CN211659736U - 一种微气泡发生装置以及气泡分割元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微气泡发生装置，同时还提供一种气泡分割元件。所述微气泡发生装置包括：气液混合器、气泡生成器以及气泡过滤器；所述气液混合器设置有进气口和进液口，用于气体与液体混合，其输出端输出气液混合物；所述气泡生成器与所述气液混合器连接，具有进水口和出水口，所述进水口于所述气液混合器的输出端连接；所述气泡生成器内部设置有气泡分割元件，所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层，所述气泡刺破层包括朝向所述进水口方向的尖端，且相邻层的尖端相互错开；所述气泡过滤器一端连接所述气泡生成器的出水口，其内部设置过滤层，其另一端为微气泡发生装置的微气泡水出水口。

Description

一种微气泡发生装置以及气泡分割元件

技术领域

本实用新型涉及微纳米技术领域，具体涉及一种微气泡发生装置。本申请同时涉及一种气泡分割元件。

背景技术

微气泡是气泡发生时产生直径在五十微米以下的微小气泡，微气泡发生之后，气泡自己收缩，在这个过程因气泡变小所以上升速度变缓慢，因而其融化效率高，另外，微气泡还具有比表面积大，气含量高、表面带电荷等特点。

在工业上，微气泡在固液界面减阻方面显示出重要的作用。将同样的纳米气泡布满液体传输管道的内壁，将可以减少液体传输过程固液界面的摩擦，从而节省能量和成本。同时，微气泡可以被用于日常生活中。因为许多人造产品和自然资源是物质混合形成的，一些情况下我们希望这些物质保持混合，还有些情况我们需要分开它们。这时，我们就可以利用微气泡使油性物质和水融合稳定的时间更长，可以使从油砂中分离出油更加经济和有效率。

目前，微气泡发生主要分为以下几种：

(1)典型的压力溶解式微气泡发生装置：使气液混合物在加压罐中加至一定压力后，气体以饱和浓度溶解与液体中，通过使用减压阀突然降低压力，此时饱和在液相中的气体析出，从而产生微气泡；

(2)超声波产生微气泡的方式：超声波产生微气泡主要是利用了超声空化现象，高频率的声波以纵波的形式在液体中传播，当声强超过液体静压值，将会破坏液体介质的完整性，导致液体中出现空穴，当空穴形成时，一般处于真空状态，溶解在水中的气体会迅速进入空穴形成微气泡；

(3)微孔成泡技术：微孔成泡技术是利用某些介质(如冶金粉末、陶瓷或塑料)作材料，再掺以适量的粘合剂，在高温下烧结而成的微多孔结构，当压缩气体经过微孔介质时，被微孔切割成微纳米气泡。

然而，上述现有的产生微气泡的装置及方法均存在一些问题，使用上述装置(1)产生的微气泡的分布和尺寸由压力罐中的压力直接决定，其变量单一，在一定条件下，无法产生符合生产要求的微气泡。上述方式(2)以及(3)均存在制造难度大、气泡尺寸离散、能耗高的缺点。因此，有必要对微气泡发生装置进行优化设计，以提高微气泡发生效果，使其更具备工业实用性。

实用新型内容

本申请提供一种微气泡发生装置。本申请同时提供一种气泡分割元件。

本申请提供的微气泡发生装置，包括：

气液混合器、气泡生成器；

所述气液混合器设置有进气口和进液口，用于气体与液体混合，其输出端输出气液混合物；

所述气泡生成器与所述气液混合器连接，具有进口和出口，所述进口与所述气液混合器的输出端连接；所述气泡生成器内部设置有气泡分割元件，所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层，所述气泡刺破层包括朝向所述进水口方向的尖端，且相邻气泡刺破层的尖端相互错开；经过所述气泡分割元件的气液混合物通过所述出口流出。

优选的，所述微气泡发生装置，包括气泡过滤器，所述气泡过滤器一端连接所述气泡生成器的出口，其内部设置过滤层，通过气泡过滤器的气液混合物从所述气泡过滤器的另一端输出。

优选的，所述相邻气泡刺破层的尖端相互错开，具体采用如下结构：位于下游位置的气泡刺破层的尖端朝向上游气泡刺破层的出泡口。

优选的，所述气泡生成器内部设置有气泡分割元件，包括：所述气泡发生器内部设置有至少两个气泡分割元件，所述气泡分割元件将所述气泡发生器内部至少分割为三层。

优选的，所述气泡生成器内部设置有两个气泡分割元件，包括：每个所述气泡分割元件的目不相同，所述各个气泡分割元件的目随着所在液流的位置不同而不同，并且位于下游的比位于上游的目大。

优选的，位于最下游的所述气泡分割元件的目大于300。

优选的，所述气泡发生器采用压力罐。

优选的，所述压力罐内部设置用于安装所述气泡分割元件的环形凹槽，所述环形凹槽的数量与所述气泡分割元件的数量一致。

优选的，所述压力罐采用隔膜式压力罐。

优选的，所述气泡生成器为管道。

优选的，所述管道为螺旋管道。

优选的，所述气泡分割元件逐层设置于以所述螺旋管道中心轴线为中心的纵向切面中。

优选的，所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层，每层气泡刺破层的尖端朝向同一侧，且相邻气泡刺破层的尖端相互错开。

优选的，所述相邻气泡刺破层的尖端相互错开，具体采用如下结构：位于下游位置的气泡刺破层的尖端朝向上游气泡刺破层的出泡口。

优选的，所述气泡分割元件的目大于300。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种微气泡发生装置，包括：气液混合器、气泡生成器；

所述气液混合器设置有进气口和进液口，用于气体与液体混合，其输出端输出气液混合物；所述气泡生成器与所述气液混合器连接，具有进口和出口，所述进口与所述气液混合器的输出端连接；所述气泡生成器内部设置有气泡分割元件，所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层，所述气泡刺破层包括朝向所述进口方向的尖端，且相邻气泡刺破层的尖端相互错开；经过所述气泡分割元件的气液混合物通过所述出口流出。本方案摒弃了传统的使用压力溶解式微气泡发生装置以及微泡成孔技术，利用所述由气泡刺破层构成的气泡分割元件直接对气液混合物中的气泡进行处理，同时，在构建所述气泡分割元件的同时，考虑气泡的可流动性与形状不规则等特性，充分利用气泡刺破层在物理上结构，使所述气液混合物流过多层气泡分割元件后可以形成包含微气泡的液体，这一结构设置不仅能耗低，而且产出的微气泡大小统一，同时大大提高了微气泡的产出效率。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的微气泡发生装置的结构示意图；

图2是本申请第一实施例提供的气泡发生器的结构示意图；

图3是本申请第一实施例提供的气泡分割元件的部分结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似的推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请第一实施例提供一种微气泡发生装置，请参看图1，其为本申请第一实施例的示意图，在该微气泡发生装置中，包括：气液混合器101、气泡生成器 102以及气泡过滤器103。

所述气液混合器101设置有进气口1011和进液口1012，用于气体与液体混合，其输出端输出气液混合物，并通过所述气泡发生器的进口1021进入所述气泡发生器102，所述气液混合物在所述气泡发生器中形成微气泡，通过所述气泡发生器的出口1022进入所述气泡过滤器103，气泡过滤器将所述直径较大的微气泡过滤，最后输出符合要求的微气泡。所述气液混合器是微气泡发生装置产生微气泡的基础，所述气液混合器内可以适当的增加压力，以使所述气体与液体充分混合，即，使所述气体在所述气液混合器中以气泡形式存在与所述液体中。

如图2所示，其为本申请第一实施例中所述的气泡生成器的结构示意图，所述气泡生成器具有进口1021和出口1022，分别用于接收来自气液混合器的气液混合物，以及将经过处理的气液混合物流出。此外，所述气泡生成器内部还设置有气泡分割元件104。

在气液混合物中，气体多以大气泡的形式存在，而本申请提供的微气泡发生装置的目的正是将这些大气泡制成符合要求的微气泡，从而通过微气泡满足人们的日常需求以及工业上的需要，因此，本申请在气泡生成器102设置有气泡分割元件104，所述气液混合物流经所述气泡分割元件104，在所述气泡分割元件104的作用下，将所述大气泡分割成符合要求的微气泡。

下面我们结合气泡发生器对本申请所述的气泡分割元件104进行详细说明。

如图2所示，所述气泡分割元件104设置于所述气泡发生器内部，所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层1041，所述气泡刺破层1041包括朝向所述进水口方向的尖端，且相邻气泡刺破层的尖端相互错开。

由此可见，所述气泡分割元件104是由所述气泡刺破层1041构成的，另外，由于气泡分割元件104的作用是分割气液混合物中的大气泡，因此，所述气泡分割元件必然存在进泡口1042与出泡口1043，所述进泡口1042与出泡口1043 的结构类似于筛网的结构，并且所述进泡口1042进入的气泡并不是未经处理的气泡，而是已经被所述气泡分割元件104最下层尖端分割的相对大气泡直径较小的气泡。

另外，由于气泡在液体中是不规则且可流动的，因此，为避免直径较大的气泡在流动过程中也能通过进泡口而不被分割的问题，本实施例在一个气泡分割元件中采用多层气泡刺破层，其目的是将所述气液混合物中的气泡多次分割，防止直径较大的气泡直接从所述出泡口流出。

如图3所示，其为本申请第一实施例中所述的气泡分割元件104的部分结构示意图，由于气泡分割元件由气泡刺破层构造，因此，所述气泡分割元件的进泡口1042和出泡口1043分别对应位于所述所述气泡分割元件最上游的气泡刺破层的进泡口以及最下游气泡刺破层的出泡口，所述气泡刺破层1041构造气泡分割元件104时，需要将位于下游的气泡刺破层的尖端对准上游刺破层的出泡口。在气液混合物流动的过程中，如果直径较大的气泡进入下层气泡刺破层的出泡口，也会被上层气泡刺破层的尖端切割。

也就是说，当气液混合物从上游流动到所述气泡分割元件时，所述气液混合物中的大气泡首先接触所述气泡分割元件104位于最上游的气泡刺破层的尖端，并被尖端戳破，使大气泡分裂成若干直径较小的气泡，之后，从分别从所述最上游的气泡刺破层的各个出泡口流出，由于位于下游的气泡刺破层的尖端正对所述最上游的气泡刺破层的出泡口，因此，当流出所述最上游气泡刺破层的出泡口的气泡不符合气泡分割元件允许通过的直径时，所述气泡随着气液混合物的流动方向继续接触所述位于下游的气泡刺破层的尖端，气泡被继续分解，通过两层或者多层的气泡刺破层，最终从位于最下游的气泡刺破层1041出泡口流出时，气泡已经基本上全部是符合微气泡尺寸要求的气泡；当然，在上述过程中不排除被分割为小气泡的气泡又结合为大气泡。另外，上述气泡分割过程需要和气液混合物在一定的压力下较快速的从上游流动向下游。

需要说明的是，所述气泡分割元件的结构并不仅仅局限于由具备尖端的所述气泡刺破层逐层搭建构成，凡是可以分割气泡的元件，或者在外力作用下，通过某一元件能够令所述气泡在移动方向上，按照一定的规律分裂的元件均可以称为气泡分割元件均不偏离本申请的核心，另外，所述气泡分割元件也可以为一个整体。例如：所述气泡分割元件可以由至少两层筛网搭建构成，所述上层筛网的非网孔部分对应到下层筛网的网孔部分。这些属于对本实施例中所述气泡分割元件结构的简单变换，不偏离本申请的核心，都在本申请的保护范围之内。

此外，微气泡是气泡发生时产生直径在50微米(μm)以下的微小气泡。因此，若想实现微气泡的发生，所述气泡刺破层至少为300目，所述气泡刺破层尖端的面积也应远远小于50微米(μm)，以防止所述尖端无法刺破气泡的问题。另外，如果直接采用符合微气泡发生条件的气泡刺破层构建所述气泡分割层，直径较大的气泡直接接触所述气泡分割层的一面受力均匀，将会导致所述气泡分割元件无法刺破所述直径较大的气泡，而无法达到预期的效果，甚至还会堵塞气泡分割元件。

因此，所述气泡生成器中设置有至少两个气泡分割元件，所述气泡分割元件将所述气泡发生器内部至少分割为三层。每个所述气泡分割元件的目不相同，所述各个气泡分割元件的目随着所在液流的位置不同而不同，并且位于下游的比位于上游的目大。

这里所说的目是一种计量单位，指的是每英寸筛网的孔眼数目，由于气泡分割元件是由气泡刺破层构成，因此，本申请中的目具体指的是每英寸气泡刺破层出泡口的数量，例如：50目就是指每英寸上的孔眼数是50个，500目就是指每英寸上的孔眼数是500个，数目越高，孔眼越多。另外，除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小。我国使用的是美国标准，美国泰勒标准筛的筛目尺寸对照表，请参看如下表格：

目数(mesh)	微米(μm)	目数(mesh)	微米(μm)
				200	74	325	45
230	62	400	38
				240	61	500	25
250	58	600	23
				270	53	800	18
300	48	1000	13

另外，本实施例中上游和下游的概念是相对于液流方向提出的。由于本申请所述的气泡生成器具有进口和出口，也就是说，在气泡生成器内，凡是具有流体性质的物体，在本申请所述的气泡生成器内的运动规律均为从所述进口流向所述出口，因此，我们用上游和下游来表示各个气泡分割元件的位置关系，以此使读者可以更加清楚明白本申请所述各个气泡分割元件在所述气泡生成器中的位置关系。

为了使读者可以更清楚的理解本实施例所述的微气泡发生装置的工作原理，下面我们结合图1、图2和图3详细说明该装置微气泡的发生过程。

用水代表通过进液口1012进入所述气液混合器101中的液体，用空气代表通过进气口1011进入所述气液混合器101中的气体，所述空气进入所述气液混合器101后，以气泡的形式融合与水中，形成气液混合物。此时，所述气泡直径偏大，并不满足微气泡的直径要求。当所述气泡在水中结构稳定之后，即，形成气液混合物之后。所述气液混合物通过管道由所述气泡生成器102的进口 1021进入所述气泡生成器102，此时，所述气液混合物按照从所述气泡生成器的进口1021向所述出口1022流动的运动规律流动。

由于所述气泡生气器102中设置有多层气泡分割元件，由空气和水构成的气液混合物在所述气泡生成器流动时，必然会逐层通过气泡分割元件，因此，所述气液混合物通过气泡分割元件的过程中直径大于所述气泡分割元件筛网直径的气泡必然会被所述气泡分割元件分割，形成直径较小的气泡，另外，由于微气泡发生的过程中整个装置内的水和空气是不断运动的，即使所述气液混合物中的气泡经一次分割后仍不能通过所述气泡分割元件，也会被不断流动的气液混合物继续带向所述气泡分割元件，直至能够通过所述气泡分割元的筛网。此外，由于所述气泡生成器中每层气泡分割元件的目顺着气液混合物流动方向逐个变小，所述气液混合物每通过一个气泡分割元件，其气泡直径也会变的越来越小，直至所述气泡的直径满足微气泡的直径。

由于气泡之间会通过互相碰撞结合，而设置在最下游的气泡分割元与所述气泡生成器出口之间并没有其它装置阻止这一结合过程，因此，由所述气泡生成器生成的微气泡水中，必然会存在直径较大的气泡。当所述微气泡水由所述气泡生成器涌出后，还需要通过气泡过滤器，将由于气泡之间相互碰撞结合的直径较大的气泡过滤，从而得到纯净的微气泡水。

需要说明的是，本实施例中所述的气体与液体并不限于空气与水，在实际应用中可以根据需要选择不同的气体与液体，例如：选择油与惰性气体结合，也可以由本实施例提供的微气泡发生装置产生溶于油中的微气泡。

优选的，所述气泡发生器采用压力罐。本实施例中所述气泡生成器采用压力罐的主要目的，一是使所述气液混合物中的气泡充分融入液体中以减小所述气泡分割元件的工作压力；二是在工业上一般需要大流量的包含微气泡的液体。此外，为了在所述压力罐中设置所述气泡分割元件，所述压力罐内部设置用于安装所述气泡分割元件的环形凹槽，所述环形凹槽的数量与所述气泡分割元件的数量一致。

另外，由于所述气泡分割元件被设置与所述压力罐内，因而，在考虑压力罐时，应优选罐体内部允许逐层设置所述气泡分割元件且罐体内部空间较大的压力罐，因此，本实施例在选择压力罐时，选择了隔膜式压力罐。

需要说明的是，上述气泡生成器罐体的选择只是本装置的一种优选的实施方式，在其他实施方式中可以采用不同的罐体结构，例如：压力罐可以根据实际情况采用气囊式压力罐。这些属于对本装置结构的简单变换，不偏离本申请的核心，都在本申请的保护范围之内。

另外，气泡生成器还可以为管道，为了在管道内设置更多的气泡分割元件，且节约空间，可以将所述管道设置为螺旋管道。另外，所述气泡分割元件逐层设置于以所述螺旋管道中心轴线为中心的纵向切面中。

由此可见，经过所述气泡分割元件的气液混合物已经具备了微气泡的性质，但由于所述气泡分割元件并没有布满所述气泡生成器，因此，在所述气泡生成器出口以及距离其最近的一个气泡分割元件之间，必然会存在微气泡互相碰撞而导致微气泡相互融合的情况，因此，在所述微气泡发生装置设计的过程中，应当考虑将这些已融合的且不符合微气泡标准的气泡进行过滤，因此，本申请所述的第一实施例中还包含一气泡过滤器103。

所述气泡过滤器103一端连接所述气泡生成器102的出口，其内部设置过滤层，通过气泡过滤器的气液混合物从所述气泡过滤器的另一端输出；气泡过滤器103的过滤尺寸，能够只允许符合微气泡定义的气泡经过，直径较大的气泡能够被挡住，直到分裂为微气泡，才能流出。

综上所述，本实施例提供的用于微气泡发生装置结构巧妙，摒弃了传统的使用压力溶解式微气泡发生装置以及微泡成孔技术，利用所述由气泡刺破层构成的气泡分割元件直接对气液混合物中的气泡进行处理，同时，在构建所述气泡分割元件的过程中，考虑气泡的可流动性与形状不规则等特性，充分利用气泡刺破层在物理上结构，使所述气液混合物流过多层气泡分割元件后可以形成包含微气泡的液体，这一结构设置不仅能耗低，而且产出的微气泡大小统一，同时大大提高了微气泡的产出效率。

在上述的实施例中，提供了一种微气泡发生装置，与之相应的，本申请还提供一种气泡分割元件，所述气泡分割元件用于产生微气泡。由于装置实施例基本相似与产生微气泡的气泡分割元件实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。下述描述的设备实施例仅仅是示意性的。

本实施例为一种气泡分割元件，包括：所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层，每层气泡刺破层的尖端朝向同一侧，且相邻气泡刺破层的尖端相互错开。

所述相邻气泡刺破层的尖端相互错开，具体采用如下结构：位于下游位置的气泡刺破层的尖端朝向上游气泡刺破层的出泡口。所述气泡分割元件的目大于300。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种微气泡发生装置，其特征在于，包括：

气液混合器、气泡生成器；

所述气液混合器设置有进气口和进液口，用于气体与液体混合，其输出端输出气液混合物；

所述气泡生成器与所述气液混合器连接，具有进口和出口，所述进口与所述气液混合器的输出端连接；所述气泡生成器内部设置有气泡分割元件，所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层，所述气泡刺破层包括朝向所述进口方向的尖端，且相邻气泡刺破层的尖端相互错开；经过所述气泡分割元件的气液混合物通过所述出口流出。

2.根据权利要求1所述的微气泡发生装置，其特征在于，包括气泡过滤器，所述气泡过滤器一端连接所述气泡生成器的出口，其内部设置过滤层，通过气泡过滤器的气液混合物从所述气泡过滤器的另一端输出。

3.根据权利要求1所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述相邻气泡刺破层的尖端相互错开，具体采用如下结构：位于下游位置的气泡刺破层的尖端朝向上游气泡刺破层的出泡口。

4.根据权利要求1所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述气泡生成器内部设置有至少两个气泡分割元件，所述气泡分割元件将所述气泡生成器内部至少分割为三层。

5.根据权利要求4所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述气泡生成器内部设置有两个气泡分割元件，包括：每个所述气泡分割元件的目不相同，所述各个气泡分割元件的目随着所在液流的位置不同而不同，并且位于下游的比位于上游的目大。

6.根据权利要求5所述的微气泡发生装置，其特征在于，位于最下游的所述气泡分割元件的目大于300。

7.根据权利要求1所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述气泡生成器采用压力罐。

8.根据权利要求7所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述压力罐内部设置用于安装所述气泡分割元件的环形凹槽，所述环形凹槽的数量与所述气泡分割元件的数量一致。

9.根据权利要求8所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述压力罐采用隔膜式压力罐。

10.根据权利要求1所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述气泡生成器为管道。

11.根据权利要求10所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述管道为螺旋管道。

12.根据权利要求11所述的微气泡发生装置，其特征在于，所述气泡分割元件逐层设置于以所述螺旋管道中心轴线为中心的纵向切面中。

13.一种气泡分割元件，其特征在于，所述气泡分割元件至少包含两层气泡刺破层，每层气泡刺破层的尖端朝向同一侧，且相邻气泡刺破层的尖端相互错开。

14.根据权利要求13所述的气泡分割元件，其特征在于，所述相邻气泡刺破层的尖端相互错开，具体采用如下结构：位于下游位置的气泡刺破层的尖端朝向上游气泡刺破层的出泡口。

15.根据权利要求14所述的气泡分割元件，其特征在于，所述气泡分割元件的目大于300。

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