CN114225475A - 一种用于分离液体中微气泡的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于分离液体中微气泡的装置，通过在筒体内布设上隔板和下隔板，能够将筒体分隔成集气腔、进料腔和集液腔的，通过在集气腔上设置排气管和出气管，使得气液两相混合物能够从进料口流向旋流管，并在旋流管内高速旋转产生离心力场，并在离心力作用下，让密度大的液体迁移到旋流管的四周，并沿着壁面向下旋动，让密度小的气泡颗粒则向中间迁移，并沿着出气管向上旋动，从而将液体中的微气泡进行分离。在不需要任何化学方法或者额外增加物理资源消耗的情况下，能够将气液两相混合物中的微小气泡的进行分离，具有环保节能减排的优点。

Description

一种用于分离液体中微气泡的装置

技术领域

本发明属于分离液体中微气泡技术领域，具体涉及一种用于分离液体中微气泡的装置。

背景技术

微气泡是直径范围在几微米至几百微米之间的气泡。工业上，在高粘度物料如高粘度液体制备过程中，往往会混入气泡。经过搅拌或输送过程，这些气泡会破碎形成微气泡。微气泡粒度小、比表面积大、上升缓慢，在液体中存续时间长。例如，在用于三次采油的高粘度注聚物的制备过程中，往往会产生气泡混合在注聚物中，这些气泡一般体积比较微小，加上注聚物粘度比较大，所以在正常情况下气泡难以溢出。这些气泡就会伴随着注聚物被打到地下，这对三次采油的过程会产生不利的影响，致使采油效率较为低下，同时气泡的存在，对地下资源形成了一定程度的污染，因此希望将注聚物中的微气泡脱除。

在供暖及制冷循环系统中不可避免地会存有一些空气，这部分气体以游离气泡形式随系统中液体循环运动。其中存在的空气会对供暖及制冷循环系统带来很多不利影响：积聚的气体产生气阻，造成系统阻力不均衡，系统循环不畅，产生噪音、气蚀，这些问题会降低设备及管网的使用寿命，换热器表面附有的气泡会降低其传热效率，系统气阻造成系统调试困难，且在运行期间经常需要人工排气。系统中的氧气会造成系统的氧腐蚀。腐蚀导致系统使用寿命降低，直接影响整个系统的安全。

公布号为CN103056046A发明了一种气液旋流分离装置，利用光检测装置检测气液旋流分离后的气液，将旋流信息传送至激光多普勒系统，由激光多普勒系统对接受到的数据分析和处理。该专利引入了数据分析系统，从而忽略了旋流强化对气液分离的影响。公告号为CN201940295U发明了一种夹套式气液旋流分离器，通过布置收集缝的形状和位置，克服了原有气液旋流分离装置存在的“反混”效应，避免了气相夹带造成的不良影响。与此同时，该专利增加了收集缝与套筒等结构，增加了结构的复杂性。公布号为CN 213409076 U公开了一种气液旋流分离器，通过加入一根气液混合介质导入管，将气体通过与旋流筒内的旋流分离腔相通的气体排出管排出、液体通过与旋流筒内的旋流分离腔相通的液体排出管排出，能够以较低技术难度和较低成本设计成型，但此专利筒体为圆柱形，不能维持良好的旋流强度，导致气液分离效率不高。可见，现有提出的这些气液分离装置一则结构过于复杂，操作不灵活，且处理量较小。二是装置中的旋流程度较低，导致分离效率较为低下。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于分离液体中微气泡的装置，所述装置结构简单，制造成本低廉，能够将液体中的微气泡进行分离。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种用于分离液体中微气泡的装置，包括筒体和旋流管，所述筒体内设有用于将筒体的腔室由上到下分隔成集气腔、进料腔和集液腔的上隔板和下隔板，所述集气腔上设有排气管，所述集液腔上设有排液管，所述进料腔上设有进料管，所述上隔板上设有第一通孔，所述下隔板上设有第二通孔；

所述旋流管的一端设有用于与进料管连通的进料口和过盈贯穿于第一通孔的出气管，所述旋流管的另一端连接有过盈贯穿于第二通孔的出液管。

作为一种优选实施方式，所述旋流管包括由上到下依次连接的圆筒和锥筒，所述圆筒的高径比为1~1.5，所述锥筒的锥角为3~30°。

作为一种优选实施方式，所述出气管的直径与圆筒的内径之比为（0.02~0.1）：1。

作为一种优选实施方式，所述出液管的直径与圆筒的直径之比为（0.2~0.5）：1。

作为一种优选实施方式，所述进料口为切向进料口，所述切向进料口与旋流管连通，用以使气液混合物形成旋流。

作为一种优选实施方式，所述进料口为螺旋导流轴向进料口，所述螺旋导流轴向进料口上设有螺旋导流板，所述螺旋导流轴向进料口设于旋流管内，所述旋流管与上隔板之间设有间隙，所述旋流管通过螺旋导流轴向进料口与出气管连接。

作为一种优选实施方式，所述螺旋导流板的螺距为非渐变螺距或渐变螺距，当所述螺旋导流板的螺距为渐变螺距时，其螺旋角沿着第一方向逐渐变小，所述第一方向为螺旋导流板上靠近出气口的一端向远离出气口的一端延伸的方向。

作为一种优选实施方式，所述螺旋导流板的头数为2~8中任一个。

作为一种优选实施方式，所述排液管与排气管设于同一轴线上。

作为一种优选实施方式，所述螺旋导流板采用不锈钢制成。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

1、本发明提供的用于分离液体中微气泡的装置，包括筒体和旋流管，通过在筒体内布设上隔板和下隔板，能够将筒体分隔成集气腔、进料腔和集液腔的，通过在集气腔上设置排气管和出气管，能够方便将液体中排除的气泡给排出，通过在集液腔上设置出液管和排液管，能够将没有微气泡的液体集中收集起来。

2、本发明提供的用于分离液体中微气泡的装置，其工作原理为：气液两相混合物在旋流管内高速旋转产生离心力场，在离心力作用下，密度大的液体迁移到旋流器四周，沿着壁面向下旋动，最后作为底流自出液管排出，而密度小的气泡颗粒则向中间迁移，并沿着轴线向上旋动，最后作为溢流自出气管排出。

3、本发明提供的用于分离液体中微气泡的装置，其结构简单，在不需要任何化学方法或者额外增加物理资源消耗的情况下，能够将气液两相混合物中的微小气泡的进行分离，具有环保节能减排的优点。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种用于分离液体中微气泡的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种用于分离液体中微气泡的装置的结构示意图；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图中：1、排液管；2、下椭圆封头；3、下隔板；4、筒体；5、进料腔；6、进料口；7、进料管；8、上隔板；9、上椭圆封头；10、排气管；11、集气腔；12、出气管；13、旋流管；14、旋流腔；15、出液管；16、集液腔；17、切向进料口；18、螺旋导流轴向进料口；19、螺旋导流板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

本发明提供一种用于分离液体中微气泡的装置，请参见图1，包括包括筒体4和旋流管13，其中，筒体4包括中筒和分别与中筒连接的上椭圆封头9和下椭圆封头2，所述上椭圆封头9和下椭圆封头2的大小和形状可以根据实际需要进行布设，本领域技术人员可以将上椭圆封头9和下椭圆封头2替换成其他形状，也可以将中筒、上椭圆封头9和下椭圆封头2设计成一体成型结构，本发明在此不作限制。

本实施例中，所述筒体4内设有上隔板8和下隔板3，所述上隔板8和下隔板3能够将筒体4的腔室由上到下分隔成集气腔11、进料腔4和集液腔16，本发明中，所述集气腔11和集液腔16的大小一致，本领域技术人员可以将集液腔16的体积设计成大于集气腔11的体积。所述集气腔11上设有排气管10，所述集液腔16上设有排液管1，所述进料腔4上设有进料管7。

所述上隔板8上设有第一通孔，所述下隔板3上设有第二通孔，所述旋流管13的一端设有用于与进料管7连通的进料口6和过盈贯穿于第一通孔的出气管12，所述旋流管13的另一端连接有过盈贯穿于第二通孔的出液管15。

所述进料口6为切向进料口17，所述切向进料口17与旋流管13连通，所述切向进料口17能够保证气液混合物具有良好的旋流程度，便于气液两相的分离。

当气液两相混合物自进料管7进入进料腔4后，由进料腔4到达切向进料口17，并通过切向进料口17进入旋流管13的旋流腔14内，混合物在旋流管13内进行高速旋转时产生离心力场，在离心力作用下，一方面，密度大的液体迁移到旋流管13四周，并沿着旋流管13的壁面向下旋动，并由出液管15流向集液腔16，当液体达到一定量时，可以通过排液管1排出；另一方面，密度小的气泡颗粒则向中间迁移，并沿着轴线向上旋动，并由出气管12溢流至集气腔11，在此情形下，通过排气管10排出。本发明装置结构简单，对液体中微小气泡的分离具有显著的分离效果。

本实施例中，所述旋流管13包括由上到下依次连接的圆筒和锥筒，所述圆筒的高径比为1~1.5，所述锥筒的锥角为3~30°。需要说明的是，所述圆筒和锥筒可以设计为一体成型结构。本领域技术人员也可以根据实际需要，调整圆筒的高径比和锥筒的锥角，本发明在此不作限制。

优选地，所述出气管12的直径与圆筒的内径之比为（0.02~0.1）：1，本领域技术人员可以将出气管12的直径与圆筒的内径之比设计成0.05：1，也可以将出气管12的直径与圆筒的内径之比设计成0.08：1，本发明在此不作限制。

在此情形下，所述出液管15的直径与圆筒的直径之比为（0.2~0.5）：1，例如，所述出液管15的直径与圆筒的直径之比可以为0.4：1。

作为一种优选实施方式，所述出液管15与出气管12设于同一轴线上。本领域技术人员也可以将排液管1与排气管10不设于同一轴线上。

实施例二：

本发明还提供一种用于分离液体中微气泡的装置，请参见图2，其与实施例一的区别在于：实施例二中所述的进料口6为螺旋导流轴向进料口18。

具体地，所述螺旋导流轴向进料口18上设有螺旋导流板19，请参见图3，所述螺旋导流轴向进料口18设于旋流管13内，所述旋流管13与上隔板8之间设有间隙，所述旋流管13通过螺旋导流轴向进料口18与出气管12连接。

本实施例中，所述螺旋导流板19的螺距为渐变螺距，其螺旋角沿着第一方向逐渐变小，所述第一方向为螺旋导流板19上靠近出气管12的一端向远离出气管12的一端延伸的方向。

需要说明的是，所述所述螺旋导流板19的螺距为也可以为非渐变螺距，本领域技术人员可以根据实际需要进行布设。

应当理解，所述螺旋导流板19的头数可以为2~8中任一个。所述螺旋导流板19可以采用不锈钢制成。

当气液两相混合物自进料管7进入进料腔4后，由进料腔4到达螺旋导流轴向进料口18，并通过螺旋导流轴向进料口18进入旋流管13的旋流腔14内，气液两相混合物在旋流管13内进行高速旋转时产生离心力场，在离心力作用下，密度大的液体迁移到旋流管13四周，并沿着旋流管13的壁面向下旋动，并由出液管15流向集液腔16，当液体达到一定量时，可以通过排液管1排出；密度小的气泡颗粒则向中间迁移，并沿着轴线向上旋动，并由出气管12溢流至集气腔11，在此情形下，通过排气管10排出。本领域技术人员可以在排气管10和排液管1上安装收集容器，以防止排除的气体和液体污染环境。

本发明提供的用于分离液体中微气泡的装置，其结构简单，在不需要任何化学方法或者额外增加物理资源消耗的情况下，能够将气液两相混合物中的微小气泡的进行分离，具有环保节能减排的优点。

通过在筒体4内布设上隔板8和下隔板3，能够将筒体4分隔成集气腔11、进料腔4和集液腔16的，通过在集气腔11上设置排气管10和出气管12，使得气液两相混合物，能够从进料口6流向旋流管13，并在旋流管13内高速旋转产生离心力场，并在离心力作用下，让密度大的液体迁移到旋流管13的四周，并沿着壁面向下旋动，让密度小的气泡颗粒则向中间迁移，并沿着出气管12向上旋动，从而实现气液分离，即将液体中的微气泡进行分离。

本领域技术人员可以将本装置应用于石油、化工、环保等领域。例如，本领域技术人员可以将装置应用于电镀污水处理中，其工作过程具体如下：

将含有微气泡的电镀污水从所述进料管7输入到装置的筒体4中，进而进入到所述进料腔5中，在所述进料腔5内通过所述旋流管13的螺旋导流板19轴向进入到所述旋流管13内，进行旋流分离过程。分离后的污水从所述出液管15排入到所述集液腔16，分离后的气体从所述出气管12排入到所述集气腔11内。最后气液分别从所述排气管10与所述排液管1排出装置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，包括筒体和旋流管，所述筒体内设有用于将筒体的腔室由上到下分隔成集气腔、进料腔和集液腔的上隔板和下隔板，所述集气腔上设有排气管，所述集液腔上设有排液管，所述进料腔上设有进料管，所述上隔板上设有第一通孔，所述下隔板上设有第二通孔；

所述旋流管的一端设有用于与进料管连通的进料口和过盈贯穿于第一通孔的出气管，所述旋流管的另一端连接有过盈贯穿于第二通孔的出液管。

2.根据权利要求1所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述旋流管包括由上到下依次连接的圆筒和锥筒，所述圆筒的高径比为1~1.5，所述锥筒的锥角为3~30°。

3.根据权利要求2所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述出气管的直径与圆筒的内径之比为（0.02~0.1）：1。

4.根据权利要求2所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述出液管的直径与圆筒的直径之比为（0.2~0.5）：1。

5.根据权利要求1所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述进料口为切向进料口，所述切向进料口与旋流管连通，用以使气液混合物形成旋流。

6.根据权利要求1所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述进料口为螺旋导流轴向进料口，所述螺旋导流轴向进料口上设有螺旋导流板，所述螺旋导流轴向进料口设于旋流管内，所述旋流管与上隔板之间设有间隙，所述旋流管通过螺旋导流轴向进料口与出气管连接。

7.根据权利要求6所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述螺旋导流板的螺距为非渐变螺距或渐变螺距，当所述螺旋导流板的螺距为渐变螺距时，其螺旋角沿着第一方向逐渐变小，所述第一方向为螺旋导流板上靠近出气口的一端向远离出气口的一端延伸的方向。

8.根据权利要求6所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述螺旋导流板的头数为2~8中任一个。

9.根据权利要求1所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述排液管与排气管设于同一轴线上。

10.根据权利要求1所述的用于分离液体中微气泡的装置，其特征在于，所述螺旋导流板采用不锈钢制成。

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