專利名稱：氣體與液體的溶解混合方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于溶解和混合氣體與液體的一種方法及裝置，其中氣體與液體間的反應(yīng)是在壓力下發(fā)生，或其中受壓水與溶解于其中成為過飽和狀態(tài)的氣體一起供給。
背景技術(shù)：
已知的用于溶解混合氣體與液體的裝置，包括具有限流部以縮小流體流路的氣體吸入器，該氣體吸入器將氣體吸入到液體中以便形成一種氣液混合流，如本申請(qǐng)人在日本待審查專利申請(qǐng)公開號(hào)H6-285345中所披露。此氣體吸入器包括由管道形成的擴(kuò)大部，亦即限流部逐漸擴(kuò)大的下游，并且包括在限流部稍許下游處的一氣體流入流路。由壓力向吸入器中供送液體。通過壓力供送的液體流，在限流部形成負(fù)壓以吸入氣體，以此形成氣液混合流。
在上述專利申請(qǐng)公開文件中所披露的氣液混合裝置情況下，供送液體的壓力變得相當(dāng)高，這是由于液體供給操作是通過液體中供給氣體的操作，是利用壓力供送液體的能量，亦即由流動(dòng)速度產(chǎn)生的負(fù)壓來操作。這便產(chǎn)生了一個(gè)問題由于泵動(dòng)力能量消耗大，并需提供高的泵送壓力，因而泵作為壓送手端費(fèi)用昂貴，而且對(duì)泵的選擇幅度也很狹小。
本發(fā)明是根據(jù)上述已知技術(shù)的問題而構(gòu)思開發(fā)的，其目的在于提供一種能以較少能量可有效地進(jìn)行氣液反應(yīng)或氣液溶解的氣液溶解混合方法與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
揭述本發(fā)明是一種氣液溶解混合方法，包括以下各步驟提供一噴射部，它設(shè)置在填充有氣體的混合容器上部，用來將液體向水平方向以約5m/s-15m/s的流速注入容器內(nèi)；提供一限流部，用于在上述混合容器下游保持混合容器內(nèi)的加壓狀態(tài)；將液體從注射部注入到混合容器中，以引起混合容器中的氣體與注入液體在加壓狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)和溶解，并促使含有溶解氣體的液體從混合容器的下部流出，當(dāng)容器的氣體溶解到液體中而導(dǎo)致混合容器中的氣體減少時(shí)，停止向混合容器中供送液體，將氣體供入混合容器，以及交替進(jìn)行液體注入和向混合容器中供入氣體的操作。
進(jìn)一步，本發(fā)明是一種溶解混合氣體與液休的方法，包括以下一些步驟提供一注射部，它具有可部分限制流路的限流部和具有在其稍許下游從外部引入氣體的氣體流入口而形成的氣體吸入器，在充有氣體的混合容器的上部安裝注射部；裝設(shè)一限制流路的限流器，用于在混合容器下游保持加壓狀態(tài)；以約5m/s至約15m/s范圍的流速將液體從注射部注入到混合容器中，使混合容器中的氣體與所注入的液體進(jìn)行反應(yīng)或溶解，并促使含有溶解氣體的液體從混合容器的下部流出；當(dāng)氣體溶入液體而使混合容器中的氣體減少時(shí)，通過對(duì)混合容器內(nèi)部減壓向經(jīng)注射部吸取器吸入氣體的混合容器中注入液體；當(dāng)混合容器中氣體增加時(shí)，隨著停止混合容器內(nèi)減壓以便停止從吸取器中吸入氣體而進(jìn)行只有液體注入；以及交替進(jìn)行僅僅注入液體的操作和伴隨以由注射部吸入氣體而注入液體的操作。
而且，本發(fā)明是一種氣液溶解混合方法，包括以下各步驟提供一注射部，用于在填充有氣體的混合容器的上部向水平方向以約5m/s至約15m/s的流速范圍注入液體，設(shè)置一限制流路的限流器，用于在混合容器下游的混合器內(nèi)保持加壓狀態(tài)；從注射部將液體注入混合容器內(nèi)使混合容器內(nèi)的氣體與注入的液體在加壓狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)或溶解并促使含有溶解氣體的液體從混合容器的下部流出；以及當(dāng)氣體溶解于液體中使混合器內(nèi)的氣體減少時(shí)便將氣體注入到注射部上游的液體供送管道內(nèi)，泵送壓力稍許高于液體的供送壓力(小于液體供送壓力的110％)。根據(jù)該氣液溶解混合方法，當(dāng)混合容器內(nèi)的氣體由于氣體溶入液體而減少時(shí)，便以稍許大于混合容器內(nèi)氣體壓力(小于混合容器內(nèi)氣體壓力的110％)的一定壓力將氣體注入混合容器內(nèi)。
進(jìn)一步，在混合容器內(nèi)的液面應(yīng)調(diào)節(jié)到注射部出口的高度。
進(jìn)一步，本發(fā)明是一種氣體與液體的溶解混合裝置，它包括一填充氣體的混合容器；一注射部，例如，在混合容器上部裝設(shè)的噴嘴，用于將液體向水平方向以約5m/s至約15m/s的流速注射到密閉狀態(tài)混合容器內(nèi)；一設(shè)置于混合容器下部的液體流出口；以及一裝設(shè)于液體流出口下游用于限制流路的限流器，包括用于保持混合容器內(nèi)加壓狀態(tài)的一壓力調(diào)節(jié)閥和其它一些限流器，在此混合裝置內(nèi)將液從注射部注入混合容器內(nèi)使混合器的氣體與注入的液體進(jìn)行反應(yīng)溶解，并促使含有溶解氣體的液體通過出口和限流器流出。進(jìn)一步，在混合容器上部與注射部下游一側(cè)設(shè)置一換向閥，裝設(shè)在輸送閥上游的一氣體罐，以及設(shè)于氣體罐上游的一氣體注入手端，包括氣體供給源如壓縮機(jī)和氣體鋼筒。
而且，本發(fā)明是一氣體與液體溶解混合裝置，包括一限流部，為流路的限制部分，為細(xì)腰管(venturi rube)形狀；在限流部稍許下游處形成的圓筒狀流路的限流器其內(nèi)經(jīng)稍許大于限流部；在圓筒狀流路下游設(shè)置一擴(kuò)大部，是一逐漸擴(kuò)大的管道；一連接于圓筒狀流路的注射部，它具有從外部吸入氣體的氣體入口，注射部是裝設(shè)于充有氣體的混合容器的上部，并且開口進(jìn)入混合容器；一設(shè)于混合容器下部的液體流出口；一設(shè)于管道之一上用于限制流路的限流器，在流出口下游，用于保持混合容器內(nèi)的加壓狀態(tài)；以及一設(shè)于另一管道上的開關(guān)閥門，在該混合裝置中將液體從注射部注入密閉狀態(tài)的混合容器中使混合容器內(nèi)的氣體與注入的液體產(chǎn)生溶解反應(yīng)并且通過流出口和限流部供給含有溶解氣體的液體。
更進(jìn)一步，還可將具有注射部的多個(gè)混合容器彼此平行裝設(shè)；每一注射部通過一管道連接于一液體供給源；以及一管道和一限流器，裝設(shè)于每個(gè)混合容器的出口處。
另外，本發(fā)明是一氣體與液體溶解混合裝置，它包括一填充有氣體的混合容器；一注射部，如設(shè)于混合容器上部的噴嘴，用于將液體以約5m/s至約15m/s流速向水平方向注入處于密閉狀態(tài)的混合容器中；一個(gè)例如泵的液體供給裝置用于供送液體；一氣體供給裝置，用于將氣體以稍許高于液體供給壓力(小于液體供給壓力的110％)的一定壓力在注射部上游的流路中供入流體流路；一裝設(shè)于混合容器下部的液體出口；以及一限制流路的限流器，設(shè)于流出口下游，它包括用于保持混合容器中處于加壓狀態(tài)的一壓力調(diào)節(jié)閥和其它一些限流器，在此氣液溶解混合裝置中，將液體從注射部注入混合容器內(nèi)，使混合容器內(nèi)的氣體與注入的液體發(fā)生反應(yīng)或溶解，并供給含有溶解氣體的液體，通過出口和限流器流出。此外，氣體供給裝置是將氣體供入混合容器中，供氣的泵壓力稍許高于混合容器內(nèi)氣體的壓力(小于混合容器內(nèi)氣體壓力的110％)。
進(jìn)一步，還提供了一種氣體液體的溶解混合裝置，其中氣體供給裝置包括設(shè)置于壓縮機(jī)等下游的一氣體罐和設(shè)置于氣體罐下游的一限流器如一閥門或一固定限流器，以及其中氣體被供入液體供送管道中和混合容器中，泵送壓力稍許高于每一預(yù)定期的液體供給壓力或視氣體的預(yù)定條件而定 。
還有，根據(jù)本發(fā)明該氣體與液體溶解混合裝置是一種用于溶解混合氣體與液體的裝置，其中另一混合容器，與上述的相似，它通過一管道被串聯(lián)連接于出口的下游；此管道連接于混合容器的上部；以及一限流器連接于另一混合容器出口。
而且，還設(shè)置有一隔板，用于將注射的液體與其下面的液體隔離，隔板沿注射部注射液體的方向有一預(yù)定距離。流出口是設(shè)置于混合容器各壁面上，但不設(shè)于容器內(nèi)面對(duì)液體注射方向的壁面止，也可設(shè)置于其附近的一些壁面上。另一種方案，是提供氣體與液體溶解混合裝置，其中一隔板是順著液體注入方向裝設(shè)于注射部的下方，而流出口設(shè)置于隔板下方并且基本上直接在注射部之下，在面向注射部的隔板上設(shè)有透孔，并且透孔下部相對(duì)較大。
本發(fā)明溶解混合氣體與液體的方法及裝置的實(shí)施方式，現(xiàn)將結(jié)合各附圖加以描述。


圖1和圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施例。圖1表示通過壓力供送液體的開始狀態(tài)，圖2表示在在裝置處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的狀態(tài)。在該實(shí)施例中，噴嘴12作為注射部連接于管道10用于供給液體，它同時(shí)又連接于密閉形式的混合容器14的上部。限流器20是通過從流出口16向下延伸的管道18連接于混合容器14的上部，而用于輸料的管道22是連接于限流器20的下游。雖然圖1中所示限流器為1固定限流器，但還可使用可變限流器如閥門等。
在該實(shí)施例的氣液混合溶解裝置中，其中溶解有氣體的液體從外部經(jīng)過管道10流向噴嘴12。被噴嘴12加速的液體便以噴射液15注射到混合容器14中?；旌先萜?4預(yù)先填充有需溶解于液體中的氣體，并且氣體的體積被流入的液體壓縮而在混合容器14中逐漸形成加壓狀態(tài)。在混合容器14內(nèi)于這樣的加壓狀態(tài)下，氣體與液體之間發(fā)生反應(yīng)或溶解。
為使氣體與液體之間有效地發(fā)生反應(yīng)或溶解，被加速液體的噴射液15的流速，當(dāng)考慮到能量效率時(shí)，必須至少為5.0m/s數(shù)量級(jí)，并且最好約為10m/s。然而，流速超過15m/s將不能促進(jìn)氣體與液體之間的反應(yīng)，并且只能導(dǎo)致增加泵送液體而用壓力需要的能量。為達(dá)到這樣的流速，在噴嘴12的流出口的注射口13的截面面積是按照由一連續(xù)公式導(dǎo)出的如下關(guān)系表達(dá)式來設(shè)定的。
S1＝Q/U(1)式中S1代表注射口的截面面積(m2)；Q代表液體流量(m3/s)；U代表注液體流速(m/s)。
與混合反應(yīng)器14內(nèi)氣體反應(yīng)后的液體，通過連接于流出口16的管道18從混合容器中流出。由于流出口16是設(shè)置于混合容器14的下部，所以容器內(nèi)填充的氣體并不流出，而只是液體流出，并且由于限流器20產(chǎn)生的加速作用而使通過管18后的液體具有更高的流速。根據(jù)通過限流器20的液體的流速，混合容器的被帶入加壓狀態(tài)，并且液體在通過限流器20后又通過管道22從混合裝置中流出。在限流器20的截面面積與混合容器內(nèi)壓力之間存在如下關(guān)系式P1＝PQ2/2S22 (2)式中P代表液體的密度(Kg/m3)；P1代表混合容器內(nèi)的壓力(表壓)(Pa)；及S2代表限流器的截面面積(m2)。
在此實(shí)施例中，在正常操作過程中，當(dāng)液面24接近于噴嘴12的注射口13位置時(shí)，便能獲得氣體與液體間更加有效的反應(yīng)或溶解。如果在混合容器14每個(gè)部分的體積與容器內(nèi)壓力之間存在如下關(guān)系，則液面便可設(shè)定于這樣的位置。
P1/P0＝V1/V0-1 (3)式中P0代表注入液體前混合容器內(nèi)的壓力(Pa)；P1代表密封后容器內(nèi)的壓力(Pa)；V0代表混合容器的體積(m3)；V1代表混合反應(yīng)器噴嘴注射口上面混合部分的體積(m3)。
根據(jù)實(shí)施本發(fā)明的這一實(shí)施例，所采用的氣液溶解混合裝置，由于不通過壓力吸入和供給液體并能以高效獲得氣體與液體的混合，因而能夠用相對(duì)低的能量水平進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，由于液體是在容器下部收集，故氣體不會(huì)由流出口16流出。因而，氣體不致浪費(fèi)，而以高效使用。雖然由于氣體溶入液體的結(jié)果而使混合容器14中的氣體減少，當(dāng)其減少到一定水平時(shí)混合容器可按照需要利用氣體鋼瓶和壓縮機(jī)等進(jìn)行充氣加料，此過程以后可視需而重復(fù)。
其次，圖3表示本發(fā)明的第2實(shí)施例。該實(shí)施例中的氣液溶解混合裝置，設(shè)置有一導(dǎo)管部26，該導(dǎo)管部被位于第1實(shí)施例氣液溶解混合裝置中噴射液15從噴嘴12中流入?yún)^(qū)域的一隔板25分隔開。其中使用的其它各種條件和方法與第1實(shí)施例相似。
在該第2實(shí)施中，噴射液15被導(dǎo)管部26隔離在一狹小的空間內(nèi)，而且在此導(dǎo)管部26內(nèi)產(chǎn)生的各種大小的渦流可使氣體與液體間達(dá)到高度接觸狀態(tài)，以此引起導(dǎo)管26內(nèi)氣體與液體的高效反應(yīng)或溶解。導(dǎo)管部26的尺寸大小，優(yōu)選設(shè)定為較噴射液15的直徑大10至20倍。而且，在本實(shí)施例中，液面越接近噴嘴12，則氣體與液體間的接觸水平越高。
圖4是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的一種氣液溶解混合裝置。在此實(shí)施例中，混合容器28由環(huán)狀的管道29構(gòu)成。在本實(shí)施例中，也可獲得與第2實(shí)施例中隔板等同的作用，是通過形成與噴嘴12連續(xù)的、尺寸比噴射液15直徑大10至20倍的管道29的內(nèi)徑，由此可預(yù)期有相同的效果。本實(shí)施例所使用的其它各種條件與方法，均與第1實(shí)施例相同。
雖然本實(shí)施例中管道29具有螺旋構(gòu)型，但管道構(gòu)型可任意設(shè)定，只要液體噴射是從噴嘴12向水平方向以5.0m/s或更高的流速注入；流體出口16位于噴射液15入口之下；以及限流器設(shè)于管道下游。在此情況下，液面最好設(shè)于噴嘴注射口附近，如第1實(shí)施例所述。
圖5是表示本發(fā)明第4實(shí)施例的氣體與液體溶解混合裝置。與上述這些實(shí)施例相同的一些部分，以相同的參考編號(hào)標(biāo)示，這里不再重述。圖5表示完整的裝置構(gòu)型。在本實(shí)施例中，供料管道32和一輸料管道34，連接于泵30。一止回閥35設(shè)置于輸送管道34的途中，以及一氣體管道36作為氣體注入手端連接于輸料管下游途中。輸料管道34連接于噴嘴12并連接于混合容器14的上部，混合容器密閉，含有加壓狀態(tài)的氣體。一壓縮機(jī)39作為氣體注入手端通過止回閥38連接于氣體管道36。管道18連接于混合容器14下部的流出口16，同時(shí)管道18通過限流器20連接于管道22，作為限流器20，可使用各種類型的可變限流器諸如各種閥門等。氣體管道36也可連接于混合容器14的上部而不在噴嘴12的上游。
關(guān)于本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置的操作，液體是由泵30輸送，由泵30從源液槽40經(jīng)過供料管道32所供送的液體，通過輸料管道34流入噴嘴。正如在上述一些實(shí)施例中那樣，該液體被噴嘴12加速，被送入混合容器14作為噴射液?；旌先萜?4事先充以氣體，該氣體的體積被流入的液體壓縮而在混合容器14中形成加壓狀態(tài)。注入的液體與混合容器14中預(yù)先充有并已處于加壓狀態(tài)的氣體發(fā)生反應(yīng)或溶解。本實(shí)施所使用的其它各種條件與方法，與第1實(shí)施例相同。在本實(shí)施例中，當(dāng)混合容器內(nèi)的氣體已被消耗和由于氣液反應(yīng)或溶解的結(jié)果致使氣體不足時(shí)，泵30便停止，在混合容器內(nèi)減壓，以及壓縮機(jī)39給混合容器14補(bǔ)充氣體。在補(bǔ)充氣體之后，停止壓縮機(jī)39，再啟動(dòng)泵30。雖然壓縮機(jī)39是作為一種氣體泵送手端，但其它泵送手端如氣體鋼筒也可使用。由于止回(單向)閥38是設(shè)置于從壓縮機(jī)39延伸出的氣體管道36的途中，故在泵送過程中液體不能返回到壓縮機(jī)39中。而且，由于止回閥35是設(shè)置于輸料管道34的途中，故在補(bǔ)充氣體過程中氣體不能流回泵30。
隨著用泵30泵送液體停止而補(bǔ)充氣體，其優(yōu)點(diǎn)在于液體泵送手端可減輕重大負(fù)荷和泵送氣體所需要的動(dòng)力可能節(jié)約，尤其當(dāng)無需進(jìn)行氣液的連續(xù)溶解或混合時(shí)。在此實(shí)施例中，液面接近于噴嘴注入口的位置也可在正常操作過程中產(chǎn)生氣體與液體間更有效的反應(yīng)或溶解。而且，在混合容器14的噴嘴注入口附近可裝設(shè)一隔板，如上述第2實(shí)施例中所述。
圖6是本發(fā)明第5實(shí)施例的氣體與液體溶解混合裝置。與上述各實(shí)施例一些相同的部件和部分用同樣的參考編號(hào)標(biāo)示，這里不再重述。本實(shí)施例具有與第4實(shí)施例相同的構(gòu)型，不同之處僅在于兩對(duì)(兩組)噴嘴12與混合容器14通過管道41串連。如圖6所示，從混合容器14的流出口接出的管道41連接于與噴嘴12相同的另一噴嘴42，而噴嘴42又連接于與混合容器14相同的另一混合容器44?？稍O(shè)定數(shù)組串連連接的噴嘴與容器。本實(shí)施所使用的其它各種條件和方法，與第1實(shí)施例相同。
在本實(shí)施例中，兩組(套)噴嘴12與混合容器14串連，可使氣體與液體的接觸水平達(dá)到一組噴嘴與混合容器情況下的兩倍。噴嘴與容器配套(對(duì))數(shù)量的增加，便引致氣體與液體的接觸相應(yīng)增加。
圖7是表示本發(fā)明第6實(shí)施例的氣體與液體溶解混合裝置。與上述各實(shí)施例相同的部件和部分，將用相同的參考編號(hào)標(biāo)示，并且也如同第4實(shí)施例中平行連接的兩組氣液溶解混合裝置，不再重述。本實(shí)施例所使用的氣液溶解混合裝置有兩套，一套在運(yùn)轉(zhuǎn)，另一套停止，用于補(bǔ)充氣體。這樣便有可能使氣液溶解混合裝置連續(xù)操作而無補(bǔ)充氣體的停止時(shí)間，在本實(shí)施例中，還可設(shè)置三套或更多的裝置進(jìn)行平行操作。各種其它條件，與上述各實(shí)施例相同。
圖8至圖11表示本發(fā)明第7實(shí)施例的氣體與液體溶解混合裝置。與上述各實(shí)施例相同的一些部件和部分，用同樣的參考編號(hào)，這里不再重述。在本實(shí)施例中，如圖8中所示，連接于液體源60的供料管道32是設(shè)置于泵30的吸取一側(cè)，而輸料管道34是連接于泵30的輸送一側(cè)。作為注射部的吸取器50是連接在輸料管道34的下游末端，同時(shí)吸取器50又連接于混合容器14的上部。氣體管道36是通過止回閥38連接于吸取器50。
管道54連接于混合容器14下部的出口16，同時(shí)管道54的一個(gè)分支點(diǎn)55通過限流器20連接于卸料管道22。由分支點(diǎn)55伸出的另一管道54通過開關(guān)閥56連接于管道58。管道58連接于液體源60。
如圖11所示，吸取器50的形狀為一文丘里(Venturi)管子，位于液體吸入口51的下游部分。在限流部(喉部)53下游，設(shè)有一圓筒狀吸取部57，它連接于限流器(喉部)53，其內(nèi)徑稍大于喉部。一氣體吸入口59朝向吸入部57開口。一擴(kuò)大部分61形成于氣體吸入口59的下游，并且擴(kuò)大部分61在混合容器14的上部開口。
在本實(shí)施例中的氣體與液體溶解混合裝置中，泵30通過供料管道32從液體源吸取的液體，由泵30通過輸料管34送入吸取器50。該液體被吸取器50加速并送入混合容器14成為一種噴射液15，如圖9所示。
同于上述一些實(shí)施例，在注入液體與其中填充的氣體之間發(fā)生反應(yīng)或溶解。條件與第1實(shí)施例中的相同，當(dāng)液面接近于擴(kuò)大部61，即注射部用于噴射液體15時(shí)，如圖10所示，氣體與液體便彼此產(chǎn)生有效接觸。
在本實(shí)施例中，當(dāng)由于氣體與流體間產(chǎn)生反應(yīng)或溶解的結(jié)果而使氣體不足時(shí)，便可打開開關(guān)閥56吸取氣體。當(dāng)開關(guān)閥56打開時(shí)，限流器20便無效了。結(jié)果，混合容器14的內(nèi)部減壓并在吸取器50的氣體吸取部57內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。因而，外部氣體便通過吸取器50吸入混合容器14內(nèi)。在混合容器14內(nèi)，由于流出口16設(shè)于容器下部，所以液體在氣體之前流出并且氣體被吸入這樣所產(chǎn)生的空間內(nèi)。在補(bǔ)充了氣體之后，開關(guān)閥56便關(guān)閉以恢復(fù)限流器20的作用。然后，混合容器內(nèi)的氣體壓力便隨液體流入而增加(如上所述)，這便引起氣體和液體的溶解或混合。以后視需要而重復(fù)此過程。
圖12是表示本發(fā)明第8實(shí)施例的氣體與液體溶解混合裝置。與上述各實(shí)施例相同的部件和部分將以同樣的參考編號(hào)標(biāo)示，這里不予重述，如圖12所示，本實(shí)施例包括在噴射液15從吸取器50流入?yún)^(qū)域中裝設(shè)一隔板所形成的導(dǎo)管部。其構(gòu)型類似于第7實(shí)施例并在相同條件下操作。
在本實(shí)施例中，如上所述，噴射液15被隔板25限制在一狹小的空間內(nèi)，使氣體與液體間產(chǎn)生高水平的接觸。在此情況下，還希望導(dǎo)管部26的尺寸設(shè)定為比噴射液15的直徑大10至20倍。
圖13是表示本發(fā)明第9實(shí)施例的氣液溶解混合裝置。與上述實(shí)施本發(fā)明一些實(shí)施例相同的部件和部分將用相同的參考編號(hào)標(biāo)示，這里不再重述。如圖13所示，根據(jù)該實(shí)施例一吸取器50和一混合容器14以串連形式裝設(shè)于流出口16的下游；一氣體管道36設(shè)于吸取器50的前面，在流出口16的上游；以及一限流器20裝設(shè)于混合容器14的下游。雖然在此實(shí)施例中設(shè)置了兩組吸取器50與混合容器14配對(duì)，各組的數(shù)量可適當(dāng)增加。而且，一噴嘴也可直接連接于混合容器14的上部，以代替在第二階段及其以后下游一側(cè)的吸取器50。其它各種條件與第一實(shí)施例相同。
在本實(shí)施例中，通過將多個(gè)吸取器50與多個(gè)混合容器14串連，以形成多重階段，可使氣體與液體間的接觸達(dá)到更高水平。
圖14是表示本發(fā)明第10實(shí)施例的氣液溶解混合裝置。與上述各實(shí)施例相同的部件和部分將用相同的參考編號(hào)標(biāo)示，這里不再重述。如圖14所示，根據(jù)該實(shí)施例，以平行方式設(shè)置兩組氣液溶解混合裝置。這便有可能使氣液混合溶解裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作而不停止補(bǔ)充氣體，例如一個(gè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，而另一裝置停止以補(bǔ)充氣體?？梢云叫醒b設(shè)三套或更多的裝置。其它各種條件與第1實(shí)施例相同。
圖15是表示本發(fā)明第11實(shí)施例的氣體和液體溶解混合裝置。與上述各實(shí)施例相同的一些部件和部分用同樣的參考編號(hào)標(biāo)示，這里不再重述。如圖15所示，根據(jù)本實(shí)施例，是設(shè)置一壓力調(diào)節(jié)閥70來代替第7實(shí)施例中的限流器20并省去第7實(shí)施例中分支點(diǎn)后減壓管道。在本實(shí)施例中，當(dāng)吸取器50吸入氣體時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥便開啟以減低混合容器14內(nèi)的壓力，以及通過關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)閥70來在混合容器14中造成加壓狀態(tài)。其它各種條件與第1實(shí)施例相同。
圖16和圖17表示本發(fā)明第12實(shí)施例的氣體與液體溶解混合裝置。與實(shí)施本發(fā)明的上述各實(shí)施例相同的一些部件和部分，用同樣的參考編號(hào)標(biāo)示，這里不再重述。如圖16所示，根據(jù)本實(shí)施例，一吸取器50(如在第7實(shí)施例中那樣)設(shè)置在輸料管道34的途中，以及噴嘴12是安裝在輸料管道34上并且連接于混合容器14的上部。其它各種條件與第1實(shí)施例相同。
所需要的是，在此實(shí)施例中噴嘴12的開口13的截面面積要足夠大于吸取器50的喉部53和限流器20的截面面積，并且需使噴射液15流速處于5m/s至15m/s范圍內(nèi)。尤其需要的是，在噴嘴12出口的開口13的截面面積應(yīng)為喉部53和限流口20的截面面積的1.5倍或更大。其它各種條件與第1實(shí)施例相同。
在本實(shí)施的氣液溶解混合裝置中，在混合容器14內(nèi)不會(huì)發(fā)生氣體回流，于液體從噴嘴12噴出情況下，即使止回閥38和管道36會(huì)有泄漏。
圖18和圖19是表示本發(fā)明第13實(shí)施例的氣液溶解混合裝置。本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置，是將第2實(shí)施中氣液溶解混合裝置的流出口16的安裝位置移至混合容器14的下部，即在混合容器內(nèi)隔板25之下和直接在噴嘴12之下。供料管道32和輸料管道34連接于泵30。止回閥35是裝設(shè)于輸料管道34的途中，氣體管道36作為氣體注入手端是連接于輸料管道的下游。輸料管道34連接于噴嘴12并且連接于密閉混合容器14的上部，在容器中密閉的氣體處于加壓狀態(tài)。一壓縮機(jī)39作為氣體注入手端通過止回閥38被連接于氣體管道36。一管道18連接于流出口16，直接在噴嘴12之下，同時(shí)通過限流器20連接于管道22?？勺兊南蘖髌髦T如各種類型的閥門可用作限流器20，氣體管道36可連接于混合容器14的上部而不在噴嘴12的上游。
對(duì)本實(shí)施例流出口16這樣定位的原因是，當(dāng)流出口16設(shè)于圖18所示位置對(duì)面或設(shè)在面對(duì)液體注射方向的壁面附近時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，即已經(jīng)溶解了的氣體形成氣泡與液體一道從此位置上的流出口流出，減少氣體的利用并形成一種含有大氣泡的氣液混合流。如果流出口16直接定位于噴嘴12之下，如本實(shí)施例所示，被噴射液15引起液流并不流向流出口16，由于溶解不足產(chǎn)生的氣泡在氣液混合流流向流出口16過程中被收集到隔板25的后側(cè)，而不易從流出口16流出。所收集到的氣泡可適當(dāng)?shù)叵蛏厢尫乓苑罋怏w浪費(fèi)地發(fā)散掉。
關(guān)于收集氣泡到隔板25后側(cè)的條件，當(dāng)在混合容器14下面的流路中的流速是0.1m/s或更小時(shí)，關(guān)系式L/H大于4比較滿意，其中高度H和長度L是屬于混合容器下面的流路尺寸。流出口16可設(shè)置在除過面對(duì)液體注射方向的壁面之外的其余一些壁面上或其附近一些壁面上。而且，如果將隔板25的一端針對(duì)流出口16而稍許傾斜提高，則氣泡便自然地向上流動(dòng)并移向混合容器14的上部。本實(shí)施例中所使用的其它條件和方法，與第1、2和4實(shí)施例相同。可使用上術(shù)各實(shí)施例所示的吸取器50，來代替噴嘴12。
圖20和圖21表示本發(fā)明第1 4實(shí)施例。本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置，是在第13實(shí)施例氣液混合裝置的混合容器14的隔板25流出口16附近設(shè)置一透孔72。
這樣可使收集到隔板25后側(cè)的氣泡通過透孔72向上浮動(dòng)到混合容器14的上部，與液體進(jìn)行混合。這可保證從流出口16流出的氣泡被消除掉，從而可有效地利用氣體。
圖20所示的構(gòu)型可代之以另一種形式，在隔板25上形成的透孔72可全部或部分制成一被截短的錐形部分72a，其下部較寬，如圖21(A)和圖21(B)所示，讓氣泡能較容易地向透孔上移，通過截短的錐形部分72a向上浮動(dòng)。
圖22表示本發(fā)明的第15實(shí)施例。本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置的實(shí)現(xiàn)，是按照?qǐng)D5所示第4實(shí)施例的氣液溶解混合裝置，在氣液溶解混合裝置的止回閥38與輸料管道34之間的氣體管道36上裝設(shè)一個(gè)氣體罐74作為氣體注入手端，和在氣體罐74與輸料管道36上裝設(shè)一電磁閥76。
按照本實(shí)施例，當(dāng)用泵30輸送液體時(shí)，用一壓縮機(jī)使氣體罐74充以加壓氣體。當(dāng)混合容器中的氣體開始不足時(shí)，便停泵30和壓縮機(jī)39而轉(zhuǎn)換電磁閥76，將氣體罐74中的氣體填充于混合容器14中。使氣體罐74中的氣體壓力基本上等于混合容器14中的氣體壓力，并將氣體罐74內(nèi)的氣體充裝于混合容器14中，同時(shí)混合容器14中的液體流出。
這可防止混合容器14中的液體一下了流出，而讓其可靠地和連續(xù)地流出。而且，在液體被泵送，即電磁閥76被關(guān)閉期間，由于壓縮機(jī)39對(duì)氣體加壓并將氣體充入氣體罐74中，所以與圖5中第4實(shí)施相比，泵送液體的泵30僅停止很短時(shí)間。尤其，問題在于如果在關(guān)閉泵30之后啟動(dòng)壓縮機(jī)39，則由于壓縮機(jī)39的啟動(dòng)需要相當(dāng)長的時(shí)間，亦即在壓縮機(jī)39達(dá)到的氣體壓力等于混合容器14中的氣體壓力之間需耗費(fèi)較長時(shí)間。然而，在本實(shí)施例中，則由于泵30運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)便使壓縮機(jī)起動(dòng)，所以要求停泵充氣僅需很短時(shí)間，例如數(shù)秒鐘。
其次，圖23表示本發(fā)明的第16實(shí)施例。與上述各實(shí)施例一些相同的部件和部分用同樣的參考編號(hào)標(biāo)示，不再重述。根據(jù)本實(shí)施，如圖23所示，與第7實(shí)施例相同的吸取器50是設(shè)置于輸料管道34途中，噴嘴12是安裝在輸料管道34的末端，同時(shí)連接于混合容器14的上部。而且，在本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置中，如第12實(shí)施例中的開關(guān)雙向閥56被一電磁閥76代替。本實(shí)施例的構(gòu)型，其它方面與第1、第7及第12實(shí)施例相同，其它各種條件也與上述各實(shí)施例相同。
所需要的是，此實(shí)施例中的噴嘴12的開口13截面面積應(yīng)足夠大于吸取器50的喉部53的以及限流器20的截面面積，并且希望噴射液15的流速處于5m/s至15m/s范圍內(nèi)。尤其，希望噴嘴12流出口的開口13的截面面積比喉部53和限流器20大1.5倍或更大。
按照本實(shí)施例，液體的注入和氣體供料，可通過切換電磁閥76而自動(dòng)進(jìn)行，無需壓縮機(jī)。
其次，圖24至26表示本發(fā)明的第17實(shí)施例。與上述各實(shí)施例中相同的一些部件和部分，用相同樣的參考編號(hào)標(biāo)示，不再重述。按照本實(shí)施例，作為注射部的噴嘴12是連接于管道34的末端用于供給液體，噴嘴12同時(shí)連接于密封的混合容器14的一側(cè)上部。出口16設(shè)于混合容器14該側(cè)的下部，出口通過管道18連接于作為限流器的減壓噴嘴80，噴嘴80是在液體槽88的一側(cè)壁上開口，液體槽是用于收集處理過的液體，包括溶于其中的氣體。
供給液體的泵30是連接于管道34的上游一側(cè)，而止回閥35是設(shè)置在管道34的途中，管道34從泵30起向噴嘴延伸，讓液體流向噴嘴12。而且，管道36連接于止回閥35與噴嘴12之間，以及作為氣體供給裝置的壓縮機(jī)39、貯氣罐74、電磁閥82、閥84以及作為限流器的止回閥38，都串連，順序排列和沿管道36設(shè)置。
一隔板25設(shè)置于混合容器14的內(nèi)部，用以將容器內(nèi)部從噴嘴12連接的一側(cè)按照預(yù)定距離分隔開。在隔板朝向噴嘴12的一端上設(shè)一透孔72。設(shè)置隔板是為了防止氣體未充分溶解于其中的液體或與氣體未發(fā)生充分反應(yīng)的液體通過出口16流出，透孔72可將收集到隔板25后側(cè)下部的氣體返回到上部，使氣液循環(huán)溶解或反應(yīng)。這些部件可減少浪費(fèi)地流出出口16的氣泡，以便更有效地利用氣體。
對(duì)圖25中所示的構(gòu)型加以替換，在隔板25上的透孔72還可全部或部分制成截短錐形部分72a，其下部較寬，如圖21(A)和21(B)所示，讓氣泡通過截短的錐形部分72a更容易朝向透孔72移動(dòng)并向上浮動(dòng)。
本實(shí)施例噴嘴之下的出口16這樣定位的道理在于，當(dāng)出口16設(shè)置在面對(duì)液體注射方向的壁面附近時(shí)，即在圖24和25所示位置的對(duì)面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，即還沒有溶解的氣體會(huì)作為氣泡與液體一道從這樣設(shè)置的出口中流出，從而減少了氣體的利用率和形成了包含大氣泡在內(nèi)的氣液混合流。如果出口16直接設(shè)置在如本實(shí)施例的噴嘴12之下，則噴射液1 5產(chǎn)生的流動(dòng)不朝向出口16，因而由于未充分溶解所產(chǎn)生的氣泡在氣液混合流向出口16的流動(dòng)過程中被收集到隔板25的后側(cè)而不易從出口16流出。被收集到的氣泡可適當(dāng)通過透孔72向上逸浮而防止氣體浪費(fèi)地發(fā)散掉。
關(guān)于收集氣泡到隔板25后側(cè)的條件，當(dāng)混合容器14下面流路中的流速是0.1m/s或以下，關(guān)系式L/H大于4是比較滿意，高度H和長度L是圖25中混合容器下面流路的尺寸。出口16可設(shè)置在除面對(duì)液體注射方向的壁面之外的其余各壁面上及其附近一些壁面上。而且，隔板25稍許傾斜相對(duì)于出口16提高其一端，則氣泡會(huì)自然向上流動(dòng)并流向混合容器14的上部。
在本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置中，其中溶解有氣體的液體被泵30輸送，通過管道34流入噴嘴12。液體被噴嘴12加速而變成噴射液15，隨之注入混合容器中?；旌先萜黝A(yù)先填充有要溶解于液體中的氣體，該氣體積被流入的液體壓縮，在混合容器14中逐漸形成加壓狀態(tài)。在混合容器14中于此加壓狀態(tài)下氣體與液體之間發(fā)生反應(yīng)或溶解。為有效地引致氣體與液體的反應(yīng)或溶解，被液體加速的噴射液15的流速需至少為5.0m/s，較好為約10m/s(當(dāng)考慮到能量效率時(shí))。在液體與氣體進(jìn)行反應(yīng)之后，液體便通過連接于出口16的管道18從混合容器14中流出。由于出口16是設(shè)置在混合容器14的下部，故容器中的氣體不會(huì)流出而只流出液體，并且流經(jīng)管道18的液體被減壓噴嘴80加速而排入液體槽88。
在本實(shí)施例中，在正常操作下，當(dāng)液面24接近于噴嘴12的開口處時(shí)，便會(huì)達(dá)到氣體與液體的更有效反應(yīng)或溶解。當(dāng)混合容器14每一部分的體積與容器內(nèi)壓力之間的上述公式3被滿足時(shí)，液面可設(shè)定在此位置。
當(dāng)氣體與液體溶解或反應(yīng)的結(jié)果而使混合容器內(nèi)的氣體減少而不足時(shí)，便開啟電磁閥82從管道36向噴嘴12上游的管道34供氣。此時(shí)的氣體供給壓力稍許高于管道34和36之間連接的液體供料壓力(為在管道34中液體供送壓力的110％或以下)，并優(yōu)選約為液體供給壓力的105％。通過調(diào)節(jié)限流器形式的閥84的開口大小來調(diào)節(jié)罐74內(nèi)的壓力，來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定氣體壓力以滿足上述條件。供給氣體時(shí)無需停止壓送液體的泵30。供氣的計(jì)時(shí)是按照控制的預(yù)定期，例如基于混合容器14內(nèi)的液體流速和靜壓力計(jì)算出氣體消耗速度并由時(shí)計(jì)計(jì)時(shí)，另一方面，電磁閥的開啟和關(guān)閉可這樣控制根據(jù)檢測出的液面24將混合容器中的氣體量調(diào)至預(yù)定狀態(tài)范圍。當(dāng)供氣時(shí)，由于氣體流過而使管道34中的壓力增大，隨之泵30的負(fù)荷增加。這可利用一適當(dāng)?shù)谋?0來解決，并且不會(huì)發(fā)生氣體回流，因?yàn)榇嬖谥够亻y35。而且，為了抑制供氣時(shí)壓力起伏所引起的水錘現(xiàn)象(Water hammer phenomenon)，可視需要將一均衡壓力閥86連接于管道34中。
如下關(guān)系式是滿意的，式中p1和Q1分別表示混合器內(nèi)的壓力和未向容器中供氣時(shí)的液體流速，而P2和Q2分別代表混合容器內(nèi)的壓力和供氣時(shí)的液體流速。
Q1/Q2＝(P1/P2)1/2 (4)由上述可知，在混合容器中壓力P1與P2間的差別越小，則流速Q(mào)1與Q2的起伏也越小。
本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置，在正常泵送液體的過程中并不涉及氣體的吸入和泵送。這樣的結(jié)果，泵送液體可用相對(duì)低的能量級(jí)位，同時(shí)氣體與液體可以高效率混合。而且，當(dāng)氣體減少時(shí)，可將氣體供入正在泵送著液體的管道34以補(bǔ)充氣體，這時(shí)供氣的壓力稍許大于供給液體的壓力。這可連續(xù)操作而不停止泵送液體，而且有可能從減壓噴嘴中連續(xù)和基本上恒定不變地供給含有溶解氣體的液體。此外，按照本實(shí)施例，氣體不會(huì)從出口16流出，因?yàn)橐后w可從隔板25下面區(qū)域通過透孔72返回到隔板上面區(qū)域，這便防止了氣體浪費(fèi)而使氣體獲得有效利用。
圖27是表示本發(fā)明的第18實(shí)施例。與上述各實(shí)施例中相同的部件和部分用同樣的參考編號(hào)標(biāo)示，不再重述。本實(shí)施例的氣液溶解混合裝置，是將供氣管道36連接的方式以開口進(jìn)入第17實(shí)施例的氣液溶解混合裝置混合容器14的上部。
在本實(shí)施例中，氣體是直接供入混合容器14上部貯存氣體的空間，供氣的壓力需足夠大，如果僅稍許高于混合容器14內(nèi)氣體壓力即可。供氣壓力可低于第17實(shí)施例中的壓力，雖然差別很小。氣體壓力也可通過調(diào)節(jié)閥84來調(diào)節(jié)，將氣體壓力設(shè)定為稍許高于混合容器14中的氣體壓力值(為混合容器內(nèi)氣體壓力的110％或以下)。同樣可優(yōu)選為混合容器中氣體壓力的約105％。
根據(jù)本實(shí)施例，由于氣體供給管道是直接連接于混合容器14，所以壓力起伏較小，即當(dāng)供氣時(shí)作用于管道34和泵送液體的泵30的壓力波動(dòng)較小。這便有可能以基本上為恒定負(fù)荷來連續(xù)操作泵30。
根據(jù)本發(fā)明，除構(gòu)型上采用壓縮機(jī)39和罐74外，氣體供應(yīng)可使用氣體鋼筒作為氣體源。而且，作為限流器的減壓噴嘴80，可以是各種型式的固定限流器，可變的限流器或一種適當(dāng)?shù)拈y門。進(jìn)一步，雖然減壓噴嘴80已描述為直接連接于液體槽88，但還可設(shè)置在管道18的途中。
本發(fā)明的氣體與液體溶解混合裝置，不限于上述這些實(shí)施例，而且將上述這些實(shí)施例適當(dāng)組合還可給以補(bǔ)充實(shí)施，例如，設(shè)置平行構(gòu)型的多重裝置，其中多個(gè)混合容器進(jìn)行串連可達(dá)到高效加壓混合和溶解。
現(xiàn)將本發(fā)明的氣體與液體溶解混合裝置的實(shí)施應(yīng)用情況說明如下有一實(shí)驗(yàn)曾將本發(fā)明第1實(shí)施例的裝置與通常所用裝置作了比較，結(jié)果表明，為了獲得0.3Mpa的加壓狀態(tài)，該實(shí)施例的裝置所消耗的能量僅為通常裝置耗能的三分之一，因而是十分有效的。該實(shí)施例還證明，氣體的利用率高達(dá)98％。
第1實(shí)施例的裝置隨帶液體供給壓力操作，其氣體供給壓力和不供給氣體情況下設(shè)定為0.32Mpa的混合容器內(nèi)壓力，實(shí)際上分別為0.34Mpa和0.30Mpa.這時(shí)，液體流速的波動(dòng)起伏，根據(jù)供氣或不供氣而變，處于約3％至約4％的范圍內(nèi)，這說明裝置已達(dá)到基本上連續(xù)操作。
圖28是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的裝置90用于水液栽培法的情況下，用于溶解混合氣體與液體的裝置90，是向培養(yǎng)液中供氧，即向水液栽培用培養(yǎng)床92供氧，結(jié)果溶解了的氧濃度為飽和一依賴氧濃度的130％。這促進(jìn)了培育植物干枝，葉及果實(shí)的生長。
圖29是表示本發(fā)明第1實(shí)施例裝置90用作對(duì)養(yǎng)魚池(魚塘)94供氧的裝置的情況。氧是從氧氣鋼瓶96中向養(yǎng)魚池中供入。在此情況下，氧的利用率得到改進(jìn)，從已有技術(shù)的5％提高到98％，在所述的已有技術(shù)中是將氧氣鋼筒中的氧以氣泡形式供入養(yǎng)魚池94。對(duì)氧利用率的這種重大改善可大大減少成本費(fèi)用，即使考慮到包括本實(shí)施例所需的電能在內(nèi)的各種費(fèi)用。
本發(fā)明的氣體與液體溶解混合方法及裝置使我們有可能對(duì)氣體與液體進(jìn)行有效的加壓溶解混合、僅使用少量能量和不浪費(fèi)氣體，同時(shí)裝置可縮小體積。
這種裝置能夠連續(xù)地和基本上穩(wěn)定地操作，在某些構(gòu)型中氣體供應(yīng)可用少量的能量。
附圖簡述圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的氣液溶解混合裝置的剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施例氣液溶解混合裝置在使?fàn)顟B(tài)的剖視圖。
圖3是本發(fā)明第2實(shí)施例氣液溶解混合裝置的剖視圖，圖4(A)和圖4(B)是本發(fā)明第3實(shí)施例氣液溶解混合裝置的分別為部分被切去的前視圖和上側(cè)視5是本發(fā)明第4實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖6是本發(fā)明第5實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖7是本發(fā)明第6實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖8是本發(fā)明第7實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖9是本發(fā)明第7實(shí)施例氣液溶解混合裝置的剖視圖。
圖10是本發(fā)明第7實(shí)施例氣液溶解混合裝置在使用狀態(tài)的剖視11是本發(fā)明第1實(shí)施例氣液溶解混合裝置的吸取器的剖視12是本發(fā)明第8實(shí)施例氣液溶解混合裝置的剖視圖。
圖13是本發(fā)明第9實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖14是本發(fā)明第10實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖15是本發(fā)明第11實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖16是本發(fā)明第12實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖17是本發(fā)明第12實(shí)施例氣液溶解混合裝置的剖視圖。
圖18是第13實(shí)施例氣液溶解混合裝置的混合容器剖視圖。
圖19是第13實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖20是第14實(shí)施例氣液溶解混合裝置的混合容器剖視圖。
圖21是第14實(shí)施例氣液溶解混合裝置的隔板透孔部剖視圖。
圖22是第15實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖23是第16實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖24是第17實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖25是第17實(shí)施例氣液溶解混合裝置的混合容器剖視圖。
圖26是第17實(shí)施例氣液溶解混合裝置的隔板的透孔部剖視圖。
圖27是第18實(shí)施例氣液溶解混合裝置的流程視圖。
圖28是本發(fā)明氣液溶解混合裝置用于水液栽培的一實(shí)施例的流程視圖。
圖29是本發(fā)明氣液溶解混合裝置用作養(yǎng)魚池供氧裝置的一實(shí)施例流程視圖。
權(quán)利要求
1.一種氣體與液體的溶解混合方法，包括以下一些步驟裝設(shè)一注射部，用于將液體向水平方向注入到填充有氣體的混合容器的上部；裝設(shè)一限流器，為一狹小流路，用于在所說混合容器下游保持混合容器內(nèi)的加壓狀態(tài)；將液體從注射部注入到混合容器中以引起所說混合容器內(nèi)的氣體與注入的液體在加壓狀態(tài)下反應(yīng)或溶解，并且引起其中含有溶解氣體的液體從所說的混合容器的下部流出；當(dāng)所說的混合容器內(nèi)的氣體由于氣體溶入液體而減少時(shí)，停止向所說的混合容器中供給液體；將氣體供入所說的混合容器；以及交替向所說的混合容器中注入液體和供入氣體。
2.一種氣體與液體的溶解混合方法，包括以下一些步驟裝設(shè)一注射部，它具有可部分限制流路的限流部和具有與氣體吸入口一起形成的吸取器用以從其稍許下游外部引入氣體；將注射部安裝于填充有氣體的混合容器的上部；裝設(shè)一限制流路形式的限流器，用于在所說混合容器下游保持混合容器內(nèi)處于加壓狀態(tài)；將液體從注射部注入所說的混合容器內(nèi)以引起混合容器內(nèi)的氣體與注入的液體產(chǎn)生反應(yīng)或溶解，并引起含有溶解氣體在內(nèi)的液體從所說混合容器的下部流出；當(dāng)所說混合容器內(nèi)的氣體由于氣體溶入液體而減少時(shí)，便將所說的液體注入到混合容器中，是與通過混合容器內(nèi)部減壓而經(jīng)由注射部的吸取器吸入氣體一道注入；當(dāng)混合容器內(nèi)的氣體增加時(shí)，隨混合容器內(nèi)減壓停止而停止從所說的吸取器吸入氣體，進(jìn)行液體注入；以及交替進(jìn)行單獨(dú)注入液體的操作和伴隨注射部吸入氣體同時(shí)注入液的操作。
3.一種氣體與液體的溶解混合方法，包括以下一些步驟裝設(shè)一注射部，用于將液體以水平方向注入到填充有氣體的混合容器的上部；裝設(shè)一限流器，即一限小的流路，用于在所說混合容器下游保持混合容器內(nèi)的加壓狀態(tài)；將液體從注射部注入到混合容器中以引起混合容器中的氣體與注入的液體在加壓狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)或溶解，和引起其中含有溶解氣體的液體從混合容器下部流出；以及當(dāng)所說的混合容器中的氣體由于氣體溶入液體而減少時(shí)，便將氣體注入所說的注射部上游的液體供給管道中，所用壓力要稍許高于液體的供送壓力。
4.一種氣體與液體的溶解混合方法，包括以下一些步驟裝設(shè)一注射部，用于以水平方向向填充有氣體的混合容器上部注入液體；裝設(shè)一限流器，即限小的流路，用于在所說混合容器下游保持混合容器內(nèi)的加壓狀態(tài)；將液體從注射部注入到混合容器中，以引起混合容器內(nèi)的氣體與注入的液體在加壓狀態(tài)下反應(yīng)或溶解，和引起含有溶解氣體在內(nèi)的液體從所說混合容器的下部流出；以及當(dāng)上述混合器中的氣體由于氣體溶入液體內(nèi)而減少時(shí)，便向混合容器中注入氣體，供氣壓力稍許大于混合容器中的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的氣體與液體溶解混合方法，其中從所說注射部向混合容器內(nèi)注入液體的速度是在5m/s至15m/s范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的氣體與液體溶解混合方法，其中在所說混合容器中的液面是基本上被調(diào)節(jié)到所說注射部出口的高度。
7.一種氣體與液體溶解混合裝置，包括一填充有氣體的混合容器；一注射部裝設(shè)于混合容器上部用于將液體以水平方向注入到密閉狀態(tài)的所說混合容器中。一裝設(shè)于所說混合器下部的液體流出口；以及一限流器，或一限小的流路，設(shè)置于液體出口的下游，用于保持所說混合容器內(nèi)處于加壓狀態(tài)，其中液體被注入到混合容器中以便引起混合容器內(nèi)的氣體與注入的液體間產(chǎn)生反應(yīng)或溶解，和以供送含有溶解氣體的液體流經(jīng)出口和限流器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體與液體溶解混合裝置，包括一設(shè)置于注射部上游一側(cè)與混合容器上部之間的氣體注射手端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于溶解混合氣體與液體的裝置，其中所說氣體注射手端包括一輸送閥、一設(shè)置于氣體罐上游的氣體供給源。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體與液體溶解混合裝置，其中所說的注射部有一吸取器，包括一流路限制部分的限流部；一連接于該限流部稍許下游流路的氣體吸入口，用于從外部引入氣體；以及一設(shè)置于所說限流部下游的擴(kuò)大部，即一逐漸擴(kuò)大的管道，其中所說出口下游的管道是分支的；一限小流路的限流器，設(shè)置于一個(gè)管道上用于保持混合容器內(nèi)處于加壓狀態(tài)；及一開關(guān)換向閥設(shè)置于另一管道上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任何一項(xiàng)所述的氣體與液體溶解混合裝置，其中設(shè)有帶有所說注射部的多個(gè)混合容器；每一所說注射部都通過管道連接于液體供給源；以及一管道和一限流器設(shè)置于每個(gè)所說混合容器的出口處。
12.一種氣體與液體溶解混合裝置，包括一填充有氣體的混合容器；一裝設(shè)于所說混合容器上部的注射部，用于將液體以水平方向注入到密閉狀態(tài)的混合容器中；一向混合容器中供給液體的液體供料裝置；一氣體供給裝置，用于將氣體供入所說注射部上游的流路中，供氣壓力稍許大于液體供送壓力；一設(shè)置于所說混合容器下部的液體出口；以及一設(shè)置于出口下游的限流器，或限小的流路，用于在混合容器內(nèi)保持加壓狀態(tài)，在該裝置中，將液體注入到混合容器中以引起混合容器中的氣體與注入的液體間發(fā)生反應(yīng)或溶解，和以便供給含有溶解氣體在內(nèi)的液體流經(jīng)出口和限流器。
13.一種氣體與液體溶解混合裝置，包括一填充有氣體的混合容器；一裝設(shè)于所說混合容器上部的注射部，用于將液體以水平方向注入到密封的混合容器中；一向所說混合容器中供給液體的液體供給裝置；一將氣體供入混合容器中的氣體供給裝置，供氣壓力稍高于混合容器中的氣體壓力；一設(shè)置在所說混合容器下部的液體流出口；及一設(shè)置于液流出口下游的限流器或限小流路.用于保持混合容器內(nèi)的加壓狀態(tài)，在裝置中將液體注入到混合容器中以引起混合容器中的氣體與注入的液體間發(fā)生反應(yīng)或溶解，和以便供給含有溶解氣體的液體流經(jīng)所說的出口和限流器。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中任何一項(xiàng)所述的氣體與液體溶解混合裝置，其中與上述混合容器相同的另一混合容器通過管道連接于所說液流出口的下游；該管道又連接于所說另一混合容器的上部；以及所說的限流器是連接于所說另一混合容器的出口。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任何一項(xiàng)所述的氣體與液溶解混合裝置，包括一隔板，用來將所說的注入液體順著注射部的液體注射方向與其下面的液體分隔開來。
16.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任何一項(xiàng)所述的氣體與液體溶解混合裝置，其中所說的液流出口是安裝在混合容器內(nèi)除面對(duì)液體注射方向的壁面之外的一壁面上，或其附近的一些壁面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任何一項(xiàng)所述的氣體與液體溶解混合裝置，包括在注射部之下順著液體注入方向裝設(shè)一隔板，其中所說的液流出口是安裝在隔板之下并且基本上直接在所說注射部之下。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氣體與液體溶解混合裝置，包括在所說的隔板上形成的朝向注射部的一透孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的氣體與液體溶解混合裝置，其中所說的透孔需制成在其下部相對(duì)較大。
20.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的氣體與液體的溶解混合裝置，其中所說的氣體供給裝置包含一限流器，用于將向混合容器中供氣的壓力設(shè)定于某一預(yù)定壓力值。
全文摘要
本發(fā)明是一種溶解混合氣體與液體的方法及裝置,其中在充有氣體的混合容器上部設(shè)有將液體向水平方向以約5m/s至約15m/s的流速注入的注射部;在混合容器下游設(shè)有一使混合容器內(nèi)部保持加壓狀態(tài)的限流器(狹小流路);液體從注射部注入混合器中,使容器中的氣體與注入的液體在加壓狀態(tài)下產(chǎn)生反應(yīng)或溶解,并使溶解有氣體的液體在混合容器的下部流出;以及由于氣體溶入液體中而當(dāng)混合容器中的氣體減少時(shí),便供氣到混合容器內(nèi)、注射部內(nèi)或注射部上游的液體供給管道內(nèi)。這就有可能有效進(jìn)行氣體與液體的加壓溶解混合、即使使用較少能量,不浪費(fèi)氣體以及使整體裝置小型化。該裝置基本上能進(jìn)行穩(wěn)定的連續(xù)操作,在某些構(gòu)型中用少量能量便能夠容易地供給氣體。
文檔編號(hào)B01F1/00GK1197410SQ9719088
公開日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1997年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月25日
發(fā)明者町谷勝幸, 柏雅一, 中山正明 申請(qǐng)人:和泉電氣株式會(huì)社