CN209901060U - 一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体和液体充分混合设备技术领域，具体地说是一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其设有液体存储罐、第一连通管、第二连通管、第三连通管、输送泵、超微气泡发生器和混合流体存储罐，特征在于超微气泡发生器设为圆柱形壳体，圆柱形壳体的两端分别设为吸液口和排液口，圆柱形壳体的中部设有流体引入部，流体引入部的后端的壳体内设有流体增速部，圆柱形壳体后端部与流体增速部之间形成气体流动部，气体流动部侧面的圆柱形壳体后端部的侧壁上设有吸气口，流体增速部后端与气体流动部后端形成气液混合发生部，具有混合效果好、气泡在液体内分布均匀、气泡在液体内存储时间长、产生超细的纳米级超微气泡等优点。

Description

一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置

技术领域

本发明涉及气体和液体充分混合设备技术领域，具体地说是一种结构简单、混合效果好、气泡在液体内分布均匀、气泡在液体内存储时间长、产生超细的纳米级超微气泡的向流体中掺加微纳米级气泡的装置。

背景技术

众所周知，现有的向液体中掺加微纳米级气泡的装置主，以有圆柱形壳体，圆柱形壳体的一端设有进液口，另一端设有出液口，圆柱形壳体的进液口端的周壁设有吸入气体的进气口，圆柱形壳体中部设有直径扩大的流路形成部，液体由进液口进入，经过流路形成部分形成旋流，此时，气体通过圆柱形壳体周壁中的进气口进入圆柱形壳体内部并与液体混合。 在流路形成部中，由于圆柱形壳体内径由进液口至出液口直径逐渐扩大，形成的旋流将气体和液体进行混合形成气液混合相并由出液口排出圆柱形壳体。也就是说，通过进液口引入到圆柱形壳体中的液体和通过进气口引入圆柱形壳体的气体在流路形成部分与液本混合在一起，从而形成气液混合相。由于圆柱形壳体内径由进液口至出液口直径逐渐扩大，使气液混合相流速降低呈减速状，从而形成气液混合物流。在此阶段，形成气液混合相的气体以细小气泡的形式分散在液体中。其不足是由于液体和气体在圆柱形壳体内流速较低，特别是气体在流路形成部分与液体混合在一起时，气液混合相流速降低呈减速状，低流速的液体只能将空气压碎成相对较大的气泡溶入液体，微观尺度（几十到几百μm），液体中的气泡直径较大，气泡在液体分布的不够均匀，气泡在液体中的存储时间较短。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、混合效果好、气泡在液体内分布均匀、气泡在液体内存储时间长、产生超细的纳米级超微气泡的向流体中掺加微纳米级气泡的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，设有液体存储罐、第一连通管、第二连通管、第三连通管、输送泵、超微气泡发生器和混合流体存储罐，所述的第二连通管的一端与液体存储罐相连接，第二连通管的另一端与输送泵的进液口相连通，输送泵的出液口与第一连通管相连接，第一连通管与超微气泡发生器的吸液口相连通，所述的超微气泡发生器的排液口与第三连通管相连通，第三连通管与混合流体存储罐相连通，其特征在于所述的超微气泡发生器设为圆柱形壳体，所述的圆柱形壳体的两端分别设为吸液口和排液口，所述的圆柱形壳体的中部设有内径扩大的流体引入部，所述的流体引入部的后端的壳体内设有流体增速部，所述的流体增速部的一端伸进内径扩大的流体引入部，流体增速部的另一端伸进直径小于流体引入部的圆柱形壳体后端部，流体增速部的杆部与圆柱形壳体的后端部的前端相接触，伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部的直径小于圆柱形壳体后端部的直径，使圆柱形壳体后端部与流体增速部之间形成气体流动部，所述的气体流动部侧面的圆柱形壳体后端部的侧壁上设有吸气口，吸气口与抽气连接管相连接，所述的伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部后端与气体流动部后端的圆柱形壳体内形成气液混合发生部，液体通过吸液口进入壳体内的流体引入部，之后经过流体增速部加速后与气体流动部内气体在气液混合发生部进行混合后由排液口排出。

本发明所述的流体增速部的直径小于圆柱形壳体中流体引入部的直径，并与圆柱形壳体同轴线，可以确保增加液体流动的速度。

本发明所述的流体增速部前侧的圆柱形壳体内的流体引入部内设有旋流减压部，通过旋流减压部将流体形成旋流状，使旋流状的流体经过流体增速部形成增速的旋流，导致流体增速部的压力降低，因此，可以通过气体流动部处的文丘里效应从外部吸入气体，在气液混合发生部处，在气体流动部处吸入的气体被流体增速部增加的旋流流动剪切，使得超微气泡进入其中的液体混合生成。

本发明所述的圆柱形壳体包括第一连接管、第二连接管、第三连接管、第一分隔管、第二分隔管、第三分隔管、第四分隔管、第五分隔管、流体增速管组成，所述的第一连接管的前端与第一连通管相连接，第一连接管的中部外壁上设有连接凸缘，所述的第二连接管套接在第一连接管外侧并与第一连接管上的连接凸缘密封连接，所述的第二连接管的中部外壁上设有连接凸缘，所述的第三连接管套接在第二连接管外侧并与第二连接管上的连接凸缘密封连接，所述的第三连接管伸出第二连接管的后端部，所述的伸出第二连接管后端部的第三连接管内壁设有第一分隔管，第一分隔管的内径大于第二连接管的内径，第一分隔管、第二分隔管、第三分隔管、第四分隔管之间形成流体引入部，所述的第一分隔管的一端伸进第三连接管内与第三连接管相连接，另一端伸出第三连接管，伸出第三连接管的第一分隔管外侧套接第二分隔管，第二分隔管的一端套在第一分隔管的外侧，另一端伸出第一分隔管，伸出第一分隔管的第二分隔管内设有第三分隔管，第三分隔管的一端伸进第二分隔管内，另一端伸出第二分隔管，伸出第二分隔管的第三分隔管外侧套接第四分隔管，所述的第四分隔管由前连接管、中部缩小管和后连接管组成，所述的前连接管套接在第三分隔管的外侧并伸出第三分隔管部分，伸出第三分隔管部分的前连接管与中部缩小管相连接，中部缩小管与后连接管相连接，所述的后连接管内设有第五分隔管，第五分隔管的前端伸进后连接管内侧中部，第五分隔管的后端伸出第五分隔管与第三连接管相连接，所述的第四分隔管内设有流体增速管，流体增速管内为流体增速部，所述的流体增速管的前端伸进第三分隔管内侧后端部，流体增速管的后端经过第四分隔管的前连接管、中部缩小管和后连接管后伸进第五分隔管内中部，所述的伸进第五分隔管内的流体增速管的直径小于第五分隔管的内径，使第五分隔管外壁与流体增速管之间形成气体流动部，所述的伸进前连接管的流体增速管的外壁上设有伞形支撑管，所述的伞形支撑管的缩口端与流体增速管相连接，伞形支撑管的扩口端与中部缩小管相接触，通过流体增速管使流体速度增大，所述的第四分隔管的中部缩小管的侧壁上设有吸气口，吸气口与抽气连接管相连接，抽气连接管与外部吸气管相连接。

本发明所述的伸进第五分隔管内的流体增速管的后端部的直径逐渐减小，增大混合效率。

本发明所述的第一分隔管和第三分隔管之间或者流体增增速管的前端的第三分隔管内设有旋流减压体，所述的旋流减压体为旋流减压部。

本发明所述的旋流减压体设为由支撑套管、旋流片组成，所述的支撑套管与第一分隔管和第三分隔管之间的第二分隔管或者第三分隔管的内壁相连接，所述的支撑套管的内壁上设有旋流片，所述的旋流片外端与支撑套管相连接，旋流片的内端朝向支撑套管内部延伸并弯曲形成旋流状，使通过该旋流减压体内的液体呈旋流状。

本发明所述的旋流减压体设为由杆状芯棒组成，所述的杆状芯棒的周面上均布设有至少三个弧形倾斜扭转槽，所述杆状芯棒的外壁与支撑套管与第一分隔管和第三分隔管之间的第二分隔管或者第三分隔管的内壁相连接，杆状芯棒内的弧形倾斜扭转槽将流经槽内的流体进行旋流。

本发明所述的旋流减压体设为由杆状芯棒和扭转片，所述的杆状芯棒的周面上均布设有至少三片扭转片，所述的扭转片的内端与杆状芯棒相连接，扭转片的外端与支撑套管与第一分隔管和第三分隔管之间的第二分隔管或者第三分隔管的内壁相连接，通过流经扭转片之间空隙的液体进行旋流。

本发明所述的旋流减压体中旋流片、弧形倾斜扭转槽或扭转片的扭转角度为45°-60°，使旋流效率更高。

本发明由于所述的超微气泡发生器设为圆柱形壳体，所述的圆柱形壳体的两端分别设为吸液口和排液口，所述的圆柱形壳体的中部设有内径扩大的流体引入部，所述的流体引入部的后端的壳体内设有流体增速部，所述的流体增速部的一端伸进内径扩大的流体引入部，流体增速部的另一端伸进直径小于流体引入部的圆柱形壳体后端部，流体增速部的杆部与圆柱形壳体的后端部的前端相接触，伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部的直径小于圆柱形壳体后端部的直径，使圆柱形壳体后端部与流体增速部之间形成气体流动部，所述的气体流动部侧面的圆柱形壳体后端部的侧壁上设有吸气口，吸气口与抽气连接管相连接，所述的伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部后端与气体流动部后端的圆柱形壳体内形成气液混合发生部，液体通过吸液口进入壳体内的流体引入部，之后经过流体增速部加速后与气体流动部内气体在气液混合发生部进行混合后由排液口排出，所述的流体增速部的直径小于圆柱形壳体中流体引入部的直径，并与圆柱形壳体同轴线，可以确保增加液体流动的速度，所述的流体增速部前侧的圆柱形壳体内的流体引入部内设有旋流减压部，通过旋流减压部将流体形成旋流状，使旋流状的流体经过流体增速部形成增速的旋流，导致流体增速部的压力降低，因此，可以通过气体流动部处的文丘里效应从外部吸入气体，在气液混合发生部处，在气体流动部处吸入的气体被流体增速部增加的旋流流动剪切，使得超微气泡进入其中的液体混合生成，具有结构简单、混合效果好、气泡在液体内分布均匀、气泡在液体内存储时间长、产生超细的纳米级超微气泡等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，其中1-1为无旋流减压体的结构示意图，1-2为有旋流减压体的结构示意图。

图2是本发明中无旋流减压体的超微气泡发生器的结构示意图，其中2-1是立体图，2-2是主视图，2-3是剖视图，2-4是爆炸图。

图3是图2中的部分截面视图，其中3-1是截面视图，3-2是流体混合示意图。

图4是本发明中有旋流减压体的超微气泡发生器的结构示意图，其中4-1是立体图，4-2是主视图，4-3是剖视图，4-4是爆炸图。

图5是图4部分截面视图，其中5-1是截面视图，5-2是液体混合示意图。

图6是本发明中第一种旋流减压体的结构示意图。

图7是本发明中第二种旋流减压体的结构示意图，其中7-1是立体图，7-2是另一方向立体图，7-3是7-1的侧视图，7-4是7-2的侧视图，7-5是7-1的主视图，7-6是与第三分隔管的连接关系图。

图8本发明中第二种旋流减压体的结构示意图，其中8-1是立体图，8-2是另一方向立体图，8-3是8-1的侧视图，8-4是8-2的侧视图，8-5是8-1的主视图，8-6是与第三分隔管的连接关系图。

图9是本发明中实验一中产生的混合液体F3中包含的超微气泡的尺寸（粒径）的测量结果图。

图10是本发明实验二中吸附空气压与水流量关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如附图所示，一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，设有液体存储罐1、第一连通管2、第二连通管3、第三连通管4、输送泵5、超微气泡发生器6和混合流体存储罐7，所述的第二连通管3的一端与液体存储罐1相连接，第二连通管3的另一端与输送泵5的进液口相连通，输送泵5的出液口与第一连通管2相连接，第一连通管2与超微气泡发生器6的吸液口相连通，所述的超微气泡发生器6的排液口与第三连通管4相连通，第三连通管4与混合流体存储罐7相连通，其特征在于所述的超微气泡发生器6设为圆柱形壳体，所述的圆柱形壳体的两端分别设为吸液口8和排液口9，所述的圆柱形壳体的中部设有内径扩大的流体引入部10，所述的流体引入部10的后端的壳体内设有流体增速部11，所述的流体增速部11的一端伸进内径扩大的流体引入部10，流体增速部11的另一端伸进直径小于流体引入部10的圆柱形壳体后端部，流体增速部11的杆部与圆柱形壳体的后端部的前端相接触，伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部11的直径小于圆柱形壳体后端部的直径，使圆柱形壳体后端部与流体增速部11之间形成气体流动部12，所述的气体流动部12侧面的圆柱形壳体后端部的侧壁上设有吸气口13，吸气口13与抽气连接管14相连接，所述的伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部11后端与气体流动部12后端的圆柱形壳体内形成气液混合发生部15，液体通过吸液口8进入壳体内的流体引入部10，之后经过流体增速部11加速后与气体流动部12内气体在气液混合发生部15进行混合后由排液口9排出，所述的流体增速部11的直径小于圆柱形壳体中流体引入部10的直径，并与圆柱形壳体同轴线，可以确保增加液体流动的速度，所述的流体增速部11前侧的圆柱形壳体内的流体引入部10内设有旋流减压部，通过旋流减压部将流体形成旋流状，使旋流状的流体经过流体增速部11形成增速的旋流，导致流体增速部11的压力降低，因此，可以通过气体流动部12处的文丘里效应从外部吸入气体，在气液混合发生部15处，在气体流动部12处吸入的气体被流体增速部11增加的旋流流动剪切，使得超微气泡进入其中的液体混合生成，所述的圆柱形壳体包括第一连接管16、第二连接管17、第三连接管18、第一分隔管19、第二分隔管20、第三分隔管21、第四分隔管22、第五分隔管23、流体增速管24组成，所述的第一连接管16的前端与第一连通管2相连接，第一连接管16的中部外壁上设有连接凸缘，所述的第二连接管17套接在第一连接管16外侧并与第一连接管16上的连接凸缘25密封连接，所述的第二连接管17的中部外壁上设有连接凸缘25，所述的第三连接管18套接在第二连接管17外侧并与第二连接管17上的连接凸缘25密封连接，所述的第三连接管18伸出第二连接管17的后端部，所述的伸出第二连接管17后端部的第三连接管18内壁设有第一分隔管19，第一分隔管19的内径大于第二连接管17的内径，第一分隔管19、第二分隔管20、第三分隔管21、第四分隔管22之间形成流体引入部10，所述的第一分隔管19的一端伸进第三连接管18内与第三连接管18相连接，另一端伸出第三连接管18，伸出第三连接管18的第一分隔管19外侧套接第二分隔管20，第二分隔管20的一端套在第一分隔管19的外侧，另一端伸出第一分隔管19，伸出第一分隔管19的第二分隔管20内设有第三分隔管21，第三分隔管21的一端伸进第二分隔管20内，另一端伸出第二分隔管20，伸出第二分隔管20的第三分隔管21外侧套接第四分隔管22，所述的第四分隔管22由前连接管26、中部缩小管27和后连接管28组成，所述的前连接管26套接在第三分隔管21的外侧并伸出第三分隔管21部分，伸出第三分隔管21部分的前连接管26与中部缩小管27相连接，中部缩小管27与后连接管28相连接，所述的后连接管28内设有第五分隔管23，第五分隔管23的前端伸进后连接管28内侧中部，第五分隔管23的后端伸出第五分隔管23与第三连接管18相连接，所述的第四分隔管22内设有流体增速管24，流体增速管24内为流体增速部11，所述的流体增速管24的前端伸进第三分隔管21内侧后端部，流体增速管24的后端经过第四分隔管22的前连接管26、中部缩小管27和后连接管28后伸进第五分隔管23内中部，所述的伸进第五分隔管23内的流体增速管24的直径小于第五分隔管23的内径，使第五分隔管23外壁与流体增速管24之间形成气体流动部12，所述的伸进前连接管26的流体增速管24的外壁上设有伞形支撑管29，所述的伞形支撑管29的缩口端与流体增速管24相连接，伞形支撑管29的扩口端与中部缩小管27相接触，通过流体增速管24使流体速度增大，所述的第四分隔管22的中部缩小管27的侧壁上设有吸气口13，吸气口13与抽气连接管14相连接，抽气连接管14与外部吸气管30相连接，所述的吸气管30上安装流速调节阀可以改变气体的吸入量，所述的伸进第五分隔管23内的流体增速管24的后端部的直径逐渐减小，增大混合效率，所述的第一分隔管19和第三分隔管21之间或者流体增增速管的前端的第三分隔管21内设有旋流减压体31，所述的旋流减压体31为旋流减压部，所述的旋流减压体31设为由支撑套管32、旋流片33组成，所述的支撑套管32与第一分隔管19和第三分隔管21之间的第二分隔管20或者第三分隔管21的内壁相连接，所述的支撑套管32的内壁上设有旋流片33，所述的旋流片33外端与支撑套管32相连接，旋流片33的内端朝向支撑套管32内部延伸并弯曲形成旋流状，使通过该旋流减压体31内的液体呈旋流状，所述的旋流减压体31设为由杆状芯棒34组成，所述的杆状芯棒34的周面上均布设有至少三个弧形倾斜扭转槽35，所述杆状芯棒34的外壁与支撑套管32与第一分隔管19和第三分隔管21之间的第二分隔管20或者第三分隔管21的内壁相连接，杆状芯棒34内的弧形倾斜扭转槽35将流经槽内的流体进行旋流，所述的旋流减压体31设为由杆状芯棒34和扭转片，所述的杆状芯棒34的周面上均布设有至少三片扭转片36，所述的扭转片36的内端与杆状芯棒34相连接，扭转片36的外端与支撑套管32与第一分隔管19和第三分隔管21之间的第二分隔管20或者第三分隔管21的内壁相连接，通过流经扭转片36之间空隙的液体进行旋流，所述的旋流减压体31中旋流片33、弧形倾斜扭转槽35或扭转片36的扭转角度为45°-60°，使旋流效率更高。

本发明由于所述的超微气泡发生器6设为圆柱形壳体，所述的圆柱形壳体的两端分别设为吸液口8和排液口9，所述的圆柱形壳体的中部设有内径扩大的流体引入部10，所述的流体引入部10的后端的壳体内设有流体增速部11，所述的流体增速部11的一端伸进内径扩大的流体引入部10，流体增速部11的另一端伸进直径小于流体引入部10的圆柱形壳体后端部，流体增速部11的杆部与圆柱形壳体的后端部的前端相接触，伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部11的直径小于圆柱形壳体后端部的直径，使圆柱形壳体后端部与流体增速部11之间形成气体流动部12，所述的气体流动部12侧面的圆柱形壳体后端部的侧壁上设有吸气口13，吸气口13与抽气连接管14相连接，所述的伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部11后端与气体流动部12后端的圆柱形壳体内形成气液混合发生部15，液体通过吸液口8进入壳体内的流体引入部10，之后经过流体增速部11加速后与气体流动部12内气体在气液混合发生部15进行混合后由排液口9排出，所述的流体增速部11的直径小于圆柱形壳体中流体引入部10的直径，并与圆柱形壳体同轴线，可以确保增加液体流动的速度，所述的流体增速部11前侧的圆柱形壳体内的流体引入部10内设有旋流减压部，通过旋流减压部将流体形成旋流状，使旋流状的流体经过流体增速部11形成增速的旋流，导致流体增速部11的压力降低，因此，可以通过气体流动部12处的文丘里效应从外部吸入气体，在气液混合发生部15处，在气体流动部12处吸入的气体被流体增速部11增加的旋流流动剪切，使得超微气泡进入其中的液体混合生成，具有结构简单、混合效果好、气泡在液体内分布均匀、气泡在液体内存储时间长、产生超细的纳米级超微气泡等优点。

本发明获得以下有益效果：根据本发明的超微气泡发生器6可以在短时间内稳定地产生大量纳米级水平（小于1μm）的均匀化超微气泡，此外，可以使用合成树脂以低成本制造轻质且紧凑的超微气泡发生器6，因此，超微气泡发生器6广泛用于需要纳米级气泡的工业领域。

实施例

本向液体中掺加微纳米级气泡的装置设有液体存储罐1、第一连通管2、第二连通管3、第三连通管4、输送泵5、超微气泡发生器6和混合流体存储罐7，所述的第二连通管3的一端与液体存储罐1相连接，第二连通管3的另一端与输送泵5的进液口相连通，输送泵5的出液口与第一连通管2相连接，第一连通管2与超微气泡发生器6的吸液口8相连通，所述的超微气泡发生器6的排液口9与第三连通管4相连通，第三连通管4与混合流体存储罐7相连通，存储有待供给的液体F1，混合流体F3，通过输送泵5，液体存储罐1中的液体F1从输送泵5的进液口通过第二连通管3被吸入输送泵5，并且液体F1可以被输送到输送泵5输送泵5将液体输送至超微气泡发生器6，当加压液体F1被引入超微气泡发生器6时，超微气泡发生器6中吸入的气体F2被分别吸入超微气泡发生器6中，液体F1和气体F2在超微气泡发生器6中相互混合，从而产生混合流体F3。混合流体F3通过第三连通管4储存在混合流体存储罐7中。

本发明中的圆柱形壳体中的第一连接管16、第二连接管17、第三连接管18、第一分隔管19、第二分隔管20、第三分隔管21、第四分隔管22、第五分隔管23、流体增速管24都线性地布置在同一轴上并且相互连通地彼此连接，第一连接管16使用合成树脂作为整体，第一连接管16中部外侧设有连接凸缘25，以凸缘形状向外突出的方式，第一连接管16的前端通过可拆卸地装配在由柔性树脂形成第一连通管2的后端，第二连接管17使用弹性橡胶材料作为整体形成，第二连接管17道额中部外侧设有连接凸缘25，以凸缘形状向外突出，第一连接管16通过可拆卸地装配在第二连接体管内并与第二连接管17相连接，第三连接管18使用合成树脂形成为圆柱形，第三连接管18的前端部的内径设定为基本上等于第二连接体管的外径，第三连接管18的后端部的直径设定得略小比第三连接管18的前端部直径并比第二连接管17的内径大形成流体引入部10，第二连接管17的后端通过可拆卸地装配在第三连接管18的前端部内中部，第一分隔管19通过可拆卸地装配在第三连接管18的后端部内，气体F2的吸入量可以设定为在第一连通管2中流动的液体F1的流量的2％至4％，更优选地设定为约3％（STP；0℃，1℃，大气压力）液体F1的流速，所述的伸出第二连接管17后端部的第三连接管18内壁设有第一分隔管19，第一分隔管19的内径大于第二连接管17的内径，第一分隔管19、第二分隔管20、第三分隔管21、第四分隔管22之间形成流体引入部10，所述的第一分隔管19的一端伸进第三连接管18内与第三连接管18相连接，另一端伸出第三连接管18，伸出第三连接管18的第一分隔管19外侧套接第二分隔管20，第二分隔管20的一端套在第一分隔管19的外侧，另一端伸出第一分隔管19，伸出第一分隔管19的第二分隔管20内设有第三分隔管21，第三分隔管21的一端伸进第二分隔管20内，另一端伸出第二分隔管20，伸出第二分隔管20的第三分隔管21外侧套接第四分隔管22，所述的第四分隔管22由前连接管26、中部缩小管27和后连接管28组成，所述的前连接管26套接在第三分隔管21的外侧并伸出第三分隔管21部分，伸出第三分隔管21部分的前连接管26与中部缩小管27相连接，中部缩小管27与后连接管28相连接，所述的后连接管28内设有第五分隔管23，第五分隔管23的前端伸进后连接管28内侧中部，第五分隔管23的后端伸出第五分隔管23与第三连接管18相连接，所述的第四分隔管22内设有流体增速管24，流体增速管24内为流体增速部11，所述的流体增速管24的前端伸进第三分隔管21内侧后端部，流体增速管24的后端经过第四分隔管22的前连接管26、中部缩小管27和后连接管28后伸进第五分隔管23内中部，所述的伸进第五分隔管23内的流体增速管24的直径小于第五分隔管23的内径，使第五分隔管23外壁与流体增速管24之间形成气体流动部12，所述的伸进前连接管26的流体增速管24的外壁上设有伞形支撑管29，所述的伞形支撑管29的缩口端与流体增速管24相连接，伞形支撑管29的扩口端与中部缩小管27相接触，通过流体增速管24使流体速度增大，所述的第四分隔管22的中部缩小管27的侧壁上设有吸气口13，吸气口13与抽气连接管14相连接，抽气连接管14与外部吸气管30相连接，所述的伸进第五分隔管23内的流体增速管24的后端部的直径逐渐减小，由于这种结构，流体加速在内周锥形表面流动，同时增加其流速，气流沿着外周锥形表面流动，使得流速增加，因此，当流速增加的液流和流速增加的气流合并在一起时，液流对气流施加大的剪切力，从而可以产生大量的超微均匀气泡，即，通过调节内周锥形表面的锥角和外周锥形表面的锥角，可以控制气泡的尺寸和数量，所述的流体增速管24的直径为第一分隔管19内径的四分之一并且与轴线同轴地延伸，可以确保增加液体F1的液体流动的流速，可以通过适当地调节流体增速管24的内径来调节液体流动的流速，即使当以慢流速引入液体F1时，也可以适当地增加液体流动的流速，从而可以产生所需的混合液体F3，由于通过流体增速管24增加流速的液体流动，壳体中的流体增速管24中的压力降低，吸气口13通过文丘里效应从外部通过气体吸气口13吸入作为外部空气的气体F2，并且允许气体F2同心地流过流体增速管24的外周，在含气液混合发生部15中，形成流速增加的液流的液体F1的外周被吸入的气体圆筒状地包围，流速增加的液流的外周部分向围绕液体F1的外周的圆柱形气体F2施加高剪切力，使得液体流的外周部分拉动和滑动，也就是说，不是在旋流的中心侧而是在旋涡流的外周侧，其中旋涡强度与中心侧相比相对较强，可以在整个内周表面上施加高剪切力。圆柱形气体F2围绕旋流的外周，因此，在气液混合发生部15中，可以有效地使吸入的气体F2精细化并在超微量水平下均匀化，可靠地产生包含均匀化的超微气泡（混合流体F3）的液体，并且从输送开口输送混合流体F3。

本发明所述的第一分隔管19和第三分隔管21之间或者流体增增速管的前端的第三分隔管21内设有旋流减压体31，所述的旋流减压体31为旋流减压部，所述的旋流减压体31设为由支撑套管32、旋流片33组成，所述的支撑套管32与第一分隔管19和第三分隔管21之间的第二分隔管20或者第三分隔管21的内壁相连接，所述的支撑套管32的内壁上设有旋流片33，所述的旋流片33外端与支撑套管32相连接，旋流片33的内端朝向支撑套管32内部延伸并弯曲形成旋流状，使通过该旋流减压体31内的液体呈旋流状，当液体F1通过以扭曲方式彼此相对地面对的一对旋流片33之间时，液体F1通过从旋流片33接收扭转动作而形成旋流，然后，被引导到流体增速管24内进行加速。

所述的旋流减压体31设为由杆状芯棒34组成，所述的杆状芯棒34的周面上均布设有四个弧形倾斜扭转槽35，所述杆状芯棒34的外壁与支撑套管32与第一分隔管19和第三分隔管21之间的第二分隔管20或者第三分隔管21的内壁相连接，杆状芯棒34内的弧形倾斜扭转槽35将流经槽内的流体进行旋流，杆状芯棒34设为合成树脂，例如，聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）），使得弧形倾斜扭转槽35具有光滑表面（用于减小旋流装置之间的摩擦），也就是说，杆状芯棒34的圆周表面以相等的间隔延伸具有厚壁板形状的四个引导体而形成为十字形横截面，相邻的四个引导体形成弧形倾斜扭转槽35，每个引导体中间部分具有最小厚度，引导体外侧具有最大厚度。

所述的旋流减压体31设为由杆状芯棒34和扭转片36，所述的杆状芯棒34的周面上均布设有四片扭转片36，所述的扭转片36的内端与杆状芯棒34相连接，扭转片36的外端与支撑套管32与第一分隔管19和第三分隔管21之间的第二分隔管20或者第三分隔管21的内壁相连接，通过流经扭转片36之间空隙的液体进行旋流，所述的扭转片36使用合成树脂（例如，ABS树脂）以径向突出的方式，四个扭转片36扭转弯曲成L型，旋流减压的截面为正八边形，具有均匀壁厚的四片扭转片36而形成为十字形横截面，所述的旋流减压体31中旋流片33、弧形倾斜扭转槽35或扭转片36的扭转角度为45°-60°，使旋流效率更高。

所述的旋流减压体31上设有接合凸起37，在第三分割管的内周表面的周向地形成四个与接合凸起37接合的接合凹槽38，第三分割管上游侧端部以朝向第一分割管侧的延伸方式形成，并且第三分割管的上游侧端表面和第一分割管的下游侧端表面是在第二分割管的内部彼此接触，从上游侧到下游侧插入第三分隔管21中，接合凸起37插入到各个接合凹槽38中并与之接合，并且，第三分割管的上游侧端面和第一分割管的下游侧端面在这样的接合状态下在第二分割管的内部彼此接触，可以抑制旋流减压体31沿轴向移动并沿周向移动。

本发明所述的抽吸连接管可以连接到除气源之外的气源，也可以连接到除气源之外的流体源，例如，连接到气源、液体源，也就是说，本发明也用作超微液滴发生器，其中抽吸连接管连接到液体源以形成分散相，使构成连续相的液体和构成分散相的液体相互混合，形成液-液混合相，分散液形成超微和均匀的颗粒。

实验一：根据本专利实施例制作出的产品进行试验，实验中用到的参数，其中，流体增速管24纵向宽度L1设定为85mm（L1=85mm），流体增速管24的前端开口部的内径W1设定为14mm（W1=14mm），流体增速管24的后端开口部的内径W2设定为8mm（W2=8mm），第五分割管的内径W3设定为13mm（W3=13mm），第五分割管的外径W4设定为18mm（W4=18mm），流体增速管24与第五分隔管23之间的最小距离W5设定为0.8mm（W5=0.8mm）,流体增速管24与第五分隔管23之间的最大距离为W6。此外，城市服务用水用作液体F1（连续相），外部空气（空气）用作气体F2（分散相），在输送泵5P的输水能力设定为40l/min并且气体F2的吸入量设定为1l/min的条件下，每1分钟产生35升混合流体F3。使用激光衍射粒度分布测量装置（ShimadzuCorp制造的SALD-2200）测量在该实验中产生的混合流体F3中包含的超微气泡的尺寸（粒径），测量结果如图9所示。

从图9所示的曲线图可以理解，在该实施例中，对于混合流体F3中包含的超微气泡，粒径为约0.3μm（300nm）的颗粒的量占80％（总超微气泡的相对值）。根据该测量结果，发现本实施例的产品具有优异的性能，即可以产生混合了纳米级超微气泡的混合流体F3。

实验二：根据实施例中不带有旋流减压体31和带有旋流减压体31的产品产生的气液混合发生部15中的自吸气压（kPa）分别进行吸气对比实验执行力（自吸效应），获得了由表二中的链线指示的曲线图中所示的测量结果。这里，城市服务用水用作液体F1（连续相），外部空气（空气）用作气体F2（分散相），旋流减压体31中的扭曲角θ设定为60°。

由图10可知，在无旋流减压体31的情况下，气液混合发生部15中的水的流速（L/min）超过70L/min的阶段，自吸气压（kPa）达到-15kPa。相反，在有旋流减压体31的情况下，气液混合发生部15中的水的流量（L/min）超过72L/min的阶段，自吸气压（kPa）达到-30kPa。

Claims (10)

1.一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，设有液体存储罐、第一连通管、第二连通管、第三连通管、输送泵、超微气泡发生器和混合流体存储罐，所述的第二连通管的一端与液体存储罐相连接，第二连通管的另一端与输送泵的进液口相连通，输送泵的出液口与第一连通管相连接，第一连通管与超微气泡发生器的吸液口相连通，所述的超微气泡发生器的排液口与第三连通管相连通，第三连通管与混合流体存储罐相连通，其特征在于所述的超微气泡发生器设为圆柱形壳体，所述的圆柱形壳体的两端分别设为吸液口和排液口，所述的圆柱形壳体的中部设有内径扩大的流体引入部，所述的流体引入部的后端的壳体内设有流体增速部，所述的流体增速部的一端伸进内径扩大的流体引入部，流体增速部的另一端伸进直径小于流体引入部的圆柱形壳体后端部，流体增速部的杆部与圆柱形壳体的后端部的前端相接触，伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部的直径小于圆柱形壳体后端部的直径，使圆柱形壳体后端部与流体增速部之间形成气体流动部，所述的气体流动部侧面的圆柱形壳体后端部的侧壁上设有吸气口，吸气口与抽气连接管相连接，所述的伸进圆柱形壳体后端部的流体增速部后端与气体流动部后端的圆柱形壳体内形成气液混合发生部，液体通过吸液口进入壳体内的流体引入部，之后经过流体增速部加速后与气体流动部内气体在气液混合发生部进行混合后由排液口排出。

2.根据权利要求1所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的流体增速部的直径小于圆柱形壳体中流体引入部的直径，并与圆柱形壳体同轴线，可以确保增加液体流动的速度。

3.根据权利要求1或2所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的流体增速部前侧的圆柱形壳体内的流体引入部内设有旋流减压部，通过旋流减压部将流体形成旋流状，使旋流状的流体经过流体增速部形成增速的旋流，导致流体增速部的压力降低，因此，可以通过气体流动部处的文丘里效应从外部吸入气体，在气液混合发生部处，在气体流动部处吸入的气体被流体增速部增加的旋流流动剪切，使得超微气泡进入其中的液体混合生成。

4.根据权利要求1或2所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的圆柱形壳体包括第一连接管、第二连接管、第三连接管、第一分隔管、第二分隔管、第三分隔管、第四分隔管、第五分隔管、流体增速管组成，所述的第一连接管的前端与第一连通管相连接，第一连接管的中部外壁上设有连接凸缘，所述的第二连接管套接在第一连接管外侧并与第一连接管上的连接凸缘密封连接，所述的第二连接管的中部外壁上设有连接凸缘，所述的第三连接管套接在第二连接管外侧并与第二连接管上的连接凸缘密封连接，所述的第三连接管伸出第二连接管的后端部，所述的伸出第二连接管后端部的第三连接管内壁设有第一分隔管，第一分隔管的内径大于第二连接管的内径，第一分隔管、第二分隔管、第三分隔管、第四分隔管之间形成流体引入部，所述的第一分隔管的一端伸进第三连接管内与第三连接管相连接，另一端伸出第三连接管，伸出第三连接管的第一分隔管外侧套接第二分隔管，第二分隔管的一端套在第一分隔管的外侧，另一端伸出第一分隔管，伸出第一分隔管的第二分隔管内设有第三分隔管，第三分隔管的一端伸进第二分隔管内，另一端伸出第二分隔管，伸出第二分隔管的第三分隔管外侧套接第四分隔管，所述的第四分隔管由前连接管、中部缩小管和后连接管组成，所述的前连接管套接在第三分隔管的外侧并伸出第三分隔管部分，伸出第三分隔管部分的前连接管与中部缩小管相连接，中部缩小管与后连接管相连接，所述的后连接管内设有第五分隔管，第五分隔管的前端伸进后连接管内侧中部，第五分隔管的后端伸出第五分隔管与第三连接管相连接，所述的第四分隔管内设有流体增速管，流体增速管内为流体增速部，所述的流体增速管的前端伸进第三分隔管内侧后端部，流体增速管的后端经过第四分隔管的前连接管、中部缩小管和后连接管后伸进第五分隔管内中部，所述的伸进第五分隔管内的流体增速管的直径小于第五分隔管的内径，使第五分隔管外壁与流体增速管之间形成气体流动部，所述的伸进前连接管的流体增速管的外壁上设有伞形支撑管，所述的伞形支撑管的缩口端与流体增速管相连接，伞形支撑管的扩口端与中部缩小管相接触，通过流体增速管使流体速度增大，所述的第四分隔管的中部缩小管的侧壁上设有吸气口，吸气口与抽气连接管相连接，抽气连接管与外部吸气管相连接。

5.根据权利要求4所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的伸进第五分隔管内的流体增速管的后端部的直径逐渐减小。

6.根据权利要求4或5所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的第一分隔管和第三分隔管之间或者流体增速管的前端的第三分隔管内设有旋流减压体，所述的旋流减压体为旋流减压部。

7.根据权利要求6所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的旋流减压体设为由支撑套管、旋流片组成，所述的支撑套管与第一分隔管和第三分隔管之间的第二分隔管或者第三分隔管的内壁相连接，所述的支撑套管的内壁上设有旋流片，所述的旋流片外端与支撑套管相连接，旋流片的内端朝向支撑套管内部延伸并弯曲形成旋流状，使通过该旋流减压体内的液体呈旋流状。

8.根据权利要求6所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的旋流减压体设为由杆状芯棒组成，所述的杆状芯棒的周面上均布设有至少三个弧形倾斜扭转槽，所述杆状芯棒的外壁与支撑套管与第一分隔管和第三分隔管之间的第二分隔管或者第三分隔管的内壁相连接，杆状芯棒内的弧形倾斜扭转槽将流经槽内的流体进行旋流。

9.根据权利要求6所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的旋流减压体设为由杆状芯棒和扭转片，所述的杆状芯棒的周面上均布设有至少三片扭转片，所述的扭转片的内端与杆状芯棒相连接，扭转片的外端与支撑套管与第一分隔管和第三分隔管之间的第二分隔管或者第三分隔管的内壁相连接，通过流经扭转片之间空隙的液体进行旋流。

10.根据权利要求7、8或9所述的一种向流体中掺加微纳米级气泡的装置，其特征在于所述的旋流减压体中旋流片、弧形倾斜扭转槽或扭转片的扭转角度为45°-60°。

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