CN210048555U - 一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，它涉及一种环保装置。析出室的底部设置有进水口，析出室的顶部均匀分布有若干条曲形旋切道，析出室的中部侧壁通过法兰与旋切室的下端连接，旋切室的上端通过法兰与外罩壳连接，旋切室的上端开设在有开孔，旋切室通过开孔与碰撞室相连通，文丘里释放器与旋切室、外罩壳相互衔接，所述文丘里释放器的下壁面设置有若干个文丘里释放孔，文丘里释放器固定在外罩壳内，外罩壳的侧壁均匀分布有若干个发散孔。本实用新型可容易地产生大量的微纳米气泡，同时降低气液混合即加压溶气时所需的压力和能耗，产生的微纳米气泡粒径更小，数量更多更均匀，运用范围更广。

Description

一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种环保装置，具体涉及一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置。

背景技术

微纳米气泡相较于传统的大气泡，体积小，在水中停留的时间更长，增氧效果更加显著，其表面带有负电荷，兼具有强氧化能力，能够有效降解水中的污染物，对污染水体有较好的修复作用，因此，发展微纳米气泡的发生装置是市场的必然趋势。

目前，国内外的微纳米气泡发生方法有水温差法、电场法、微波法、文丘里射流法等，基于以上几种方法，配合旋切、离心等装置来制备微纳米气泡。其中，文丘里射流法所制备出的气泡粒径无法达到纳米级，且射流器主要应用在污水厂的推流曝气阶段，使用领域局限性很大；水温差法无法精确控制水温的温差，而且所制备出的微纳米气泡数量少，这个装置的工作部件多，配合复杂，能耗高；电场法产生的微气泡存在量较少、电极消耗、能耗较高等缺点，在很多实际应用中对电解装置有严格要求。

加压溶气式微纳米气泡发生装置因其具有“结构紧凑、可控性高、所产气泡小”等优点具有重要应用潜力，但是，传统的加压溶气式曝气装置所产的气泡量太小，且产生的微纳米气泡在河湖水体应用时扩散不均匀、扩散不充分，同时加压溶气过程所需压力较大造成能耗较高。

为了解决上述问题，设计一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置尤为必要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，结构设计合理，可容易地产生大量的微纳米气泡，同时降低气液混合即加压溶气时所需的压力和能耗，产生的微纳米气泡粒径更小，数量更多更均匀，运用范围更广，易于推广使用。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，包括进水口、析出室、旋切室、碰撞室、文丘里释放器、外罩壳，析出室的底部设置有进水口，析出室的顶部均匀分布有若干条曲形旋切道，析出室的中部侧壁通过法兰与旋切室的下端连接，旋切室的上端通过法兰与外罩壳连接，旋切室的上端开设在有开孔，旋切室通过开孔与碰撞室相连通，文丘里释放器与旋切室、外罩壳相互衔接，所述文丘里释放器的下壁面设置有若干个文丘里释放孔，文丘里释放器固定在外罩壳内，外罩壳的侧壁均匀分布有若干个发散孔。

作为优选，所述的析出室顶部有若干条曲形旋切道，该结构使液体可形成涡流，曲形旋切道的数量在2-10条之间，曲形旋切道在析出室的顶部呈中心对称排布。

作为优选，所述的进水口包括有细口端和粗口端，进水口的细口端通过法兰与外界的管路相互连接，细口端为外丝结构，外界管路为内丝结构；进水口的粗口端通过法兰与析出室下端相互连接，粗口端为外丝结构，析出室底部为内丝结构。

作为优选，所述的旋切室的上端、下端分别通过法兰与外罩壳、析出室的中部侧壁相互连接，旋切室上端为外丝结构，外罩壳为内丝结构，旋切室下端为内丝结构，析出室的中部为外丝结构。

作为优选，所述的文丘里释放孔与文丘里释放器为一整体结构，文丘里释放孔在文丘里释放器的分布形式具有对称性，文丘里释放孔呈锥形，文丘里释放孔每1-5个为一组，每个文丘里释放器上具有2-10组释放孔，其中，同组的文丘里释放孔呈中心对称方式排布，每组之间也呈中心对称方式排布，文丘里释放孔进口端的孔径为0.5-3mm，出口端的孔径为5-10mm，每个文丘里释放孔的长度为5-10cm。所述的文丘里释放器的下壁面表层设有若干个凹凸的褶皱。

作为优选，所述的发散孔的数量在10-30个之间。

作为优选，所述的进水口、析出室、旋切室、碰撞室、外罩壳均采用304不锈钢材质，文丘里释放器采用PVC材质，加工方式采用3D打印工艺。

本实用新型的有益效果：(1)本装置采用旋切+文丘里的结构设计，当高压气液混合体依次经过本装置时，混合体内的气泡会发生旋切破碎或相互碰撞的现象，从而实现气泡在本装置中的三次破碎，使微纳米气泡产生的数量更多，粒径变得均匀，同时降低气液混合即加压溶气时所需的压力和能耗。

(2)本装置内部的文丘里释放器型号可以根据具体需求来设定，操作者可更换内部文丘里释放器的型号来实现对所制气泡数量、粒径的控制。

(3)本装置各个部分均可拆卸，具有很高的便携性。

(4)本装置与传统的加压溶气装置相比，在对产生相同粒径，相同微纳米气泡数量要求下，所需能耗更低。

(5)效率高，运用范围更广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的平面结构示意图；

图2为本实用新型的立体剖面图；

图3为本实用新型文丘里释放器的结构示意图；

图4为本实用新型文丘里释放器内部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-4，本具体实施方式采用以下技术方案：一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，包括进水口1、析出室2、旋切室3、碰撞室4、文丘里释放器5、外罩壳6，析出室2的底部设置有进水口1，析出室2的顶部均匀分布有若干条曲形旋切道7，析出室2的中部侧壁通过法兰与旋切室3的下端连接，旋切室3的上端通过法兰与外罩壳6连接，旋切室3的上端开设在有开孔8，旋切室3通过开孔8与碰撞室4相连通，文丘里释放器5与旋切室3、外罩壳6相互衔接，所述文丘里释放器5的下壁面9设置有若干个文丘里释放孔10，下壁面9表层设有若干个凹凸的褶皱，文丘里释放器5固定在外罩壳6内，外罩壳6的侧壁均匀分布有若干个发散孔11，发散孔11的数量在10-30个之间。

值得注意的是，所述的析出室2顶部有若干条曲形旋切道7，该结构使液体可形成涡流，曲形旋切道7的数量在2-10条之间，曲形旋切道7在析出室2的顶部呈中心对称排布。

所述的进水口1包括有细口端和粗口端，进水口1的细口端通过法兰与外界的管路相互连接，细口端为外丝结构，外界管路为内丝结构；进水口1的粗口端通过法兰与析出室2下端相互连接，粗口端为外丝结构，析出室2底部为内丝结构；所述的旋切室3的上端、下端分别通过法兰与外罩壳6、析出室2的中部侧壁相互连接，旋切室3上端为外丝结构，外罩壳6为内丝结构，旋切室下端为内丝结构，析出室2的中部为外丝结构。

所述的文丘里释放孔10与文丘里释放器5为一整体结构，文丘里释放孔10在文丘里释放器5的分布形式具有对称性，文丘里释放孔10呈锥形，文丘里释放孔10每1-5个为一组，每个文丘里释放器5上具有2-10组释放孔，其中，同组的文丘里释放孔10呈中心对称方式排布，每组之间也呈中心对称方式排布，文丘里释放孔10进口端的孔径为0.5-3mm，出口端的孔径为5-10mm，每个文丘里释放孔的长度为5-10cm。

此外，所述的进水口1、析出室2、旋切室3、碰撞室4、外罩壳6均采用304不锈钢材质，文丘里释放器5采用PVC材质，加工方式采用3D打印工艺。

本具体实施方式的工作原理为：在水泵的驱动下，经过充分混合过的、高压的高速气液混合体经过进水口1进入析出室2，由进水口1进入析出室2时，过流断面的突然增大导致液体流速减小，液体的压力减小，气液混合体中的气泡析出；因所述的气液混合体中的气泡在析出室2中经过减压析出，当气液混合体通过析出室2顶部的曲形旋切道7时，气泡会大量存在于气液混合体中；所述的气液混合体高速经过曲形旋切道7，待气液混合体高速从曲形旋切道7喷出，喷出的气液混合体会在旋切室3中聚集并产生高速旋转的涡流，气液混合体中的气泡由于涡流的作用，在内部各个气泡会相互碰撞，在外部会与旋切室3内壁发生剧烈碰撞，使气液混合体中的气泡会在此过程中充分碰撞并破碎；旋切室3中的气液混合体在该室发生旋切破碎后，通过旋切室3上方的开孔8进入碰撞室4，高速的气液混合体在碰撞室4中与文丘里释放器5的下壁面9发生碰撞，由于文丘里释放器5所用材料的特殊性，使之下壁面9表层有很多凹凸的褶皱，气液混合体在与下壁面9发生碰撞时，使气液混合体中的气泡会在此过程中发生二次破碎；所述的文丘里释放器5的下壁面9有若干个直径很小的文丘里释放孔10，在经过二次破碎的气液混合体通过持续的加压，经文丘里释放孔10释放到外罩壳6的内部；文丘里释放孔10的结构与文丘里管类似，呈锥形，高压的气液混合体经过文丘里释放孔10时，由于文丘里作用，即截面的逐渐增大，导致混合体的速度逐渐变小，混合体的压力也逐渐变小，流速的分布也变得不均匀,并且流体与壁面发生了分离,出现了涡流区，气液混合体流速的不均匀及涡流区的出现，使气液混合体中的气泡再次发生相互碰撞，气泡的粒径从而变得更小，形成最终的微纳米气泡液；最后，经过三次旋切碰撞的气液混合体通过外壁壳上的发散孔11释放到外界，并产生大量的微纳米气泡。

本具体实施方式提出了一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生方法；该方法能使经过加压的气液混合体中的气泡发生三次破碎。此方法具体步骤如下：高压气液混合体(在水泵的驱动下)由进水口1进入，流经进水口粗口端时，由于流体的截面迅速增大，使得进水口细口端与粗口端的液体流速相差很大，以致气液混合体中的气体在析出室2内析出，充满气泡的混合体高速经过曲形旋切道7，进入旋切室3，此时气液混合体在旋切室3内产生涡流，使气泡发生第一次破碎；旋切破碎后的混合体进一步通过开孔8进入碰撞室4，并与文丘里释放器5的下壁面9发生碰撞，由于下壁面9表层具有凹凸状的微小结构，该结构使混合体中的气泡发生第二次破碎；经二次破碎的混合体通过文丘里释放孔10向外排出，在此过程中，由于文丘里作用，使混合体中的气泡发生第三次破碎；经过三次破碎的气液混合体形成大量的微纳米气泡，从发散孔11排到水体之中。

值得注意的是，为了保证微纳米气泡产生的数量和粒径，所述的水泵为溶气泵，水泵的扬程为20-40m；所述的高压气液混合体的压力应在0.2-0.5MPa之间；所述的气液混合体的汽水比应为1：10；所述的文丘里释放器的参数能根据实际情况，来进行相应的调整，如释放孔前后端孔径的大小，释放孔的数量。

本具体实施方式将经过加压的气液混合体通过旋切区的一次破碎、对撞区的二次破碎、文丘里释放器的三次破碎，该方法可容易地产生大量的微纳米气泡，同时降低气液混合即加压溶气时所需的压力和能耗，产生的微纳米气泡粒径更小，数量更多更均匀，其运用范围更广，可以在城市生活污水处理、工业废水处理、河湖生态修复、水产养殖领域使用，是微纳米气泡发生技术广泛应用于河湖水体处理的必然需求

本具体实施方式基于加压溶气法，采用独特的旋切+文丘里结构，形成了能将气泡水多次旋切、碰撞、破碎的结构，当高压气液混合体依次经过本装置的旋切室、碰撞室、文丘里释放器时，混合体内的气泡会发生旋切破碎或相互碰撞的现象，从而实现气泡在本发明装置中的三次破碎，进而获得粒径更小，数量更多的微纳米气泡，实现更稳定的微纳米气泡制备的效果，该结构新颖独特，具有产生纳米气泡通量大且能耗低的优点，纳米气泡发生装置性能好，产生气泡分布均匀且尺寸小，能达到微纳米级别，并保证使用便捷，效率高，适用范围广，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，包括进水口(1)、析出室(2)、旋切室(3)、碰撞室(4)、文丘里释放器(5)、外罩壳(6)，析出室(2)的底部设置有进水口(1)，析出室(2)的顶部均匀分布有若干条曲形旋切道(7)，析出室(2)的中部侧壁通过法兰与旋切室(3)的下端连接，旋切室(3)的上端通过法兰与外罩壳(6)连接，旋切室(3)的上端开设有开孔(8)，旋切室(3)通过开孔(8)与碰撞室(4)相连通，文丘里释放器(5)与旋切室(3)、外罩壳(6)相互衔接，所述文丘里释放器(5)的下壁面(9)设置有若干个文丘里释放孔(10)，文丘里释放器(5)固定在外罩壳(6)内，外罩壳(6)的侧壁均匀分布有若干个发散孔(11)。

2.根据权利要求1所述的一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的曲形旋切道(7)的数量在2-10条之间，曲形旋切道(7)在析出室(2)的顶部呈中心对称排布。

3.根据权利要求1所述的一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的进水口(1)包括有细口端和粗口端，进水口(1)的细口端通过法兰与外界的管路相互连接，细口端为外丝结构，外界管路为内丝结构；进水口(1)的粗口端通过法兰与析出室(2)下端相互连接，粗口端为外丝结构，析出室(2)底部为内丝结构。

4.根据权利要求1所述的一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的旋切室(3)的上端、下端分别通过法兰与外罩壳(6)、析出室(2)的中部侧壁相互连接，旋切室(3)上端为外丝结构，外罩壳(6)为内丝结构，旋切室下端为内丝结构，析出室(2)的中部为外丝结构。

5.根据权利要求1所述的一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的文丘里释放器(5)的下壁面(9)表层设有若干个凹凸的褶皱。

6.根据权利要求1所述的一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的文丘里释放孔(10)呈锥形，文丘里释放孔(10)与文丘里释放器(5)为一整体结构，文丘里释放孔(10)每1-5个为一组，每个文丘里释放器(5)上具有2-10组释放孔，其中，同组的文丘里释放孔(10)呈中心对称方式排布，每组之间也呈中心对称方式排布，文丘里释放孔(10)进口端的孔径为0.5-3mm，出口端的孔径为5-10mm，每个文丘里释放孔的长度为5-10cm。

7.根据权利要求1所述的一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的发散孔(11)的数量在10-30个之间。

8.根据权利要求1所述的一种多级旋切破碎式微纳米气泡发生装置，其特征在于，所述的进水口(1)、析出室(2)、旋切室(3)、碰撞室(4)、外罩壳(6)均采用304不锈钢结构，文丘里释放器(5)采用PVC文丘里释放器。

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