專利名稱：一種超聲水力射流空化泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲水力射流空化泵，具體地說是在射流空化過程中加入超聲發(fā)生器進(jìn)行復(fù)合作用，且將兩種空化發(fā)生裝置與多級離心泵集成在一起，使空化條件可控，在空化循環(huán)過程中使流體介質(zhì)達(dá)到均化的超聲射流復(fù)合空化泵。
背景技術(shù)：
水力空化是液體介質(zhì)射流通過一個幾何孔板、文丘里管等射流裝置時產(chǎn)生壓降， 溶解在液體介質(zhì)中的微小氣體核會釋放，當(dāng)在管孔末端壓力降至液體介質(zhì)飽和蒸汽壓及以下時由于劇烈氣化作用氣體核產(chǎn)生大量空化泡，隨著壓力繼續(xù)降低氣泡膨大，在均化室壓強(qiáng)恢復(fù)時瞬間爆滅產(chǎn)生高溫(1000K以上)和爆滅高壓(10 50Mpa)，由此空化爆滅產(chǎn)生的沖擊波和射流產(chǎn)生局部高濃度具有高化學(xué)活性的氧化0H，利用這一特性使溶液中的有機(jī)污染物發(fā)生氧化反應(yīng)，將有機(jī)污染物降解為無害物質(zhì)，或者利用空化時產(chǎn)生的高溫、高壓極端環(huán)境的性質(zhì)將添加在液體介質(zhì)的添加劑分子鏈裂解，產(chǎn)生自由基活化效應(yīng)使介質(zhì)與添加劑融合的化學(xué)、物理過程強(qiáng)化。例如在生物燃油與食品工業(yè)生產(chǎn)過程中，過去均利用乳化作用使其融合，但長期放置后還會分層，而采用空化生產(chǎn)后則達(dá)到溶液完全融合。此外還利用空化產(chǎn)生的羥自由基進(jìn)行殺菌、生物降解，或工件、油污表面加熱沖洗作用。目前水力射流強(qiáng)化技術(shù)作為反應(yīng)過程強(qiáng)化手段也應(yīng)用于生物柴油制備，用于進(jìn)行酯交換反應(yīng)過程。機(jī)械均質(zhì)攪拌和水利空化技術(shù)強(qiáng)化相比較，水力空化技術(shù)強(qiáng)化醇油互不相容體系酯交換反應(yīng)傳質(zhì)過程，縮短酯交換反應(yīng)時間，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。其強(qiáng)烈的超聲乳化均質(zhì)和射流空化作用是醇油兩相反應(yīng)界面增加互相作用加速進(jìn)行，空化的局部高溫高壓作用影響反應(yīng)平衡，促使酯交換反應(yīng)更迅速徹底。有超聲復(fù)合作用產(chǎn)生空穴效應(yīng)進(jìn)一步改善起始空化化條件，空化數(shù)值越低空化現(xiàn)象越激烈，強(qiáng)化反應(yīng)生成物越多，轉(zhuǎn)化率越高，同時達(dá)到平衡時間也縮短。在空化狀態(tài)時射流的攪拌作用和超聲的均質(zhì)作用可應(yīng)用于食品、飲料的液體的均質(zhì)滅菌消毒，同時加強(qiáng)乳化程度，遏制水懸濁及液體分層，同理對藥品的針劑溶劑、載體中含有懸濁物的分解都能起到良好作用，減少為處理分層、懸濁所用的化學(xué)添加劑，保障食品安全起到作用。目前在市場上還尚未有成熟的空化設(shè)備應(yīng)用在食品和藥品領(lǐng)域中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種超聲水力射流空化泵，通過集成在多級離心葉片泵一體內(nèi)的超聲與水力射流發(fā)生器復(fù)合作用，使液體介質(zhì)產(chǎn)生空化，其空化程度可控并且空化效果更均勻一致。本發(fā)明的超聲水力射流空化泵包括泵體、電機(jī)、加強(qiáng)軸套、電機(jī)主軸、射流裝置、葉輪、溢流閥和超聲發(fā)生器；其中泵體上端設(shè)有連接法蘭，泵體內(nèi)腔由隔板和射流裝置將其分隔成上、中、下三個腔室，最上方的腔室中安裝有固定在泵體上方的電機(jī)主軸和聯(lián)軸器，電機(jī)主軸垂直貫通至泵體底部并由軸承固定，電機(jī)主軸外部套裝有加強(qiáng)軸套，電機(jī)通過法蘭與泵體上端的安裝法蘭固定連接；泵體中間的腔室是均化室，均化室外壁上開有回流口且周向均勻布置4-8個超聲發(fā)生器；下方的腔室外壁上分別開有吸入口和末級壓力出口，吸入口位于泵體的底部，末級壓力出口位于射流裝置的下方，兩級以上的葉輪固定安裝在下方的腔室內(nèi)的電機(jī)主軸上；射流裝置上設(shè)置有溢流閥。其中，射流裝置可為幾何孔板或文丘里管；溢流閥起到超壓時的溢流和調(diào)節(jié)工藝參數(shù)壓力的作用。工作過程和原理啟動電機(jī)后，葉輪的高速旋轉(zhuǎn)使空化介質(zhì)從吸入口進(jìn)入泵體下方的腔室，空化介質(zhì)的壓力隨葉輪的級數(shù)從零逐級升高，到最高一級的葉輪時達(dá)到最高，在壓力的作用下空化介質(zhì)產(chǎn)生離心射流直接進(jìn)入幾何板孔或文丘里管進(jìn)行空化，空化后的液體介質(zhì)進(jìn)入均化室，在超聲發(fā)生器組成的超聲陣列的作用下，液體介質(zhì)中在運(yùn)動過程中就會懸浮著一批氣相的微泡，超聲發(fā)生器提供改變空化起始條件，加強(qiáng)射流空化作用，增強(qiáng)兩相或多相介質(zhì)互相反應(yīng)作用，縮短交換反應(yīng)時間，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，同時加速空化的局部高溫高壓影響反應(yīng)平衡，促使交換反應(yīng)更迅速徹底；在均化室均化后的空化介質(zhì)通過回流口再循環(huán)至吸入口進(jìn)行二次循環(huán)空化處理，當(dāng)空化介質(zhì)在末級壓力出口的壓力下降到設(shè)定的壓力時，此時空化介質(zhì)已達(dá)到了空化要求，空化介質(zhì)從末級壓力出口輸出，同時吸入口實(shí)時補(bǔ)充新的空化介質(zhì)以保證空化過程的連續(xù)循環(huán)。由于在射流空化過程中，提供連續(xù)的壓力和流量等參數(shù)，及其液體中的氣核、雜質(zhì)的多少都可能影響到過空化的產(chǎn)生的危害，因此超聲發(fā)生器還有反饋其振動強(qiáng)度的功能， 分析檢測結(jié)果控制調(diào)頻或伺服電機(jī)改變轉(zhuǎn)速，以改變物理參數(shù)達(dá)到控制減少空化振動產(chǎn)生，減少爆震沖擊破壞作用，提高設(shè)備的使用壽命和提供空化液體介質(zhì)的品質(zhì)。在空化過程中本發(fā)明可以單獨(dú)一個泵使用，在多次泵內(nèi)循環(huán)往復(fù)空化，經(jīng)物理或化學(xué)檢測達(dá)到指標(biāo)后從末級壓力口排送到成品儲罐中，也可在空化的中途排入下一級泵的吸口繼續(xù)進(jìn)行空化過程，組成連續(xù)生產(chǎn)線，使流體介質(zhì)空化至所需要求的空化度。本發(fā)明還可以每個泵單獨(dú)空化多次循環(huán)方式工作，還可以數(shù)級，或數(shù)十級單次循環(huán)工作方式連接，每個泵空化循環(huán)一次，排入下一級泵中繼續(xù)進(jìn)行再次空化，形成連續(xù)生產(chǎn)線過程。也可一個泵多次內(nèi)部循環(huán)，部分排出至下一級泵再多次循環(huán)的工作方式的半連續(xù)過程，直至達(dá)到空化度和理化指標(biāo)的要求。本發(fā)明即可形成串聯(lián)大流量生產(chǎn)空化液體介質(zhì)的模式，也可單獨(dú)循環(huán)組成網(wǎng)絡(luò)的半連續(xù)生產(chǎn)空化液體介質(zhì)的模式，更可以以單獨(dú)一個或幾個泵組成高品質(zhì)空化單元形式供液體介質(zhì)配方調(diào)試。有益效果本發(fā)明可明顯改變流體介質(zhì)空化的起始條件，利用超聲加速空化產(chǎn)生， 不受流體介質(zhì)所局限，強(qiáng)化射流空化作用，增強(qiáng)兩相或多相介質(zhì)互相反應(yīng)作用，縮短交換反應(yīng)時間，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；同時加速空化的局部高溫高壓影響反應(yīng)平衡，促使交換反應(yīng)更迅速徹底，使液體介質(zhì)空化程度可控和空化效果更均勻一致并完善了空化過程的控制程度； 本發(fā)明還解決了射流空化過程的設(shè)備雍多繁雜的問題。


圖1是本發(fā)明一種超聲水力射流空化泵的結(jié)構(gòu)示意圖其中1-電機(jī)、2-聯(lián)軸器、3-軸密封、4-射流裝置、5-回流口、6-葉輪、7-吸入口、8-末級壓力出口、9-溢流閥、10-超聲發(fā)生器、11-均化室、12-加強(qiáng)軸套、13-主軸、14-泵體。
具體實(shí)施例方式如附圖1所示，本發(fā)明的超聲水力射流空化泵包括泵體14、電機(jī)1、加強(qiáng)軸套12、 電機(jī)主軸13、射流裝置4、葉輪6、溢流閥9和超聲發(fā)生器10 ；其中泵體14上端設(shè)有連接法蘭，泵體14內(nèi)腔由隔板和射流裝置4將其分隔成上、中、下三個腔室，最上方的腔室中安裝有固定在泵體14上方的電機(jī)主軸13和聯(lián)軸器2，電機(jī)主軸13垂直貫通至泵體14底部并由軸承固定，電機(jī)主軸13外部套裝有加強(qiáng)軸套12，電機(jī)通過法蘭與泵體14上端的安裝法蘭固定連接；泵體14中間的腔室是均化室11，均化室11外壁上開有回流口 5且周向均勻布置 6個超聲發(fā)生器10 ；下方的腔室外壁上分別開有吸入口 7和末級壓力出口 8，吸入口 7位于泵體14的底部，末級壓力出口 8位于射流裝置4的下方，四級葉輪6依次固定安裝在下方的腔室內(nèi)的電機(jī)主軸13上；射流裝置4上設(shè)置有溢流閥9。其中，射流裝置4采用文丘里管；溢流閥9起到超壓時的溢流和調(diào)節(jié)工藝參數(shù)壓力的作用。工作原理啟動電機(jī)1后，葉輪6的高速旋轉(zhuǎn)使空化介質(zhì)從吸入口 7進(jìn)入泵體14 下方的腔室，空化介質(zhì)的壓力隨葉輪6的級數(shù)從零逐級升高，第一級葉輪6可使空化介質(zhì)的壓力升高0. 1MP，到第四級的葉輪6時可達(dá)到最高0. 4MP，在壓力的作用下空化介質(zhì)產(chǎn)生離心射流直接進(jìn)入文丘里管進(jìn)行空化，空化后的空化介質(zhì)進(jìn)入均化室11，在超聲發(fā)生器10 組成的超聲陣列的作用下，空化介質(zhì)中在運(yùn)動過程中就會懸浮著一批氣相的微泡，超聲發(fā)生器10提供改變空化起始條件，加強(qiáng)射流空化作用，增強(qiáng)空化介質(zhì)中兩相或多相介質(zhì)互相反應(yīng)作用，縮短交換反應(yīng)時間，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，同時加速空化的局部高溫高壓影響反應(yīng)平衡，促使交換反應(yīng)更迅速徹底；在均化室11均化后的空化介質(zhì)通過回流口 5再循環(huán)至吸入口 7進(jìn)行二次循環(huán)空化處理，當(dāng)空化介質(zhì)在末級壓力出口的壓力下降到0. 32MP時，此時空化介質(zhì)已達(dá)到了空化要求，空化介質(zhì)從末級壓力出口 8輸出，同時吸入口 7實(shí)時補(bǔ)充新的空化介質(zhì)以保證空化過程的連續(xù)循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種超聲水力射流空化泵，包括泵體(14)、電機(jī)(1)、加強(qiáng)軸套(12)、電機(jī)主軸(13)、 射流裝置、葉輪(6)、溢流閥(9)和超聲發(fā)生器(10)；其特征在于所述泵體(14)上端設(shè)有連接法蘭，泵體(14)內(nèi)腔由隔板和射流裝置(4)將其分隔成上、中、下三個腔室，最上方的腔室中安裝有固定在泵體(14)上方的電機(jī)主軸(1 和聯(lián)軸器O)，電機(jī)主軸(1 垂直貫通至泵體(14)底部并由軸承固定，電機(jī)主軸(1 外部套裝有加強(qiáng)軸套(1 ，電機(jī)(1)通過法蘭與泵體(14)上端的安裝法蘭固定連接；泵體(14)中間的腔室是均化室(11)，均化室(11)外壁上開有回流口(5)；泵體(14)下方的腔室外壁上分別開有吸入口(7)和末級壓力出口(8)，葉輪(6)固定安裝在下方的腔室內(nèi)的電機(jī)主軸(13)上；射流裝置(4)上設(shè)置有溢流閥(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超聲水力射流空化泵，其特征在于所述吸入口(7)位于泵體(14)的底部，末級壓力出口(8)位于射流裝置的下方。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超聲水力射流空化泵，其特征在于所述均化室(11)外壁上周向均勻布置4-8個超聲發(fā)生器(10)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種超聲水力射流空化泵，其特征在于所述電機(jī)主軸13上的葉輪6為兩級以上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種超聲水力射流空化泵，其特征在于所述射流裝置(4)為幾何孔板或文丘里管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲水力射流空化泵，泵體內(nèi)腔由隔板和射流裝置將其分隔成上、中、下三個腔室，最上方的腔室中安裝有固定在泵體上方的電機(jī)主軸和聯(lián)軸器，電機(jī)主軸垂直貫通至泵體底部并由軸承固定，電機(jī)主軸外部套裝有加強(qiáng)軸套；泵體中間的腔室是均化室，均化室外壁上開有回流口且周向均勻布置4-8個超聲發(fā)生器；下方的腔室外壁上分別開有吸入口和末級壓力出口，兩級以上的葉輪固定安裝在下方的腔室內(nèi)的電機(jī)主軸上；射流裝置上設(shè)置有溢流閥；本發(fā)明通過集成的多級葉片及超聲與水力射流發(fā)生器復(fù)合作用，使液體介質(zhì)產(chǎn)生空化，其空化程度可控并且空化效果更均勻一致。
文檔編號F04B23/14GK102297112SQ201110202809
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者姚曉先, 焦讓 申請人:姚曉先, 焦讓