CN103979665B - 一种双流体微气泡喷射发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双流体微气泡喷射发生装置，包括气泡喷头座(1)、连接件(2)、旋转外壳(3)、旋转体芯(4)、连接座(5)和气泡喷嘴(6)；本发明可用于工业水质净化及生活污水净化处理，防治河流湖沼等产生蓝藻并消灭蓝藻及水质净化，养殖海域、水域中病毒预防与水质净化处理等。该微气泡发生器所产生的高能氧气泡或分子团以气液喷雾的方式喷洒到空气中，因活性氧气泡具有很高的能量，能够捕获空气中的各种污染物，并对污染物氧化降解，达到净化空气的目的。
Description
技术领域
本发明属于水环境处理器材技术领域，具体涉及机械类水中双流体微气泡喷射发生装置。
背景技术
将双流体微气泡技术应用到水质优化处理中，用于江河湖泊水污染防治，是一项先进的水处理技术。它是将一定压力的空气(或氧气)和水同时注入到双流体微气泡喷射发生器的混合腔中，形成两相流，当其流过喷嘴末端的喷口时，气相迅速膨胀，两相流中的气泡将破裂形成具有较高速度的微米量级的含有一定比例氧的微小气泡，这些微小气泡具有很高的能量，并以极高的线速度射入水中，在水中形成初始运动速度较高、具有比较高的移动效率和转移效率的活性氧分子团——高能氧。
高能氧可以快速完成对水和空气中污染物的氧化降解，可以迅速溶解在水中成为高浓度溶解氧，从而解决污水处理中提高氧溶解度的难题。运动活性氧气泡具有非常高的动能，这种动能足以在有效传输距离(发生断裂化学键和共价键的传输距离)中打破水中污染物与水分子之间的共价键连接和污染物内部的化学键连接，实现水质净化还原和对污染物的氧化降解，一般有效传输距离为0.6—0.8米；当活性氧气泡流速达到640米/秒以上时，活性氧气泡被压缩得更小，气泡拥有的动能将倍增，在水中的有效传输距离将提高，进一步提高气泡对污染物的氧化降解作用和对污水的净化作用。
发明内容
本发明提供一种双流体微气泡喷射发生装置，可以在江河湖泊的水中，用它喷射出高速微小的氧气泡来氧化水中的污染物，所用材料为空气和水，节省资源，且使用方便、灵活机动。
本发明采用的技术方案为：一种双流体微气泡喷射发生装置，包括气泡喷头座、连接件、旋转外壳、旋转体芯、连接座和气泡喷嘴；气泡喷嘴安装在气泡喷头座上的喷嘴孔中，旋转体芯安装在旋转外壳中形成旋转体，旋转体一端安装连接座，旋转体另一端用连接件和气泡喷头座连接；
所述气泡喷头座是用刚体材料做成的类柱形构件，在其一端及体上均匀布置多个内螺纹的喷嘴孔，用于安装气泡喷嘴，其另一端开有内螺纹的孔，也是气泡喷头座的内混合腔，并与喷嘴孔相通；
所述连接件是用刚性材料做成，其一端开有凹槽，用于安装气液旋转体，另一端中部开有第一孔和第二孔，用螺钉分别穿过第一孔和第二孔与旋转体芯上的第一内螺纹和第二内螺纹连接以用于固定，同时开有两个与旋转体芯上两道旋转槽尺寸相同的第一斜孔和第二斜孔，使两道旋转槽中的旋转混合流体接着旋转进入气泡喷头座的内腔，继续旋转混合流动，直至流经气泡喷嘴的锥形孔入口后从其出口喷出；
所述旋转外壳是用刚性材料做成，所述旋转体芯紧配合安装在其中形成旋转体，其两端为外螺纹，分别和连接件和连接座相链接；
所述旋转体芯是用刚性材料做成，在其外表面均匀开有两道旋转槽，用于通过气液两相混合流体，在其两端分别由第一内螺纹和第二内螺纹，用螺钉分别和连接件和连接座连接固定；
所述连接座是用刚性材料做成，其一端开有凹槽，用于安装旋转体，另一端中部开有第三孔和第四孔，用螺钉分别穿过第三孔和第四孔与旋转体芯连接第一内螺纹和第二内螺纹以用于固定，同时开有的第三内螺纹孔和第四内螺纹孔，用于安装和外部水管和气管相接的接头；
所述气泡喷嘴，其一端为六角体用于安装操作，另一端为外螺纹用于安装在气泡喷头座上的喷嘴孔中，气泡喷嘴的内部为一锥形孔，大端为进口，小端为出口。
进一步的，使用时将具有一定压力的水管和气管分别通过接头与第三内螺纹孔和第四内螺纹孔固定连接，水和气将同时进入连接座的凹槽中，混合后同时进入旋转体的第一旋转槽和第二旋转槽，继续旋转着混合通过旋转槽，经连接座上的第一旋转孔和第二旋转孔旋转着进入气泡喷头座的蜗旋混合腔，接着通过气泡喷嘴的锥形孔入口并从其出口喷出，形成含有气泡的两相流体。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明一种双流体微气泡发生装置可用于工业水质净化及生活污水净化处理，防治河流湖沼等产生蓝藻并消灭蓝藻及水质净化，养殖海域、水域中病毒预防与水质净化处理等。该微气泡发生器所产生的高能氧气泡或分子团以气液喷雾的方式喷洒到空气中，因活性氧气泡具有很高的能量，能够捕获空气中的各种污染物，并对污染物氧化降解，达到净化空气的目的。本双流体微气泡发生装置工作中所用水和空气都是来自自然的，在使含氧的气体微气泡化过程中，不会发生二次危害物质。
附图说明
图1为本发明提供一种双流体微气泡发生装置的结构原理示意图。
图2为一种双流体微气泡发生装置旋转体芯的结构原理示意图；图2上半部分是主视图，下半部分是俯视图。
图3为一种双流体微气泡喷射发生装置旋转外壳示意图；图3上半部分是主视图，下半部分是俯视图。
图4为一种双流体微气泡喷射发生装置连接件示意图；图4上半部分是主视图，下半部分是俯视图。
图5为一种双流体微气泡喷射发生装置连接件座示意图；图5上半部分是主视图，下半部分是俯视图。
图6为一种双流体微气泡喷射发生装置的喷嘴结构原理示意图；图6上半部分是主视图，下半部分是俯视图。
图7为一种双流体微气泡喷射发生装置的喷头座结构原理示意图；图7上半部分是主视图，下半部分是俯视图。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明的实施例。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种双流体微气泡喷射发生装置，其特征在于由气泡喷头座1、连接件2、旋转外壳3、旋转体芯4、连接座5和气泡喷嘴6等六部分组成。
所述旋转体芯4是一长100mm直径22mm的不锈钢材料做成如图2所示，在其外表面均匀开有两道宽3mm深3mm的旋转槽23，用于通过气液两相混合流体，在其两端距离端面中心5mm分别布2个深5mm的M3内螺纹26和27，用螺钉分别和连接件2和连接座5连接固定；旋转体芯4紧配合安装在旋转外壳3中形成旋转体。
所述旋转外壳3是一长100mm内径22mm，外径26mm的不锈钢材料做成如图3所示。
所述连接座5是用一高20mm直径34mm的不锈钢材料做成如图5所示，其一端距离端面中心5mm分别布直径3mm的2个孔14和孔15，用M3螺钉分别穿过孔14和孔15与旋转体芯4的内螺纹固定连接，与孔14和孔15正交线上，距离中心9.5mm开有两个M6的内螺纹孔16和17，用于安装和外部水管和气管相接的接头；其另一端开有深7mm直径26mm的凹槽13，用于安装旋转体，凹槽13的底部再加深3mm直径22mm的凹槽，气和水进入该凹槽后先混合，再进入旋转体芯的两旋转槽。
所述连接件2是一高20mm直径34mm的不锈钢材料做成如图4所示，其一端开有深10mm，直径26mm的凹槽18和M27外螺纹，用于安装气液旋转体，M27外螺纹用于和喷头座1的M27内螺纹相接安装，另一端距离端面中心5mm分别布直径3mm的2个孔19和孔20，用螺钉分别穿过孔19和孔20与旋转体芯4上的内螺纹26和27固定连接，与孔19和孔20正交线上，距离中型9.5mm开有两个直径3.5mm的斜45度的斜孔21和22，使两道旋转槽23中的旋转混合流体可通过两斜孔接着旋转进入喷头座1的内腔。
所述气泡喷嘴6如图6所示，其一端为六角体用于安装操作，另一端为M12的外螺纹用于安装在气泡喷头座1上的喷嘴孔11的M12内螺纹中，气泡喷嘴6的内部为一深13mm的锥形孔25，进口端直径为8mm，出口端直径为1.2mm。
所述气泡喷头座1是用不锈钢材料做成如图7所示长约46mm直径约41mm的类柱形构件，在其一端头为边长12mm的六边平面，垂直平面中心有一个深10mm的M12第一层内螺纹孔，用于安装一只气泡喷嘴；端头与六边平面有成50度夹角的六面体，每一面的中部垂直布一个深10mm的M12内螺纹孔，为第二层内螺纹孔，用于安装2～7号6只气泡喷嘴；端头平面15mm至34mm是一圆柱体，在该圆柱体距离端头平面26mm的一周均匀布置第三层6个深10mm的M12内螺纹孔，用于安装8～13号6只气泡喷嘴，第三层的每一个内螺纹孔与第二层相邻的两个内螺纹孔成三角形的三个顶点；气泡喷头座1另一端开有深10mm的M27内螺纹，该内螺纹的深部约为深6mm直径20mm气液混合旋转腔，该混合旋转腔和3层13个内螺纹孔均相通，气液在其中继续旋转混合后分别从13支喷嘴喷出。
装配时各部件连接处用密封胶涂抹，以防泄漏。
使用时将具有一定压力的外螺纹M6的水管和气管分别通过接头与内螺纹孔16和孔17固定连接，水和气将同时进入连接座5的凹槽13中，混合后同时进入旋转体的两道旋转槽23和旋转槽24，继续作混合并沿旋转槽旋转着通过，经连接座2上的旋转孔21和旋转孔22旋转着进入气泡喷头座1的蜗旋混合腔，接着通过气泡喷嘴6的锥形孔25入口并从其出口喷出，形成含有气泡的两相流体。
将本发明一种双流体微气泡喷射发生装置的多支分布安装在有一定压力的水路和气路管网上，可组成区域型的双流体微气泡发生系统，可同时对江河湖泊大面积水质净化处理。
本发明一种双流体微气泡喷射发生装置，在有一定压力的水和空气进入旋转体混合旋转后在进入蜗旋混合腔中，在经蜗旋混合喷射嘴喷出。气泡伴随着水溶液在气液旋转体和蜗旋混合喷射嘴中加速运动，由于蜗旋混合喷射嘴的特点是进水总量与喷射出水总量相等，而进水口径远远大于出水口径，所以出水口的气液溶液流速将大幅度提高：
V1S1＝V2S2；
V1为进水口水溶液流速，S1为进水口截面积；
V2为出水口水溶液流速，S2为出水口截面积；
S1＝πd1 2/4,d1为进水口直径；S2＝πd2 2/4,d2为出水口直径；
则出水口水溶液流速V2计算如下：
V2＝V1d1 2/d2 2；
若：蜗旋混合喷射嘴进水口直径d1＝G1/2”，蜗旋加速系统的出水口直径d2＝G1/16”；
则V2＝64V1。
一般进水口流速V1的选定范围为4—10米/秒，因此出水口流速V2的增速范围为256—640米/秒。气液混合流中的气泡在高压作用下被压缩，一旦从喷口喷出，将迅速破碎，形成速度很高的超微小气泡。
高速活性氧微气泡喷射进入水中后将产生三种变化，第一种为气泡破裂，活性氧以分子态溶解于水中成为溶解氧；第二种为气泡保持原态在水中横向、向下、向上运动，4—5小时后才能上升到水面，在这个过程中发挥氧化降解和净化水的作用；第三种为气泡融合成为较大个气泡，随着气泡不断融合壮大，气泡将上升出水面。在第一种情况下，活性氧微气泡进入水中后，因气泡内部压力比较高导致气泡壁具有较高的张力，发生碰撞或其他条件导致气泡破裂，气泡壁的张力作用将释放巨大的能量，这种能量可以促使活性氧分子溶解于水，同时可以破坏污染物与水的共价键连接，也可以破坏污染物内部的化学键连接，活性氧同时发挥作用，完成氧化降解污染物和水质净化。在第三种情况下，活性氧微气泡进入水中后即气泡融合成为大气泡时，由于气泡融合导致气泡壁表面张力下降，融合的气泡将释放较大的气泡结合能，这种结合能可以导致气泡周边的污染物与水之间的共价键结合破裂，使气泡中的活性氧对污染物产生氧化降解作用和活性氧分子在水中的溶解作用。
该微气泡发生器所产生的高能氧气泡或分子团以气液喷雾的方式喷洒到空气中，因活性氧气泡具有很高的能量，能够捕获空气中的各种污染物，并对污染物氧化降解，达到净化空气的目的。
实施例2：
本实施例2双流体微气泡喷射发生装置的结构和实施例1的双流体微气泡喷射发生装置的结构相同。是将实施例1中的喷头座的高度设置为34mm，在其上布置一和二两层7个喷嘴而实现的一种双流体微气泡喷射发生装置。
Claims (2)
1.一种双流体微气泡喷射发生装置，其特征在于，包括气泡喷头座(1)、连接件(2)、旋转外壳(3)、旋转体芯(4)、连接座(5)和气泡喷嘴(6)；气泡喷嘴(6)安装在气泡喷头座(1)上的喷嘴孔(11)中，旋转体芯(4)安装在旋转外壳(3)中形成气液旋转体，气液旋转体一端安装连接座(5)，气液旋转体另一端用连接件(2)和气泡喷头座(1)连接；
所述气泡喷头座(1)是用刚性材料做成的类柱形构件，在其一端及体上均匀布置多个内螺纹的喷嘴孔(11)，用于安装气泡喷嘴(6)，其另一端开有内螺纹的孔(12)，也是气泡喷头座(1)的内混合腔，并与喷嘴孔(11)相通；
所述连接件(2)是用刚性材料做成，其一端开有凹槽(18)，用于安装气液旋转体，另一端中部开有第一孔(19)和第二孔(20)，用螺钉分别穿过第一孔(19)和第二孔(20)与旋转体芯(4)上的第一内螺纹(26)和第二内螺纹(27)连接以用于固定，同时开有两个与旋转体芯(4)上第一旋转槽(23)和第二旋转槽(24)尺寸相同的第一斜孔(21)和第二斜孔(22)，使第一旋转槽(23)和第二旋转槽(24)中的旋转混合流体接着旋转进入气泡喷头座(1)的内腔，继续旋转混合流动，直至流经气泡喷嘴(6)的锥形孔(25)入口后从其出口喷出；
所述旋转外壳(3)是用刚性材料做成，所述旋转体芯(4)紧配合安装在其中形成旋转体，其两端为外螺纹，分别和连接件(2)和连接座(5)相连接；
所述旋转体芯(4)是用刚性材料做成，在其外表面均匀开有两道旋转槽(23)，用于通过气液两相混合流体，在其两端分别由第一内螺纹(26)和第二内螺纹(27)，用螺钉分别和连接件(2)和连接座(5)连接固定；
所述连接座(5)是用刚性材料做成，其一端开有凹槽(13)，用于安装旋转体，另一端中部开有第三孔(14)和第四孔(15)，用螺钉分别穿过第三孔(14)和第四孔(15)与旋转体芯(4)连接第一内螺纹(26)和第二内螺纹(27)以用于固定，同时开有的第三内螺纹孔(16)和第四内螺纹孔(17)，用于安装和外部水管和气管相接的接头；
所述气泡喷嘴(6)，其一端为六角体用于安装操作，另一端为外螺纹用于安装在气泡喷头座(1)上的喷嘴孔(11)中，气泡喷嘴(6)的内部为一锥形孔(25)，大端为进口，小端为出口。
2.根据权利要求1所述的一种双流体微气泡喷射发生装置，其特征在于，使用时将具有一定压力的水管和气管分别通过接头与第三内螺纹孔(16)和第四内螺纹孔(17)固定连接，水和气将同时进入连接座(5)的凹槽(13)中，混合后同时进入旋转体的第一旋转槽(23)和第二旋转槽(24)，继续旋转着混合通过旋转槽，经连接件(2)上的第一斜孔(21)和第二斜孔(22)旋转着进入气泡喷头座(1)的蜗旋混合腔，接着通过气泡喷嘴(6)的锥形孔(25)入口并从其出口喷出，形成含有气泡的两相流体。
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