專利名稱：一種混合液體乳化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用廣泛的將兩種以上液體混合的裝置，更具體是指ー種可將不相溶的液體混合為乳化狀的乳化器。
背景技術(shù)：
兩種或兩種以上的液體的混合具有重要的意義，特別是不相溶的油與水的混合是長(zhǎng)期以來(lái)的ー個(gè)重點(diǎn)研究方向，例如燃料油與水混合成乳化油后進(jìn)行燃燒是國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期在進(jìn)行的重點(diǎn)。目前基本一致的觀點(diǎn)是乳化油燃燒可節(jié)約一定燃料并可降低氮氧化合物的排放，專業(yè)書籍或?qū)＠墨I(xiàn)多有披露。乳化油主要有兩種制備方式，一種是在油水混合物中添加乳化劑制備乳化油，另ー種是油水混合物ー經(jīng)乳化立即進(jìn)入燃燒器；前者存在的主要缺點(diǎn)是乳化油的不穩(wěn)定性，由于水的密度大于油，且由于水的凝聚作用，水在油內(nèi)會(huì)自動(dòng)下沉、凝聚、分層，直至最后破乳而使油、水分離，這種分離作用從乳化油一制成就已開始， 因此乳化劑又是必不可少的，但乳化劑價(jià)值較高，且乳化或燃燒過(guò)程中仍存在很多未能完全解決的問(wèn)題，均影響了乳化燃燒的使用；后者可稱為在線乳化，即乳化后就使用，其可不必添加乳化劑，但一般還是有使用乳化剤，其燃油的節(jié)油率一般在4%左右，亦有在10%左右，其存在的問(wèn)題是對(duì)燃燒機(jī)理沒(méi)有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，只局限于一般性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，且ー 般節(jié)油率不高，僅有實(shí)驗(yàn)性的使用，未見(jiàn)有規(guī)模的エ業(yè)使用，實(shí)質(zhì)是水油混合燃料的乳化程度將決定乳化燃料的燃燒效果?，F(xiàn)對(duì)這一問(wèn)題雖有認(rèn)識(shí)，在實(shí)現(xiàn)水油混合燃料的乳化的技術(shù)上也有甚多研究和取得一定的進(jìn)展，最常用的乳化方式是利用機(jī)械攪動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)油水的混合，例如常用的靜態(tài)乳化器，或是換能器產(chǎn)生超聲振動(dòng)使油水混合乳化，或是在油水流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置一具有尖端的固定的哨片，尖端的振動(dòng)使油水混合。上述幾種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)， 但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明均不能使節(jié)油率提高，實(shí)質(zhì)問(wèn)題是油水的乳化效果還未達(dá)到最有利燃燒的程度。實(shí)際乳化效果不佳的關(guān)鍵因素是對(duì)燃油在乳化前后的實(shí)際環(huán)境條件沒(méi)有完整的認(rèn)識(shí)，對(duì)已有乳化手段也沒(méi)有充分的了解，故乳化后的燃燒效率或節(jié)油率并不理想，如何提高乳化效果或明示乳化油水燃料的乳化條件并最終提高節(jié)油率是目前需要解決的重要課題， 其有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是公開一種可將不同液體或具體為油水混合燃料充分乳化、并提高燃燒效率最終可使燃油節(jié)油率達(dá)到10%以上的混合液體乳化器。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下包括外殼體，外殼體的內(nèi)通孔的一端內(nèi)設(shè)有ー 可通過(guò)液體的噴嘴，特別是噴嘴有一狹縫狀噴ロ，噴ロ正對(duì)ー乳化通道，乳化通道內(nèi)設(shè)有在三維方向上可微小位移的具楔形尖端的振子。所述的振子的側(cè)壁有四個(gè)盲孔，經(jīng)外殼體壁的對(duì)應(yīng)的通孔的螺紋頂子的端部頂入上述盲孔使振子置于乳化通道的中心位置。所述的振子有兩個(gè)通孔貫穿兩側(cè)壁，經(jīng)外殼體壁的對(duì)應(yīng)的通孔，兩固定軸穿過(guò)振子的通孔后與外殼體固定連接，振子置于乳化通道的中心位置。所述的乳化通道的截面形狀為長(zhǎng)方形或圓形。所述的振子的一端為楔形尖端，另一端為與上述的楔形尖端対稱的結(jié)構(gòu)，或另ー 端為平面狀或?yàn)榱骶€形曲面狀或?yàn)榕c上述的楔形尖端不對(duì)稱的尖端狀。所述的振子的表面為粗糙面，該粗糙面為與振子長(zhǎng)度方向垂直的多條微小凸條構(gòu)成，或?yàn)槎鄠€(gè)微小的凹坑構(gòu)成。所述的振子的楔形尖端的長(zhǎng)度與振子的厚度之比為2 4。所述的振子的厚度大于1.5mm并小于乳化通道的高度，且與乳化通道的內(nèi)壁之間形成間隙。所述的外殼體內(nèi)的噴嘴的端部設(shè)有ー壓緊螺母。所述的外殼體還設(shè)有一與螺紋頂子呈近似垂直狀的防松螺釘頂置于螺紋頂子的側(cè)壁。本發(fā)明公開的乳化器內(nèi)的振子4在乳化通道3內(nèi)的液體流動(dòng)或噴ロ 2噴出的液體作用下，在上下、左右和前后三個(gè)方向上均可能或會(huì)產(chǎn)生高頻率的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)使噴ロ 2中噴射出的混合液體受到多向的復(fù)雜的作用力，進(jìn)ー步増加了混合液體的流動(dòng)紊亂性和作用力的復(fù)雜性。正是由于上述的紊亂性和復(fù)雜性使不同液體之間產(chǎn)生巨大的流體形變和存在相互的作用力使不同液體不斷破碎和提高相互混合度，即提高了混合液體的乳化程度，進(jìn)而提高燃料燃燒時(shí)的燃燒效率，最終提高節(jié)油率。經(jīng)各種燃燒裝置的實(shí)際試驗(yàn)表明，本發(fā)明的一般節(jié)油率可達(dá)10 15%左右，最高可達(dá)20%以上，完全突破了現(xiàn)有認(rèn)知的上限，更為重要的是在實(shí)際的各種燃油裝置的長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)中均取得較高的節(jié)油率和減小污染排放的效果。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的外觀立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖1的底座的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的俯視圖。圖6為振子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6所示振子的俯視局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參見(jiàn)圖1 圖7，圖1 圖7給出的是本發(fā)明的ー個(gè)具體的實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)保護(hù)范圍不應(yīng)受圖1 圖7所示的限制。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下包括外殼體，外殼體的內(nèi)通孔的一端內(nèi)設(shè)有一可通過(guò)液體的噴嘴1，噴嘴1有一狹縫狀噴ロ 2，前期已經(jīng)機(jī)械混合的液體經(jīng)狹縫狀噴ロ 2高速噴射出來(lái)，進(jìn)入一正對(duì)噴ロ 2的乳化通道3，噴射出來(lái)的瞬間為液體的一次混合，在乳化通道3內(nèi)設(shè)有ー個(gè)在三維方向上可微小位移的具楔形尖端的振子4，高速運(yùn)動(dòng)的混合液體正面撞擊振子4的楔形尖端部分，使混合液體進(jìn)ー步破碎的同時(shí)對(duì)振子4施加ー個(gè)作用力，該作用カ將使振子4在三維方向上振蕩，且振子4的兩表面與乳化通道3之間形成混合液體流動(dòng)的通道，振子4的振蕩又對(duì)混合液體施加多方向的作用力并進(jìn)ー步破碎混合液體的顆粒，使混合液體由大量的微小水顆粒混合于油液中，或可認(rèn)為混合后的乳化狀的燃油是大量的油包水的微小顆粒構(gòu)成；上述的可在三維方向上振蕩的振子4使混合液體的混合過(guò)程在微觀上相當(dāng)復(fù)雜，存在多方向的作用力施加在流動(dòng)的混合液體上，而且這種多方向的作用力在流體流過(guò)振子4的所有表面的過(guò)程中均施加于混合液體，故可使混合液體達(dá)到很高的乳化程度。為使上述的振子4在乳化通道3內(nèi)在三維方向上作微小的位移，在振子4的側(cè)壁有四個(gè)盲孔9，經(jīng)外殼體壁的對(duì)應(yīng)的通孔的螺紋頂子5的端部頂入上述盲孔9使振子4置于乳化通道3的中心位置，螺紋頂子5的端部與振子4側(cè)壁的盲孔9的內(nèi)表面之間有ー微小間隙，該間隙的存在使振子4在三維方向上均可有一微小的位移空間，相當(dāng)于振子4可懸置于四個(gè)頂子5的端部的約束中；除上述的結(jié)構(gòu)，在振子4具有一定的厚度吋，振子4有兩個(gè)通孔貫穿兩側(cè)壁，經(jīng)外殼體壁的對(duì)應(yīng)的通孔，兩固定軸(圖中未示出)穿過(guò)振子4的通孔后與外殼體固定連接，振子4置于乳化通道3的中心位置，固定軸的直徑略小于外殼體壁的通孔的直徑，則振子4可在上述的兩直徑差構(gòu)成的間隙內(nèi)在三維方向上位移；上述兩種可使振子4在三維方向上作位移機(jī)構(gòu)僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的例舉，但不局限或不應(yīng)限制為僅此兩種結(jié)構(gòu)。上述的間隙大小是可以調(diào)節(jié)的，前一種結(jié)構(gòu)只需調(diào)節(jié)螺紋頂子5即可，后一種結(jié)構(gòu)通過(guò)更換不同直徑的固定軸或更換具不同直徑的通孔的振子4，就可調(diào)節(jié)上述的間隙的大小；間隙大小的不同，則振子4在流動(dòng)沖擊下的振幅不同，作用在混合流體上的反作用力的大小也不同，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)液體乳化的程度；在上述的兩種振子4的位移結(jié)構(gòu)中，當(dāng)流體的流速提高吋，振子4的振蕩頻率提高，振蕩頻率的提高，相應(yīng)的乳化程度亦提高。上述的乳化通道3的截面形狀為長(zhǎng)方形或圓形，當(dāng)乳化通道3的截面形狀為長(zhǎng)方形吋，其結(jié)構(gòu)是噴嘴1正對(duì)ー長(zhǎng)方形截面的開ロ槽，開ロ槽上設(shè)有一可固定的蓋板8，則開ロ槽就構(gòu)成乳化通道3 ；上述的乳化通道3的截面形狀為圓形，則只需將噴嘴1正對(duì)ー圓形截面的通道； 前述的通過(guò)螺紋頂子5設(shè)置振子4適用于長(zhǎng)方形截面的乳化通道3，通過(guò)固定軸設(shè)置振子4 適用于圓形截面的乳化通道3。經(jīng)大量的試驗(yàn)得出，混合液體的乳化程度與混合液體在乳化通道3中的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，流體的流動(dòng)狀態(tài)愈復(fù)雜，乳化程度愈好。因此，所述的振子4的一端為楔形尖端，該楔形尖端為扁平狀，尖端部分正對(duì)上述的噴ロ 2，振子4的另一端為與上述的楔形尖端対稱的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)楔形尖端部分之間為一矩形截面的平板狀連接段(圖6、圖7所示)，振子4則形成兩個(gè)表面，該兩個(gè)表面與乳化通道3的表面之間形成液體的流動(dòng)的上、下通道，流體在通過(guò)乳化通道3吋，首先撞擊在正對(duì)噴ロ 2的楔形尖端部分，然后被振子4主要分為上、下兩部分通過(guò)振子4的兩個(gè)表面而流動(dòng)，在振子4的另一端的尾部匯合后流出乳化器。按流體力學(xué)的理論，振子4遠(yuǎn)離噴ロ 2的一端的形狀對(duì)流體的混合有重要作用，如上述的振子4的兩端的楔形尖端為對(duì)稱結(jié)構(gòu)吋，流體的流動(dòng)比較穩(wěn)定，在層流的情況下會(huì)在尾端形成局部的紊流；如振子4的尾端為不對(duì)稱的楔形，該不對(duì)稱的楔形如短于前端(正對(duì)噴ロ 2的一端稱為前端)的楔形，則尾端的紊流更為強(qiáng)烈；如尾端為流線形曲面，則尾端的紊流相對(duì)緩和；如尾端為平面狀，則尾端的紊流最為強(qiáng)烈。上述的振子4的前端和尾端楔形尖端的結(jié)構(gòu)的相同或不同，可以適應(yīng)不同的混合液體的乳化。
除了上述振子4的整體結(jié)構(gòu)的相同或不同以適應(yīng)不同的混合液體的流動(dòng)乳化，增加混合液體在通過(guò)振子4兩側(cè)的全過(guò)程的流動(dòng)復(fù)雜化，也有助于在流動(dòng)過(guò)程中流體受到更多的作用力以增加液體顆粒的破碎。為達(dá)到上述的目的，使振子4的表面為粗糙面，該粗糙面為與振子4長(zhǎng)度方向垂直的多條微小凸條構(gòu)成，或?yàn)槎鄠€(gè)微小的凹坑構(gòu)成，或?yàn)槎鄠€(gè)微小的凸起構(gòu)成；當(dāng)流體通過(guò)粗糙表面吋，流體阻力増加，即附面層增加，在流體與振子4 表面形成不同流速的梯度區(qū)，増加了流體內(nèi)的相互作用力，可進(jìn)ー步増加流體內(nèi)不同液體顆粒的破碎程度，使混合液體的乳化度増加；上述的由微小凸條或微小凹坑或微小凸起構(gòu)成的振子4粗糙表面可由常規(guī)的加工技術(shù)形成，或粗糙表面可単獨(dú)因素構(gòu)成或可多因素構(gòu)成，或可由上述三種因素之外的其它因素構(gòu)成，但根本原因均是增加流體流動(dòng)阻カ或在振子4表面形成多個(gè)微小紊流區(qū)以增加混合液體內(nèi)部的相互作用力，最終增加混合液體的乳化程度；當(dāng)然還可在乳化通道3的內(nèi)表面形成粗糙面，乳化通道3的內(nèi)表面亦可用微小凸條或凹槽或凹坑等構(gòu)成，亦可達(dá)到增加混合液體的乳化程度的效果；更進(jìn)一歩，振子4的表面和乳化通道3的內(nèi)表面同時(shí)均為粗糙面，可進(jìn)ー步提高混合液體的乳化程度。由于混合液體的乳化程度決定于多種因素，例如各液體的分子的極性或大小、液體的表面張力、各液體之間的相互作用力、混合液體受到的外界施加的作用力及其大小、液體流動(dòng)的形態(tài)等多種因素。在本發(fā)明中，混合液體受到一定的壓カ后由噴ロ 2中以扁平狀噴射入乳化通道3后，直接與振子4的對(duì)應(yīng)的楔形尖端撞擊，振子4在撞擊カ的作用下振蕩，混合液體在反作用力下多方向運(yùn)動(dòng)后最終在楔形尖端的限制下，在振子4的兩表面流動(dòng)，混合液體又受到振蕩的振子4的作用力，還受到前述的振子4表面的摩擦力以及形成的紊流的內(nèi)部作用力，最終在振子4的尾端流體的流動(dòng)進(jìn)一歩紊亂，在一系列的流體流動(dòng)和多作用力下，混合流體可達(dá)到較高的乳化程度；為促進(jìn)上述的流體的流動(dòng)過(guò)程和作用力的產(chǎn)生，振子4的前端的楔形尖端的長(zhǎng)度與振子4的厚度之比為2 4，優(yōu)選為2. 5 3. 2，當(dāng)楔形尖端在上述的長(zhǎng)度與厚度比范圍內(nèi)吋，混合流體對(duì)楔形尖端有較好的正面撞擊，楔形尖端又具有較佳的剛度還對(duì)混合流體有適當(dāng)?shù)姆至髯饔茫诨旌狭黧w流入振子4的兩側(cè)的通道或間隙。振子4的厚度大于1. 5mm并小于乳化通道3的高度或乳化通道3的最大尺寸，且與乳化通道3的內(nèi)壁之間形成間隙；上述振子4的厚度要求可確保振子4具有一定的剛性、 重量，同時(shí)又使混合流體受到一定面積(即振子4的斷面的面積)的阻力，并使振子4兩表面的流速得到一定的提高，上述的這幾方面的因素均有利于混合液體的乳化。實(shí)質(zhì)上，本發(fā)明在實(shí)際使用時(shí)，需施加一定壓カ于混合液體后由噴ロ 2噴射入乳化通道3，則噴射出的于混合液體具有相應(yīng)的速度后撞擊在振子4上，撞擊カ使振子4振蕩， 并產(chǎn)生前述的一系列的復(fù)雜的流動(dòng)狀態(tài)和作用力，施加于混合液體的壓カ愈大，噴射出的液體流速愈大，最終振子4的三維方向的振蕩頻率愈高，導(dǎo)致通過(guò)乳化通道3后的混合液體乳化程度愈高。但由于上述的較高的壓力，設(shè)于外殼體內(nèi)的噴嘴1易于松動(dòng)，則在外殼體內(nèi)的噴嘴1的端部設(shè)有ー壓緊螺母6，將噴嘴1壓緊在外殼體內(nèi)，避免噴嘴1的松動(dòng)而影響液體的噴射效果。同理，外殼體上設(shè)有的螺紋頂子5亦可能在振子4的振蕩過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng)， 螺紋頂子5松動(dòng)亦會(huì)影響振子4的振蕩，故在外殼體上還設(shè)有一與螺紋頂子5呈近似垂直狀的防松螺釘7頂置于螺紋頂子5的側(cè)壁，由圖4所示的側(cè)孔置入防松螺釘7就可防止螺紋頂子5的松動(dòng)。
權(quán)利要求
1.ー種混合液體乳化器，包括外殼體，外殼體的內(nèi)通孔的一端內(nèi)設(shè)有一可通過(guò)液體的噴嘴(1)，其特征在于噴嘴(1)有一狹縫狀噴ロ 0)，噴ロ(2)正對(duì)ー乳化通道(3)，乳化通道(3)內(nèi)設(shè)有在三維方向上可微小位移的具楔形尖端的振子G)。
2.按權(quán)利要求1所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的振子(4)的側(cè)壁有四個(gè)盲孔(9)，經(jīng)外殼體壁的對(duì)應(yīng)的通孔的螺紋頂子( 的端部頂入上述盲孔(9)使振子(4)置于乳化通道(3)的中心位置。
3.按權(quán)利要求1所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的振子(4)有兩個(gè)通孔貫穿兩側(cè)壁，經(jīng)外殼體壁的對(duì)應(yīng)的通孔，兩固定軸穿過(guò)振子(4)的通孔后與外殼體固定連接，振子(4)置于乳化通道(3)的中心位置。
4.按權(quán)利要求1或2或3所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的乳化通道(3)的截面形狀為長(zhǎng)方形或圓形。
5.按權(quán)利要求4所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的振子的一端為楔形尖端，另一端為與上述的楔形尖端対稱的結(jié)構(gòu)，或另一端為平面狀或?yàn)榱骶€形曲面狀或?yàn)榕c上述的楔形尖端不對(duì)稱的尖端狀。
6.按權(quán)利要求5所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的振子(4)的表面為粗糙面， 該粗糙面為與振子(4)長(zhǎng)度方向垂直的多條微小凸條構(gòu)成，或?yàn)槎鄠€(gè)微小的凹坑構(gòu)成。
7.按權(quán)利要求5或6所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的振子的楔形尖端的長(zhǎng)度與振子的厚度之比為2 4。
8.按權(quán)利要求7所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的振子的厚度大于 1.5mm并小于乳化通道(3)的高度，且與乳化通道(3)的內(nèi)壁之間形成間隙。
9.按權(quán)利要求8所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的外殼體內(nèi)的噴嘴(1)的端部設(shè)有ー壓緊螺母(6)。
10.按權(quán)利要求9所述的混合液體乳化器，其特征在于所述的外殼體還設(shè)有一與螺紋頂子( 呈近似垂直狀的防松螺釘(7)頂置于螺紋頂子(5)的側(cè)壁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可將不同液體或具體為油水混合燃料充分乳化的混合液體乳化器。包括外殼體，外殼體的內(nèi)通孔的一端內(nèi)設(shè)有一可通過(guò)液體的噴嘴(1)，特別是噴嘴(1)有一狹縫狀噴口(2)，噴口(2)正對(duì)一乳化通道(3)，乳化通道(3)內(nèi)設(shè)有在三維方向上可微小位移的具楔形尖端的振子(4)。本發(fā)明可將不同液體或具體為油水混合燃料充分乳化、并提高燃燒效率最終可使燃油節(jié)油率達(dá)到10％以上。
文檔編號(hào)B01F3/08GK102527278SQ201110000219
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者劉保林, 彭燕, 沙次文 申請(qǐng)人:深圳市神威得群能源科技發(fā)展有限公司