專利名稱：在液體中形成微細氣泡的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及制糖技術領域，尤其是氣浮分離法制糖新技術領域。
背景技術：
制糖生產中對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發生化學反應形成絮物， 絮凝物網絡了糖液中的微小氣泡及大量非糖分物質浮至糖液表面形成浮渣，通過簡單物 理分離去除絮凝物浮渣后，糖液得到凈化。對于氣浮清凈方法，糖液中的氣泡數量和質 量(氣泡大小)對清凈效果起著決定作用，因此制(氣)泡方法和制泡設備是氣浮系統 中十分關鍵的技術。
發明內容
本發明的目的是提出一種在液體中形成微細氣泡的方法及其設備，其具有設備簡單、 能形成氣泡小、數量多等特點，它適應于制糖生產中對糖液的氣浮清凈處理，也適應于 其它液體的氣浮清凈處理，如工業污水的氣浮清凈處理等。
本發明的目的可通過如下技術方案來實現
在液體中形成微細氣泡的方法，其特征在于包括有如下過程
A. 泡態流形成，利用壓縮氣體或機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. 泡態流噴射，高壓作用于過程A形成的泡態流，使之通過較小的孔頸形成噴射泡態流。
進一步的方案是該方法還包括有如下過程
C. 泡態流撞擊，讓過程B的噴射泡態流射向遮擋物進行物理撞擊，通過高速的泡態
流與遮擋物的強烈碰撞，泡態流中的氣泡裂變得更細小，數量進一步大幅增加。
作為優化，過程B的高壓作用來自于過程A。
過程A中所述的機械方式包括機械攪拌、機械振動或超聲波振動或通過將液體減壓
來釋放溶解氣體。
在液體中形成微細氣泡的設備，包括有液體輸送泵、空氣壓縮機和氣泡形成裝置， 其特征在于所述的氣泡形成裝置包括有一液流管，液流管的一端為進液口，進液口與 液體輸送泵連接，液流管的另一端為收縮狀的噴射管， 一個由殼體構成的壓縮空氣腔通 過多孔間壁與液流管內相連通，該多孔間壁具有多個微小通氣孔，壓縮空氣腔與空氣壓 縮機管連通。
進一歩的方案是 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 的軸線即泡態流的噴射方向夾角可在10 90度范圍內變動。
作為優化，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。
作為優化，所述噴射管為圓錐形收縮段或圓柱形收縮段。 與現有技術對比，本發明具有如下實質性特點和顯著進步
1. 本發明提出物理制泡、增泡，可避免化學制泡給液體帶入化學物而污染液體。
2. 本發明設備簡單，制泡過程無機械運動部件，因而可靠性高，運行成本低少，適 合于各種規模的糖廠使用。
3. 本發明可通過控制制泡液體的流量來控制進入氣浮系統的有效氣泡量，從而能很 好地控制氣浮清凈的工藝較果。
4. 本發明制泡效率大大高于現有制泡方式。經過本發明制泡設備的被制泡液體，其
制泡率可達50~95%，在液體中形成的氣泡小、數量多，提供的浮升動力大，特別 適用于糖廠的糖液氣浮清凈處理。
5. 本發明制泡方法和設備可使糖漿氣浮清凈工藝中糖漿錘度提高3 5Bx，對于提高 糖液清凈效果，提高產能，減少煮糖用汽，節約熱能，有明顯效果。
圖1為本發明的在液體中形成微細氣泡的方法過程及原理圖； 圖2為本發明的在液體中形成微細氣泡的設備原理圖； 圖3為本發明的在液體中形成微細氣泡的設備實施例一結構示意圖； 圖4為本發明的在液體中形成微細氣泡的設備實施例二結構示意圖； 圖5為本發明的在液體中形成微細氣泡的設備實施例三結構示意圖； 圖6為本發明的在液體中形成微細氣泡的設備實施例四結構示意圖；
具體實施例方式
參考圖1，圖1表示了本發明的在液體中形成微細氣泡的方法，其包括有如下過程
A. 泡態流形成，首先利用壓縮氣體或機械攪拌或振動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 體稱之為泡態流，泡態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氣泡大小的要求；
B. 泡態流噴射，過程A中被制泡液體形成泡態流之后，再高壓作用于該泡態流， 使之通過細小的孔頸形成噴射泡態流，所述高壓作用可以在過程A泡態流形成 時實現，也可以讓泡態流通過增壓泵來實現，在此過程中，泡態流通過收縮的孔 頸而被壓縮，擠壓應力作用于泡態流中的氣泡，同時泡態流的流層之間形成強烈 的剪切應力作用于液體內部的氣泡，泡態流中的氣泡受擠壓應力與剪切應力的復 合作用，被分割變得更加細小，氣泡的數量獲得大幅增加；
為了使泡態流內獲得更多、更細的氣泡，可以增加如下過程
C. 泡態流撞擊，將過程B中完成擠壓與流層剪切后的噴射泡態流射向遮擋物進 行物理撞擊，通過高速泡態流與遮擋物的強烈碰撞，泡態流中的氣泡裂變得更細 小，數量進一步大幅增加。
本發明提出一種在液體中形成微細氣泡的設備，其原理如圖2所示， 實施例一
參考圖4，本發明提出一種在液體中形成微細氣泡的設備，包括有液體輸送泵l、空 氣壓縮機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 進液口，進液口通過閥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 ， 一個由殼體3構成的與液流管4內連通的壓縮空氣腔30 外套于液流管4，壓縮空氣腔30通過閥21與空氣壓縮機2管連通，壓縮空氣腔30與液
流管4內相連部分設有多孔間壁41，該多孔間壁41具有多個微小通氣孔。
根據需要， 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度范圍內變動。
實施例二
結合參考圖5，作為實施例一的改進，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氣體的液體。 上述實施例的工作過程是
要被制泡的液體由液體輸送泵1通過輸液管進入液流管4，將液體增壓，通過閥11 調節要形成泡態流的液體流量，液體流進入液流管4的同時，壓縮空氣由空氣壓縮機2 送入壓縮空氣腔30內，并通過多孔間壁41進入到液流管4內與液體進行充分混合，通 過流體的剪切等因素作用，流經液流管4的液體形成了含有豐富氣泡的流體，即泡態流。 多孔間壁41為金屬圓柱體，表面有均布細孔，孔徑在2微米~6毫米之間，視被制泡液 體的性質和制泡的大小及數量要求而定。壓縮空氣壓力為0.05 1.0Mpa，視被制泡液體的 流量和對泡的數量及大小要求而定。
泡態流在進液管1中的液體壓力和壓縮空氣管2的氣體壓力的共同推動下通過噴射 管5，使形成高速泡態噴射流，在噴射前后，泡態流受到擠壓和剪切應力的雙重作用，使 泡態流內的氣泡得到分割，尺寸變得更小，數量變得更多。
完成噴射過程中的擠壓和剪切后，泡態流再高速射向撞擊板6，在撞擊板6表面，泡 態流中的氣泡經強烈碰撞而裂變得更細小，氣泡數量獲得進一步增加。撞擊板6與泡態 射流的夾角可為10~90度，視被制泡液體的流量和對泡的數量及大小要求而調整。
實施例三
結合參考圖6， 一些對液體中氣泡要求不高的場合，可以省去撞擊板6的結構，其工 作原理同上。 實施例四
也可以將泡態流形成和泡態流噴射設計為分體結構。例如，參考圖3，另一種在液體中形成微細氣泡的設備，包括有液體輸送泵l、空氣壓縮機 2和氣泡形成裝置，所述的氣泡形成裝置包括泡態流形成箱8和泡態流噴射裝置，泡態流 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2管連通，泡態 流形成箱8內設置有可使液體引入氣泡的攪拌機或機械震動機或超聲波震動儀器，泡態 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與泡態流形成箱8管連接。
根據需要， 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 度范圍內變動。
權利要求
1.在液體中形成微細氣泡的方法，其特征在于包括有如下過程A.泡態流形成，利用壓縮氣體或機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.泡態流噴射，高壓作用于過程A形成的泡態流，使之通過較小的孔頸形成噴射泡態流。
2. 根據權利要求1所述的在液體中形成微細氣泡的方法，其特征在于還包括有如下過程C. 泡態流撞擊，讓過程B的噴射泡態流射向遮擋物進行物理撞擊，通過高速的泡 態流與遮擋物的強烈碰撞，泡態流中的氣泡裂變得更細小，數量進一步大幅增加。
3. 如權利要求1或2所述的液體中形成微細氣泡的方法，其特征在于過程B的高壓作 用來自于過程A。
4. 如權利要求1或2所述的液體中形成微細氣泡的方法，其特征在于過程A中所述的 機械方式包括機械攪拌、機械振動、超聲波振動或通過將液體減壓來釋放溶解氣體。
5. 在液體中形成微細氣泡的設備，包括有液體輸送泵、空氣壓縮機和氣泡形成裝置，其特征在于所述的氣泡形成裝置包括有一液流管，液流管的一端為進液口，進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， 一個由殼體構成的，壓縮空氣 腔通過多孔間壁與液流管內相連通，該多孔間壁具有多個微小通氣孔，壓縮空氣腔與 空氣壓縮機管連通。
6. 如權利要求5所述的在液體中形成微細氣泡的設備，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. 如權利要求5所述的在液體中形成微細氣泡的設備，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. 如權利要求5所述的在液體中形成微細氣泡的設備，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. 如權利要求5至8所述的任一種在液體中形成微細氣泡的設備，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. 如權利要求6所述的在液體中形成微細氣泡的設備，其特征在于撞擊板與噴射 管的軸線方向夾角可在10 90度范圍內變動。
全文摘要
本發明涉及氣浮分離法制糖新技術領域。提出一種在液體中形成微細氣泡的方法和設備，其方法包括的過程有泡態流形成、泡態流噴射及泡態流撞擊，設備包括有液體輸送泵、空氣壓縮機和氣泡形成裝置，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液口，另一端為收縮狀的噴射管，一個由殼體構成的壓縮空氣腔通過多孔間壁與液流管內相連通，空氣壓縮腔與空氣壓縮機管連通，一塊撞擊板置于噴射管的噴射口外。本發明物理制泡、增泡方法，對液體無污染；設備簡單，制泡過程無機械運動部件，可靠性高，運行成本低少；制泡效率高；在液體中形成的氣泡小、數量多，提供的浮升動力大，對于糖廠提高糖液清凈質量、提高產能，減少煮糖用汽，節約熱能，有明顯效果。
文檔編號C13B20/00GK101096000SQ20071002807
公開日2008年1月2日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者姚志敏, 瀟 孫, 許廣球, 謝晉謀, 黃向陽, 黃廷冠 申請人:廣州甘蔗糖業研究所