CN205850620U - 微气泡发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于气泡发生装置技术领域，涉及一种微气泡发生器。本实用新型提供的微气泡发生器，包括主流管和进气管，主流管包括依次连通的收缩段、喉部和扩散段，喉部内设置有微孔管段，与微孔管段相对应的外侧设置有扩大段，扩大段与微孔管段形成一独立的环形进气空间，进气管与扩大段连接并与环形进气空间相连通。本实用新型提供的微气泡发生器可以用于工业废水处理的气浮装置中，也可以作为生化装置的进水部件，以提高气液传质效率，强化气液混合，减小气泡的尺寸。

Description

微气泡发生器

技术领域

本实用新型属于气泡发生装置技术领域，具体涉及一种微气泡发生器。

背景技术

微气泡已被广泛应用于石油化工、采矿等领域的两相之间热交换和质量传递过程,以及环境工程中污水的净化处理,尤其是近年来在水处理方面广泛应用的气浮技术,对气泡的性能要求更高,还被应用于动力、冶金、核能、医学等众多领域。根据微气泡产生的方式,常规方法可分为射流法、机械分散法、超声波空化法和电解法等。

射流法通过使用类似孔板流量计或文丘里管的变径方法，使流体因管路局部变化增加流速而压力降低，从而引入气相，或利用液相旋流在中心产生负压区的方式引入气相，之后利用高速流体产生的高度湍流和剪切将气体切割为微气泡。但是该方法产生的微气泡粒径较大，而且其效率受射流器或高速文丘里管出口孔径的影响较大。

机械分散法通过将水与空气同时通入容器中进行搅拌，在高速的剪切与搅拌过程中将气体切割成微小气泡。机械分散法具有效率高，产生气泡数量多等优点，但因其需要使用大功率高转速电机实现高速剪切搅拌，故而有设备的制造要求较高，加工难度较大且其产生的气泡尺寸难以控制。

超声波空化法主要原理是在超声波作用下，液体中的较小气泡会出现生长、收缩、振荡及崩溃等现象，利用这一原理在超声波负半周时拉伸液体，使其产生负压，当负压低于液体空化压力时，将引发液体内部空化，产生尺寸为微米级的微气泡。超声波空化法存在功耗较大、效率偏低等缺点。

电解法是向废水中加入一定电流,则废水被电解出H₂、O₂和CO₂等微小气泡,这些微小气泡浮载能力大,它将吸附废水中微小悬浮物并上浮加以去除,以达到净水的目的。该工艺简单，设备小，但耗电大，能耗高。

鉴于上述几种微气泡产生技术的不足，有必要进一步开发新型的微气泡发生方法或设置，以解决目前该技术面临的主要困难，即能耗高、占地面积大、气泡尺寸不可控、产生的气泡不够均匀微细等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、混合效果好、产生的气泡更加均匀微细的微气泡发生器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种微气泡发生器，包括主流管和进气管，所述主流管包括依次连通的收缩段、喉部和扩散段，所述喉部内设置有微孔管段，与所述微孔管段相对应的外侧设置有扩大段，所述扩大段与所述微孔管段形成一独立的环形进气空间，所述进气管与所述扩大段连接并与所述环形进气空间相连通。

在本实用新型的可选方案中，所述主流管还包括与所述收缩段相连通的入口段和与所述扩散段相连通的出口段，所述入口段、收缩段、喉部、微孔管段、扩散段与出口段同轴心连接；

所述进气管、扩大段与微孔管段共同构成气体通道，所述入口段、收缩段、喉部、微孔管段、扩散段与出口段共同构成气液通道。

在本实用新型的可选方案中，所述微孔管段设有微孔管，所述微孔管为金属管、陶瓷膜管或者有机膜管。

在本实用新型的可选方案中，所述金属管为烧结金属粉末微孔管、金属微孔膜管或者金属烧结网管。

在本实用新型的可选方案中，所述微孔管的微孔孔径为0.1～50微米，所述微孔管段的管壁厚度为0.5～50毫米。

在本实用新型的可选方案中，所述微孔管的微孔孔径为0.5～10微米，所述微孔管段的管壁厚度为1～10毫米。

在本实用新型的可选方案中，所述喉部包括由文丘里效应产生的负压区，所述微孔管段设置在所述文丘里效应产生的负压区内。

在本实用新型的可选方案中，所述微孔管段的长度为所述喉部长度的1/5～1/2；优选为所述喉部长度的1/5～1/4。

在本实用新型的可选方案中，所述收缩段的直径由入口至出口逐渐减小，所述微孔管段为直管状，所述微孔管段直径为所述收缩段出口直径的1.1～5倍,优选2～3倍。

在本实用新型的可选方案中，所述进气管焊接在所述扩大段的外壁上，所述微孔管段与所述扩大段焊接或者卡接。

本实用新型提供的微气泡发生器适用于工业废水净化处理的气浮装置中，或者也可作为生化装置的进水部件，以提高气液传质效率。

随着材料加工合成技术的不断进步和普遍应用，微孔材料生产技术日益提高，基于微孔介质材料的微气泡发生技术得以实现。比如在气浮法水处理工艺中，采用微孔、扩散板或微孔管直接向气浮池通入压缩空气或采用水泵吸水管吸气、水力喷射器、高速叶轮等向水中充气,可分为扩散板曝气气浮、水泵吸水管吸气气浮、射流气浮、叶轮气浮等。

微孔分散法的基本原理是，利用气液两相间的压力差，压力较高的气体通过微孔材料形成微细气流，在液相的剪切冲刷作用下形成微细气泡并分散在液相中。本实用新型提供的微气泡发生器借助射流法和微孔分散法的基本理论，并利用空化效应来加速微孔表面的气泡的脱离，通过调节水流冲刷微孔管的速度以避免气泡在介质表面长大，减小气泡的尺寸，强化气液混合，增强气液混合效率，在气液混合领域具有明显的价值。

本实用新型的有益效果在于：

1、混合效果好

本实用新型提供的微气泡发生器，采用了气泡生成的组合方法，微孔管段部位的多点接触和空化效应形成的负压抽吸相结合，细化气泡，混合效果好。且气液两相在微孔管段表面实现气液混合，文丘里效应形成局部负压，通过对气体强烈的抽吸，加速微气泡的脱离，增强气液混合效率。

2、气泡尺寸小

本实用新型通过喉部混合区液体的湍流回旋作用，反复冲刷微孔膜内表面生成的气泡，降低生成气泡的尺寸，产生的气泡粒径细小、均匀。

3、结构简单

本实用新型提供的微气泡发生器，结构简单、紧凑，有效节省空间，不含转动部件，能够长期稳定运行，拆装方便，便于安装维护；同时能耗少，运行成本低。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型提供的微气泡发生器的结构示意图。

附图标记：

1-入口段； 2-收缩段； 3-喉部；

4-扩散段； 5-出口段； 6-微孔管段；

7-扩大段； 8-环形进气空间； 9-进气管；

D1-收缩段出口直径； D2-微孔管段直径。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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实用新型中的具体含义。

下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例

图1为本实用新型提供的微气泡发生器的结构示意图，如图1所示，本实施例提供一种微气泡发生器，包括主流管和进气管9，主流管包括依次连通的入口段1、收缩段2、喉部3、扩散段4和出口段5，喉部3内设置有微孔管段6，与微孔管段6相对应的外侧设置有扩大段7，扩大段7与微孔管段6形成一独立的环形进气空间8，进气管9与扩大段7连接并与环形进气空间8相连通；入口段1、收缩段2、喉部3、微孔管段6、扩散段4与出口段5同轴心连接；进气管9、扩大段7与微孔管段6共同构成气体通道，入口段1、收缩段2、喉部3、微孔管段6、扩散段4与出口段5共同构成气液通道。

本实施例提供的微气泡发生器适用于工业废水净化处理的气浮装置中，或者也可作为生化装置的进水部件，以提高气液传质效率。

本实施例中，入口段1为直管状，收缩段2的直径逐渐减小，喉部3为直管状，扩散段4直径由喉部3直径逐渐增大至出口段5直径，出口段5为直管状；其中，喉部3设置有扩大段7和微孔管段6，扩大段7和微孔管段6位置相对应。本实施例利用多孔介质特性实现多点微孔进气，同时利用文丘里管的压力变化的原理，加速气液混合，快速移走气泡，保证生成尽量多的微气泡，起到强化混合的效果。

微孔管段6设有微孔管，微孔管为金属管、陶瓷膜管或者有机膜管，其中，金属管为烧结金属粉末微孔管、金属微孔膜管或者金属烧结网管。也就是说，微孔管段6选用的微孔材料可以为烧结金属粉末微孔管、金属微孔膜材料、烧结金属纤维微孔材料、陶瓷膜材料、有机膜材料或者其它类型的微孔材料，这些微孔材料均为常规微孔材料。本实施例中，微孔管段6采用的微孔材料为烧结金属粉末微孔管。

喉部3包括由文丘里效应产生的负压区，微孔管段6设置在文丘里效应产生的负压区内。微孔管段6的长度为喉部3长度的1/5～1/2，优选1/5～1/4。本实施例利用多孔介质特性实现多点微孔进气，同时通过压力变化形成的负压效应，对气泡进行抽吸，使气泡在成长中快速脱离微孔管段6内壁，起到强化微气泡生成和混合的效果；微孔管段6的长度为喉部3总长度的1/5～1/4,该区域内入口段1压力沿水流方向快速降低并在此位置形成一段相对稳定的负压区。

微孔管的微孔孔径为0.1～50微米，微孔管段6的管壁厚度为0.5～50毫米。优选地，微孔管的微孔孔径为0.5～10微米，微孔管段6的管壁厚度为1～10毫米。

微孔的孔径小则产生的气泡也相应会小，气泡尺寸最好与水处理中需要通过气浮法除去的颗粒粒径大小相匹配，不能太大；而管壁的壁厚尺寸则是在保证微孔管强度的基础上使壁厚不超过50毫米、甚至10毫米，因为壁厚过厚会增大进气阻力。

本实施例中，进气管9焊接在扩大段7的外壁上，微孔管段6与扩大段7焊接或者卡接，当微孔管段6微孔材质为金属微孔材质时，可采用焊接的方式，其他微孔材质可采用卡接的方式，方便安装与拆卸。

收缩段2的直径由入口至出口逐渐减小，微孔管段6为直管状，微孔管段直径D2为收缩段出口直径D1的1.1～5倍，优选2～3倍。

本实用新型的微气泡发生器的收缩段出口直径D1尺寸与微孔管段直径D2尺寸并不相等，可以通过改变D1与D2的比值，以使微孔管段6靠近内壁处产生湍流回旋作用，气泡从微孔管表面脱离后，被靠近微孔管段6边壁处的漩涡卷入射流边界层，并在混合段末端与水相充分混合，改善相同流量下流体与微孔管接触条件，从而获得不同尺寸分布的气泡流。

本实用新型的微气泡发生器工作时，待处理液相物流首先经入口段1进入收缩段2，经过喉部3时速度增大数倍，由于D2大于D1，在微孔管段6壁面处产生低压漩涡，当微孔管内侧压力低于外侧压力时，气体经环形进气空间8被吸入微气泡发生器，在微孔管段6内壁表面与液相物流相接触，气相物流以微米级气泡的形式进入液流中。在微孔管内壁处，气液物流多点接触，在高速流体所产生的曳力作用下，孔口处的气泡提前脱离并被及时带走，更加有利于气泡尺寸的减小。该发生器还利用空化效应，一方面产生负压对气体产生抽吸作用，另一方面当气液混合物进入压力较高的区域，空化泡进行分裂和溃灭，形成的大冲击力使气泡进一步破碎成为更小的气泡，在湍流作用下便于形成更稳定的气液混合物流。经过本实用新型的微气泡发生器，可强化水处理过程中的气液传质效率，气泡尺寸更小，在气液混合领域应用价值明显。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微气泡发生器，其特征在于，包括主流管和进气管，所述主流管包括依次连通的收缩段、喉部和扩散段，所述喉部内设置有微孔管段，与所述微孔管段相对应的外侧设置有扩大段，所述扩大段与所述微孔管段形成一独立的环形进气空间，所述进气管与所述扩大段连接并与所述环形进气空间相连通。

2.根据权利要求1所述的微气泡发生器，其特征在于，所述主流管还包括与所述收缩段相连通的入口段和与所述扩散段相连通的出口段，所述入口段、收缩段、喉部、微孔管段、扩散段与出口段同轴心连接；

所述进气管、扩大段与微孔管段共同构成气体通道，所述入口段、收缩段、喉部、微孔管段、扩散段与出口段共同构成气液通道。

3.根据权利要求1或2所述的微气泡发生器，其特征在于，所述微孔管段设有微孔管，所述微孔管为金属管、陶瓷膜管或者有机膜管。

4.根据权利要求3所述的微气泡发生器，其特征在于，所述金属管为烧结金属粉末微孔管、金属微孔膜管或者金属烧结网管。

5.根据权利要求3所述的微气泡发生器，其特征在于，所述微孔管的微孔孔径为0.1～50微米，所述微孔管段的管壁厚度为0.5～50毫米。

6.根据权利要求5所述的微气泡发生器，其特征在于，所述微孔管的微孔孔径为0.5～10微米，所述微孔管段的管壁厚度为1～10毫米。

7.根据权利要求1所述的微气泡发生器，其特征在于，所述喉部包括由文丘里效应产生的负压区，所述微孔管段设置在所述文丘里效应产生的负压区内。

8.根据权利要求1所述的微气泡发生器，其特征在于，所述微孔管段的长度为所述喉部长度的1/5～1/2。

9.根据权利要求1、2、4～8任一项所述的微气泡发生器，其特征在于，所述收缩段的直径由入口至出口逐渐减小，所述微孔管段为直管状，所述微孔管段直径为所述收缩段出口直径的1.1～5倍。

10.根据权利要求1、2、4～8任一项所述的微气泡发生器，其特征在于，所述进气管焊接在所述扩大段的外壁上，所述微孔管段与所述扩大段焊接或者卡接。