CN210145856U - 一种高浓度纳米级气泡发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高浓度纳米级气泡发生装置，包括溶气液体生成装置、气液分离器罐、释放系统、收集槽；气液分离器罐与释放系统连接；释放系统包括辅助液体输送循环系统、释放装置；释放装置具有相互连通的进液口、出液口，进、出液口之间的侧壁上设有反向设置、错开一定距离、且与释放装置侧壁相切的辅助液体出口和辅助液体进口；其中，辅助液体出口靠近出液口，辅助液体进口靠近进液口；辅助液体输送循环系统包括辅助液体存储腔、脱气系统；两者与释放装置的辅助液体进口、辅助液体出口收尾连接形成循环系统；释放系统的出液口与收集槽连接。本实用新型很大程度上提升纳米级气泡的生成数量，降低释放过程中微米级气泡的生成量。

Description

一种高浓度纳米级气泡发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种气泡发生装置，具体来说，是一种高浓度纳米级气泡发生装置。

背景技术

纳米级气泡是指尺寸小于1微米的气泡。纳米气泡其存在已经被多方面证明，其在水中停留时间可以超过数百个小时，是当前界面物理等领域研究的热点；与此同时，近年来的大量研究表明，纳米气泡对于微生物、水生植物、动物甚至人体都具有生理刺激作用。目前，高浓度纳米级气泡主要通过将降低液体局部压力或提高液体局部流速的方式生成，但该过程往往伴随大量的微米级气泡的生成，且生成的微米级气泡数量是纳米级气泡数量的几十倍以上。因此，如何提高当前纳米级气泡生成过程中微米级气泡生成数量，提高纳米级气泡生成效率，是纳米级气泡技术发展需要解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高浓度纳米级气泡发生装置，通过采用气液分离罐以及采用释放系统对一级、二级乃至多级的排气程序，可以有效释放溶气液体中的大部分气体，并在液体中形成大量的纳米级气泡，很大程度上提升纳米级气泡的生成数量，降低释放过程中微米级气泡的生成量。

本实用新型采取以下技术方案：

一种高浓度纳米级气泡发生装置，包括溶气液体生成装置、气液分离器罐9、释放系统、收集槽；所述溶气液体生成装置生成了溶解至少一种气体的液体，并由输送动力输送至气液分离罐9，所述气液分离器罐9与释放系统连接；所述释放系统包括辅助液体输送循环系统、释放装置12；所述释放装置12具有相互连通的进液口1201、出液口1202，进、出液口1201、1202之间的侧壁上设有反向设置、错开一定距离、且与释放装置12侧壁相切的辅助液体出口1204和辅助液体进口1203；其中，辅助液体出口1204靠近出液口1202，辅助液体进口1203靠近进液口1201；所述辅助液体输送循环系统包括辅助液体存储腔13、脱气系统15；两者与释放装置12的辅助液体进口1203、辅助液体出口1204收尾连接形成循环系统；溶气液体进入进液口1201后大部分自出液口1202排出，微量部分自辅助液体出口1204排出进入辅助液体输送循环系统；所述释放系统的出液口1202与收集槽16连接。其中，脱气系统15自身的工作原理是现有技术中成熟的采用抽真空的脱气方式，因此此处不再详细说明。

进一步的，所述释放装置12内部中心部位具有辅助液体腔室1208，辅助液体腔室1208与辅助液体进口1203及辅助液体出口1204直接连通；并且还通过进液小孔1205与进液口1201连通，通过出液小孔1206与出液口1202连通。

更进一步的，所述进液口1201内设置进液限流孔板1207，用于限制进液孔径。

更进一步的，进液口1201内径30mm，进液小孔1205厚度4mm，靠近进液口1201方向的截面直径6mm，圆台角度5°，辅助液体腔室1208长度12mm，进液限流孔板1207截面直径11mm；出液小孔1206直径14mm。

更进一步的，所述收集槽的后部再设置一套或若干套由释放系统与收集槽组成的用于进一步释放微米级气泡的装置。

再进一步的，所述溶气液体生成装置包括液槽1、气瓶5；两者分别与气液混合泵4连通；在进入释放装置的进水管路前，经过气液混合接触溶气的气液混合物经过减压排气、自动排气阀、离心分离气液分离过程的一种或几种的组合；完成上述排气过程的溶气液体需在不低于释放装置的进水管路压力的管路内停留至少1秒以上；释放装置12的进液管路内部液体流动空间为圆柱状，且该圆柱的直径不小于溶气液体输送系统管路；其中，进液限流孔板1207为厚度0.2-5mm的圆柱形平板，且平板中央沿圆柱中心轴方向设有通孔，释放装置12进液管路内的溶气液体通过并仅能通过进液限流孔板中心的通孔进入辅助液体腔室1208；进液限流孔板1207位于辅助液体腔室溶气液体进口和释放装置的进液管路之间，是释放装置进液管路内溶气液体进入辅助液体腔室的唯一通路；其中，辅助液体腔室溶气液体出口与出液口管路相连接，以溶气液体为主要组成部分的溶气液体和辅助液体混合液体通过辅助液体腔室溶气液体出口进入出液管路；进入出液管路的溶气液体已经释放了液体中的大部分气体，并在液体中形成大量的纳米级气泡。

更进一步的，释放装置进液口管路内溶气液体静压力与辅助液体腔室内辅助液体的静压力的比值大于1.1。

更进一步的，进液限流孔板中央的通孔沿圆柱中心轴方向呈圆台形，且圆台轴线与水流轴线重合，且靠近释放装置的进液管路的圆面直径大于或等于远离释放装置的进液管路的圆面直径，该圆台的旋转线与中心轴线呈0.5-12.5°角度，溶气液体通过远离释放装置进液管路的圆面时的平均流速在5m/s-75m/s之间；辅助液体中的溶解气体在辅助液体腔室液体静压力下的体积与溶解该体积气体的辅助溶液的体积比不超过10％；辅助液体腔室内部空间为圆柱形，且该圆柱形空间的中心轴线与进液限流孔板的中心轴线重合，该圆柱形的圆面直径与进液限流孔板远离释放装置进液管路的圆面直径比值在1.2-15.0之间，该圆柱的长度在3-60mm；辅助液体腔室辅助液体进口、辅助液体腔室辅助液体出口位于辅助液体腔室内部圆柱形空间的切线方向上，并与圆柱体相连接，且辅助液体腔室辅助液体进口和辅助液体腔室辅助液体出口位于分别紧靠该圆柱的两个圆面；为提高纳米气泡的生成效果，辅助液体腔室内液体的静压力需高于出液管路内部液体的静压力，两者的比值在1.02-1.5之间；辅助液体腔室辅助液体出口与辅助液体输送系统相连，使辅助液体输送系统和辅助液体腔室形成一个循环管路；在释放装置的进、出液口管路上设置阀门以防止辅助液体流出辅助液体腔室。

本实用新型的有益效果在于：

1)可以有效释放溶气液体中的大部分气体，并在液体中形成大量的纳米级气泡，很大程度上提升纳米级气泡的生成数量，降低释放过程中微米级气泡的生成量。

2)可以根据溶气液体的纳米级气泡和微米级气泡的含量需求，进一步拓展设置若干组释放系统和收集槽，达到所需精度的溶气液体。

3)结构简单，运行可靠，释放装置设计巧妙。

4)对产品结构及运行参数进行精准设计，通过试验验证达到了良好的效果。

附图说明

图1是高浓度纳米级气泡发生装置的结构示意图。

图2是图1中的释放装置的流通方向的视图。

图3是图2的剖视示意图。

图中，1.液槽，2.液体流量计，3.电磁阀，4.气液混合泵，5.气瓶，6.稳压阀，7.气体流量计，9.企业分离罐，11.自动排气阀，12.释放装置，13.辅助液体存储器，14.辅助液循环泵，15.脱气系统，16.收集槽，17.释放装置进液管路，18.辅助液体出液管路，19.辅助液体进液管路，20.释放装置出液管路，121.阀门一，122阀门二，123.阀门三，124.阀门四，1201.进液口，1202.出液口，1203.辅助液体进口，1204.辅助液体出口，1205.进液小孔，1206.出液小孔，1207.进液限流孔板，1208.辅助液体腔室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步说明。

参见图1-3，一种高浓度纳米级气泡发生装置，包括溶气液体生成装置、气液分离器罐9、释放系统、收集槽；所述溶气液体生成装置生成了溶解至少一种气体的液体，并由输送动力输送至气液分离罐9，所述气液分离器罐9与释放系统连接；所述释放系统包括辅助液体输送循环系统、释放装置12；所述释放装置12具有相互连通的进液口1201、出液口1202，进、出液口1201、1202之间的侧壁上设有反向设置、错开一定距离、且与释放装置12侧壁相切的辅助液体出口1204和辅助液体进口1203；其中，辅助液体出口1204靠近出液口1202，辅助液体进口1203靠近进液口1201；所述辅助液体输送循环系统包括辅助液体存储腔13、脱气系统15；两者与释放装置12的辅助液体进口1203、辅助液体出口1204收尾连接形成循环系统；溶气液体进入进液口1201后大部分自出液口1202排出，微量部分自辅助液体出口1204排出进入辅助液体输送循环系统；所述释放系统的出液口1202与收集槽16连接。其中，脱气系统15自身的工作原理是现有技术中成熟的采用抽真空的脱气方式，因此此处不再详细说明。

在此实施例中，参见图2，所述释放装置12内部中心部位具有辅助液体腔室1208，辅助液体腔室1208与辅助液体进口1203及辅助液体出口1204直接连通；并且还通过进液小孔1205与进液口1201连通，通过出液小孔1206与出液口1202连通。

在此实施例中，参见图2，所述进液口1201内设置进液限流孔板1207，用于限制进液孔径。

在此实施例中，参见图2，进液口1201内径30mm，进液小孔1205厚度4mm，靠近进液口1201方向的截面直径6mm，圆台角度5°，辅助液体腔室1208长度12mm，进液限流孔板1207截面直径11mm；出液小孔1206直径14mm。

在此实施例中，所述收集槽的后部再设置一套或若干套由释放系统与收集槽组成的用于进一步释放微米级气泡的装置，附图中未做展示。

在此实施例中，进一步参见图1-3，所述溶气液体生成装置包括液槽1、气瓶5；两者分别与气液混合泵4连通；在进入释放装置的进水管路前，经过气液混合接触溶气的气液混合物经过减压排气、自动排气阀、离心分离气液分离过程的一种或几种的组合；完成上述排气过程的溶气液体需在不低于释放装置的进水管路压力的管路内停留至少1秒以上；释放装置12的进液管路内部液体流动空间为圆柱状，且该圆柱的直径不小于溶气液体输送系统管路；其中，进液限流孔板1207为厚度0.2-5mm的圆柱形平板，且平板中央沿圆柱中心轴方向设有通孔，释放装置12进液管路内的溶气液体通过并仅能通过进液限流孔板中心的通孔进入辅助液体腔室1208；进液限流孔板1207位于辅助液体腔室溶气液体进口和释放装置的进液管路之间，是释放装置进液管路内溶气液体进入辅助液体腔室的唯一通路；其中，辅助液体腔室溶气液体出口与出液口管路相连接，以溶气液体为主要组成部分的溶气液体和辅助液体混合液体通过辅助液体腔室溶气液体出口进入出液管路；进入出液管路的溶气液体已经释放了液体中的大部分气体，并在液体中形成大量的纳米级气泡。

在此实施例中，释放装置进液口管路内溶气液体静压力与辅助液体腔室内辅助液体的静压力的比值大于1.1。

在此实施例中，参见图2-3，进液限流孔板中央的通孔沿圆柱中心轴方向呈圆台形，且圆台轴线与水流轴线重合，且靠近释放装置的进液管路的圆面直径大于或等于远离释放装置的进液管路的圆面直径，该圆台的旋转线与中心轴线呈0.5-12.5°角度，溶气液体通过远离释放装置进液管路的圆面时的平均流速在5m/s-75m/s之间；辅助液体中的溶解气体在辅助液体腔室液体静压力下的体积与溶解该体积气体的辅助溶液的体积比不超过10％；辅助液体腔室内部空间为圆柱形，且该圆柱形空间的中心轴线与进液限流孔板的中心轴线重合，该圆柱形的圆面直径与进液限流孔板远离释放装置进液管路的圆面直径比值在1.2-15.0之间，该圆柱的长度在3-60mm；辅助液体腔室辅助液体进口、辅助液体腔室辅助液体出口位于辅助液体腔室内部圆柱形空间的切线方向上，并与圆柱体相连接，且辅助液体腔室辅助液体进口和辅助液体腔室辅助液体出口位于分别紧靠该圆柱的两个圆面；为提高纳米气泡的生成效果，辅助液体腔室内液体的静压力需高于出液管路内部液体的静压力，两者的比值在1.02-1.5之间；辅助液体腔室辅助液体出口与辅助液体输送系统相连，使辅助液体输送系统和辅助液体腔室形成一个循环管路；在释放装置的进、出液口管路上设置阀门以防止辅助液体流出辅助液体腔室。

具体工作时，如图1所示，液槽1中的水和气瓶5中的气体一起进入气液混合泵4，其中液体流量计2显示进入气液混合泵4的液体流量，并可以通过电磁阀3进行控制；气体流量计7显示进入气液混合泵4的气体体积流量，并可以通过电磁阀8进行控制，气体压力用过稳压阀6进行控制。经过气液混合泵4的气液充分混合溶解，但同时伴随有大量的尚未溶解的气体以气泡的形式存在在水中，上述夹杂气泡的溶解了气体的水进入气液分离罐9，从水中分离的气体经过自动排气阀11排出，这个过程可以大幅降低微米级气泡的数量，而对纳米级气泡的数量影响较小，具体原理说明如下：一般而言，减压释放过程中产生的微米级气泡尺寸集中在10-100微米，根据斯托克斯方程，气泡的上升速度与气泡的直径正相关，通过控制气液分离器内部的停留时间(有效容积/水流速)和气泡上升路径距离(液位高度)，可以实现微米级气泡的分离。经过释放装置进液管路17的水进入释放器12，释放装置出液管路20，再进入后进入液槽16，形成高浓度纳米气泡。阀门一121、阀门二122、阀门三123、阀门四124分别安装在释放装置的溶气液体进水管路、溶气液体出水管路、辅助液体进水管路和辅助液体出水管路上，以控制溶气液体和辅助液体进入和排出释放装置。

辅助液体系统包括辅助液体进液管路19，辅助液体出液管路18，辅助液循环泵14，以及脱气系统15，其中真空脱气系统15为常规液体脱气过程，这里不再描述该详细过程。

图2为释放装置，其包括进液口1201，出液口1202，辅助液体进口1203，辅助液体出口1204，辅助液体腔室1208，辅助液体腔体溶气液体进口1207，辅助液体腔体溶气液体出口1206，进液限流孔板1207。其中，进液口1201内径30mm，进液小孔1205厚度4mm，靠近进液口1201方向的截面直径6mm，圆台角度5°，辅助液体腔室1208长度12mm，进液限流孔板1207，截面直径11mm，辅助液体腔体溶气液体出口1206直径14mm。

以上是本实用新型的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本实用新型总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：

包括溶气液体生成装置、气液分离器罐(9)、释放系统、收集槽；

所述溶气液体生成装置生成了溶解至少一种气体的液体，并由输送动力输送至气液分离器罐(9)，所述气液分离器罐(9)与释放系统连接；

所述释放系统包括辅助液体输送循环系统、释放装置(12)；

所述释放装置(12)具有相互连通的进液口(1201)、出液口(1202)，进、出液口(1201、1202)之间的侧壁上设有反向设置、错开一定距离、且与释放装置(12)侧壁相切的辅助液体出口(1204)和辅助液体进口(1203)；其中，辅助液体出口(1204)靠近出液口(1202)，辅助液体进口(1203)靠近进液口(1201)；

所述辅助液体输送循环系统包括辅助液体存储腔(13)、脱气系统(15)；两者与释放装置(12)的辅助液体进口(1203)、辅助液体出口(1204)收尾连接形成循环系统；

溶气液体进入进液口(1201)后大部分自出液口(1202)排出，微量部分自辅助液体出口(1204)排出进入辅助液体输送循环系统；

所述释放系统的出液口(1202)与收集槽(16)连接。

2.如权利要求1所述的高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：所述释放装置(12)内部中心部位具有辅助液体腔室(1208)，辅助液体腔室(1208)与辅助液体进口(1203)及辅助液体出口(1204)直接连通；并且还通过进液小孔(1205)与进液口(1201)连通，通过出液小孔(1206)与出液口(1202)连通。

3.如权利要求2所述的高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：所述进液口(1201)内设置进液限流孔板(1207)，用于限制进液孔径。

4.如权利要求2所述的高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：进液口(1201)内径30mm，进液小孔(1205)厚度4mm，靠近进液口(1201)方向的截面直径6mm，圆台角度5°，辅助液体腔室(1208)长度12mm，进液限流孔板(1207)截面直径11mm；出液小孔(1206)直径14mm。

5.如权利要求2所述的高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：所述收集槽的后部再设置一套或若干套由释放系统与收集槽组成的用于进一步释放微米级气泡的装置。

6.如权利要求4所述的高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：所述溶气液体生成装置包括液槽(1)、气瓶(5)；两者分别与气液混合泵(4)连通；在进入释放装置的进水管路前，经过气液混合接触溶气的气液混合物经过减压排气、自动排气阀、离心分离气液分离过程的一种或几种的组合；完成上述排气过程的溶气液体需在不低于释放装置的进水管路压力的管路内停留至少1秒以上；释放装置(12)的进液管路内部液体流动空间为圆柱状，且该圆柱的直径不小于溶气液体输送系统管路；其中，进液限流孔板(1207)为厚度0.2-5mm的圆柱形平板，且平板中央沿圆柱中心轴方向设有通孔，释放装置(12)进液管路内的溶气液体通过并仅能通过进液限流孔板中心的通孔进入辅助液体腔室(1208)；进液限流孔板(1207)位于辅助液体腔室溶气液体进口和释放装置的进液管路之间，是释放装置进液管路内溶气液体进入辅助液体腔室的唯一通路；

其中，辅助液体腔室溶气液体出口与出液口管路相连接，以溶气液体为主要组成部分的溶气液体和辅助液体混合液体通过辅助液体腔室溶气液体出口进入出液管路；进入出液管路的溶气液体已经释放了液体中的大部分气体，并在液体中形成大量的纳米级气泡。

7.如权利要求4所述的高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：释放装置进液口管路内溶气液体静压力与辅助液体腔室内辅助液体的静压力的比值大于1.1。

8.如权利要求4所述的高浓度纳米级气泡发生装置，其特征在于：进液限流孔板中央的通孔沿圆柱中心轴方向呈圆台形，且圆台轴线与水流轴线重合，且靠近释放装置的进液管路的圆面直径大于或等于远离释放装置的进液管路的圆面直径，该圆台的旋转线与中心轴线呈0.5-12.5°角度，溶气液体通过远离释放装置进液管路的圆面时的平均流速在5m/s-75m/s之间；

辅助液体中的溶解气体在辅助液体腔室液体静压力下的体积与溶解该体积气体的辅助溶液的体积比不超过10％；

辅助液体腔室内部空间为圆柱形，且该圆柱形空间的中心轴线与进液限流孔板的中心轴线重合，该圆柱形的圆面直径与进液限流孔板远离释放装置进液管路的圆面直径比值在1.2-15.0之间，该圆柱的长度在3-60mm；

辅助液体腔室辅助液体进口、辅助液体腔室辅助液体出口位于辅助液体腔室内部圆柱形空间的切线方向上，并与圆柱体相连接，且辅助液体腔室辅助液体进口和辅助液体腔室辅助液体出口位于分别紧靠该圆柱的两个圆面；为提高纳米气泡的生成效果，辅助液体腔室内液体的静压力需高于出液管路内部液体的静压力，两者的比值在1.02-1.5之间；

辅助液体腔室辅助液体出口与辅助液体输送系统相连，使辅助液体输送系统和辅助液体腔室形成一个循环管路；

在释放装置的进、出液口管路上设置阀门以防止辅助液体流出辅助液体腔室。

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