CN117046335A - 一种对冲式微纳米气泡发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对冲式微纳米气泡发生装置，属于气泡发生领域；包括进水主管、导流弯管和对冲管，所述进水主管的一端形成进水口，另一端形成出水口，在所述进水主管的出水口处安装有两根导流弯管，两根所述的导流弯管沿进水主管对称设置，在每一所述导流弯管的出水端口处安装有沿水平方向设置的对冲管，两根所述的对冲管之间形成气泡发生空间；在所述的导流弯管内依次形成前部导流区、变径区、束流区、负压吸气区、后部导流区和前部湍流区，在所述的对冲管内依次形成后部湍流区、喷射区和扩径区。本发明的优点是：通过设置前部导流区、变径区、束流区、负压吸气区、后部导流区、前部湍流区、后部湍流区、喷射区和扩径区，实现了气泡的纳米化。

Description

一种对冲式微纳米气泡发生装置
技术领域
本发明涉及一种对冲式微纳米气泡发生装置，属于气泡发生领域。
背景技术
众所周知，微纳米发生器对于实现气体的微纳米化，有着重要的作用，市面上有好多设备采用了它，例如富氢水机，曝气机等等，有着极其广泛的应用。但是市面上对于微纳米气泡发生器的研制，大多采用小孔结构或者小孔网等结构来实现，但是均都存在较大的弊端：
小孔结构或者小孔网等结构的微纳米气泡发生器，极其容易堵塞，一旦有较大的颗粒物，就会导致无法通水，设备故障，设置运行时间长了以后，由于水中水垢的存在，会导致小孔结构堵塞。也会导致设备故障。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种对冲式微纳米气泡发生装置，本发明的技术方案是：
一种对冲式微纳米气泡发生装置，包括进水主管、导流弯管和对冲管，所述进水主管的一端形成进水口，另一端形成出水口，在所述进水主管的出水口处安装有两根导流弯管，两根所述的导流弯管沿进水主管对称设置，在每一所述导流弯管的出水端口处安装有沿水平方向设置的对冲管，两根所述的对冲管之间形成气泡发生空间；在所述的导流弯管内依次形成前部导流区、变径区、束流区、负压吸气区、后部导流区和前部湍流区，在所述的对冲管内依次形成后部湍流区、喷射区和扩径区，在接近所述负压吸取区处的导流弯管上安装有防水体逆流单元；所述变径区的扩口端与前部导流区连通，缩口端与所述的束流区连通，在所述的束流区与后部导流区之间的连通处设置有所述的负压吸气区。
所述的防水体逆流单元包括进气管、橡胶垫、密封球和复位弹簧，在所述导流弯管的侧壁上设置有与负压吸气区连通的进气管，在所述的进气管内形成阶梯通道，该阶梯状通道的中部通道的直径大于两侧部通道的直径，在所述阶梯通道的中部通道内依次安装有橡胶垫、密封球和复位弹簧，该复位弹簧的一端顶在其中一侧部通道上，另一侧顶在密封球上，所述的密封球在复位弹簧的作用下远离或紧贴所述的橡胶垫，对阶梯状通道的另一侧部通道进行启闭。
在所述的后部导流区内形成四个区域，分别依次为直通区、孔径变化区、孔径固定区和倒角区；所述的直通区用于引导水流进入后部导流区，所述直通区的孔道的直径大于束流区的孔道直径。
所述的孔径变化区的侧壁呈渐变曲线状设置，在所述孔径变化区，所述导流弯管内的水流撞击导流弯管的内壁后，由于孔径变化区的孔道的孔径沿着水流的运行方向是不断缩小的，当水流经过导流弯管时，对水流产生阻力；其中孔径变化区的孔道的最小直径d1与孔径最大的直径D1之间的比例设定为d1≥D1/2。
所述的孔径固定区的孔道直径小于直通区的孔道直径，用于形成稳定的水流；所述孔径固定区的孔道长度为L1，孔道直径为D2,L1≥2D2~2.5D2，以便使水流在孔径固定区形成稳定集中的水流束。
所述的倒角区用于使经过倒角区的水流形成逆流水流束，逆流水流束与水平方向形成作用力夹角，使部分水流束会沿着倒角的切面方向再次返流至倒角区。
在所述的前部湍流区，水流在从倒角区进入前部湍流区后，撞击到导流弯管的内壁，水流向四周扩散，前部湍流区的水流沿着导流弯管的内壁返流，返流的水流与从倒角区进入的主水流束进行冲撞后形成湍流，湍流在剪切力的作用下不断被粉碎形成气泡。 所述前部湍流区的腔体的截面呈凹字型或W型设置。
在所述前部湍流区的腔体内设置有数根棱柱，相邻两根棱柱之间形成间距，在每一所述棱柱上设置有数根撞击杆，每一所述的撞击杆与棱柱垂直设置。
在所述前部湍流区的腔体内设置有数根棱柱，相邻两根棱柱之间形成间距，在每一所述棱柱上设置有螺旋槽。
在所述前部湍流区的腔体内铺设有金属网。
当水流经过进水主管流入束流区，由于束流区的孔道直径小于前部导流区的孔道直径，水流在经过束流区后，流速会瞬间增加，加速的水流经过负压吸气区后进入后部导流区，同时在负压吸气区处形成负压区域，由于进气管外的气体为零压，所以气体通过进气管进入加速的水流，形成文丘里效应进行吸气。
所述后部湍流区的一端通过连通管与所述的前部湍流区连通，后端与所述喷射区的扩径端口连通，该喷射区的缩径端口处与扩径区连通，该扩径区呈喇叭口状设置；该连通管的管径小于所述后部湍流区的孔道直径；在所述的后部湍流区的内壁设置有螺旋通道，在所述的螺旋通道内转动地安装有旋转件，该旋转件在水流的作用下与所述的对冲管转动配合；当具有流动速度的水流经过旋转件后射入喷射区，水流在脱离旋转件后，在喷射区还保持沿着对冲管内壁旋转的水流束，带动周围的水流进行旋转；在水流的旋转过程中，由于气体与液体的密度不同，使得水流在高速旋转的腔体中，液体在外围，气体在内侧，形成气体负压轴，气体负压轴一直延伸至喷射区的缩径端，与旋转的水流一起射出旋转腔，旋转的气体、液体与气泡发生空间处的液体形成剪切力，将气泡不断切割形成微纳米气泡。
本发明的优点是：通过设置前部导流区、变径区、束流区、负压吸气区、后部导流区、前部湍流区、后部湍流区、喷射区和扩径区，实现了气泡的纳米化，两个对冲管中的旋转件的旋转方向一致，从两根对冲管出来的水流进行对冲时，形成锥形的旋转水流，中间为负压气体，一个旋转水流切割的是静止的外部水体，形成微纳米效果，而两个对冲管，使原本与静止水流相切割的气泡，变为两个相互逆向的旋转水流，对气泡微纳米化的效果更好。
具有以下优点：
（1）不易堵塞，摆脱了市面上的小孔径高压的工艺，从而不易堵塞；
（2）低功耗，摆脱了气液混合泵的影响，直接使用管道增压泵或变频泵，相比较市面上的设备而言，优点如下：
（2-1）减少了设备的制作成本，同规格的气液混合泵的采购成本高于增加泵或变频泵；
（2-2）后期运行成本低，同规格的气液混合泵的采购功率高于增加泵或变频泵；可以实现流量的叠加。摆脱了气液混合泵的限制，就摆脱了流量限制，按照基本的规格量叠加即可，从而实现大流量微纳米富氢水制作；
（2-3）噪音小，气液混合泵在运转时会发出较大的刺耳的声音，但是使用管道增压泵或变频泵，运行的声音就很低，尤其是变频泵，基本上可以显示低音运行；
（2-4）提高水泵的使用寿命，市面上使用的气液混合泵为泵前进气，其中存在的气泡会对水泵的叶片产生气蚀，较少水泵的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的主体结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是本发明的后部导流区、负压吸气区与束流区的关系示意图。
图5是图4中后部导流区的结构示意图。
图6是本发明的防水体逆流单元的结构示意图。
图7是本发明的两根对冲管的工作原理示意图。
图8是本发明的前部湍流区的工作原理示意图。
图9是本发明前部湍流区的第一种实施例的结构示意图。
图10是本发明前部湍流区的第二种实施例的结构示意图。
图11是本发明前部湍流区的第三种实施例的结构示意图。
图12是本发明前部湍流区的第四种实施例的结构示意图。
图13是本发明前部湍流区的第五种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
参见图1至图13，本发明涉及一种对冲式微纳米气泡发生装置，包括进水主管1、导流弯管2和对冲管3，所述进水主管1的一端形成进水口，另一端形成出水口，在所述进水主管1的出水口处安装有两根导流弯管2，两根所述的导流弯管2沿进水主管对称设置，在每一所述导流弯管2的出水端口处安装有沿水平方向设置的对冲管3，两根所述的对冲管3之间形成气泡发生空间，两个对冲管3中的旋转件20的旋转方向一致，从两根对冲管2出来的水流进行对冲时，形成锥形的旋转水流；在所述的导流弯管2内依次形成前部导流区5、变径区6、束流区7、负压吸气区8、后部导流区9和前部湍流区10，在所述的对冲管2内依次形成后部湍流区11、喷射区12和扩径区13，在接近所述负压吸取区8处的导流弯管2上安装有防水体逆流单元；所述变径区6的扩口端与前部导流区5连通，缩口端与所述的束流区7连通，在所述的束流区7与后部导流区9之间的连通处设置有所述的负压吸气区8。
所述的防水体逆流单元包括进气管4、橡胶垫17、密封球18和复位弹簧19，在所述导流弯管2的侧壁上设置有与负压吸气区8连通的进气管4，在所述的进气管4内形成阶梯通道，该阶梯状通道的中部通道24的直径大于两侧部通道的直径，在所述阶梯通道的中部通道24内依次安装有橡胶垫27、密封球28和复位弹簧29，该复位弹簧29的一端顶在其中一侧部通道16上，另一侧顶在密封球18上，所述的密封球18在复位弹簧19的作用下远离或紧贴所述的橡胶垫17，对阶梯状通道的另一侧部通道15进行启闭。
通常情况下，气流会通过进气管4流入，气压会在密封球28上施加压力，压缩复位弹簧29形成孔隙，气体进入。而当密封球28紧压复位弹簧29时，导致文丘里效应无法形成水体会通过进气管4流出，而此时由于复位弹簧29的效果在由负压形成正压的转换过程中，密封球在复位弹簧压力的作用下，会对密封球28施加压力使球体一直会与橡胶垫27接触，从而形成密封效果，阻止了水体逆流。
通过水泵使水流经过进水主管1流入束流区7，由于束流区7的孔道直径小于前部导流区5的孔道直径，水流在经过束流区7后，流速会瞬间增加，加速的水流经过负压吸气区8后进入后部导流区9，同时在负压吸气区8处形成负压区域，由于进气管4外的气体为零压，所以气体通过进气管4进入加速的水流，形成文丘里效应进行吸气。
在所述的后部导流区内形成四个区域，分别依次为直通区A、孔径变化区B、孔径固定区C和倒角区D；所述的直通区A用于引导水流进入后部导流区，所述直通区A的孔道的直径大于束流区的孔道直径，由于更好的形成密封效果和导流效果，两者的直径尺寸相差不宜过大。
所述的孔径变化区B的侧壁呈渐变曲线状设置，在所述孔径变化区，所述导流弯管2内的水流撞击导流弯管2的内壁后，由于孔径变化区的孔道的孔径沿着水流的运行方向是不断缩小的，当水流经过导流弯管2时，对水流产生阻力；其中孔径变化区的孔道的最小直径d1与孔径最大的直径D1之间的比例设定为d1≥D1/2；不同曲线结构所造成的不同的碰撞结果，弧度结构越平缓结构对于水流的干扰性越差，弧度结构越陡的结构，对水流的干扰性越强。对水流的干扰性是指变化的水流对原水流的影响，其实水流抗干扰性最差的结构为水流在内壁的碰撞点圆弧的切线与水流碰到内壁折射后的水流方向相平行，由此规律形成的而结构曲线的内壁，且光滑的内壁，对原水流的干扰性最差。
所述的孔径固定区C的孔道直径小于直通区的孔道直径，用于形成稳定的水流；所述孔径固定区C的孔道长度为L1，孔道直径为D2,L1≥2D2~2.5D2，以便使水流在孔径固定区C形成稳定集中的水流束。
在孔径固定区C，假设后部形成了预设强度的压力，导致水流形成逆流效果，此时逆流水流的作用力首先会形成在C区域的右端侧的切面上，此时逆流水流也会作用在倒角区D的倒角处，由于倒角的存在会对逆流水流产生作用力夹角，使部分水流会沿着倒角的切面方向倾斜着流向进入倒角区D的水流束，由于水流束与切面方向的水流存在夹角，一方面会对有沿着水流与腔体内壁接触的间隙处逆流而上的水流产生导流的效果，一定程度上会阻碍水流逆流而上，另一方面会引导水流进入主水流束。
所述的倒角区D用于使经过倒角区D的水流形成逆流水流束，逆流水流束与水平方向形成作用力夹角，使部分水流束会沿着倒角的切面方向再次返流至倒角区D。
在所述的前部湍流区10，水流在从倒角区D进入前部湍流区10后，撞击到导流弯管2的内壁，水流向四周扩散，前部湍流区10的水流沿着导流弯管2的内壁返流，返流的水流与从倒角区D进入的主水流束进行冲撞后形成湍流，湍流在剪切力的作用下不断被粉碎形成气泡。
如图9所示，所述前部湍流区10的腔体的截面呈凹字型设置；还可以如图10所示，呈W型设置，实现导流效果。
如图11所示，在所述前部湍流区10的腔体内设置有数根棱柱，相邻两根棱柱之间形成间距，在每一所述棱柱上设置有数根撞击杆，每一所述的撞击杆与棱柱垂直设置，棱柱具有细小尖锐的特点，来满足微小气泡的碰撞效果。
如图12所示，在所述前部湍流区10的腔体内设置有数根棱柱，相邻两根棱柱之间形成间距，在每一所述棱柱上设置有螺旋槽。
如图13所示，在所述前部湍流区10的腔体内铺设有金属网。
所述后部湍流区11的一端通过连通管与所述的前部湍流区10连通，后端与所述喷射区12的扩径端口连通，该喷射区12的缩径端口处与扩径区13连通，该扩径区13呈喇叭口状设置；该连通管的管径小于所述后部湍流区的孔道直径；在所述的后部湍流区11的内壁设置有螺旋通道，在所述的螺旋通道内转动的安装有旋转件20，该旋转件20在水流的作用下与所述的对冲管转动配合。
水流束在射入前部湍流区10后，在前部湍流区10与先前流入的水流混合碰撞后，会顺着连通管流入后部湍流区11，水流和气泡在后部湍流区11中不断混合剪切，不断缩小，形成微纳米气泡。且在后部湍流区中进一步混合碰撞。
当具有流动速度的水流经过旋转件20后射入喷射区12，水流在脱离旋转件20后，在喷射区12还保持沿着对冲管3内壁旋转的水流束，带动周围的水流进行旋转；在水流的旋转过程中，由于气体与液体的密度不同，使得水流在高速旋转的腔体中，液体在外围，气体在内侧，形成气体负压轴，气体负压轴一直延伸至喷射区的缩径端，与旋转的水流一起射出旋转腔，旋转的气体、液体与气泡发生空间处的液体形成剪切力，将气泡不断切割形成微纳米气泡。
两个对冲管3中的旋转件20的旋转方向一致，从两根对冲管3出来的水流进行对冲时，形成锥形的旋转水流，中间为负压气体，一个旋转水流切割的是静止的外部水体，形成微纳米效果，而两个对冲管3，使原本与静止水流相切割的气泡，变为两个相互逆向的旋转水流，对气泡微纳米化的效果更好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，包括进水主管、导流弯管和对冲管，所述进水主管的一端形成进水口，另一端形成出水口，在所述进水主管的出水口处安装有两根导流弯管，两根所述的导流弯管沿进水主管对称设置，在每一所述导流弯管的出水端口处安装有沿水平方向设置的对冲管，两根所述的对冲管之间形成气泡发生空间；在所述的导流弯管内依次形成前部导流区、变径区、束流区、负压吸气区、后部导流区和前部湍流区，在所述的对冲管内依次形成后部湍流区、喷射区和扩径区，在接近所述负压吸取区处的导流弯管上安装有防水体逆流单元；所述变径区的扩口端与前部导流区连通，缩口端与所述的束流区连通，在所述的束流区与后部导流区之间的连通处设置有所述的负压吸气区。
2.根据权利要求1所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的防水体逆流单元包括进气管、橡胶垫、密封球和复位弹簧，在所述导流弯管的侧壁上设置有与负压吸气区连通的进气管，在所述的进气管内形成阶梯通道，该阶梯状通道的中部通道的直径大于两侧部通道的直径，在所述阶梯通道的中部通道内依次安装有橡胶垫、密封球和复位弹簧，该复位弹簧的一端顶在其中一侧部通道上，另一侧顶在密封球上，所述的密封球在复位弹簧的作用下远离或紧贴所述的橡胶垫，对阶梯状通道的另一侧部通道进行启闭。
3.根据权利要求1或2所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，在所述的后部导流区内形成四个区域，分别依次为直通区、孔径变化区、孔径固定区和倒角区；所述的直通区用于引导水流进入后部导流区，所述直通区的孔道的直径大于束流区的孔道直径；
所述的孔径变化区的侧壁呈渐变曲线状设置，在所述孔径变化区，所述导流弯管内的水流撞击导流弯管的内壁后，由于孔径变化区的孔道的孔径沿着水流的运行方向是不断缩小的，当水流经过导流弯管时，对水流产生阻力；其中孔径变化区的孔道的最小直径d1与孔径最大的直径D1之间的比例设定为d1≥D1/2；
所述的孔径固定区的孔道直径小于直通区的孔道直径，用于形成稳定的水流；所述孔径固定区的孔道长度为L1，孔道直径为D2,L1≥2D2~2.5D2，以便使水流在孔径固定区形成稳定集中的水流束；
所述的倒角区用于使经过倒角区的水流形成逆流水流束，逆流水流束与水平方向形成作用力夹角，使部分水流束会沿着倒角的切面方向再次返流至倒角区。
4.根据权利要求3所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，在所述的前部湍流区，水流在从倒角区进入前部湍流区后，撞击到导流弯管的内壁，水流向四周扩散，前部湍流区的水流沿着导流弯管的内壁返流，返流的水流与从倒角区进入的主水流束进行冲撞后形成湍流，湍流在剪切力的作用下不断被粉碎形成气泡。
5.根据权利要求4所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述前部湍流区的腔体的截面呈凹字型或W型设置。
6.根据权利要求4所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，在所述前部湍流区的腔体内设置有数根棱柱，相邻两根棱柱之间形成间距，在每一所述棱柱上设置有数根撞击杆，每一所述的撞击杆与棱柱垂直设置。
7.根据权利要求4所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，在所述前部湍流区的腔体内设置有数根棱柱，相邻两根棱柱之间形成间距，在每一所述棱柱上设置有螺旋槽。
8.根据权利要求6所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，在所述前部湍流区的腔体内铺设有金属网。
9.根据权利要求8所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，当水流经过进水主管流入束流区，由于束流区的孔道直径小于前部导流区的孔道直径，水流在经过束流区后，流速会瞬间增加，加速的水流经过负压吸气区后进入后部导流区，同时在负压吸气区处形成负压区域，由于进气管外的气体为零压，所以气体通过进气管进入加速的水流，形成文丘里效应进行吸气。
10.根据权利要求8所述的一种对冲式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述后部湍流区的一端通过连通管与所述的前部湍流区连通，后端与所述喷射区的扩径端口连通，该喷射区的缩径端口处与扩径区连通，该扩径区呈喇叭口状设置；该连通管的管径小于所述后部湍流区的孔道直径；在所述的后部湍流区的内壁设置有螺旋通道，在所述的螺旋通道内转动的安装有旋转件，该旋转件在水流的作用下与所述的对冲管转动配合；当具有流动速度的水流经过旋转件后射入喷射区，水流在脱离旋转件后，在喷射区还保持沿着对冲管内壁旋转的水流束，带动周围的水流进行旋转；在水流的旋转过程中，由于气体与液体的密度不同，使得水流在高速旋转的腔体中，液体在外围，气体在内侧，形成气体负压轴，气体负压轴一直延伸至喷射区的缩径端，与旋转的水流一起射出旋转腔，旋转的气体、液体与气泡发生空间处的液体形成剪切力，将气泡不断切割形成微纳米气泡。
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