一种旋流式微泡发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种旋流式微泡发生器，属于选矿、废水处理、废纸脱墨、水产品养殖和运输等多个领域。本实用新型装置包括三种结构，分别为自吸气式结构、非自吸气式结构、混流式结构。本实用新型具有充气性能好、能耗低、产生的微泡尺寸均匀且分布合理；可以根据实际情况改变进气口或出流口的形状、大小来达到自吸进气或两端都出流产生微泡的效果；供气方式可以采用自吸式供气或加压供气，并通过流体带入的方法使气体进入微泡发生器；具有结构简单、不易堵塞、维护方便的特点。
【专利说明】一种旋流式微泡发生器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种旋流式微泡发生器，属于选矿、废水处理、废纸脱墨、水产品养殖和运输等多个领域。
【背景技术】
[0002]微泡是微泡浮选中的至关重要的因素，不同的浮选需要不同尺寸和不同数量的微泡，如何产生适合于不同要求的微泡，是微泡浮选分离成功的关键，在实践中发现，产生获得小尺寸、稳定的微泡尤其重要。
[0003]微泡浮选本身是浮选业的巨大革新，目前在国外已被广泛应用于金属与非金属选矿、废水处理、废纸脱墨等多个领域。微泡浮选是根据不同的固态物质的表面性质差异，通过对液体和气体的作用不同而实现分选的。微泡的大小会直接影响其携带物粒的能力，微泡越小其比表面积就越大，每单位空气携带的物粒也越多，而且有利于提高粘性碰撞概率和惯性碰撞概率。但并不是越小的微泡其带物粒能力就越强，过小的微泡在浮选密度较大的物粒时，可能会造成浮力不够等不利因素。微泡浮选的重要关键技术在于如何获得尺寸、数量、分布合理的微泡。常用的微泡发生器主要有剪切发泡、微孔发泡、电解发泡和射流发泡等。剪切发泡虽然分选速度快，但是微泡尺寸严重分散，浮选效果很不理想；微孔发泡由于堵塞问题，使得微孔材料不能充分发挥作用；电解发泡，能源消耗量较大，运行费用高，而且微泡与矿粒的碰撞与吸附概率不高；作为微泡生成技术的一大变革，射流发泡技术能耗低、噪声小，但仍然在一定程度上存在生成的微泡尺寸和分布上不均匀、尺寸不够小等问题，这将影响微泡浮选的效果。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种旋流式微泡发生器，以用于克服现有发泡技术生成的微泡在尺寸和分布上不均匀等问题。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种旋流式微泡发生器，包括三种结构，分别为自吸气式结构、非自吸气式结构、混流式结构。
[0006]所述自吸气式结构、非自吸气式结构都包括入流口 1、进气口支架2、锥形型腔I 3、锥形型腔II 4、连接环5、橡胶垫圈6、凸台支架7、螺钉8、小孔9、出流口 10 ;其中入流口 I的一端与泵连接，入流口 I的另一端与圆形连接环5相切，连接环5两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接，连接环5与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接的连接部位设有橡胶垫圈6，锥形型腔I 3腔壁上均匀设有三个凸台支架7，三个凸台支架7分别通过螺钉8和进气口支架2连接，进气口支架2的中间有一根连接外部空气的中空管，锥形型腔I 3的一侧设有小孔9，锥形型腔II 4的一侧设有出流口 10。
[0007]所述混流式结构包括入流口 1、锥形型腔I 3、锥形型腔II 4、连接环5、橡胶垫圈6、小孔9、出流口 10;其中入流口 I的一端与泵连接，入流口 I的另一端与圆形连接环5相切，连接环5两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接，连接环5与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接的连接部位设有橡胶垫圈6，锥形型腔I 3的一侧设有小孔9，锥形型腔II 4的一侧设有出流口 10。
[0008]所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4可替换为柱形型腔、球形型腔、椭球形型腔；其中锥形型腔I 3、锥形型腔II 4可为相同型腔或者为不同型腔。
[0009]所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4可替换为柱形型腔、球形型腔、椭球形型腔；其中锥形型腔I 3、锥形型腔II 4为相同型腔。
[0010]所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间为紧贴或者之间留有的间隙。
[0011]所述凸台支架7采用焊接的方式焊接在锥形型腔I 3腔壁上。
[0012]所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径；其中，可设置小孔9的孔径为0.5mm-5mm,出流口 10的孔径为Imm-lOmm。
[0013]所述小孔9、出流口 10的孔径为相同；其中，可设置小孔9、出流口 10的孔径为Imm-1Omm0
[0014]本实用新型的工作原理是:
[0015]根据旋流式微泡发生器的结构，可分别根据需要构建三种不同类型的旋流式微泡发生器。
[0016]如果为自吸式结构的旋流式微泡发生器，则生成微泡的过程为:液体或固液混合流体经泵加压后，经过入流口 I沿着切线方向进入到连接环5中，接着沿锥形型腔I 3、锥形型腔II 4分别向两端前进，通过型腔的诱导作用形成旋流；旋流经型腔端部喷出后，在型腔的另一端将形成负压；通过设置的小孔9的孔径小于出流口 10的孔径使空气会从进气口支架2处通过自吸的方式吸入小孔9进入型腔，在旋流的强力作用下(指吸入的空气在旋流的强力作用下)，被粉碎成微泡；与流体(指液体或固液混合流体)一起喷出出流口 10。
[0017]如果为非自吸式结构的旋流式微泡发生器，则生成微泡的过程为:液体或固液混合流体经泵加压后，经过入流口 I沿着切线方向进入到连接环5中，接着沿锥形型腔I 3、锥形型腔II 4分别向两端前进，通过型腔的诱导作用形成旋流；旋流经型腔端部喷出后，在型腔的另一端将形成负压；通过设置小孔9的孔径小于出流口 10的孔径使空气会从进气口支架2处通过自吸且同时通过气泵主动供气进入型腔，在旋流的强力作用下(指吸入的空气在旋流的强力作用下)，被粉碎成微泡；与流体(指液体或固液混合流体)一起喷出出流口10。
[0018]如果为混流式结构的旋流式微泡发生器，则生成微泡的过程为:液体或固液混合流体经泵加压与由气泵加压的气体混合，形成气体与液体或者固液混合流体的混合流体，再经过入流口 I沿着切线方向进入到连接环5中，接着沿锥形型腔I 3、锥形型腔II 4分别向两端前进，通过型腔的诱导作用形成旋流；通过设置的小孔9的孔径等于出流口 10的孔径使气体(指由气泵加压的气体)在旋流的强力作用下，被粉碎成微泡；与流体(指液体或固液混合流体)从小孔9、出流口 10 —起喷出。
[0019]其中，图4给出了 CFD仿真的内部流体流动的流线轨迹图(针对自吸、非自吸的情况)；图5给出了通过CFD仿真的两个出流口情况时的内部流体流动的流线轨迹图(针对混流的情况)。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021]1、本实用新型涉及的微泡发生器结构简单，能有效防止堵塞。适用于金属矿山、非金属矿山、煤炭、造纸、废纸脱墨、工业废水处理、水产品养殖和运输等多个领域。
[0022]2、本实用新型提供三种给气方法，具有充气性能好、能耗低、产生的微泡尺寸均匀且分布合理。
[0023]3、本实用新型的三种给气方法中，自吸式的特点是:不需要气体加压泵，可以节约能源，但气体的最大流量与旋流产生的负压有关；非自吸式的特点是:气体的最大流量决定于气泵的压力，同时有负压自吸气的作用，通过气泵可以实现对气体流量的主动控制，便于实现对生成的微泡的尺寸和数量的控制，但此方法需要气体加压泵，有部分能源损失；混流式的特点是:气体的最大流量决定于气泵的压力，液体或固液混合流体经泵加压与由气泵加压的气体混合，形成气体与液体或者固液混合流体的混合流体，流入微泡发生器，通过气泵可以实现对气体流量的主动控制，便于实现对生成的微泡的尺寸和数量的控制，且有两个出流口，产生的微泡数量多，但此方法需要气体加压泵，同样有部分能源损失。
[0024]4、本实用新型可以根据实际情况改变进气口或出流口的形状、大小来达到自吸进气或两端都出流产生微泡的效果；供气方式可以采用自吸式供气或加压供气，并通过流体带入的方法使气体进入微泡发生器。
[0025]5、本实用新型可以根据实际情况改变旋流式微泡发生器的型腔，其型腔可以是锥形型腔、柱形型腔、球形型腔、椭球形型腔，其两个型腔可是相同型腔(对称型)或者为不同型腔(非对称型)。
[0026]6、本实用新型由于有三种给气方法，供不同的情况选用，且给气量可控，空气在旋流的强力作用下，被粉碎成微泡，因此具有充气性能好、能耗低、产生的微泡尺寸均匀且分布合理的特点。
[0027]7、本实用新型的旋流式微泡发生器，具有结构简单、不易堵塞、维护方便的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型的结构示意图；
[0029]图2为本实用新型的A-A剖面构造图；
[0030]图3为本实用新型的B向视图；
[0031]图4为本实用新型通过CFD仿真的内部流体流动的流线轨迹图；
[0032]图5为本实用新型通过CFD仿真的两个出流口情况时的内部流体流动的流线轨迹图；
[0033]图6为本实用新型中球形型腔旋流式微泡发生器结构图；
[0034]图7为本实用新型中球形型腔旋流式微泡发生器剖面图；
[0035]图8为本实用新型中锥形型腔与球形型腔组合的旋流式微泡发生器；
[0036]图中各标号:1为入流口、2为进气口支架、3为锥形型腔1、4为锥形型腔I1、5为连接环、6为橡胶垫圈、7为凸台支架、8为螺钉、9为小孔、10为出流口。
【具体实施方式】
[0037]实施例1:如图1-8所示，一种旋流式微泡发生器，包括三种结构，分别为自吸气式结构、非自吸气式结构、混流式结构。
[0038]所述自吸气式结构、非自吸气式结构都包括入流口 1、进气口支架2、锥形型腔I 3、锥形型腔II 4、连接环5、橡胶垫圈6、凸台支架7、螺钉8、小孔9、出流口 10 ;其中入流口 I的一端与泵连接，入流口 I的另一端与圆形连接环5相切，连接环5两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接，连接环5与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接的连接部位设有橡胶垫圈6，锥形型腔I 3腔壁上均匀设有三个凸台支架7，三个凸台支架7分别通过螺钉8和进气口支架2连接，进气口支架2的中间有一根连接外部空气的中空管，锥形型腔I 3的一侧设有小孔9，锥形型腔II 4的一侧设有出流口 10。
[0039]所述混流式结构包括入流口 1、锥形型腔I 3、锥形型腔II 4、连接环5、橡胶垫圈6、小孔9、出流口 10;其中入流口 I的一端与泵连接，入流口 I的另一端与圆形连接环5相切，连接环5两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接，连接环5与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接的连接部位设有橡胶垫圈6，锥形型腔I 3的一侧设有小孔9，锥形型腔II 4的一侧设有出流口 10。
[0040]所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4可替换为柱形型腔、球形型腔、椭球形型腔；其中锥形型腔I 3、锥形型腔II 4可为相同型腔或者为不同型腔(此种情况需为自吸气式结构或者为非自吸气式结构)。
[0041]所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4可替换为柱形型腔、球形型腔、椭球形型腔；其中锥形型腔I 3、锥形型腔II 4的为相同型腔(此种情况需为混流式结构)。
[0042]所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间为紧贴或者之间留有的间隙。
[0043]所述凸台支架7采用焊接的方式焊接在锥形型腔I 3腔壁上。
[0044]所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径；其中，可设置小孔9的孔径为0.5mm-5mm,出流口 10的孔径为Imm-lOmm。
[0045]所述小孔9、出流口 10的孔径为相同；其中，可设置小孔9、出流口 10的孔径为Imm-lOmm。
[0046]实施例2:如图1-8所示，一种旋流式微泡发生器为自吸气式结构或者为非自吸气式结构。
[0047]所述自吸气式结构、非自吸气式结构都包括入流口 1、进气口支架2、锥形型腔I 3、锥形型腔II 4、连接环5、橡胶垫圈6、凸台支架7、螺钉8、小孔9、出流口 10 ;其中入流口 I的一端与泵连接，入流口 I的另一端与圆形连接环5相切，连接环5两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接，连接环5与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接的连接部位设有橡胶垫圈6，锥形型腔I 3腔壁上均匀设有三个凸台支架7，三个凸台支架7分别通过螺钉8和进气口支架2连接，进气口支架2的中间有一根连接外部空气的中空管，锥形型腔I 3的一侧设有小孔9，锥形型腔II 4的一侧设有出流口 10。具体如图1-3所示。
[0048]所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间留有2mm的间隙。
[0049]所述凸台支架7采用焊接的方式焊接在锥形型腔I 3腔壁上。
[0050]所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径；其中，可设置小孔9的孔径为0.5mm,出流口 10的孔径为1mm。
[0051]实施例3:如图1-8所示，一种旋流式微泡发生器为混流式结构。
[0052]所述混流式结构包括入流口 1、锥形型腔I 3、锥形型腔II 4、连接环5、橡胶垫圈6、小孔9、出流口 10;其中入流口 I的一端与泵连接，入流口 I的另一端与圆形连接环5相切，连接环5两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接，连接环5与锥形型腔I 3、锥形型腔II 4连接的连接部位设有橡胶垫圈6，锥形型腔I 3的一侧设有小孔9，锥形型腔II 4的一侧设有出流口 10。
[0053]所述小孔9、出流口 10的孔径为相同；其中，可设置小孔9、出流口 10的孔径为
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[0054]实施例4:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4 一个为锥形型腔，一个为球形型腔(表示锥形型腔I 3、锥形型腔II 4可分别为锥形型腔、球形型腔，或者分别为球形型腔、锥形型腔)，具体如图8所示；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间留有3mm的间隙；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同:小孔9的孔径小于出流口 10的孔径；其中，可设置小孔9的孔径为5mm，出流口 10的孔径为7mm。
[0055]实施例5:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4都为椭球形型腔；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间留有6_的间隙；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为4mm,出流口 10的孔径为10mm。
[0056]实施例6:如图1-8所示，与实施例3情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4都为椭球形型腔；所述小孔9、出流口 10的孔径为相同；其中，可设置小孔9的孔径为4mm,出流口 10的孔径为4mm。
[0057]实施例7:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4都为柱形型腔；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间紧贴；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为3mm,出流口 10的孔径为10mm。
[0058]实施例8:如图1-8所示，与实施例3情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4都为柱形型腔；所述小孔9、出流口 10的孔径为相同；其中，可设置小孔9的孔径为10mm，出流口 10的孔径为10mm。
[0059]实施例9:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4 一个为锥形型腔，一个为柱形型腔；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间紧贴；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为3mm,出流口 10的孔径为6mm。
[0060]实施例10:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4 一个为椭球形型腔，一个为柱形型腔；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间留有3mm间隙；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为5mm，出流口 10的孔径为10mm。
[0061]实施例11:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4 一个为椭球形型腔，一个为锥形型腔；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间紧贴；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为4.5mm,出流口 10的孔径为9mm。
[0062]实施例12:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4同时替换为球形型腔，具体如图6-7所示；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间留有2.8mm间隙；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为5臟，出流口 10的孔径为9.5mm。
[0063]实施例13:如图1-8所示，与实施例3情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4同时替换为球形型腔，具体如图6-7所示；所述小孔9、出流口 10的孔径为相同；其中，可设置小孔9的孔径为7.5mm,出流口 10的孔径为7.5_。
[0064]实施例14:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4 一个为球形型腔，一个为柱形型腔；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间留有2.1mm间隙；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为3.5mm,出流口 10的孔径为8mm。
[0065]实施例15:如图1-8所示，与实施例2情况基本相同，只是所述锥形型腔I 3、锥形型腔II 4 一个为球形型腔，一个为椭球形型腔；所述进气口支架2处的中空管与小孔9之间留有3mm间隙；所述小孔9、出流口 10的孔径为不同；其中，小孔9的孔径小于出流口 10的孔径:可设置小孔9的孔径为4mm,出流口 10的孔径为9mm。
[0066]上面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种旋流式微泡发生器，其特征在于:包括三种结构，分别为自吸气式结构、非自吸气式结构、混流式结构； 所述自吸气式结构、非自吸气式结构都包括入流口(1)、进气口支架(2)、锥形型腔I(3)、锥形型腔II (4)、连接环(5)、橡胶垫圈(6)、凸台支架(7)、螺钉(8)、小孔(9)、出流口(10 );其中入流口( 1)的一端与泵连接，入流口( 1)的另一端与圆形连接环(5 )相切，连接环(5)两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)连接，连接环(5)与锥形型腔I(3)、锥形型腔II (4)连接的连接部位设有橡胶垫圈(6)，锥形型腔I (3)腔壁上均匀设有三个凸台支架(7)，三个凸台支架(7)分别通过螺钉(8)和进气口支架(2)连接，进气口支架(2)的中间有一根连接外部空气的中空管，锥形型腔I (3)的一侧设有小孔(9)，锥形型腔II (4)的一侧设有出流口(10)； 所述混流式结构包括入流口(1)、锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)、连接环(5)、橡胶垫圈(6)、小孔(9)、出流口(10);其中入流口(1)的一端与泵连接，入流口(1)的另一端与圆形连接环(5)相切，连接环(5)两侧设有的螺纹分别与锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)连接，连接环(5)与锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)连接的连接部位设有橡胶垫圈(6)，锥形型腔I (3)的一侧设有小孔(9)，锥形型腔II (4)的一侧设有出流口(10)。
2.根据权利要求1所述的旋流式微泡发生器，其特征在于:所述自吸气式结构、非自吸气式结构中，锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)可替换为柱形型腔、球形型腔、椭球形型腔；其中锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)可为相同型腔或者为不同型腔。
3.根据权利要求1所述的旋流式微泡发生器，其特征在于:所述混流式结构中，锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)可替换为柱形型腔、球形型腔、椭球形型腔；其中锥形型腔I (3)、锥形型腔II (4)为相同型腔。
4.根据权利要求1所述的旋流式微泡发生器，其特征在于:所述自吸气式结构、非自吸气式结构中，进气口支架(2 )处的中空管与小孔(9 )之间为紧贴或者之间留有的间隙。
5.根据权利要求1所述的旋流式微泡发生器，其特征在于:所述自吸气式结构、非自吸气式结构中，凸台支架(7)采用焊接的方式焊接在锥形型腔I (3)腔壁上。
6.根据权利要求1所述的旋流式微泡发生器，其特征在于:所述自吸气式结构、非自吸气式结构中，小孔(9)、出流口(10)的孔径为不同；其中小孔(9)的孔径小于出流口(10)的孔径。
7.根据权利要求1所述的旋流式微泡发生器，其特征在于:所述混流式结构中，小孔(9)、出流口(10)的孔径为相同。
【文档编号】B03D1/02GK204121992SQ201420377296
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】邓久帅, 李浙昆, 何伟, 余国瑞, 樊瑜瑾, 施文丽, 何邦贵 申请人:昆明理工大学