩缸连通；所述第二阀门的另一端以及所述第三阀门的另一端同时与所述第一阀门的一端连通，所述第一阀门的另一端与供气设备连通或直接与空气连通。

作为上述方案的进一步技术方案，所述纳米气泡发生装置还包括第九阀门；所述第九阀门的一端与所述储气罐连通，所述第九阀门的另一端与气体收集装置连通或直接与空气连通。

作为上述方案的进一步技术方案，所述第一压缩缸、第二压缩缸和储气罐上均设有压力表。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：气泡分布器在压缩缸的液体内产生气泡，液体内的气泡在压缩缸内的压力不断地加压、减压过程中被不断挤压和扩张，即气泡在压力升高时被挤压导致体积缩小，在压力降低时扩张导致体积扩大，同时，在被挤压和扩张的过程中气泡会不断分裂出新的气泡，进一步减小了气泡的直径，从而成为了纳米气泡存于液体中。本发明结构简单，操作便捷，能耗低，得到的纳米气泡质量好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中各标号的释义为：第一压缩缸1，第二压缩缸2，储气罐3，第一气泡分布器4，第二气泡分布器5，二位三通阀6，泵7，第一阀门81，第二阀门82，第三阀门83，第四阀门84，第五阀门85，第六阀门86，第七阀门87，第八阀门88，第九阀门89，第十阀门810，第十一阀门811。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二等类似用语只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本申请实施例所述的一种高效纳米气泡发生装置包括第一压缩缸1和第一气泡分布器4；所述第一压缩缸1内部装有液体和气体；所述第一气泡分布器4设于所述第一压缩缸1内并位于所述液体内；所述第一气泡分布器4与供气装置连接；所述纳米气泡发生装置还包括用于对所述第一压缩缸1进行充气和放气的气体调节装置，以及用于对所述第一压缩缸1进行充液和放液的液体调节装置。

当液体调节装置对第一压缩缸1充液时，第一压缩缸1内液体的液位上升并挤压气体，导致气体的压力升高。同时，升压的气体也会对液体施加压力，使液体内部的压力升高。待气体的压力升高至第一高压时，为避免第一压缩缸1承受不住高压，气体调节装置对第一压缩缸1进行放气，第一压缩缸1内的气体排出。第一气泡分布器4在气体的压力升高且未升高至第一高压前产生气泡。当气体压力升高至第一高压需要排气时，停止产生气泡。

当液体调节装置对第一压缩缸1放液时，第一压缩缸1内液体的液位下降，导致气体的压力降低，同时液体内部的压力也降低。待气体的压力降低至第二低压时，为避免第一压缩缸1承受不住低压，气体调节装置对第一压缩缸1进行充气。

液体内的气泡在第一压缩缸1内的压力不断地加压、减压过程中被不断挤压和扩张，即气泡在压力升高时被挤压导致体积缩小，在压力降低时扩张导致体积扩大，同时，在被挤压和扩张的过程中气泡会不断分裂出新的气泡，进一步减小了气泡的直径，从而成为了纳米气泡存于液体中。本申请实施例相对于其他纳米气泡的制备方式，需要的设备更加简单，操作更加便捷，得到的纳米气泡质量更好。

所述纳米气泡发生装置还包括第七阀门87；所述供气装置为储气罐3；所述第一气泡分布器4通过所述第七阀门87与所述储气罐3连通。进一步的，所述第七阀门87为电磁单向阀，其流动方向为从储气罐3向第一气泡分布器4方向，以防止第一压缩缸1内的液体或气体回流至储气罐3内。在不需要第一气泡分布器4产生气泡时，第七阀门87则被关闭。

所述纳米气泡发生装置还包括第五阀门85，所述第一压缩缸1的顶部通过所述第五阀门85与所述储气罐3连通。进一步的，所述第五阀门85为单向阀，其流动方向为从第一压缩缸1向储气罐3方向，以防止储气罐3内的气体回流至第一压缩缸1内。当第一压缩缸1内的气体压力升高至第一高压需要排气时，可通过第五阀门85将气体排入储气罐3内，以用作第一气泡分布器4的气源，可避免直接排空高压气体所造成的浪费。第一气泡分布器4使用高压气体来产生气泡，也使得气泡的产生效率更高，气泡的直径更小，更有利于纳米气泡的生成。

为了提高纳米气泡的产生效率，以及为了实现资源的循环利用，本申请实施例所述的纳米气泡发生装置还包括第二压缩缸2和第二气泡分布器5。所述第二压缩缸2内部装有液体和气体；所述第二气泡分布器5设于所述第二压缩缸2内并位于所述液体内。所述第二气泡分布器5通过第八阀门88与所述储气罐3连通。所述第二压缩缸2的顶部通过第六阀门86与所述储气罐3连通。所述气体调节装置同时用于对所述第二压缩缸2进行充气和放气的，所述液体调节装置同时用于对所述第二压缩缸2进行充液和放液。进一步的，与此前相似，第六阀门86优选为单向阀，第八阀门88优选为电磁单向阀。

第一压缩缸1和第二压缩缸2与储气罐3连通，相当于成倍提高了纳米气泡的生成效率，同时高压气体不断在储气罐3与第一压缩缸1和第二压缩缸2之间循环，气体利用率极大提高，能耗大大降低低。

为了进一步简化装置的结构，所述纳米气泡发生装置还包括第四阀门84；所述第一压缩缸1的顶部与所述第五阀门85的一端连通；所述第二压缩缸2的顶部与所述第六阀门86的一端连通；所述第五阀门85的另一端以及所述第六阀门86的另一端同时与所述第四阀门84的一端连通，所述第四阀门84的另一端与所述储气罐3连通。进一步的，第四阀门84优选为单向阀，其流通方向为向储气罐3流动的方向。第四阀门84将第五阀门85和第六阀门86并到一起，以节省在储气罐3上的连接位置。

所述液体调节装置包括第十阀门810、第十一阀门811、泵7和二位三通阀6。所述第十阀门810的一端与所述第一压缩缸1连通；所述第十一阀门811的一端与所述第二压缩缸2连通；所述第十阀门810的另一端以及所述第十一阀门811另一端同时与所述泵7的进液口连通；所述泵7的出液口与所述二位三通阀6的进液口连通，所述二位三通阀6的第一出液口与所述第一压缩缸1连通，所述二位三通阀6的第二出液口与所述第二压缩缸2连通。

当第一压缩缸1内的液位需要升高时，泵7通过二位三通阀6的第一出液口将液体向第一压缩缸1内输送，二位三通阀6的第二出液口关闭，同时第十阀门810也处于关闭状态。第二压缩缸2内的液体通过第十一阀门811进入泵7，以此方式实现第二压缩缸2内的液体流入第一压缩缸1内。

当第二压缩缸2内的液位需要升高时，泵7通过二位三通阀6的第二出液口将液体向第二压缩缸2内输送，二位三通阀6的第一出液口关闭，同时第十一阀门811也处于关闭状态。第一压缩缸1内的液体通过第十阀门810进入泵7，以此方式实现第一压缩缸1内的液体流入第二压缩缸2内。即第一压缩缸1和第二压缩缸2内的液体总是相互循环，互相补充，一个液面升高的时候另一个液面降低。

第十阀门810和第十一阀门811优选为电磁单向阀，其流通方向均为朝向泵7的方向。

所述气体调节装置用于向第一压缩缸1和/或第二压缩缸2提供低压气体，包括第二阀门82和第三阀门83；所述第二阀门82的一端与所述第一压缩缸1连通，所述第三阀门83的一端与所述第二压缩缸2连通，所述第二阀门82的另一端以及所述第三阀门83的另一端与供气设备连通或直接与空气连通。第二阀门82和第三阀门83优选为单向阀，其阻止回流方向均为朝向供气设备或空气方向，以防止第一压缩缸1和第二压缩缸2内的气体向外逸散。

所述气体调节装置还包括第一阀门81；所述第二阀门82的一端与所述第一压缩缸1连通；所述第三阀门83的一端与所述第二压缩缸2连通；所述第二阀门82的另一端以及所述第三阀门83的另一端同时与所述第一阀门81的一端连通，所述第一阀门81的另一端与供气设备连通或直接与空气连通。优选的，第一阀门81为单向阀，其流通方向与第二阀门82和第三阀门83的流通方向一致。第一阀门81将第二阀门82和第三阀门83的进气口并到一起，简化了与供气设备或空气的连接。

所述储气罐3上还连接有第九阀门89，第九阀门89的另一端与气体收集装置连通或直接与空气连通，以便将多余的高压气体导出或排出。优选的，第九阀门89为电磁单向阀，其流通方向为气体排出方向。

为了保证安全，所述第一压缩缸1、第二压缩缸2和储气罐3上均设有压力表，以便监视各自的压力是否超过临界值。

所述第一阀门81、第二阀门82、第三阀门83、第四阀门84、第五阀门85、第六阀门86、第七阀门87、第八阀门88、第九阀门89、第十阀门810和第十一阀门811均可选用为电磁单向阀，所述二位三通阀6可选用为二位三通电磁阀，以便与其他控制设备连接，实现电气连锁和自动控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效纳米气泡发生装置，其特征在于：包括第一压缩缸(1)和第一气泡分布器(4)；所述第一压缩缸(1)内部装有液体和气体；所述第一气泡分布器(4)设于所述第一压缩缸(1)内并位于所述液体内；所述第一气泡分布器(4)与供气装置连接；

所述纳米气泡发生装置还包括用于对所述第一压缩缸(1)进行充气和放气的气体调节装置，以及用于对所述第一压缩缸(1)进行充液和放液的液体调节装置；

所述纳米气泡发生装置还包括第七阀门(87)；所述供气装置为储气罐(3)；所述第一气泡分布器(4)通过所述第七阀门(87)与所述储气罐(3)连通；

所述纳米气泡发生装置还包括第五阀门(85)，所述第一压缩缸(1)的顶部通过所述第五阀门(85)与所述储气罐(3)连通；

所述纳米气泡发生装置还包括第二压缩缸(2)和第二气泡分布器(5)；所述第二压缩缸(2)内部装有液体和气体；所述第二气泡分布器(5)设于所述第二压缩缸(2)内并位于所述液体内；

所述纳米气泡发生装置还包括第八阀门(88)；所述第二气泡分布器(5)通过所述第八阀门(88)与所述储气罐(3)连通；

所述纳米气泡发生装置还包括第六阀门(86)，所述第二压缩缸(2)的顶部通过所述第六阀门(86)与所述储气罐(3)连通；

所述气体调节装置同时用于对所述第二压缩缸(2)进行充气和放气的，所述液体调节装置同时用于对所述第二压缩缸(2)进行充液和放液；

所述液体调节装置包括第十阀门(810)、第十一阀门(811)、泵(7)和二位三通阀(6)；所述第十阀门(810)的一端与所述第一压缩缸(1)连通；所述第十一阀门(811)的一端与所述第二压缩缸(2)连通；所述第十阀门(810)的另一端以及所述第十一阀门(811)另一端同时与所述泵(7)的进液口连通；所述泵(7)的出液口与所述二位三通阀(6)的进液口连通，所述二位三通阀(6)的第一出液口与所述第一压缩缸(1)连通，所述二位三通阀(6)的第二出液口与所述第二压缩缸(2)连通；

所述气体调节装置包括第二阀门(82)和第三阀门(83)；所述第二阀门(82)的一端与所述第一压缩缸(1)连通，所述第三阀门(83)的一端与所述第二压缩缸(2)连通，所述第二阀门(82)的另一端以及所述第三阀门(83)的另一端与供气设备连通或直接与空气连通。

2.如权利要求1所述的一种高效纳米气泡发生装置，其特征在于：所述纳米气泡发生装置还包括第四阀门(84)；所述第一压缩缸(1)的顶部与所述第五阀门(85)的一端连通；所述第二压缩缸(2)的顶部与所述第六阀门(86)的一端连通；所述第五阀门(85)的另一端以及所述第六阀门(86)的另一端同时与所述第四阀门(84)的一端连通，所述第四阀门(84)的另一端与所述储气罐(3)连通。

3.如权利要求1所述的一种高效纳米气泡发生装置，其特征在于：所述气体调节装置还包括第一阀门(81)；所述第二阀门(82)的一端与所述第一压缩缸(1)连通；所述第三阀门(83)的一端与所述第二压缩缸(2)连通；所述第二阀门(82)的另一端以及所述第三阀门(83)的另一端同时与所述第一阀门(81)的一端连通，所述第一阀门(81)的另一端与供气设备连通或直接与空气连通。

4.如权利要求1所述的一种高效纳米气泡发生装置，其特征在于：所述纳米气泡发生装置还包括第九阀门(89)；所述第九阀门(89)的一端与所述储气罐(3)连通，所述第九阀门(89)的另一端与气体收集装置连通或直接与空气连通。

5.如权利要求1所述的一种高效纳米气泡发生装置，其特征在于：所述第一压缩缸(1)、第二压缩缸(2)和储气罐(3)上均设有压力表。