簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，包括：上蓋及下底，所述上蓋和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔體；多個簧片，其水平間隔固設(shè)在所述上蓋的內(nèi)壁；其中，所述上蓋包括：氣體導入管、實心支架、第一噴嘴通道；所述下底包括：液體導入管、第二噴嘴通道；任一所述簧片的尖端均與其中一個第二噴嘴通道的出液端距離為2～8mm相對；所述第二噴嘴通道為寬度為1～3mm狹縫形結(jié)構(gòu)；所述第一噴嘴通道的直徑為2～4mm，其均設(shè)置為使氣體朝向其中一個所述簧片方向噴射。本發(fā)明通過環(huán)繞式簧片結(jié)構(gòu)和固相物料的引入，提高混合器霧化效果，降低霧化過程中所需氣體量，具有結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強，安全可靠的有益效果。
【專利說明】
簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種氣液固多相混合器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器。
【背景技術(shù)】
[0002]霧化混合裝置在航天、航空、冶金、噴涂、石油開采等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，尤其在細水霧滅火方面應(yīng)用廣泛，而細水霧的霧化顆粒細度與均勻度直接決定滅火效果。
[0003]目前對于超聲波混合器的研究依據(jù)超聲波主要分為電超聲波和流體動力超聲波。其中，電超聲波需要外裝電器設(shè)備，成本高不宜在工業(yè)上廣泛應(yīng)用;流體動力超聲波利用流體作為動力來激發(fā)超聲波混合器的簧片振動，使簧片與流體介質(zhì)產(chǎn)生共振，發(fā)出超聲波。但是，目前對于流體動力超聲波的研究需較高的流體動力源，能量轉(zhuǎn)換率低，而且僅僅是考慮了氣液兩相混合，忽略了固相作用，導致所需氣體量巨大，工程代價高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明還有一個目的是提供一種簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其能夠利用高速射流撞擊簧片產(chǎn)生超聲波，超聲波對射流表面的壓力作用和對液體內(nèi)部的空化作用，高速氣流的氣體動力作用(摩擦和剪切作用)，以及通過混流器引入固相，進而三相混合共同作用，改善霧化混合器中液體霧化細度和氣液混合均勻度，提高噴嘴處的霧化細度，并降低所需氣體量，其結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強，安全可靠。
[0006]為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，包括:
[0007]上蓋及下底，所述上蓋和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔體，所述上蓋的頂面形成一氣體導入管，所述上蓋的底面相對所述氣體導入管處設(shè)置有一實心支架，所述實心支架上傾斜貫穿有多個第一噴嘴通道，所述第一噴嘴通道與所述腔體及所述氣體導入管連通;所述下底底部相對所述實心支架處向上延伸形成一液體導入管，其中，所述液體導入管的上端面間隔形成有多個與所述實心支架下端面無縫貼合的凸起，多個凸起之間與所述實心支架的下端面形成多個第二噴嘴通道；
[0008]多個簧片，其水平間隔固設(shè)在所述上蓋的內(nèi)壁，所述簧片的厚度為I?3mm;
[0009]其中，任一所述簧片的尖端均與其中一個第二噴嘴通道的出液端相對，兩者間的距離為2?8mm，所述第二噴嘴通道為狹縫形結(jié)構(gòu)，其寬度為I?3mm;
[0010]任一所述第一噴嘴通道的傾斜角均設(shè)置為使氣體朝向其中一個簧片方向噴射，所述第一噴嘴通道的直徑為2?4mm。
[0011]優(yōu)選的是，其中，所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，還包括:第一出口通道，所述第一出口通道安裝在所述下底外周面并與所述腔體相通。
[0012]優(yōu)選的是，其中，所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，所述液體導入管管壁厚度為5?8mm，所述液體導入管的頂面靠近其內(nèi)側(cè)壁為向下傾斜的面，以形成進液腔。
[0013]優(yōu)選的是，其中，其特征在于，所述凸起的個數(shù)為2?8個，所述凸起之間等間隔排列。
[0014]優(yōu)選的是，其中，所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，還包括:沿周向固設(shè)在所述腔體內(nèi)的環(huán)形支架、所述環(huán)形支架上等間隔連接多個渦扇。
[0015]優(yōu)選的是，其中，所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，還包括:混流器，其包括:
[0016]筒體；
[0017]第一進料管和第二出口通道，所述第一進料管和所述第二出口通道分別設(shè)置于所述筒體頂部和底部的中心；
[0018]攪拌裝置，其包括:通過支架固定設(shè)置在所述筒體內(nèi)部上方的電機、所述電機旋轉(zhuǎn)連接一空心攪拌軸、所述空心攪拌軸下部傾斜向下可拆卸連通有多個空心葉輪、所述空心攪拌軸底端沿豎直方向固設(shè)一攪拌棒、所述攪拌棒下部傾斜向下可拆卸連接有多個葉輪，其中，任一空心葉輪上間隔設(shè)置有多個通孔，所述多個通孔傾斜向下設(shè)置；
[0019]第二進料管，其穿過所述筒體上段外圓周面并與所述空心攪拌軸旋轉(zhuǎn)連通。
[0020]優(yōu)選的是，其中，所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，所述多個空心葉輪的個數(shù)為2?8個，每個空心葉輪上間隔設(shè)置有多個通孔，所述多個通孔傾斜向下設(shè)置。
[0021]優(yōu)選的是，其中，所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，任一空心葉輪遠離所述空心攪拌軸的一端間隔設(shè)置多個圓孔。
[0022]優(yōu)選的是，其中，所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，所述第二出口通道選擇性的與所述氣體導入管和所述液體導入管螺合。
[0023]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0024]第一、本發(fā)明的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器的多個簧片水平間隔固設(shè)在所述上蓋的內(nèi)壁，高速射流從第二噴嘴通道噴出，使得簧片震動，當簧片與高速射流發(fā)生共振時，產(chǎn)生高聲強超聲波，高聲強超聲波對射流表面的壓力作用和對液體內(nèi)部的空化作用，以及高速氣流的氣體動力作用(摩擦和剪切作用)，增強了霧化混合器中液體霧化細度和氣液混合均勻度，并提高噴嘴處的霧化細度。
[0025]第二、本發(fā)明的液體導入管頂面靠近其內(nèi)側(cè)壁為向下傾斜的面，以形成進液腔，以使液體通過所述液體導入管以收斂的形式的到達所述第二噴嘴通道，提高液體射流強度，進而提尚超聲波聲強。
[0026]第三、本發(fā)明的任一所述第一噴嘴通道的傾斜角均設(shè)置為使氣體朝向其中一個所述簧片方向噴射，所述第一噴嘴通道的直徑為2?4mm，以使高速氣流在氣體動力作用(摩擦和剪切作用)能與液體更好的接觸混合，加速了各種物料之間互相滲透的能力。
[0027]第三、本發(fā)明的任一簧片的尖端均與其中一個第二噴嘴通道的出液端相對，其距離為2-8mm ；第二噴嘴通道為等間隔排列的狹縫型結(jié)構(gòu)，其寬度為I?3mm，個數(shù)為2?8個，能夠使簧片與第二噴嘴通道更易形成共振進而產(chǎn)生高強超聲波。
[0028]第四、本發(fā)明的所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，還包括:固設(shè)在所述腔體內(nèi)的環(huán)形支架、所述環(huán)形支架上等間隔連接多個渦扇，渦扇在超聲波混合流的帶動下旋轉(zhuǎn)，使氣液固三相能夠更好的混合，而且由于摩擦而產(chǎn)生的熱量進一步加速液體的霧化。
[0029]第五、本發(fā)明的混流器通過第二出口通道選擇性的與空氣導入管和液體導入管螺合，引入固相，形成可管路輸送的用于二次霧化的氣液固三相混合物，所要求氣體壓力可以大幅減少，進而引入超聲波的情形下，三相混合物不必達到霧狀流效果，達到泡狀流即可，進而為霧化提供良好條件。
[0030]本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的下底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明的環(huán)形支架和渦扇的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的混流器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明的空心葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明的一個實施例中氣液固三相混合流程圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0038]應(yīng)當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
[0039]如圖1-6示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實現(xiàn)形式，其中包括:上蓋I及下底2，所述上蓋和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔體3，所述上蓋I的頂面形成一氣體導入管100，所述上蓋I的底面相對所述氣體導入管100處設(shè)置有一實心支架110，所述實心支架110上傾斜貫穿有多個第一噴嘴通道111，所述第一噴嘴通道111與所述腔體3及所述氣體導入管100連通;所述下底2底部相對所述實心支架110處向上延伸形成一液體導入管200，其中，所述液體導入管200的上端面間隔形成有多個與所述實心支架110下端面無縫貼合的凸起210，多個凸起之間與所述實心支架110的下端面形成多個第二噴嘴通道4;
[0040]多個簧片5，其水平間隔固設(shè)在所述上蓋I的內(nèi)壁，所述簧片5的厚度為I?3_;
[0041]其中，任一所述簧片5的尖端均與其中一個第二噴嘴通道4的出液端相對，兩者間的距離為2?8mm，所述第二噴嘴通道4為狹縫形結(jié)構(gòu)，其寬度為I?3mm;
[0042]任一所述第一噴嘴通道111的傾斜角均設(shè)置為使氣體朝向其中一個簧片方向噴射，所述第一噴嘴通道111的直徑為2?4mm。
[0043]在這種技術(shù)方案中，使用過程中簧片式液體動力超聲波氣、液和固多相混合器利用其外部的動力栗，使得液體受到一定壓力自下而上經(jīng)由液體導入管200形成高速射流通過周向均勻分布第二噴嘴通道4噴出，噴出的液體與位于所述第二噴嘴通道4前端通過螺紋固定于上蓋的簧片5相撞，并產(chǎn)生具有一定頻率的振動，當液體的振動頻率與簧片5的固有頻率一致時，簧片5與液體發(fā)生共振，從而形成高強度的超聲波，強度可以達到140?180分貝，進而對射流表面產(chǎn)生壓力作用，對液體內(nèi)部產(chǎn)生空化作用，進入腔體，氣體自上而下通過氣體導入管100由第一噴嘴通道111朝向簧片5方向噴射，高速氣流形成氣體動力作用(摩擦和剪切作用)，在氣體與液體尚未相遇之前，使氣體充分地擴散膨脹到腔體3的壁面，以增加其與水流的碰撞接觸面。氣體和水相遇后，水被高速氣流沖散，形成中空的水膜，沿著腔體3壁面流動，同時將碰撞后形成的小水滴帶走。霧化氣體和水膜分界面上的相對速度所產(chǎn)生的摩擦力，使水膜表面形成波紋，波峰則被氣體流撕碎成細小的水滴，水膜表面不斷撕裂和形成細小水滴，并不斷被氣體帶走，腔體3壁面上的水膜就不斷變薄，當水膜離開混合孔后噴出后，水膜失去了壁的依靠，又加上氣體流的紊流擾動，水膜變成波浪形，并發(fā)生水膜破裂現(xiàn)象，進而形成穩(wěn)定的霧狀流。共同提高液體霧化度和氣液混合均勻度，并提高噴嘴處的霧化細度。
[0044]在另一種實例中，第一出口通道6安裝在所述下底2外周面并與所述腔體3相通。采用這種方案使氣液固三相混合物從所述下底2—側(cè)輸出。
[0045]在另一種實例中，所述液體導入管200管壁厚度為5?8mm，所述液體導入管200的頂面靠近其內(nèi)側(cè)壁為向下傾斜的面，以形成進液腔201。采用這種方案具有使液體通過所述液體導入管200以收斂的形式的到達所述第二噴嘴通道4，提高液體射流強度，進而提高超聲波聲強。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。在實施本發(fā)明時，可以根據(jù)使用者需求改變的實施態(tài)樣。
[0046]在另一種實例中，所述凸起210的個數(shù)為2?8個，所述凸起210之間等間隔排列。采用這種方案可以根據(jù)使用者需求改變突起個數(shù)。
[0047]在另一種實例中，環(huán)形支架7沿周向固設(shè)在所述腔體3內(nèi)、所述環(huán)形支架7上等間隔連接多個渦扇8。采用這種方案所述渦扇8在超聲波混合流的帶動下旋轉(zhuǎn)，使氣液固三相能夠更好的混合，而且由于摩擦而產(chǎn)生的熱量進一步加速液體的霧化。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。在實施本發(fā)明時，可以根據(jù)使用者需求改變實施態(tài)樣。
[0048]在另一種實例中，混流器9，其包括:筒體910;第一進料管920和第二出口通道930，所述第一進料管920和所述第二出口通道930分別設(shè)置于所述筒體910頂部和底部的中心；攪拌裝置940，其包括:通過支架固定設(shè)置在所述筒體910內(nèi)部上方的電機941、所述電機941旋轉(zhuǎn)連接一空心攪拌軸942、所述空心攪拌軸942下部傾斜向下可拆卸連通有多個空心葉輪943、所述空心攪拌軸942底端沿豎直方向固設(shè)一攪拌棒944、所述攪拌棒944下部傾斜向下可拆卸連接有多個葉輪945，其中，任一空心葉輪943上間隔設(shè)置有多個通孔946，所述多個通孔946傾斜向下設(shè)置;第二進料管950，其穿過所述筒體910上段外圓周面并與所述空心攪拌軸942旋轉(zhuǎn)連通。采用這種方案通過所述空心攪拌軸942、多個空心葉輪943、以及任一空心葉輪上間隔設(shè)置的多個通孔946將外部物料輸送機通過第二進料管950輸送進所述筒體910的固體顆粒分散撒入所述筒體910并且通過所述多個葉輪946與通過所述第一進料管920輸送進來的物料進一步攪拌混合。并且，這種方式只是種較佳實例的說明，但并不局限于此。在實施本發(fā)明時，可以根據(jù)使用者需求調(diào)整實施態(tài)樣。
[0049]在另一種實例中，所述多個空心葉輪943的個數(shù)為2?8個。采用這種方案可以根據(jù)輸送物料的多少調(diào)整實施態(tài)樣。
[0050]在另一種實例中，任一空心葉輪遠離所述空心攪拌軸的一端間隔設(shè)置多個圓孔947。采用這種方案具有防止固相物料在所述空心葉輪943內(nèi)殘留。
[0051]在另一種實例中，所述第二出口通道930選擇性的與所述氣體導入管100和所述液體導入管200螺合。在這種技術(shù)方案中，氣液固三相混合方式有二種方式，如圖6，方式一:高速射流攜帶固相與所述簧片5相互作用，之后與氣體在所述腔體3實現(xiàn)三相混合，方式二:高速射流與所述簧片5相互作用，之后與攜帶固相的氣體在腔體3實現(xiàn)三相混合。采用這種方案所要求氣體壓力可以大幅減少，進而引入超聲波的情形下，三相混合物不必達到霧狀流效果，達到泡狀流即可，進而為霧化提供良好條件。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。在實施本發(fā)明時，可以根據(jù)使用者需求改變實施態(tài)樣。
[0052]這里說明的設(shè)備數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡化本發(fā)明的說明的。對本發(fā)明的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器的應(yīng)用、修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0053]盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1.一種簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，包括: 上蓋及下底，所述上蓋和所述下底可拆卸的密封扣合以形成腔體，所述上蓋的頂面形成一氣體導入管，所述上蓋的底面相對所述氣體導入管處設(shè)置有一實心支架，所述實心支架上傾斜貫穿有多個第一噴嘴通道，所述第一噴嘴通道與所述腔體及所述氣體導入管連通;所述下底底部相對所述實心支架處向上延伸形成一液體導入管，其中，所述液體導入管的上端面間隔形成有多個與所述實心支架下端面無縫貼合的凸起，多個凸起之間與所述實心支架的下端面形成多個第二噴嘴通道； 多個簧片，其水平間隔固設(shè)在所述上蓋的內(nèi)壁，所述簧片的厚度為I?3mm; 其中，任一所述簧片的尖端均與其中一個第二噴嘴通道的出液端相對，兩者間的距離為2?8mm，所述第二噴嘴通道為狹縫形結(jié)構(gòu)，其寬度為I?3mm; 任一所述第一噴嘴通道的傾斜角均設(shè)置為使氣體朝向其中一個簧片方向噴射，所述第一噴嘴通道的直徑為2?4_。2.如權(quán)利要求1所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，還包括: 第一出口通道，所述第一出口通道安裝在所述下底外周面并與所述腔體相通。3.如權(quán)利要求1所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，所述液體導入管管壁厚度為5?8_，所述液體導入管的頂面靠近其內(nèi)側(cè)壁為向下傾斜的面，以形成進液腔。4.如權(quán)利要求1所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，所述凸起的個數(shù)為2?8個，所述凸起之間等間隔排列。5.如權(quán)利要求1所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，還包括:沿周向固設(shè)在所述腔體內(nèi)的環(huán)形支架、所述環(huán)形支架上等間隔連接多個渦扇。6.如權(quán)利要求1所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，還包括: 混流器，其包括: 筒體； 第一進料管和第二出口通道，所述第一進料管和所述第二出口通道分別設(shè)置于所述筒體頂部和底部的中心； 攪拌裝置，其包括:通過支架固定設(shè)置在所述筒體內(nèi)部上方的電機、所述電機旋轉(zhuǎn)連接一空心攪拌軸、所述空心攪拌軸下部傾斜向下可拆卸連通有多個空心葉輪、所述空心攪拌軸底端沿豎直方向固設(shè)一攪拌棒、所述攪拌棒下部傾斜向下可拆卸連接有多個葉輪，其中，任一空心葉輪上間隔設(shè)置有多個通孔，所述多個通孔傾斜向下設(shè)置； 第二進料管，其穿過所述筒體上段外圓周面并與所述空心攪拌軸旋轉(zhuǎn)連通。7.如權(quán)利要求6所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，所述多個空心葉輪的個數(shù)為2?8個。8.如權(quán)利要求6所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，任一空心葉輪遠離所述空心攪拌軸的一端間隔設(shè)置多個圓孔。9.如權(quán)利要求6所述的簧片式液體動力超聲波氣液固多相混合器，其特征在于，所述第二出口通道選擇性的與所述氣體導入管和所述液體導入管螺合。
【文檔編號】B05B1/02GK105944847SQ201610453147
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】楊立軍, 覃粒子, 富慶飛, 崔孝
【申請人】北京航空航天大學