CN209810139U - 一种水力空化发生装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种水力空化发生装置，包括箱体和驱动机构，在所述箱体上设有相对设置的进液口和出液口，在所述箱体内设有组合式空化机构，所述组合式空化机构包括离心式空化机构和环形孔板空化机构，所述环形孔板空化机构环绕设置在所述离心式空化机构的外围，所述驱动机构安装在所述箱体上并与所述离心式空化机构相连接，并且所述驱动机构通过驱动所述离心式空化机构运动，使得流经箱体内的液体介质分别在所述离心式空化机构和环形孔板空化机构的作用下发生空化。本申请通过在箱体内设置离心式空化机构以及包围在所述离心式空化机构外部的环形孔板空化机构，使得液体介质在发生多次水力空化效应。

Description

一种水力空化发生装置

技术领域

本申请涉及空化设备技术领域，特别涉及一种水力空化发生装置。

背景技术

水力空化是指液体内局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸汽或气体的空穴的形成、发展和溃灭的过程。空化效应可使气相反应区的温度达到 5200K左右，液相反应区的有效温度达到1900K左右，局部压力在5.05×10⁷Pa，温度变化率高达10K/S，并伴有强烈的冲击波和时速达400km的微射流。空化可使机械设备性能下降，产生振动、噪声和空蚀等破坏，造成巨大的损失与风险。另一方面，空化也可以被有效地加以利用，对化学反应、物理过程等起到积极的促进与强化作用，从而达到高效、节能、无二次污染等处理效果。

根据空化产生的因素，空化通常分为声空化、光空化、水力空化和粒子空化四种空化类型，结合空化的效率以及工业化应用的难易程度，声空化、水力空化得到了更为广泛的关注与应用。声空化的小规模应用比较成熟，但声空化相对于水力空化来说，具有强度小、空化效率低、难以进行规模化工业应用等特点。相对于声空化，水力空化具有强度大、效率高、设备结构简单、易于实现大规模工业化应用的潜力，所以目前水力空化在能源、化工以及环保等领域得到较为广泛的探索性应用。

然而，尽管水力空化技术在多个领域的应用与研究已经逐步深化，但工业化应用仍处于较为初级的阶段，存在着处理通量小、空化强度小、效率低、设计结构复杂、难以大规模工业化应用等问题和缺陷。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水力空化发生装置。

为实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：

一种水力空化发生装置，包括箱体1和驱动机构6，在所述箱体1上设有相对设置的进液口2和出液口3，在所述箱体1内设有组合式空化机构，所述组合式空化机构包括离心式空化机构4和环形孔板空化机构5，所述环形孔板空化机构5环绕设置在所述离心式空化机构4的外围，所述驱动机构6安装在所述箱体1上并与所述离心式空化机构4相连接，并且所述驱动机构6通过驱动所述离心式空化机构4运动，使得流经箱体1内的液体介质分别在所述离心式空化机构4和环形孔板空化机构5的作用下发生空化。

可选的，所述组合式空化机构包括多个离心式空化机构4和一个所述环形孔板空化机构5，所述驱动机构6包括转动主轴61和驱动电机62，所述转动主轴61位于所述箱体1的中心线上，所述多个离心式空化机构4安装在所述转动主轴61的一端，所述环形孔板空化机构5设置在所述多个离心式空化机构4的外围，所述转动主轴61的另一端穿过所述箱体1的侧壁与所述驱动电机62相连接。

可选的，所述离心式空化机构4包括相邻设置的转子41和定子42，所述转子41固定安装在所述转动主轴61上并随所述转动主轴61同步转动，所述定子42安装在所述转动主轴61上并相对所述转子41静止。

可选的，所述转子41包括转子本体411，在所述转子本体411的侧壁上设有多个转子齿牙412，所述多个转子齿牙412沿所述转子本体411的周向均匀间隔设置，并在每个所述转子齿牙412的端面上设有第一错合面413，所述定子42包括定子本体421，在所述定子本体421的侧壁上设有多个定子齿牙 422，所述多个定子齿牙422沿所述定子本体421的周向均匀间隔设置，并在每个所述定子齿牙422的端面上设有第二错合面423，所述转子齿牙412与所述定子齿牙422相对设置使得所述第一错合面413在所述驱动机构6的作用下与所述第二错合面423分离或交错。

可选的，所述转子本体411和定子本体421均为圆盘状结构，并且所述转子本体411的外径与所述定子本体421的外径相同，在所述转子本体411的侧壁上沿所述转子本体411的周向均匀间隔设置有十二个转子齿牙412，在所述定子本体421的侧壁上沿所述定子本体421的周向均匀间隔设置有十二个定子齿牙422。

可选的，所述第一错合面413为斜面，所述第二错合面423为平直面。

可选的，所述环形孔板空化机构5包括基板51和多个通孔52，所述多个通孔52均匀分布在所述基板51的侧壁上，并且在每个所述通孔52的两端设有扩孔。

可选的，所述基板51的厚度与所述通孔52的直径之间的比值为3:1，所述多个通孔52的过流面积之和与所述基板51的展开面积之间的比值为0.07:1。

可选的，所述通孔52的分布方式为正菱形、正方形或正三角形，所述扩孔的角度为10°至30°。

可选的，所述箱体1为圆柱形的箱体1，所述进液口2和出液口3分别设置在所述箱体1的顶部和底部并分别位于所述箱体1的对角处。

本申请的水力空化发生装置通过在箱体内设置离心式空化机构以及包围在所述离心式空化机构外部的环形孔板空化机构，形成一种组合式的水力空化发生装置，使得液体介质在流经所述箱体的过程中会在离心式空化机构和环形孔板空化机构的作用下发生多次水力空化效应，具有处理通量大、空化效率高、能耗低、结构简单、适合大规模工业化应用、减少占地面积，降低成套系统制造及运营成本等优点，同时，通过驱动机构能够控制离心式空化机构的运转从而控制空化的效果，从而使得本申请具有良好的可控性，本申请在液体处理过程中不添加任何化学药剂，借助水力空化效应过程中产生的高温、高压、冲击波微射流，对化学反应、物理过程等起到积极的促进与强化作用，以达到液体处理的目的，处理过程不会产生二次污染。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的离心式空化机构和环形孔板空化机构的装配结构示意图；

图3是本申请实施例的转子的结构示意图；

图4是本申请实施例的定子的结构示意图；

图5是本申请实施例的环形孔板空化机构的结构示意图；

图6是本申请实施例的转子和定子的工作过程示意图。

附图标记

1-箱体，2-进液口，3-出液口，4-离心式空化机构，5-环形孔板空化机构， 6-驱动机构，41-转子，42-定子，411-转子本体，412-转子齿牙，413-第一错合面，421-定子本体，422-定子齿牙，423-第二错合面，51-基板，52-通孔，61- 转动主轴，62-驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

本申请提供一种水力空化发生装置，如图1所示，包括箱体1和驱动机构 6，在所述箱体1上设有相对设置的进液口2和出液口3用于使液体介质能够充分流经所述箱体1，在所述箱体1内设有组合式空化机构，所述组合式空化机构包括离心式空化机构4和环形孔板空化机构5，所述环形孔板空化机构5 环绕设置在所述离心式空化机构4的外围，所述驱动机构6安装在所述箱体1 上并与所述离心式空化机构4相连接，并且所述驱动机构6通过驱动所述离心式空化机构4运动，使得流经箱体1内的液体介质分别在所述离心式空化机构 4和环形孔板空化机构5的作用下发生空化。

本申请通过在箱体1内设置离心式空化机构4以及包围在所述离心式空化机构4外部的环形孔板空化机构5，形成一种组合式的水力空化发生装置，使得液体介质在流经所述箱体1的过程中会在离心式空化机构4和环形孔板空化机构5的作用下发生多次水力空化效应，具有处理通量大、空化效率高、能耗低、结构简单、适合大规模工业化应用、减少占地面积，降低成套系统制造及运营成本等优点，同时，通过驱动机构6能够控制离心式空化机构4的运转从而控制空化的效果，从而使得本申请具有良好的可控性，本申请在液体处理过程中不添加任何化学药剂，借助水力空化效应过程中产生的高温、高压、冲击波微射流，对化学反应、物理过程等起到积极的促进与强化作用，以达到液体处理的目的，处理过程不会产生二次污染。

可选的，所述箱体1可以是圆柱形的箱体1，所述进液口2和出液口3分别设置在所述箱体1的顶部和底部并分别位于所述箱体1的对角处。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述组合式空化机构包括多个离心式空化机构4和一个所述环形孔板空化机构5，所述驱动机构6包括转动主轴61和驱动电机62，所述转动主轴61位于所述箱体1的中心线上，所述多个离心式空化机构4安装在所述转动主轴61的一端，所述环形孔板空化机构 5设置在所述多个离心式空化机构4的外围，所述转动主轴61的另一端穿过所述箱体1的侧壁与所述驱动电机62相连接，所述驱动电机62在工作时能够驱动所述转动主轴61转动，使得所述转动主轴61带动所述多个离心式空化机构4动作从而使流经所述箱体1内的液体介质发生水力空化效应。

可选的，在所述转动主轴61上间隔设置有两个离心式空化机构4，所述驱动电机62可以是电动马达。

可选的，所述驱动电机62的转速大于3000r/min。

在本申请的另一个实施例中，如图3和4所示，所述离心式空化机构4 包括相邻设置的转子41和定子42，所述转子41固定安装在所述转动主轴61 上并随所述转动主轴61同步转动，所述定子42安装在所述转动主轴61上并相对所述转子41静止。

在上述实施例中，如图3和4所示，所述转子41包括转子本体411，在所述转子本体411的侧壁上设有多个转子齿牙412，所述多个转子齿牙412沿所述转子本体411的周向均匀间隔设置，并在每个所述转子齿牙412的端面上设有第一错合面413；所述定子42包括定子本体421，在所述定子本体421 的侧壁上设有多个定子齿牙422，所述多个定子齿牙422沿所述定子本体421 的周向均匀间隔设置，并在每个所述定子齿牙422的端面上设有第二错合面 423，所述转子齿牙412与所述定子齿牙422相对设置使得所述第一错合面413 能够在所述驱动机构6的作用下与所述第二错合面423分离或交错。

可选的，所述转子本体411和定子本体421均为圆盘状结构，并且所述转子本体411的外径与所述定子本体421的外径相同，在所述转子本体411的侧壁上沿所述转子本体411的周向均匀间隔设置有十二个转子齿牙412，在所述定子本体421的侧壁上沿所述定子本体421的周向均匀间隔设置有十二个定子齿牙422。

可选的，所述第一错合面413为斜面，所述第二错合面423为平直面。

在本申请另一个实施例中，如图5所示，所述环形孔板空化机构5包括基板51和多个通孔52，所述多个通孔52均匀分布在所述基板51的侧壁上，并且在每个所述通孔52的两端设有扩孔。

可选的，所述基板51的厚度与所述通孔52的直径之间的比值可以是3:1；所述多个通孔52的过流面积之和与所述基板51的展开面积之间的比值可以是 0.07:1。

可选的，所述通孔52的分布方式可以是正菱形、正方形或正三角形。

可选的，所述扩孔的角度可以是10°至30°。

本申请的水力空化发生装置的工作过程，如图1和5所示，所需处理的液体介质从所述箱体1顶部的进液口2进入所述箱体1中，所述转动主轴61在所述驱动电机62的驱动下旋转，从而带动所述转子41旋转，使得所述转子 41与所述定子42产生相对运动，所述转子41的转子齿牙412与所述定子42 的定子齿牙422在转动交错的过程中存在三种空化机制：在所述第一错合面 413与所述第二错合面423开始发生交错的情况下，所述离心式空化机构4产生钝头体绕流的水力空化效应；在所述第一错合面413与所述第二错合面423 的交错区域逐渐增大的情况下，所述离心式空化机构4产生楔形槽的水力空化效应；在所述第一错合面413与所述第二错合面423分离的情况下，所述离心式空化机构4产生尾涡的水力空化效应。本申请通过所述转动主轴61在所述驱动电机62的驱动，使所述转子41相对于所述定子42高速旋转，形成高速旋转的液体旋流，导致所述箱体1内部的压力场快速变化，从而产生剧烈的水力空化效应。

同时，在所述液体介质的液体旋流流过所述环形孔板空化机构5上的通孔 52时，所述液体介质的液体旋流的截流面积变小，流速加大，水压减小，当压力降至水的饱和蒸汽压以下时，发生空化效应形成空泡；在所述液体介质的液体旋流流出所述通孔52时，所述液体介质的液体旋流的截流面积变大，水压升高导致空泡溃灭。

本申请的水力空化发生装置通过在所述箱体1内安装离心式空化机构4 和个环形孔板空化机构5，所述离心式空化机构4的转子41和定子42相对转动，使液体介质产生多种空化机制和多次空化，并且所述液体介质的液体旋流被所述环形孔板空化机构5切割时能够再次空化。

上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种水力空化发生装置，其特征在于，包括箱体(1)和驱动机构(6)，在所述箱体(1)上设有相对设置的进液口(2)和出液口(3)，在所述箱体(1)内设有组合式空化机构，所述组合式空化机构包括离心式空化机构(4)和环形孔板空化机构(5)，所述环形孔板空化机构(5)环绕设置在所述离心式空化机构(4)的外围，所述驱动机构(6)安装在所述箱体(1)上并与所述离心式空化机构(4)相连接，并且所述驱动机构(6)通过驱动所述离心式空化机构(4)运动，使得流经箱体(1)内的液体介质分别在所述离心式空化机构(4)和环形孔板空化机构(5)的作用下发生空化。

2.根据权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述组合式空化机构包括多个离心式空化机构(4)和一个所述环形孔板空化机构(5)，所述驱动机构(6)包括转动主轴(61)和驱动电机(62)，所述转动主轴(61)位于所述箱体(1)的中心线上，所述多个离心式空化机构(4)安装在所述转动主轴(61)的一端，所述环形孔板空化机构(5)设置在所述多个离心式空化机构(4)的外围，所述转动主轴(61)的另一端穿过所述箱体(1)的侧壁与所述驱动电机(62)相连接。

3.根据权利要求2所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述离心式空化机构(4)包括相邻设置的转子(41)和定子(42)，所述转子(41)固定安装在所述转动主轴(61)上并随所述转动主轴(61)同步转动，所述定子(42)安装在所述转动主轴(61)上并相对所述转子(41)静止。

4.根据权利要求3所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述转子(41)包括转子本体(411)，在所述转子本体(411)的侧壁上设有多个转子齿牙(412)，所述多个转子齿牙(412)沿所述转子本体(411)的周向均匀间隔设置，并在每个所述转子齿牙(412)的端面上设有第一错合面(413)；

所述定子(42)包括定子本体(421)，在所述定子本体(421)的侧壁上设有多个定子齿牙(422)，所述多个定子齿牙(422)沿所述定子本体(421)的周向均匀间隔设置，并在每个所述定子齿牙(422)的端面上设有第二错合面(423)，所述转子齿牙(412)与所述定子齿牙(422)相对设置使得所述第一错合面(413)在所述驱动机构(6)的作用下与所述第二错合面(423)分离或交错。

5.根据权利要求4所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述转子本体(411)和定子本体(421)均为圆盘状结构，并且所述转子本体(411)的外径与所述定子本体(421)的外径相同；

在所述转子本体(411)的侧壁上沿所述转子本体(411)的周向均匀间隔设置有十二个转子齿牙(412)，在所述定子本体(421)的侧壁上沿所述定子本体(421)的周向均匀间隔设置有十二个定子齿牙(422)。

6.根据权利要求4所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述第一错合面(413)为斜面，所述第二错合面(423)为平直面。

7.根据权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述环形孔板空化机构(5)包括基板(51)和多个通孔(52)，所述多个通孔(52)均匀分布在所述基板(51)的侧壁上，并且在每个所述通孔(52)的两端设有扩孔。

8.根据权利要求7所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述基板(51)的厚度与所述通孔(52)的直径之间的比值为3:1；

所述多个通孔(52)的过流面积之和与所述基板(51)的展开面积之间的比值为0.07:1。

9.根据权利要求7所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述通孔(52)的分布方式为正菱形、正方形或正三角形；

所述扩孔的角度为10°至30°。

10.根据权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于，所述箱体(1)为圆柱形的箱体(1)，所述进液口(2)和出液口(3)分别设置在所述箱体(1)的顶部和底部并分别位于所述箱体(1)的对角处。