[发明专利]一种单气泡发生装置

说明书

技术领域：

本发明属于仪器、仪表技术领域，具体涉及一种单气泡发生装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，越来越多的科学实验研究和两相流仪器仪表(如非接触式气泡检测传感器)标定需要相关系统和装置能够为毫米级管道连续提供形态相似且直径略小于管道尺寸的单串球形气泡流。

中国发明专利申请200810167133.2公开了一种微小气泡发生装置，可以用来大量且高效地产生直径均等的微小气泡的。在该装置中，汇集在负压气体轴的气体通过由外部液体和高速旋转的液体形成的缝隙时，被切断形成微小气泡，且与液体一同被大量吐出。

中国发明专利申请200910042161.6公开了一种微气泡生成装置，该装置利用T型三通的相分配功能并调节压力的变化将分配得到的分散相变成微米级的气泡流。

现有的气泡发生装置大多只能用来产生微米级的气泡，气泡位置分布不均匀，容易聚集，气泡大小远小于管道尺寸，且同一横截面上存在大量气泡。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种单气泡发生装置，以能为毫米级管道连续提供形态相似且直径略小于管道尺寸的毫米级球形气泡。该装置能够为气液两相流实验提供2.0-3.8mm的球形气泡，以能满足多用应用和研究领域对毫米级气泡的需要，如球形气泡在毛细管道中的形态变化以及气泡检测传感器的标定。

为达到上述目的，本发明通过如下的技术方案予以实现：

一种单气泡发生装置，包括液相供给系统、气相供给系统、混相器和导出管；其中，液相供给系统包括液相输送泵、第一阀门、第二阀门及液相流量计，气相供给系统包括压缩气体钢瓶和气体质量流量控制器；液相输送泵的出口分为两路，一路上的管道上设有第一阀门，另一路的管道上通过第二阀门连接液相流量计的入口，液相流量计的出口连接混相器的液相入口；压缩气体钢瓶的出口连接气体质量流量控制器的入口，气体质量流量控制器的出口连接混相器的气相入口，混相器的出口连接导出管的入口。

本发明进一步的改进在于：混相器包括从左至右依次设置的液相输入端、液相/气相输送通道、喷嘴和气泡输出端以及设置在液相/气相输送通道周向上的气相输入端；液相流量计的出口连接液相输入端的入口，气体质量流量控制器的出口连接气相输入端的入口。

本发明进一步的改进在于：液相/气相输送通道的中心开设有气相通道，气相通道的周向开设有6个均匀布置的液相通道。

本发明进一步的改进在于：气相通道和6个液相通道的截面均为圆形。

本发明进一步的改进在于：混相器的材质为不锈钢。

本发明进一步的改进在于：喷嘴的出口处设置有不锈钢毛细管。

本发明进一步的改进在于：所述不锈钢毛细管直径范围为0.2-1.5mm。

本发明进一步的改进在于：液相输送泵能够代替为计量泵或注射泵代替。

本发明进一步的改进在于：压缩气体钢瓶能够代替为注射泵。

本发明进一步的改进在于：导出管为外径10mm、内径4mm的有机玻璃管。

相比于现有技术，本发明的优点和有益效果为：

1)本发明提供了一种可为毫米级管道连续提供形态相似且直径略小于管道尺寸的形气泡的发生装置；该装置利用特制混相器使得气相从喷嘴喷出后在液相的剪切作用下形成单个气泡，且气泡大小可通过控制喷嘴大小和液相/气相流量进行调节，从而有效解决某些领域对单串球形气泡流的需求，具有广阔的市场前景；

2)进一步地，本发明提供的特制混相器主要由在圆柱上加工相关孔道结构而成，因而具有结构简单、安装方便等特点。

附图说明：

图1为单气泡发生装置系统图。

图2为混相器三维立体示意图。

图3为混相器液相/气相输入端的结构示意图，其中，图3(a)为俯视图，图3(b)为图3(a)的A-A向剖视图。

图4为混相器的液相/气相输送通道(含气相输入端)的结构示意图，其中，图4(a)为俯视图，图4(b)为图4(a)的A-A向剖视图。

图5为混相器的喷嘴的结构示意图，其中，图5(a)为俯视图，图5(b)为图5(a)的A-A向剖视图。

图6为不同折算液速和气速下气泡在某个时刻的分布和大小图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明。需要说明的是，具体实施方式及相关说明只是进一步阐释本发明的技术特征，而不限定本发明要求保护的范围。