一种离心式空化发生器

1.本发明涉及空化装置领域，特别涉及一种离心式空化发生器。


背景技术：

2.水力空化降解技术借助于空泡溃灭将大量的能量释放至周围液体，而这种巨大的能量释放具有以下效果：(1)机械效应：产生大量冲击波，拥有极大的瞬间压力和剪切应力。(2)热效应：形成具有极高温度的局部热点，加热和冷却在微秒内。(3)化学作用：水分子可分解成具有强氧化性的-oh活性自由基，其具有极高的氧化电位(2.80ev)，能与大多数有机污染物发生快速的链式反应，将有害物质氧化成co2、h2o或矿物盐，无二次污染。
3.由于环境污染日益严重，我国水资源质量不断下降，其中废水排放是造成水污染的重要来源，现阶段对有机物水的处理过程往往不够理想。在对有机物污水处理领域，如果可以利用水力空化发生过程产生的巨大能量，使绝大多数有机污染物实现几乎完全降解，是解决当前水污染问题的最新型方案之一。
4.现有技术公开了一种涡流空化装置，包括进水管、涡流仓、空化块和挡板。该装置由一定压力和流速的有机污水通过进水管，由于一定的低压，即在空化仓中有机污水进入双螺旋窄缝发生空化，发生空化的有机污水通过空化块进一步加速水流的速度发生空化，通过底部锥形小孔排出带有空化泡有机污水冲击下方的挡板导致空化溃灭，加强空化效应。该装置虽然结构简单，但能量损失比较大，关键组件损坏会比较快。
5.现有技术公开了一种用于污废水处理的水力空化装置，该装置具备多个空化腔道，空化效率高。并可将臭氧引入空化腔，臭氧在水力空化效应所产生的高温高压条件下，可以分解成具有更强氧化性的羟基自由基，进一步提高了空化效率。
6.现有技术公开了一种用于化工分离技术领域涡流空化器可以在较低的温度和不加或者少加化学破乳剂的条件下对含水乳化油或者乳化含油废水进行低成本和高效率的破乳处理。
7.以上专利主要是以射流空化或板式结构为主的污水空化降解装置与方法，无法实现对大流量污水进行高效的空化降解处理，而且对装置的安装与工作方式等有较高的要求限制。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种离心式空化发生器，通过动力机构驱动叶片在污水介质中旋转，使得流体处于超空化状态，在此状态下，超空化区域内的空泡逐渐发生溃灭，向周围液体释放出极大的能量，利用这些能量产生的机械效应、热效应和化学作用等实现污水降解处理。本发明外形简单，易安装和更换，工况适应性强，生产成本较低。
9.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
10.一种离心式空化发生器，包括壳体、叶轮和驱动装置；所述叶轮位于壳体内；所述
叶轮包括导流部分和空心箱体，所述空心箱体一侧设有导流部分，用于引导液体通进入空心箱体内部，所述空心箱体另一侧连接驱动装置；所述空心箱体上设有至少一组通孔单元；通过叶轮的转动，使液体通过通孔单元流出，产生空泡云；所述壳体壁面设有若干凸起，所述凸起位于空心箱体上的通孔单元附近，用于空泡的溃灭。
11.进一步，所述通孔单元包括3排周向分布的通孔，第二排所述通孔的中心线垂直于空心箱体回转中心；第一排所述通孔与第三排所述通孔对称设置在第二排所述通孔两侧，且第一排所述通孔的中心线与空心箱体回转中心夹角为锐角。
12.进一步，所述凸起位于第二排所述通孔的中心线与壳体壁面的交汇处。
13.进一步，所述通孔为直孔、锥孔或者台阶孔。
14.进一步，所述导流部分为挡板式导流结构，所述挡板式导流结构包括挡流板、支架和导轮条；所述挡流板通过支架支撑在空心箱体上，且所述挡流板位于空心箱体进口处外侧；所述挡流板上设有挡板进水孔；所述空心箱体内部壁面设有若干导轮条。
15.进一步，所述导轮条为弯曲条轮或直条轮或者两者的组合；所述导轮条的厚度梯度渐变，呈现中间高，边缘低。
16.所述挡流板边缘处设有弯曲段，所述挡流板边缘处与弯曲段之间的夹角为θ，90
°
＜θ＜180
°
；d1为挡流板201c-1直径，d2为进水孔207的直径，d3为空心箱体203的直径，l为挡流板201c-1与空心箱体203端面的距离，d1、d2、d3和l满足下面关系：
17.0.5＜d1/l≤1，且0.3＜d2/d1＜0.6，且1＜d3/d1＜1.8。
18.进一步，所述第一排所述通孔和第三排所述通孔均为倾斜孔，且所述第一排所述通孔和第三排所述通孔的射流方向分别指向第二排所述通孔的中心线处的凸起，用于减少壳体的振荡。
19.进一步，所述第一排所述通孔的射流方向和第三排所述通孔的射流方向的交汇点位于凸起表面。
20.本发明的有益效果在于：
21.1.本发明所述的离心式空化发生器，通过动力机构驱动叶片在污水介质中旋转，使得流体处于超空化状态，在此状态下，超空化区域内的空泡逐渐发生溃灭，向周围液体释放出极大的能量，利用这些能量产生的机械效应、热效应和化学作用等实现污水降解处理。本发明所述的一种离心式空化发生器，占用空间小，操作简单，生产效率高。
22.2.本发明所述的离心式空化发生器，通过旋转空化发生装置的多种形式的导流部分，为流动提供动力，使得流体不会在装置停留太久，以便达到均匀处理流体的目的。本发明所述的一种离心式空化发生器，液体通过导流部分进入空心箱体内部，从通孔流出，产生空泡云，与凸台相互作用，实现空泡的完全溃灭。
23.3.本发明所述的离心式空化发生器，主要适用于中低速转速工况，使得流体可在较短时间内完成多次空化发生以及空泡溃灭过程。
24.4.本发明所述的离心式空化发生器，通过所述第一排所述通孔和第三排所述通孔均为倾斜孔，且所述第一排所述通孔和第三排所述通孔的射流方向分别指向第二排所述通孔的中心线处的凸起，增加流动紊乱性，减少壳体的振荡。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为涡轮式的离心式空化发生器结构示意图。
27.图2为导流部分为涡轮式结构示意图。
28.图3为图2的a-a剖视图。
29.图4为图2的局部剖面图。
30.图5为挡板式的离心式空化发生器结构示意图。
31.图6为挡板式导流结构安装意图。
32.图7为图6剖视图。
33.图8为挡板式导流结构安装意图变体。
34.图9为导轮式的离心式空化发生器结构示意图。
35.图中：
36.1-进口段；2-叶轮；3-支撑架；4-轴套；5-电机；201-导流部分；201a-涡轮式导流结构；201b-导轮式导流结构；201c-挡板式导流结构；201c-1-挡流板；201c-2-弯曲段；202-通孔；203-空心箱体；204-旋转轴；205-导轮条；207-挡板进水孔；301-凸台。
具体实施方式
37.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“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”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.如图1和图2所示，本发明所述的离心式空化发生器，包括壳体、叶轮2和驱动装置；所述叶轮2位于壳体内；所述叶轮2包括导流部分201和空心箱体203，所述空心箱体203一侧设有导流部分201，用于引导液体通进入空心箱体203内部，所述空心箱体203另一侧连接驱
动装置；所述空心箱体203上设有至少一组通孔单元；通过叶轮2的转动，使液体通过通孔单元流出，产生空泡云；所述壳体壁面设有若干凸起301，所述凸起301位于空心箱体203上的通孔单元附近，用于空泡的溃灭。本发明通过驱动装置驱动叶轮2在污水介质中旋转，使得流体处于超空化状态，在此状态下，超空化区域内的空泡逐渐发生溃灭，向周围液体释放出极大的能量，利用这些能量产生的机械效应、热效应和化学作用等实现污水降解处理。
41.实施例1
42.如图1和图2所示，实施例1中的离心式空化发生器，包括壳体、叶轮2和电机5；所述壳体包括进口段1和支撑架3，进口段1与支撑架3连接，支撑架3上设有出口。所述叶轮2包括导流部分201和空心箱体203，所述空心箱体203一侧设有导流部分201，用于引导液体通进入空心箱体203内部，所述空心箱体203另一侧通过旋转轴204连接电机5；所述旋转轴204与支撑架3之间设有轴套4。所述空心箱体203上设有二组通孔单元；通过叶轮2的转动，使液体通过通孔单元流出，产生空泡云；所述支撑架3壁面设有若干凸起301，所述凸起301位于空心箱体203上的通孔单元附近，用于空泡的溃灭，利用空泡溃灭释放的能量来进行有机物污水的处理。
43.如图2和图4所示，每组所述通孔单元包括3排周向分布的通孔202，第二排所述通孔202的中心线垂直于空心箱体203回转中心；第一排所述通孔202与第三排所述通孔202对称设置在第二排所述通孔202两侧，且第一排所述通孔202的中心线与空心箱体203回转中心夹角为锐角。所述凸起301位于第二排所述通孔202的中心线与壳体壁面的交汇处。
44.所述第一排所述通孔202和第三排所述通孔202均为倾斜孔，且所述第一排所述通孔202和第三排所述通孔202的射流方向分别指向第二排所述通孔202的中心线处的凸起301，增加流动紊乱性，减少壳体的振荡。所述第一排所述通孔202的射流方向和第三排所述通孔202的射流方向的交汇点位于凸起301表面。所述通孔202为直孔、锥孔或者台阶孔。
45.所述电机5选取中低转速电机，由于离心式空化发生器采用通孔202数量相对较多，圆盘孔202间距较小，为避免对支撑架3冲击太大，电机1转速选取为不大于3000r/min。
46.实施例1的导流部分201为涡轮式导流结构201a。所述涡轮式导流结构201a是将“机械能”转化成“流体的动能”，起到给流体加速的作用。它是靠电机5带动涡轮式导流结构201a高速旋转，高速旋转的涡轮式叶片表面是符合流体力学原理，流体接触叶片表面，然后随着叶轮的旋转顺着叶片表面流动，通常流体是从涡轮式导流结构201a旋转的轴向进入，然后从径向出来，在涡轮式导流结构201a旋转的离心力下流体被加速，进而引导液体快速的从通孔202流出，产生空化气泡。采用涡轮式导流结构201a还有一个好处就是，可以减少进入箱体203内的流体回流。如图3展示了导流部分为涡轮式201a旋转时，流体运动状况。
47.实施例2
48.如图5和图6所示，实施例2的导流部分201为挡板式导流结构201c。所述挡板式导流结构201c包括挡流板201c-1、支架202c和导轮条205；所述挡流板通过支架202c支撑在空心箱体203上，且所述挡流板位于空心箱体203进口处外侧；所述挡流板上设有挡板进水孔207；所述空心箱体203内部壁面设有若干导轮条205。所述导轮条205为弯曲条轮或直条轮或者两者的组合；所述导轮条205的厚度梯度渐变，呈现中间高，边缘低，如图7所示。因为离心式空化发生器导致进入空心箱体203内的流体回流，因此通过挡流板可以减少回流。此外所述空心箱体203内部壁面设有若干导轮条205，可以引导液体快速的从通孔202流出。
49.如图8所示，此图为挡板式导流结构的一种变体，当空心箱体203为旋转式，最外径的速度最大，此时流体如果不能及时从孔202流出，则最容易出现回流，因此在挡流板201c-1边缘处设有弯曲段201c-2，起到了阻止回流的作用。d1为挡流板201c-1直径，d2为进水孔207的直径，d3为空心箱体203的直径，l为挡流板201c-1与空心箱体203端面的距离，d1、d2、d3和l需满足一定的关系，才能使挡板式导流结构201c发挥最大的作用。当0.5＜d1/l≤1时，此时该挡板式导流结构变体能够在流体流动过程中可以减少回流。当0.3＜d2/d1＜0.6时，既可以减轻挡板式导流结构的重量，又可以让流体可以很好的通过孔207。当d3/d1＜1时，挡板式导流结构弯曲段201c-2起不到很好的挡流作用，而挡板式导流结构直线段201c-1可以起到很好的挡流作用，此时相当于图6；而当时，挡板式导流结构弯曲段201c-2能够起到很好的挡流和导流作用，此时90
°
＜θ＜180
°
，θ为挡流板201c-1边缘处与弯曲段201c-2的角度。
50.实施例3
51.如图9所示，实施例3的导流部分201为导轮式导流结构201b。所述导轮式导流结构201b也是将“机械能”转化成“流体的动能”，起到给流体加速的作用。该结构与涡轮式导流结构201a结构不同之处在于，导轮式导流结构201b是通过外径逐渐增大，且流体增速的时间变长，最终达到比较大的速度。本身已具备较大速度的流体，此时液体从通孔202流出，压力下降更为容易，更易产生空化气泡。采用导轮式导流结构201b还有一个好处就是，可以减少进入箱体203内的流体回流。
52.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
53.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种离心式空化发生器，其特征在于，包括壳体、叶轮(2)和驱动装置；所述叶轮(2)位于壳体内；所述叶轮(2)包括导流部分(201)和空心箱体(203)，所述空心箱体(203)一侧设有导流部分(201)，用于引导液体通进入空心箱体(203)内部，所述空心箱体(203)另一侧连接驱动装置；所述空心箱体(203)上设有至少一组通孔单元；通过叶轮(2)的转动，使液体通过通孔单元流出，产生空泡云；所述壳体壁面设有若干凸起(301)，所述凸起(301)位于空心箱体(203)上的通孔单元附近，用于空泡的溃灭。2.根据权利要求1所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述通孔单元包括3排周向分布的通孔(202)，第二排所述通孔(202)的中心线垂直于空心箱体(203)回转中心；第一排所述通孔(202)与第三排所述通孔(202)对称设置在第二排所述通孔(202)两侧，且第一排所述通孔(202)的中心线与空心箱体(203)回转中心夹角为锐角。3.根据权利要求2所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述凸起(301)位于第二排所述通孔(202)的中心线与壳体壁面的交汇处。4.根据权利要求2所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述通孔(202)为直孔、锥孔或者台阶孔。5.根据权利要求1所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述导流部分(201)为挡板式导流结构(201c)，所述挡板式导流结构(201c)包括挡流板(201c-1)、支架(202c)和导轮条(205)；所述挡流板(201c-1)通过支架(202c)支撑在空心箱体(203)上，且所述挡流板(201c-1)位于空心箱体(203)进口处外侧；所述挡流板(201c-1)上设有挡板进水孔(207)；所述空心箱体(203)内部壁面设有若干导轮条(205)。6.根据权利要求5所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述导轮条(205)为弯曲条轮或直条轮或者两者的组合；所述导轮条(205)的厚度梯度渐变，呈现中间高，边缘低。7.根据权利要求5所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述挡流板(201c-1)边缘处设有弯曲段(201c-2)，所述挡流板(201c-1)边缘处与弯曲段(201c-2)之间的夹角为θ，90
°
＜θ＜180
°
；d1为挡流板(201c-1)直径，d2为进水孔(207)的直径，d3为空心箱体(203)的直径，l为挡流板(201c-1)与空心箱体(203)端面的距离，d1、d2、d3和l满足下面关系：0.5＜d1/l≤1，且0.3＜d2/d1＜0.6，且1＜d3/d1＜1.8。8.根据权利要求2所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述第一排所述通孔(202)和第三排所述通孔(202)均为倾斜孔，且所述第一排所述通孔(202)和第三排所述通孔(202)的射流方向分别指向第二排所述通孔(202)的中心线处的凸起(301)，用于减少壳体的振荡。9.根据权利要求8所述的离心式空化发生器，其特征在于，所述第一排所述通孔(202)的射流方向和第三排所述通孔(202)的射流方向的交汇点位于凸起(301)表面。

技术总结
本发明提供了一种离心式空化发生器，包括壳体、叶轮和驱动装置；所述叶轮位于壳体内；所述叶轮包括导流部分和空心箱体，所述空心箱体一侧设有导流部分，用于引导液体进入空心箱体内部，所述空心箱体另一侧连接驱动装置；所述空心箱体上设有至少一组通孔单元；通过叶轮的转动，使液体通过通孔单元流出，产生空泡云；所述壳体壁面设有若干凸起，所述凸起位于空心箱体上的通孔单元附近，用于空泡的溃灭。本发明利用这些能量产生的机械效应、热效应和化学作用等实现污水降解处理。用等实现污水降解处理。用等实现污水降解处理。


技术研发人员：徐伟 王秀礼 赵媛媛 卢永刚 安梦冬
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/4