CN220071584U - 双锥形环隙空化发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双锥形环隙空化发生器，包括空化柱体，空化柱体的前端板中心设有进口锥管，空化柱体的入口段内腔设有：固定锥块，固定于空化柱体的入口段内腔，沿料流方向设有锥块渐缩孔和锥块渐扩孔；前喷射锥，位于锥块渐扩孔的入口处，连接在芯轴的前端且与锥块渐扩孔之间的前锥环隙能够调节；后喷射锥，位于锥块渐扩孔的后部，连接在轴套的前端且与锥块渐扩孔之间的后锥环隙能够调节；芯轴的中段从轴套中穿过且共轴线，空化柱体的中段设有扩径的出料段柱体，出料段柱体的圆周上设有物料出口。本双锥形环隙空化发生器可形成前后锥不同的环隙截面积，实现两次空化，且分别可调，提高空化效率，安全性好。

Description

双锥形环隙空化发生器

技术领域

本实用新型涉及一种空化发生器，尤其涉及一种双锥形环隙空化发生器，可用于食品加工、废水处理等工序，属于空化设备技术领域。

背景技术

水力空化现象是流体流过一个限流区域(孔板、文丘里管、环隙等)时内部压力下降，当压力降至液体在该温度下的饱和蒸汽压时，液体开始汽化而产生大量空化汽泡，空化汽泡在流经瞬间扩大流道时，液体压力上升，空化汽泡体积急剧缩小直至溃灭，在其溃灭瞬间伴有高温、高压、强烈的冲击波和微射流。利用空泡溃灭时释放的巨大瞬间能量能够破坏化学链、加快反应进程，故水力空化在废水处理、食品、强化反应过程等领域得到广泛运用。

目前国内外研究者一般认为用空化值δc来判定空化发生强弱，δc＜1有空化发生可能，空化值δc越小，空化反应越剧烈；可以看出局部静压P、液体速率V是重要的控制参数。根据流体静压能、动能的转变关系、静压P、速率V反比关系，可以得出空化强弱由速率V、静压P主导，同时流体流经的边界条件也会对空化产生影响；对工业运用的水力空化器而言，空化泡产生和空化泡溃灭一直是研究的方向。

空化数Cv的计算公式为：Cv=2（P-P_V）/(ρV²)，其中C_V是空化数，P是液体板后静压，Pv是液体饱和蒸汽压，ρ是液体的密度，V是液体的速度。

目前国内外空化器设计基本靠单级或串联多级固定孔孔板或由内部阻流体和外腔体之间形成的环隙来强制流体截流、流速急增、失压产生空化泡，当流体流经截面增大，压力升高、气泡溃灭，达到强化反应的功效。

公开号为CN112028171A的中国发明专利申请，公开了一种环锥形间隙可调节的空化器，其组成包括由内截锥形元件和外截锥形元件组成的环锥形腔体、左侧环锥形出水口、轴体、下侧进水口、壳体、密封圈、端盖、调节阀、螺钉、连接与固定元件、密封圈；内截锥形元件和外截锥形元件组成的环锥形腔体增加了流体与固体壁面的接触面积，提高了空化效率；并且使空化流汇聚在一点产生干涉，增强了空泡溃灭的剧烈程度，随后空化流迅速扩散到整个流体域，使混合物与流体充分混合；而且环锥形间隙可通过轴体连接的调节阀调节其大小，因此可获得不同的流体空化效果；壳体的下侧进水口和左侧出水口的端面上设有法兰，便于与管道连接。

该发明中内截锥形元件和外截锥形元件组成的环锥形腔体间隙可调，可实现空化强度调节，但流体在锥环隙中流经狭长通道、路径长且无结构突变，流体在从环锥大端流至小端速度越来越快，在出口处空化泡最强烈，产生一次空化，而空化强化反应正是看重气泡破裂时带来的能量泄放，单次空化对一些难度稍大的反应体系存在深度不够、效果不理想，导致需要反复循环增加空化发生次数，以达到反应要求（比如废水处理运用），增加泵的能力消耗；另外该发明中环隙调节结构的调节轴体、密封圈、端盖等设置在物料进口侧，由于进口侧压力要远高于出口侧，存在物料泄漏风险或结构密封复杂、带来成本上的上升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种双锥形环隙空化发生器，可形成前后锥不同的环隙截面积，实现两次空化，且分别可调，提高空化效率，安全性好。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种双锥形环隙空化发生器，包括空化柱体，所述空化柱体的前端板中心设有进口锥管，空化柱体的入口段内腔设有：

固定锥块，固定于空化柱体的入口段内腔，沿料流方向设有锥块渐缩孔和锥块渐扩孔；

前喷射锥，位于所述锥块渐扩孔的入口处，连接在芯轴的前端且与锥块渐扩孔之间的前锥环隙能够调节；

后喷射锥，位于所述锥块渐扩孔的后部，连接在轴套的前端且与锥块渐扩孔之间的后锥环隙能够调节；

所述芯轴的中段从所述轴套中穿过且共轴线，所述空化柱体的中段设有扩径的出料段柱体，所述出料段柱体的圆周上设有物料出口。

作为本实用新型的改进，所述空化柱体的后端覆盖有后端盖，所述后端盖的中心通过后端盖轴承支撑有能够转动且轴向固定的螺母座，所述螺母座的内螺孔中旋接有滑动螺杆套，所述滑动螺杆套的外端头安装有大手轮，所述滑动螺杆套的内端头驱动所述轴套平移。

作为本实用新型的进一步改进，所述滑动螺杆套的前端头通过法兰与活塞的后端面相连，所述活塞的外周通过活塞外密封圈与所述空化柱体的内壁实现密封，所述活塞的前端与所述轴套的后端固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述芯轴的中段还穿过所述活塞的中心孔且通过外螺纹与所述滑动螺杆套的内螺纹相旋接，所述芯轴的外端头安装有小手轮。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：1、采用双级空化可以非常灵活地分别调整前锥环隙和后锥环隙，兼顾好过流速度及背压，发挥多级空化强度及空化作用时间，达到最佳效能；

2、该环隙调节结构涉及的轴、密封圈、端盖等设置在物料出口侧，由于出口侧压力低，密封可靠、避免物料泄漏的风险同时制造成本得以降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型双锥形环隙空化发生器的主视图；

图中：1.空化柱体；1a.进口锥管；1b.出料段柱体；1c.物料出口；1d.柱体内台阶；1e.排空口；2.固定锥块；3.前喷射锥；4.后喷射锥；5.后端盖；5a.后端盖轴承；6.螺母座；6a.大手轮；7.滑动螺杆套；8.活塞；9.轴套；9a.衬套；10.芯轴；10a.小手轮。

具体实施方式

在本实用新型的以下描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指装置必须具有特定的方位。料流先流经的部位为“前”，后流经的部位为“后”。

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型的双锥形环隙空化发生器包括空化柱体1，空化柱体1的前端板中心设有进口锥管1a，空化柱体1的入口段内腔设有固定锥块2，固定锥块2沿料流方向设有锥块渐缩孔和锥块渐扩孔。空化柱体1的中段设有扩径的出料段柱体1b，出料段柱体1b的圆周上设有物料出口1c。

锥块渐扩孔的入口处设有前喷射锥3，前喷射锥3连接在芯轴的前端且与锥块渐扩孔之间的前锥环隙S1能够调节。

锥块渐扩孔的后部设有后喷射锥4，后喷射锥4连接在轴套的前端且与锥块渐扩孔之间的后锥环隙S2能够调节。

在一个空化器内可实现两级锥环隙面积的调节；而且两级环截面积可独立设定，互不干涉；这样流体流经两环隙的过流速度及锥后静压可各自匹配灵活，实现两级空化；由上述空化数公式可知，这样可以根据不同物料或原料波动影响及时调整空化强度和空化发生的级数。

例如，在植物油加酸酸加碱脱磷脱酸运用场景中，当油中含水比例变高后，过高空化强度极易产生油乳化，导致反应后续分离困难，需调整强度或级数；另外该空化器对流量变化的适应性强，在保持环间隙一致的情况下，即保持空化边界壁面效应的情况下，前喷射锥3形成的环隙截面面积小，适合小产量；后喷射锥4形成的环隙截面面积大，适合大产量；采用双级空化可以非常灵活的调整前喷射锥3和后喷射锥4各自的间隙，使得前锥环隙S1的截面面积小于后锥环隙S2的截面面积，兼顾好过流速度及背压，发挥多级空化强度及空化作用时间，达到最佳效能。

空化柱体1的后端覆盖有后端盖5，后端盖5的中心孔通过后端盖轴承5a支撑有螺母座6，后端盖轴承5a的内圈内端面抵靠在螺母座6的根部外台阶上，后端盖轴承5a的内圈外端面通过卡簧与螺母座6轴向固定。后端盖轴承5a的里侧设有骨架油封进行密封。

螺母座6的内螺孔中旋接有滑动螺杆套7，滑动螺杆套7的外端头安装有大手轮6a，滑动螺杆套7的内端头通过法兰与活塞8的后端面相连，活塞8的外周通过活塞外密封圈与空化柱体1的内壁实现密封，活塞8的前端固定有轴套9，轴套9的前端固定在后喷射锥4的中心。

转动大手轮6a时，螺母座6跟随转动但轴向位置不变，与其旋接的滑动螺杆套7沿轴向平移，滑动螺杆套7的内端头牵引活塞8轴向平移，活塞外密封圈阻止流体向活塞8的外侧空间泄漏。活塞8通过轴套9牵引后喷射锥4平移，以改变后锥环隙S2。

轴套9的内腔设有芯轴10，芯轴10前端的小径段插入前喷射锥3后端中心的沉孔中，通过穿心螺钉固定连接。芯轴10的中段穿过活塞8的中心孔，活塞8的内壁通过活塞内密封圈与芯轴10的外壁实现密封。

轴套9的前端口嵌装有衬套9a，衬套9a的内壁与芯轴10的外壁过渡配合，确保导向准确。芯轴10穿过滑动螺杆套7的部位设有外螺纹，与滑动螺杆套7的内螺纹相旋接，芯轴10的外端头安装有小手轮10a。

转动小手轮10a时，芯轴10相对于滑动螺杆套7轴向移动，牵引前喷射锥3轴向平移，改变前锥环隙S1。

出料段柱体1b的前端内壁设有对活塞8进行限位的柱体内台阶1d，防止活塞8滑入出料段柱体1b中。

出料段柱体1b的底部排空口1e，便于排尽物料。空化柱体1的后端圆周下部也设有排空口1e，避免活塞8后侧的柱体中积液。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，非因此局限本实用新型的专利保护范围，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。除上述实施例外，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还可以有其他实施方式。本实用新型还会有各种变化和改进，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。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。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (4)

1.一种双锥形环隙空化发生器，包括空化柱体，所述空化柱体的前端板中心设有进口锥管，其特征在于，空化柱体的入口段内腔设有：

固定锥块，固定于空化柱体的入口段内腔，沿料流方向设有锥块渐缩孔和锥块渐扩孔；

前喷射锥，位于所述锥块渐扩孔的入口处，连接在芯轴的前端且与锥块渐扩孔之间的前锥环隙能够调节；

后喷射锥，位于所述锥块渐扩孔的后部，连接在轴套的前端且与锥块渐扩孔之间的后锥环隙能够调节；

所述芯轴的中段从所述轴套中穿过且共轴线，所述空化柱体的中段设有扩径的出料段柱体，所述出料段柱体的圆周上设有物料出口。

2.根据权利要求1所述的双锥形环隙空化发生器，其特征在于：所述空化柱体的后端覆盖有后端盖，所述后端盖的中心通过后端盖轴承支撑有能够转动且轴向固定的螺母座，所述螺母座的内螺孔中旋接有滑动螺杆套，所述滑动螺杆套的外端头安装有大手轮，所述滑动螺杆套的内端头驱动所述轴套平移。

3.根据权利要求2所述的双锥形环隙空化发生器，其特征在于：所述滑动螺杆套的前端头通过法兰与活塞的后端面相连，所述活塞的外周通过活塞外密封圈与所述空化柱体的内壁实现密封，所述活塞的前端与所述轴套的后端固定连接。

4.根据权利要求3所述的双锥形环隙空化发生器，其特征在于：所述芯轴的中段还穿过所述活塞的中心孔且通过外螺纹与所述滑动螺杆套的内螺纹相旋接，所述芯轴的外端头安装有小手轮。