專利名稱：在液體中形成微細(xì)氣泡的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制糖技術(shù)領(lǐng)域，尤其是氣浮分離法制糖新技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制糖生產(chǎn)中對(duì)于糖液的清凈處理常采用氣浮法，其原理是在糖液中加入一定的助劑， 并使糖液中含有一定量的微小氣泡，助劑與糖液中的非糖份物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成絮物， 絮凝物網(wǎng)絡(luò)了糖液中的微小氣泡及大量非糖分物質(zhì)浮至糖液表面形成浮渣，通過簡(jiǎn)單物 理分離去除絮凝物浮渣后，糖液得到凈化。對(duì)于氣浮清凈方法，糖液中的氣泡數(shù)量和質(zhì) 量(氣泡大小)對(duì)清凈效果起著決定作用，因此制(氣)泡方法和制泡設(shè)備是氣浮系統(tǒng) 中十分關(guān)鍵的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在液體中形成微細(xì)氣泡的方法及其設(shè)備，其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、 能形成氣泡小、數(shù)量多等特點(diǎn)，它適應(yīng)于制糖生產(chǎn)中對(duì)糖液的氣浮清凈處理，也適應(yīng)于 其它液體的氣浮清凈處理，如工業(yè)污水的氣浮清凈處理等。
本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
在液體中形成微細(xì)氣泡的方法，其特征在于包括有如下過程
A. 泡態(tài)流形成，利用壓縮氣體或機(jī)械方式在被制泡液體中引入氣體，使引入的氣體 在被制泡液體中形成大量的氣泡；
B. 泡態(tài)流噴射，高壓作用于過程A形成的泡態(tài)流，使之通過較小的孔頸形成噴射泡態(tài)流。
進(jìn)一步的方案是該方法還包括有如下過程
C. 泡態(tài)流撞擊，讓過程B的噴射泡態(tài)流射向遮擋物進(jìn)行物理撞擊，通過高速的泡態(tài)
流與遮擋物的強(qiáng)烈碰撞，泡態(tài)流中的氣泡裂變得更細(xì)小，數(shù)量進(jìn)一步大幅增加。
作為優(yōu)化，過程B的高壓作用來自于過程A。
過程A中所述的機(jī)械方式包括機(jī)械攪拌、機(jī)械振動(dòng)或超聲波振動(dòng)或通過將液體減壓
來釋放溶解氣體。
在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，包括有液體輸送泵、空氣壓縮機(jī)和氣泡形成裝置， 其特征在于所述的氣泡形成裝置包括有一液流管，液流管的一端為進(jìn)液口，進(jìn)液口與 液體輸送泵連接，液流管的另一端為收縮狀的噴射管， 一個(gè)由殼體構(gòu)成的壓縮空氣腔通 過多孔間壁與液流管內(nèi)相連通，該多孔間壁具有多個(gè)微小通氣孔，壓縮空氣腔與空氣壓 縮機(jī)管連通。
進(jìn)一歩的方案是 一塊撞擊板置于液流管的噴射管的噴射口外，該撞擊板與噴射管 的軸線即泡態(tài)流的噴射方向夾角可在10 90度范圍內(nèi)變動(dòng)。
作為優(yōu)化，所述的壓縮空氣腔外套于液流管，液流管壁作為多孔間壁，壓縮空氣腔 的壓縮空氣入口位于壓縮空氣腔的腰部。
作為優(yōu)化，多孔間壁為可更換元件，通氣孔孔徑為2微米至6毫米。
作為優(yōu)化，所述噴射管為圓錐形收縮段或圓柱形收縮段。 與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明具有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步
1. 本發(fā)明提出物理制泡、增泡，可避免化學(xué)制泡給液體帶入化學(xué)物而污染液體。
2. 本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，制泡過程無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，因而可靠性高，運(yùn)行成本低少，適 合于各種規(guī)模的糖廠使用。
3. 本發(fā)明可通過控制制泡液體的流量來控制進(jìn)入氣浮系統(tǒng)的有效氣泡量，從而能很 好地控制氣浮清凈的工藝較果。
4. 本發(fā)明制泡效率大大高于現(xiàn)有制泡方式。經(jīng)過本發(fā)明制泡設(shè)備的被制泡液體，其
制泡率可達(dá)50~95%，在液體中形成的氣泡小、數(shù)量多，提供的浮升動(dòng)力大，特別 適用于糖廠的糖液氣浮清凈處理。
5. 本發(fā)明制泡方法和設(shè)備可使糖漿氣浮清凈工藝中糖漿錘度提高3 5Bx，對(duì)于提高 糖液清凈效果，提高產(chǎn)能，減少煮糖用汽，節(jié)約熱能，有明顯效果。


圖1為本發(fā)明的在液體中形成微細(xì)氣泡的方法過程及原理圖； 圖2為本發(fā)明的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備原理圖； 圖3為本發(fā)明的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備實(shí)施例三結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備實(shí)施例四結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實(shí)施例方式
參考圖1，圖1表示了本發(fā)明的在液體中形成微細(xì)氣泡的方法，其包括有如下過程
A. 泡態(tài)流形成，首先利用壓縮氣體或機(jī)械攪拌或振動(dòng)等方式在被制泡液體中引 入氣體，使引入的氣體在被制泡液體中形成大量的氣泡，這種含有大量氣泡的液 體稱之為泡態(tài)流，泡態(tài)流中的氣泡雖然很豐富，但氣泡的尺寸較大， 一般還不能
很好地滿足氣浮清凈工藝對(duì)氣泡大小的要求；
B. 泡態(tài)流噴射，過程A中被制泡液體形成泡態(tài)流之后，再高壓作用于該泡態(tài)流， 使之通過細(xì)小的孔頸形成噴射泡態(tài)流，所述高壓作用可以在過程A泡態(tài)流形成 時(shí)實(shí)現(xiàn)，也可以讓泡態(tài)流通過增壓泵來實(shí)現(xiàn)，在此過程中，泡態(tài)流通過收縮的孔 頸而被壓縮，擠壓應(yīng)力作用于泡態(tài)流中的氣泡，同時(shí)泡態(tài)流的流層之間形成強(qiáng)烈 的剪切應(yīng)力作用于液體內(nèi)部的氣泡，泡態(tài)流中的氣泡受擠壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力的復(fù) 合作用，被分割變得更加細(xì)小，氣泡的數(shù)量獲得大幅增加；
為了使泡態(tài)流內(nèi)獲得更多、更細(xì)的氣泡，可以增加如下過程
C. 泡態(tài)流撞擊，將過程B中完成擠壓與流層剪切后的噴射泡態(tài)流射向遮擋物進(jìn) 行物理撞擊，通過高速泡態(tài)流與遮擋物的強(qiáng)烈碰撞，泡態(tài)流中的氣泡裂變得更細(xì) 小，數(shù)量進(jìn)一步大幅增加。
本發(fā)明提出一種在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，其原理如圖2所示， 實(shí)施例一
參考圖4，本發(fā)明提出一種在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，包括有液體輸送泵l、空 氣壓縮機(jī)2和氣泡形成裝置，所述的氣泡形成裝置包括有一液流管4，液流管4的一端為 進(jìn)液口，進(jìn)液口通過閥ll與液體輸送泵l管連接，液流管4的另一端為收縮噴射管5， 噴射管5的端部出口為噴射口 ， 一個(gè)由殼體3構(gòu)成的與液流管4內(nèi)連通的壓縮空氣腔30 外套于液流管4，壓縮空氣腔30通過閥21與空氣壓縮機(jī)2管連通，壓縮空氣腔30與液
流管4內(nèi)相連部分設(shè)有多孔間壁41，該多孔間壁41具有多個(gè)微小通氣孔。
根據(jù)需要， 一塊撞擊板6置于噴射管5的噴射口外，該撞擊板6與噴射管4軸線的 夾角可在10 90度范圍內(nèi)變動(dòng)。
實(shí)施例二
結(jié)合參考圖5，作為實(shí)施例一的改進(jìn)，在噴射管5和撞擊板6外套加一液體收集外殼 7，用于收集所形成的有大量微細(xì)氣體的液體。 上述實(shí)施例的工作過程是
要被制泡的液體由液體輸送泵1通過輸液管進(jìn)入液流管4，將液體增壓，通過閥11 調(diào)節(jié)要形成泡態(tài)流的液體流量，液體流進(jìn)入液流管4的同時(shí)，壓縮空氣由空氣壓縮機(jī)2 送入壓縮空氣腔30內(nèi)，并通過多孔間壁41進(jìn)入到液流管4內(nèi)與液體進(jìn)行充分混合，通 過流體的剪切等因素作用，流經(jīng)液流管4的液體形成了含有豐富氣泡的流體，即泡態(tài)流。 多孔間壁41為金屬圓柱體，表面有均布細(xì)孔，孔徑在2微米~6毫米之間，視被制泡液 體的性質(zhì)和制泡的大小及數(shù)量要求而定。壓縮空氣壓力為0.05 1.0Mpa，視被制泡液體的 流量和對(duì)泡的數(shù)量及大小要求而定。
泡態(tài)流在進(jìn)液管1中的液體壓力和壓縮空氣管2的氣體壓力的共同推動(dòng)下通過噴射 管5，使形成高速泡態(tài)噴射流，在噴射前后，泡態(tài)流受到擠壓和剪切應(yīng)力的雙重作用，使 泡態(tài)流內(nèi)的氣泡得到分割，尺寸變得更小，數(shù)量變得更多。
完成噴射過程中的擠壓和剪切后，泡態(tài)流再高速射向撞擊板6，在撞擊板6表面，泡 態(tài)流中的氣泡經(jīng)強(qiáng)烈碰撞而裂變得更細(xì)小，氣泡數(shù)量獲得進(jìn)一步增加。撞擊板6與泡態(tài) 射流的夾角可為10~90度，視被制泡液體的流量和對(duì)泡的數(shù)量及大小要求而調(diào)整。
實(shí)施例三
結(jié)合參考圖6， 一些對(duì)液體中氣泡要求不高的場(chǎng)合，可以省去撞擊板6的結(jié)構(gòu)，其工 作原理同上。 實(shí)施例四
也可以將泡態(tài)流形成和泡態(tài)流噴射設(shè)計(jì)為分體結(jié)構(gòu)。例如，參考圖3，另一種在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，包括有液體輸送泵l、空氣壓縮機(jī) 2和氣泡形成裝置，所述的氣泡形成裝置包括泡態(tài)流形成箱8和泡態(tài)流噴射裝置，泡態(tài)流 形成箱8通過閥11與液體輸送泵1管連接，又通過閥21與空氣壓縮機(jī)2管連通，泡態(tài) 流形成箱8內(nèi)設(shè)置有可使液體引入氣泡的攪拌機(jī)或機(jī)械震動(dòng)機(jī)或超聲波震動(dòng)儀器，泡態(tài) 流噴射裝置包括有增壓泵9和液流管4，液流管4的一端與增壓泵9連接，液流管4的另 一端為收縮噴射管5，噴射管5的端部出口為噴射口，增壓泵9與泡態(tài)流形成箱8管連接。
根據(jù)需要， 一塊撞擊板6置于噴射口外，該撞擊板6與噴射管5軸線的夾角可在10~90 度范圍內(nèi)變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.在液體中形成微細(xì)氣泡的方法，其特征在于包括有如下過程A.泡態(tài)流形成，利用壓縮氣體或機(jī)械方式在被制泡液體中引入氣體，使引入的氣體在被制泡液體中形成大量的氣泡；B.泡態(tài)流噴射，高壓作用于過程A形成的泡態(tài)流，使之通過較小的孔頸形成噴射泡態(tài)流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在液體中形成微細(xì)氣泡的方法，其特征在于還包括有如下過程C. 泡態(tài)流撞擊，讓過程B的噴射泡態(tài)流射向遮擋物進(jìn)行物理撞擊，通過高速的泡 態(tài)流與遮擋物的強(qiáng)烈碰撞，泡態(tài)流中的氣泡裂變得更細(xì)小，數(shù)量進(jìn)一步大幅增加。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的液體中形成微細(xì)氣泡的方法，其特征在于過程B的高壓作 用來自于過程A。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的液體中形成微細(xì)氣泡的方法，其特征在于過程A中所述的 機(jī)械方式包括機(jī)械攪拌、機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)或通過將液體減壓來釋放溶解氣體。
5. 在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，包括有液體輸送泵、空氣壓縮機(jī)和氣泡形成裝置，其特征在于所述的氣泡形成裝置包括有一液流管，液流管的一端為進(jìn)液口，進(jìn)液口與液體輸送泵連接，液流管的另一端為收縮狀的噴射管， 一個(gè)由殼體構(gòu)成的，壓縮空氣 腔通過多孔間壁與液流管內(nèi)相連通，該多孔間壁具有多個(gè)微小通氣孔，壓縮空氣腔與 空氣壓縮機(jī)管連通。
6. 如權(quán)利要求5所述的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，其特征在于 一塊撞擊板置于液流管的噴射管的噴射口外。
7. 如權(quán)利要求5所述的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，其特征在于所述的壓縮空氣腔外套于液流管，壓縮空氣腔與液流管相連的部分作為多孔間壁。
8. 如權(quán)利要求5所述的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，其特征在于所述噴射管為圓錐形收縮段或圓柱形收縮段。
9. 如權(quán)利要求5至8所述的任一種在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，其特征在于多孔間 壁為可更換元件，通氣孔孔徑為2微米至6毫米。
10. 如權(quán)利要求6所述的在液體中形成微細(xì)氣泡的設(shè)備，其特征在于撞擊板與噴射 管的軸線方向夾角可在10 90度范圍內(nèi)變動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣浮分離法制糖新技術(shù)領(lǐng)域。提出一種在液體中形成微細(xì)氣泡的方法和設(shè)備，其方法包括的過程有泡態(tài)流形成、泡態(tài)流噴射及泡態(tài)流撞擊，設(shè)備包括有液體輸送泵、空氣壓縮機(jī)和氣泡形成裝置，氣泡形成裝置包括有一液流管，液流管的一端為與液體輸送泵連接的進(jìn)液口，另一端為收縮狀的噴射管，一個(gè)由殼體構(gòu)成的壓縮空氣腔通過多孔間壁與液流管內(nèi)相連通，空氣壓縮腔與空氣壓縮機(jī)管連通，一塊撞擊板置于噴射管的噴射口外。本發(fā)明物理制泡、增泡方法，對(duì)液體無污染；設(shè)備簡(jiǎn)單，制泡過程無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高，運(yùn)行成本低少；制泡效率高；在液體中形成的氣泡小、數(shù)量多，提供的浮升動(dòng)力大，對(duì)于糖廠提高糖液清凈質(zhì)量、提高產(chǎn)能，減少煮糖用汽，節(jié)約熱能，有明顯效果。
文檔編號(hào)C13B20/00GK101096000SQ20071002807
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者姚志敏, 瀟 孫, 許廣球, 謝晉謀, 黃向陽, 黃廷冠 申請(qǐng)人:廣州甘蔗糖業(yè)研究所