專利名稱:擴散器/乳化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明大體上涉及一種擴散器,尤其是將一種氣體或液體擴散或乳化到一種材料中的方法和設(shè)備。
背景技術(shù):
在許多用途中,需要將一種材料-氣體或液體-擴散或乳化到一個第二材料中。乳化是擴散過程的一個子過程,其中一種液體的小液滴懸浮在第二液體之中,第一液體不與第二液體混合,例如油混在醋中。擴散過程的一個重要用途是在廢水處理方面。許多城市向廢水供氧,將其當作處理過程的一部分,以促使有機物的生物降解。有機物的生物分解率主要取決于廢水中氧的數(shù)量,因為氧對靠維持食用有機物的微生物的生命是必須的。另外,氧能夠去除一些化合物例如氧化鐵、氧化鎂和二氧化碳。
有幾種向水供氧的方法,第一,用渦輪機供氧系統(tǒng)將空氣釋放到一個葉輪的轉(zhuǎn)動葉片附近,葉輪將空氣或者氧氣與水混合。第二,將水噴到空氣中以增加氧的含量。第三,用AQUATEX提出的一個系統(tǒng)將空氣或者氧氣注入到水中,并使水/氣體經(jīng)過一個大規(guī)模的旋渦。對AQUATEX裝置的試驗已經(jīng)顯示,在理想條件下可增加到200%的溶解氧(大約20ppm(百萬分之一)),而在水中氧天然存在的濃度是最多約10ppm,這被認為是100%溶解氧的濃度。因此,AQUATEX裝置將水中氧濃度提高了一倍。在回到100%溶解氧的濃度之前,增加的氧濃度僅持續(xù)幾分鐘。
氧的濃度越大,以及增加的氧濃度的持續(xù)時間越長,在廢水處理上就能夠提供顯著的有益效果。重要的是,有機物分解效率將增加,生物矯正需要的時間數(shù)將減少,因而改善了廢水處理設(shè)施的能力。
因此,出現(xiàn)了對一種擴散器的需要,它能夠?qū)⒏邼舛鹊囊粋€或多個材料擴散到另一個材料中去。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的擴散器包括一個第一部件,具有包含表面干擾的一個表面;以及一個第二部件,其位置相對于第一擴散部件形成一個第一材料和第二材料可以流過的通道。為了將第二材料擴散到第一材料中去,相對于表面干擾驅(qū)動第一材料,使得在第一材料中形成氣泡。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供了許多明顯的有益效果。第一,該裝置產(chǎn)生的微氣泡使擴散出現(xiàn)在分子水平上,所以增加了將由主體材料保持的注入材料的數(shù)量,并延長了持續(xù)擴散。第二,微氣泡和沖擊波可以通過比較簡單的機械裝置產(chǎn)生。第三,由該裝置產(chǎn)生的沖擊波的頻率或多個頻率可以用于許多用途,或者分解復雜結(jié)構(gòu)或者幫助合成結(jié)構(gòu)。第四,氣泡和沖擊波可以在整個材料內(nèi)均勻產(chǎn)生以便持續(xù)擴散。
為了更完整地理解本發(fā)明,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。其中,圖1、1a為一個擴散器的一個實施例的局部剖視圖和局部流程圖;圖2a、2b、2c為該擴散器內(nèi)部的擴散過程;圖3為該擴散器的轉(zhuǎn)子和定子的分解視圖;圖4為該定子的一個實施例圖5a為本發(fā)明的第二個實施例的轉(zhuǎn)子-定子組件的剖面圖;圖5b為本發(fā)明的第二個實施例的轉(zhuǎn)子的頂視圖;圖6為本發(fā)明的第三個實施例的剖面圖;圖7a到7h為產(chǎn)生擴散的多個可選實施例;圖8a、8b為本發(fā)明的另一個可選實施例。
具體實施例方式
結(jié)合附圖1-8,本發(fā)明可以得到最好的理解,各圖中同樣的部件使用同樣的標號。
圖1、1a示出了第一個實施例的一個裝置10的一個局部流程圖和局部剖視圖,它能將一個或者兩個氣體或者液體材料(下面稱之為“注入材料”)擴散或者乳化到另一個氣體或者液體材料(下面稱之為“主體材料”)中。主體材料可以是正常狀態(tài)下的固體材料,它在擴散/乳化過程中被加熱或者處理成一種液體或者氣體的狀態(tài)。
一個轉(zhuǎn)子12包括一個一般兩頭封閉的空心圓柱體。軸14和進口16連接到轉(zhuǎn)子12的端部。第一注入材料可以通過進口16進入到轉(zhuǎn)子12的內(nèi)部。軸14連接到一個馬達18上,馬達以要求的速度轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子12具有多個制在其上的通孔22,在圖1a中以更大的詳細視圖示出出了該通孔。在優(yōu)選的實施例中,每個通孔22具有一個窄的小孔24和一個大一些的開孔26。開孔26的側(cè)壁28可以采用各種形狀,包括直線形(如圖4所示)、折彎形(如圖1所示)或者曲線形。
定子30包圍轉(zhuǎn)子12,在轉(zhuǎn)子和定子之間留下了一個通道32,主體材料可以流過該通道。定子30還包括開在其圓周上的許多通孔22。外殼34包圍定子30,進口36使第二注入材料通到位于定子30和外殼34之間的一個區(qū)域35。主體材料通過進口37進入到通道32。在軸14、16和外殼34之間形成密封38。出口40將主體材料從通道32通過泵42,主體材料通過泵的出口44排出。該泵也可以由馬達18驅(qū)動或者由一個輔助動力源驅(qū)動。
在運行時,擴散器通過進口37接受主體材料。在優(yōu)選的實施例中,泵42吸進泵吸入側(cè)的主體材料以使得主體材料通過處在低壓下的通道。通過通孔22,第一和第二注入材料被引入到主體材料上。在注入材料的來源處可以將其加壓以防止主體材料通過通孔22。
圖1中所示的實施例中已經(jīng)為擴散材料將進口分成進口16和36。這種布置使得兩種不同的注入材料被引入到主體材料中。也可以選擇將一種注入材料引入到兩個進口中。
在試驗中,圖1中所示的實施例已經(jīng)表明了進入主體材料中的注入材料的高水平擴散。用氧作為注入材料、用水作為主體材料的試驗,已經(jīng)達到了在水中400%溶解氧的水平,并且增加的氧的水平可持續(xù)數(shù)日。
高效和持續(xù)的擴散的原因被認為是由于有微氣泡,下面結(jié)合圖2a-2c來描述微氣泡。
當一個材料流過一個光滑表面時,相當于建立了一個層流,該層流的薄的邊界層是靜止的或者流動得很慢,因為在流動的流體和靜止表面之間有表面張力。然而,通孔22破壞了這個層流,并使得該材料被壓縮和減壓。如果在減壓過程中的壓力足夠低,在該材料中將形成氣泡(氣孔泡)。氣孔泡形成一種旋轉(zhuǎn)流動方式46,如同一個龍卷風,因為局部區(qū)域的低壓使主體材料和注入材料被吸入,如圖2a所示。當氣孔泡爆炸時,出現(xiàn)了特別高的壓力。當兩個對齊的通孔互相相通時,出現(xiàn)激振(沖擊波),產(chǎn)生很大的能量。與氣泡和激振有關(guān)的能量使注入材料和主體材料在特別高的程度上混合,也許在分子水平上。
轉(zhuǎn)子12的切線速率和每圈相遇的通孔數(shù)量決定了裝置工作的頻率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在超聲波頻率下工作在許多用途中具備有益效果。人們相信,該裝置工作在超聲波的頻段下,提供了最大的激振沖擊能,來改變流體分子的結(jié)合角,這就使得流體能夠輸送增加的、一般情況下不能保持的注入材料。擴散器工作的頻率顯然影響了擴散的水平,導致了注入材料在主體材料中持續(xù)更長時間。
在一些用途中,例如在水凈化的情況下可能希望一個特定的頻率或者多個頻率來分解某種復雜分子。在這一用途下,可以用多個激振頻率來將復雜結(jié)構(gòu),例如揮發(fā)性有機化合物(VOC,volatile organiccompounds),打破成小的子結(jié)構(gòu)。臭氧可以被用作注入材料的一種,以高效氧化這種子結(jié)構(gòu)。
裝置10可以用來實現(xiàn)其它的聲化學用途。通常,聲化學用超聲波來幫助化學反應。一般用壓電裝置或者其它電聲裝置來產(chǎn)生超聲波。與電聲轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)聯(lián)的一個問題是不能在整個材料中提供均勻的聲波;或者說,期望的氣泡被局限在裝置自身周圍。本發(fā)明采用簡單的機械裝置使得超聲波在整個材料中產(chǎn)生。
圖3示出了該擴散器的轉(zhuǎn)子12和定子30的分解視圖,在一個轉(zhuǎn)動速度下可以獲得多個頻率。在圖3中,在轉(zhuǎn)子12的圓周上,設(shè)置了通孔22的三排圓周方向的通孔50(分別表示成50a、50b和50c)。每一個環(huán)上具有不同數(shù)量的、均勻間隔在圓周上的通孔。以同樣的方式,定子30將設(shè)有三排圓周方向的通孔52(分別表示成52a、52b和52c)。為了確保在相對應的排上每次只有一對通孔重合,在定子30上的某排52中通孔22的數(shù)量,可以比轉(zhuǎn)子12上對應的排50中通孔22的數(shù)量多(或者少)一個。例如,如果一個排50a具有二十個均勻間隔在轉(zhuǎn)子12圓周周圍的通孔20,那么一個排52可能具有二十一個均勻間隔在定子30圓周周圍的通孔。
當圖3中的轉(zhuǎn)子12相對定子30轉(zhuǎn)動時,每一排將形成不同頻率的激振。通過適當選擇不同的頻率,將出現(xiàn)迭加和不同的相干涉方式,形成一個寬的頻譜。在許多用途中,其中在主體液體中未知的雜質(zhì)需要被分解和氧化,這個頻譜具有有益效果。
圖4示出了定子30的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D。對于小尺寸的定子,也許在定子30的內(nèi)側(cè)形成開孔26有困難。圖4的實施例中使用了一個內(nèi)套管54和一個外套管56??梢詮膬?nèi)套管54的外側(cè)鏜出開孔26。對內(nèi)套管54的每一個開孔26,在外套管56上鉆出對應的對齊的小孔24。然后將內(nèi)套管54放置并固定在外套管56中,以形成定子30。也可以用其它方法,例如鑄造,來制造定子30。
圖5a-b和6示出了本發(fā)明的可選的擴散器的實施例。在這些圖中重復了圖1中適當?shù)男蛱枴?br>
圖5a示出了一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D,其中轉(zhuǎn)子12和定子30是盤狀的。圖5b示出了盤狀轉(zhuǎn)子12的頂視圖。定子被制造在轉(zhuǎn)子12的上方和下方。定子12和轉(zhuǎn)子30具有多個結(jié)合圖1所描述的那種形式的通孔,當轉(zhuǎn)子12受馬達驅(qū)動時它們相遇。與前面一樣,對每排52而言,為了防止在一排內(nèi)的兩個通孔上同時激振,定子30比轉(zhuǎn)子12上對應的排50中通孔的數(shù)量多或者少一個。通孔22可以是與圖1中所示的同樣的形狀。一個空心軸用作將第一注入材料通到盤狀轉(zhuǎn)子內(nèi)部的進口16。同樣,在定子30和外殼34之間的區(qū)域35接受第二注入材料。當主體材料流入到位于轉(zhuǎn)子12和定子30之間的通道32中的時候,它受到通孔22處生成渦流的作用,使得第一和第二材料對主體材料擴散。被注入的主體材料通向出口40。
圖5b示出了轉(zhuǎn)子12的頂視圖??梢钥闯觯鄠€通孔構(gòu)成轉(zhuǎn)子12上的同心的通孔排列。如果需要,每一排可以在不同的頻率下產(chǎn)生激振。在優(yōu)選的實施例中,通孔22將形成在轉(zhuǎn)子12的頂部和底部。在定子30上,在這些通孔的上方和下方將形成對應的通孔。
圖6示出了本發(fā)明的一個實施例的剖面圖,其中轉(zhuǎn)子12具有圓錐形。定子12和轉(zhuǎn)子30設(shè)有結(jié)合圖1所描述的那種形式的多個通孔,當轉(zhuǎn)子12由馬達驅(qū)動時這些通孔相遇。除了在轉(zhuǎn)子12圓周周圍的通孔外,也可以在圓錐形的底部設(shè)有通孔,在一部分定子30的底部,設(shè)置有對應的通孔。與前面一樣,對每個排而言,為了防止在一排內(nèi)的兩個通孔22上同時激振,定子30比轉(zhuǎn)子12上的通孔多或者少一個。一個空心軸用作將第一注入材料通到盤狀轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的進口16。同樣,在定子30和外殼34之間的區(qū)域35接受第二注入材料。當主體材料在轉(zhuǎn)子12和定子30之間流動的時候,它受到通孔22處生成渦流的作用,使得第一和第二材料對主體材料擴散。被注入的主體材料通向出口40。
在圖5a-b和6的實施例中,因為通孔22的排列可以形成在逐漸增加的直徑上,所以容易生成多個頻率。應該指出的是,可以采用許多形狀,包括用半球形和球形來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子12和定子30。
這里描述的擴散器可以用在許多用途中。最佳的開孔尺寸(小孔24和開孔26)、通道32的寬度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子/定子直徑取決于該裝置的用途。
如上所述,擴散器可以用作向水中加氧。在該實施例中,空氣或者氧氣用作第一和第二注入材料??諝?氧氣被擴散到結(jié)合圖1所描述的那種廢水(或者其它需要氧化的水)中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),擴散器可以使氧增加到約400%的溶解氧,當對該用途下的參數(shù)優(yōu)化時可以產(chǎn)生更大的濃度。在試驗中,將約二十五加侖的環(huán)境溫度下的城市污水(初始溶解氧的讀數(shù)為84.4%)通過該裝置,五分鐘后獲得390%的溶解氧含量,增加的氧濃度水平被維持在300%溶解氧以上是四個小時,200%以上的溶解氧為十九個小時。三天后,溶解氧的濃度維持在134%以上。在這些試驗中,采用169kHz的頻率。通孔的尺寸,小孔24是0.030英寸,開孔為0.25英寸(轉(zhuǎn)子上的開孔26具有斜邊)。冷的溫度可以明顯增加氧的水平和持續(xù)性。
仍然是廢水處理,或者是對其它有毒材料的生物糾正中,氧可以用作一種注入材料,臭氧可以被用作另一個注入材料。在這種情況下,臭氧將被用來氧化主體材料中有害的結(jié)構(gòu),例如VOC和有害的微生物。還有,如上所述,使用一套頻率(由轉(zhuǎn)子12和定子30中通孔的排列來決定)來提供一種破壞干擾的方式,將許多復雜結(jié)構(gòu)分解成小的子結(jié)構(gòu)。如果這種處理方法被用來氧化一種單一的、已知的有害物質(zhì),將可能使用一種單一的頻率,而該頻率對成功分解該結(jié)構(gòu)是已知的。反之,也能使用一套頻率,該頻率導致一種結(jié)構(gòu)干擾方式,來將兩種或者更多的化合物聚合成一種更復雜和更大結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。
為了生產(chǎn)飲用水,臭氧被用作第一和第二注入材料來分解和氧化污染物。
結(jié)合大量的用途,例如城市廢水糾正,已經(jīng)討論了該擴散器的運行,但是它還可以用于家庭用途,例如飲水凈化機、游泳池和養(yǎng)魚池。
該擴散器還可以用于其它的用途,其中一個氣體或者液體在其它液體中的擴散改變主體材料的特性。這種用途的例子包括,使牛奶均勻或者使油均勻。其它的用途包括在混合燃料和氣體/液體方面提高效率,實現(xiàn)更高的燃料經(jīng)濟性。
圖7a-b示出了轉(zhuǎn)子12和定子30的多個可選的實施例。在圖7a中,“定子”30也轉(zhuǎn)動;在這種情況下,激振頻率將取決于轉(zhuǎn)子12和定子30之間的相對轉(zhuǎn)動速度。在圖7b中,轉(zhuǎn)子12和定子30中的一個,不讓注入材料通過該裝置(在圖7b中,只有轉(zhuǎn)子通過一個注入材料);不讓注入材料通過的該裝置具有代替通孔22的空腔58,來產(chǎn)生紊流。空腔58被作成類似于不帶相伴小孔24的開孔26。
在圖7c中,注入材料通過的、轉(zhuǎn)子12或者定子30的小孔24被設(shè)置在開孔26附近,而不是象前面的實施例那樣,設(shè)在開孔26中。應該指出的是,開孔26的主要目的是干擾沿著轉(zhuǎn)子12和定子30表面的、主體材料的層流。主體材料的壓縮和稀薄(減壓)引起微氣泡,微氣泡提供了由該裝置引起的高度擴散。在減壓的過程中,在主體材料中形成氣泡(氣孔泡)。氣孔泡長大以及在激振頻率施加的壓迫作用下收縮(或者爆炸)。當主體材料流過通道32時,氣孔泡爆炸產(chǎn)生能量,該能量有助于將注入材料高度擴散到主體材料中。因此,只要注入材料和主體材料混合達到一點,其中氣泡和引起的沖擊波正在出現(xiàn),上面描述的擴散將產(chǎn)生。
圖7d示出了一個實施例,其中主體材料與一個或多個注入材料之間的初步混合在通道32之外進行。在該實施例中,采用Mazzie擴散器60(或者其它裝置)來實現(xiàn)注入材料和主體材料的初始混合?;旌衔锉惠斎氲睫D(zhuǎn)子12和定子30之間的通道32中,在這里經(jīng)受上面討論的壓縮/稀薄循環(huán),導致混合物中出現(xiàn)氣泡,并且混合物受到?jīng)_擊波頻率的作用。
還有,可以用不同于上面實施例中所示的開孔26的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)氣泡和沖擊波的生成。正如上面所指出的,開孔26是為了表面干擾,它阻礙主體材料沿著通道32壁面的層流。在圖7e中,一個突起,例如凸起62可以代替開孔26或者與開孔26配合起來形成一個表面干擾。還可以用圓形之外的形狀。如圖7f所示,可以在轉(zhuǎn)子12和/或定子30中形成溝槽(或者凸起)64,以產(chǎn)生氣泡和沖擊波。
正如上面所指出的,并不是所有的用途都需要生成一個特定頻率下的沖擊波,或者從中獲得有益效果。因此,轉(zhuǎn)子12和定子30可設(shè)置多個能夠出現(xiàn)白噪聲而不是某一個特定頻率的開孔26(或者其它表面干擾)。用來形成氣泡的結(jié)構(gòu)不需要單一化;在轉(zhuǎn)子12和定子30上形成一個充分粗糙的表面也將引起氣泡。另外,如圖7g所示,并不需要在轉(zhuǎn)子12和定子30的表面上都形成氣泡;然而,在大多數(shù)情況下,如果在兩個表面上都被使用,裝置10的運行將更有效。
圖7h示出了一個實施例,其中引起氣泡的移動是由主體材料(也可選用被拖入的注入材料)提供的,而不是由轉(zhuǎn)子12和定子30的相對運動提供的。在圖7h的實施例中,在相互靜止的兩個壁面66之間形成通道32,一個或者兩個壁面具有面向通道32的表面干擾。用一個泵或者其它裝置使主體材料在高速下被驅(qū)動通過該通道,以形成高速流。通過小孔24或者通過將主體材料和注入材料在通道外混合,將一個或多個注入材料注入到通道中。主體材料的相對壁面66的高速度引起上述微氣泡和激振。
作為一個示例,一個或多個壁面66可以是一個細網(wǎng)孔,注入材料通過該網(wǎng)孔流入到通道32內(nèi)的主體材料中并與之混合。當主體材料高速流過該網(wǎng)孔時,網(wǎng)孔中的表面干擾將引起微氣泡和激振。激振頻率將取決于網(wǎng)孔的密集度和主體材料的速度。同樣,在微氣泡處,注入材料將在分子水平上擴散到主體材料中。
圖8a、8b示出了本發(fā)明的另一個實施例,其中轉(zhuǎn)動部件70設(shè)置在導管70內(nèi),并由馬達73轉(zhuǎn)動。采用Mazzie擴散器74或者其它裝置,在轉(zhuǎn)動部件70的上游導管72中,將主體材料和注入材料混合。在轉(zhuǎn)動部件70的表面上,設(shè)置有一個或多個表面干擾,這樣,轉(zhuǎn)動部件70的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生上面討論的微氣泡,因而在材料中引起高度擴散。為了上述目的,葉輪葉片的形狀和表面干擾76的方式,能夠在希望的頻率下形成微氣泡和激振。另外,轉(zhuǎn)動裝置的形狀能夠使材料被吸入通過導管。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供了許多明顯的有益效果。第一,該裝置產(chǎn)生的微氣泡使擴散出現(xiàn)在分子水平上,所以增加了將由主體材料保持的注入材料的數(shù)量,并延長了持續(xù)擴散。第二,微氣泡和沖擊波可以通過比較簡單的機械裝置產(chǎn)生。第三,由該裝置產(chǎn)生的沖擊波的頻率或多個頻率可以用于許多用途,或者分解復雜結(jié)構(gòu)或者幫助合成結(jié)構(gòu)。第四,氣泡和沖擊波可以在整個材料內(nèi)均勻產(chǎn)生以便持續(xù)擴散。
盡管本發(fā)明的詳細描述是根據(jù)說明性的實施例進行的,本領(lǐng)域的技術(shù)人員對這些實施例和其它可選用的實施例可以作各種修改。本發(fā)明包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何修改和可替換的實施例。
權(quán)利要求
1.一種擴散器,它包括一個第一部件,具有一個包含表面干擾的表面;一個第二部件,相對于所述第一擴散部件定位,以形成一個第一材料和一個第二材料可以流過的通道;一個裝置,使所述第一材料相對于所述表面干擾通過所述通道,以在所述第一材料中形成氣泡,將所述第二材料擴散到所述第一材料中去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第二部件還具有一個包含表面干擾的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,一些所述表面干擾中包括壓槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的擴散器,其特征在于,所述壓槽包括開孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擴散器,其特征在于,所述壓槽包括溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述表面干擾包括突起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擴散器,其特征在于,所述突起包括局部隆起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的擴散器,其特征在于,所述突起包括山脊狀隆起。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件和所述第二部件都具有形成在其中的一個或多個小孔,來使所述第二材料進入到所述通道中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的擴散器,其特征在于,所述小孔形成在所述第一部件和所述第二部件中,來使兩種不同的材料通向所述通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,它還包括將所述第一和第二材料吸入通過所述通道的一個泵。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,它還包括驅(qū)動所述第一和第二材料通過所述通道的一個泵。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個圓柱形。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個盤形。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個圓錐形。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個球形。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個半球形。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴散器,其特征在于,所述第一材料相對表面干擾的移動,產(chǎn)生一個或多個離散頻率的沖擊波。
19.一種以一個第二材料擴散一個第一材料的方法,包括以下步驟將所述第一和第二材料輸入到形成在第一和第二部件之間的一個通道中,至少所述第一和第二部件中的一個具有一個面向所述通道的表面干擾;使所述第一材料相對所述表面干擾進行運動,來使所述第一和第二材料受到壓縮和減壓,導致所述第一材料中出現(xiàn)氣泡。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,所述輸入步驟包括,將所述第一和第二材料輸入到形成在第一和第二部件之間的一個通道中,其中所述第一和第二部件都具有一個面向所述通道的表面干擾。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,所述輸入步驟包括,將所述第一和第二材料輸入到形成在第一和第二部件之間的一個通道中,至少所述第一和第二部件中的一個具有一個其上制有壓槽的表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,所述輸入步驟包括,將所述第一和第二材料輸入到形成在第一和第二部件之間的一個通道中,至少所述第一和第二部件中的一個具有一個其上制有開孔的表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,所述輸入步驟包括,將所述第一和第二材料輸入到形成在第一和第二部件之間的一個通道中,至少所述第一和第二部件中的一個具有一個帶所述表面干擾的表面,所述表面干擾被設(shè)置成一排以一個已知的頻率來壓縮和減壓所述第一材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,所述輸入步驟包括,將所述第一和第二材料輸入到形成在第一和第二部件之間的一個通道中,至少所述第一和第二部件中的一個具有一個帶所述表面干擾的表面,所述表面干擾被設(shè)置成多排以各自離散的頻率來壓縮和減壓所述第一材料。
25.一種擴散器,它包括一個導管,一個第一材料和一個第二材料可以在其中流過;一個轉(zhuǎn)動部件,具有包括表面干擾的一個表面,轉(zhuǎn)動使所述第一和第二材料接觸;轉(zhuǎn)動所述轉(zhuǎn)動部件的裝置,使得所述表面干擾在所述第一材料中形成氣泡,來將所述第二材料擴散到所述第一材料中去。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的擴散器,其特征在于,所述擴散器還包括一個裝置,在所述第一和第二材料與所述轉(zhuǎn)動部件接觸之前,所述裝置將它們混合。
27.一種以一個第二材料擴散一個第一材料的方法,包括以下步驟將所述第一和第二材料輸入到一個導管內(nèi);轉(zhuǎn)動一個轉(zhuǎn)動部件,該轉(zhuǎn)動部件具有至少一個帶有在其上形成的、對著所述第一和第二材料的表面干擾的表面,來使所述第一和第二材料受到壓縮和減壓,導致所述第一材料出現(xiàn)氣泡。
28.一種擴散器,它包括一個第一部件,具有一個包含表面干擾的表面;一個第二部件,具有一個第一側(cè),相對于所述第一部件的所述表面設(shè)置第一側(cè),以在它們之間形成一個通道,從第一進口提供的一個第一材料基本上不間斷地流入并通過所述通道,從一個第二進口提供到所述第二部件的一個第二側(cè)的一個第二材料被引入到該通道中;一個裝置,用于將所述第一材料相對于所述表面干擾通過所述通道,使得在所述通道中的所述第一材料中形成氣泡,以將所述第二材料擴散到所述第一材料中去。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第二部件還具有一個包含表面干擾的表面。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述表面干擾中的一個或多個包括壓槽。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的擴散器,其特征在于,所述壓槽包括開孔。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的擴散器,其特征在于,所述壓槽包括溝槽。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述表面干擾包括突起。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的擴散器,其特征在于,所述突起包括局部隆起。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的擴散器,其特征在于,所述突起包括山脊狀隆起。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件和所述第二部件中的一個或者兩個都具有形成在其中的一個或多個小孔,來使所述第二材料,在和所述第一材料混合之前,進入到所述通道中。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的擴散器,其特征在于,所述小孔形成在所述第一部件和所述第二部件中,來使兩種不同的材料在相互混合之前,通向所述通道。
38.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,它還包括將所述第一和第二材料吸入通過所述通道的一個泵。
39.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,它還包括驅(qū)動所述第一和第二材料通過所述通道的一個泵。
40.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個圓柱形。
41.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個盤形。
42.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個圓錐形。
43.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個球形。
44.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第一部件具有一個半球形。
45.根據(jù)權(quán)利要求28所述的擴散器,其特征在于,所述第一材料相對表面干擾的移動,產(chǎn)生一個或多個離散頻率的沖擊波。
46.一種擴散一個第一材料和一個第二材料的方法,包括以下步驟將所述第一材料輸入到形成在一個第一部件和一個第二部件的一個第一側(cè)之間的一個通道中;將所述第二材料從所述第二部件的一個第二側(cè)輸入到所述通道中,其中,至少所述第一和第二部件中的一個包括面向所述通道的表面干擾;使所述第一材料相對所述表面干擾不間斷地在所述通道中流動,使所述第一和第二材料受到壓縮和減壓,導致所述第一材料中出現(xiàn)氣泡。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法,其特征在于,所述第一和第二部件都包括面向所述通道的表面干擾。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法,其特征在于,所述第一和第二部件中至少一個包括一個其上制有壓槽的表面。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法,其特征在于,所述第一和第二部件中至少一個包括一個其上制有開孔的表面。
50.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法,其特征在于,所述第一和第二部件中至少一個包括一個帶所述表面干擾的表面,所述表面干擾被設(shè)置成一排以一個已知的頻率來壓縮和減壓所述第一材料。
51.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法,其特征在于,所述第一和第二部件中至少一個包括一個帶表面干擾的表面,所述表面干擾被設(shè)置成多排以各自離散的頻率來壓縮和減壓所述第一材料。
52.一種擴散器,它包括一個第一部件,具有一個包含表面干擾的表面;一個第二部件,具有一個包含表面干擾的第一表面,相對于所述第一部件設(shè)置該表面干擾,以形成一個通道,一個第一材料基本上不間斷地在所述各個部件的表面之間流動并通過所述通道,所述第二部件還包括多個小孔;一個第一進口裝置,用于將所述第一材料引入到所述通道;一個第二進口裝置,用于將一個第二材料引入所述第二部件的一個第二表面,使得所述第二材料通過所述多個小孔輸入到所述通道中,來與所述第一材料混合;一個馬達,使所述第一和第二部件相對移動,當所述第一材料在該通道中時,該馬達使得在所述第一材料中形成氣泡,來將所述第二材料擴散到所述第一材料中去。
53.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法,其特征在于,所述第一材料是一種液體,第二材料是一種氣體。
全文摘要
一種擴散器(10)提供了將一個或多個注入材料擴散到一個主體材料中去的能力。一個轉(zhuǎn)子(12)和一個定子(30)相對轉(zhuǎn)動。注入材料被吸入通過在轉(zhuǎn)子和定子上的通孔(22)。當主體材料流過位于轉(zhuǎn)子(12)和定子(30)之間的一個區(qū)域時,這些通孔(22)還引起在主體材料中的紊流。當對齊的通孔(22)相通時出現(xiàn)激振,產(chǎn)生的能量使注入材料在主體材料中在特別高的程度上混合。在轉(zhuǎn)子和定子中的通孔型式可以被設(shè)計成在單一頻率或多個頻率下工作。工作頻率可能影響注入材料和主體材料之間的結(jié)合,也可能在分解復雜分子結(jié)構(gòu)方面具有效果。
文檔編號B01F7/16GK1627985SQ02829025
公開日2005年6月15日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月24日
發(fā)明者諾曼·L·伍坦, 安東尼·B·伍德 申請人:微擴散公司