专利名称：气体与液体的溶解混合方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明是关于溶解和混合气体与液体的一种方法及装置，其中气体与液体间的反应是在压力下发生，或其中受压水与溶解于其中成为过饱和状态的气体一起供给。
背景技术：
已知的用于溶解混合气体与液体的装置，包括具有限流部以缩小流体流路的气体吸入器，该气体吸入器将气体吸入到液体中以便形成一种气液混合流，如本申请人在日本待审查专利申请公开号H6-285345中所披露。此气体吸入器包括由管道形成的扩大部，亦即限流部逐渐扩大的下游，并且包括在限流部稍许下游处的一气体流入流路。由压力向吸入器中供送液体。通过压力供送的液体流，在限流部形成负压以吸入气体，以此形成气液混合流。
在上述专利申请公开文件中所披露的气液混合装置情况下，供送液体的压力变得相当高，这是由于液体供给操作是通过液体中供给气体的操作，是利用压力供送液体的能量，亦即由流动速度产生的负压来操作。这便产生了一个问题由于泵动力能量消耗大，并需提供高的泵送压力，因而泵作为压送手端费用昂贵，而且对泵的选择幅度也很狭小。
本发明是根据上述已知技术的问题而构思开发的，其目的在于提供一种能以较少能量可有效地进行气液反应或气液溶解的气液溶解混合方法与装置。
发明内容
揭述本发明是一种气液溶解混合方法，包括以下各步骤提供一喷射部，它设置在填充有气体的混合容器上部，用来将液体向水平方向以约5m/s-15m/s的流速注入容器内；提供一限流部，用于在上述混合容器下游保持混合容器内的加压状态；将液体从注射部注入到混合容器中，以引起混合容器中的气体与注入液体在加压状态下进行反应和溶解，并促使含有溶解气体的液体从混合容器的下部流出，当容器的气体溶解到液体中而导致混合容器中的气体减少时，停止向混合容器中供送液体，将气体供入混合容器，以及交替进行液体注入和向混合容器中供入气体的操作。
进一步，本发明是一种溶解混合气体与液休的方法，包括以下一些步骤提供一注射部，它具有可部分限制流路的限流部和具有在其稍许下游从外部引入气体的气体流入口而形成的气体吸入器，在充有气体的混合容器的上部安装注射部；装设一限制流路的限流器，用于在混合容器下游保持加压状态；以约5m/s至约15m/s范围的流速将液体从注射部注入到混合容器中，使混合容器中的气体与所注入的液体进行反应或溶解，并促使含有溶解气体的液体从混合容器的下部流出；当气体溶入液体而使混合容器中的气体减少时，通过对混合容器内部减压向经注射部吸取器吸入气体的混合容器中注入液体；当混合容器中气体增加时，随着停止混合容器内减压以便停止从吸取器中吸入气体而进行只有液体注入；以及交替进行仅仅注入液体的操作和伴随以由注射部吸入气体而注入液体的操作。
而且，本发明是一种气液溶解混合方法，包括以下各步骤提供一注射部，用于在填充有气体的混合容器的上部向水平方向以约5m/s至约15m/s的流速范围注入液体，设置一限制流路的限流器，用于在混合容器下游的混合器内保持加压状态；从注射部将液体注入混合容器内使混合容器内的气体与注入的液体在加压状态下进行反应或溶解并促使含有溶解气体的液体从混合容器的下部流出；以及当气体溶解于液体中使混合器内的气体减少时便将气体注入到注射部上游的液体供送管道内，泵送压力稍许高于液体的供送压力(小于液体供送压力的110％)。根据该气液溶解混合方法，当混合容器内的气体由于气体溶入液体而减少时，便以稍许大于混合容器内气体压力(小于混合容器内气体压力的110％)的一定压力将气体注入混合容器内。
进一步，在混合容器内的液面应调节到注射部出口的高度。
进一步，本发明是一种气体与液体的溶解混合装置，它包括一填充气体的混合容器；一注射部，例如，在混合容器上部装设的喷嘴，用于将液体向水平方向以约5m/s至约15m/s的流速注射到密闭状态混合容器内；一设置于混合容器下部的液体流出口；以及一装设于液体流出口下游用于限制流路的限流器，包括用于保持混合容器内加压状态的一压力调节阀和其它一些限流器，在此混合装置内将液从注射部注入混合容器内使混合器的气体与注入的液体进行反应溶解，并促使含有溶解气体的液体通过出口和限流器流出。进一步，在混合容器上部与注射部下游一侧设置一换向阀，装设在输送阀上游的一气体罐，以及设于气体罐上游的一气体注入手端，包括气体供给源如压缩机和气体钢筒。
而且，本发明是一气体与液体溶解混合装置，包括一限流部，为流路的限制部分，为细腰管(venturi rube)形状；在限流部稍许下游处形成的圆筒状流路的限流器其内经稍许大于限流部；在圆筒状流路下游设置一扩大部，是一逐渐扩大的管道；一连接于圆筒状流路的注射部，它具有从外部吸入气体的气体入口，注射部是装设于充有气体的混合容器的上部，并且开口进入混合容器；一设于混合容器下部的液体流出口；一设于管道之一上用于限制流路的限流器，在流出口下游，用于保持混合容器内的加压状态；以及一设于另一管道上的开关阀门，在该混合装置中将液体从注射部注入密闭状态的混合容器中使混合容器内的气体与注入的液体产生溶解反应并且通过流出口和限流部供给含有溶解气体的液体。
更进一步，还可将具有注射部的多个混合容器彼此平行装设；每一注射部通过一管道连接于一液体供给源；以及一管道和一限流器，装设于每个混合容器的出口处。
另外，本发明是一气体与液体溶解混合装置，它包括一填充有气体的混合容器；一注射部，如设于混合容器上部的喷嘴，用于将液体以约5m/s至约15m/s流速向水平方向注入处于密闭状态的混合容器中；一个例如泵的液体供给装置用于供送液体；一气体供给装置，用于将气体以稍许高于液体供给压力(小于液体供给压力的110％)的一定压力在注射部上游的流路中供入流体流路；一装设于混合容器下部的液体出口；以及一限制流路的限流器，设于流出口下游，它包括用于保持混合容器中处于加压状态的一压力调节阀和其它一些限流器，在此气液溶解混合装置中，将液体从注射部注入混合容器内，使混合容器内的气体与注入的液体发生反应或溶解，并供给含有溶解气体的液体，通过出口和限流器流出。此外，气体供给装置是将气体供入混合容器中，供气的泵压力稍许高于混合容器内气体的压力(小于混合容器内气体压力的110％)。
进一步，还提供了一种气体液体的溶解混合装置，其中气体供给装置包括设置于压缩机等下游的一气体罐和设置于气体罐下游的一限流器如一阀门或一固定限流器，以及其中气体被供入液体供送管道中和混合容器中，泵送压力稍许高于每一预定期的液体供给压力或视气体的预定条件而定 。
还有，根据本发明该气体与液体溶解混合装置是一种用于溶解混合气体与液体的装置，其中另一混合容器，与上述的相似，它通过一管道被串联连接于出口的下游；此管道连接于混合容器的上部；以及一限流器连接于另一混合容器出口。
而且，还设置有一隔板，用于将注射的液体与其下面的液体隔离，隔板沿注射部注射液体的方向有一预定距离。流出口是设置于混合容器各壁面上，但不设于容器内面对液体注射方向的壁面止，也可设置于其附近的一些壁面上。另一种方案，是提供气体与液体溶解混合装置，其中一隔板是顺着液体注入方向装设于注射部的下方，而流出口设置于隔板下方并且基本上直接在注射部之下，在面向注射部的隔板上设有透孔，并且透孔下部相对较大。
本发明溶解混合气体与液体的方法及装置的实施方式，现将结合各附图加以描述。
图1和图2是本发明的第1实施例。图1表示通过压力供送液体的开始状态，图2表示在在装置处于正常运转过程中的状态。在该实施例中，喷嘴12作为注射部连接于管道10用于供给液体，它同时又连接于密闭形式的混合容器14的上部。限流器20是通过从流出口16向下延伸的管道18连接于混合容器14的上部，而用于输料的管道22是连接于限流器20的下游。虽然图1中所示限流器为1固定限流器，但还可使用可变限流器如阀门等。
在该实施例的气液混合溶解装置中，其中溶解有气体的液体从外部经过管道10流向喷嘴12。被喷嘴12加速的液体便以喷射液15注射到混合容器14中。混合容器14预先填充有需溶解于液体中的气体，并且气体的体积被流入的液体压缩而在混合容器14中逐渐形成加压状态。在混合容器14内于这样的加压状态下，气体与液体之间发生反应或溶解。
为使气体与液体之间有效地发生反应或溶解，被加速液体的喷射液15的流速，当考虑到能量效率时，必须至少为5.0m/s数量级，并且最好约为10m/s。然而，流速超过15m/s将不能促进气体与液体之间的反应，并且只能导致增加泵送液体而用压力需要的能量。为达到这样的流速，在喷嘴12的流出口的注射口13的截面面积是按照由一连续公式导出的如下关系表达式来设定的。
S1＝Q/U(1)式中S1代表注射口的截面面积(m2)；Q代表液体流量(m3/s)；U代表注液体流速(m/s)。
与混合反应器14内气体反应后的液体，通过连接于流出口16的管道18从混合容器中流出。由于流出口16是设置于混合容器14的下部，所以容器内填充的气体并不流出，而只是液体流出，并且由于限流器20产生的加速作用而使通过管18后的液体具有更高的流速。根据通过限流器20的液体的流速，混合容器的被带入加压状态，并且液体在通过限流器20后又通过管道22从混合装置中流出。在限流器20的截面面积与混合容器内压力之间存在如下关系式P1＝PQ2/2S22 (2)式中P代表液体的密度(Kg/m3)；P1代表混合容器内的压力(表压)(Pa)；及S2代表限流器的截面面积(m2)。
在此实施例中，在正常操作过程中，当液面24接近于喷嘴12的注射口13位置时，便能获得气体与液体间更加有效的反应或溶解。如果在混合容器14每个部分的体积与容器内压力之间存在如下关系，则液面便可设定于这样的位置。
P1/P0＝V1/V0-1 (3)式中P0代表注入液体前混合容器内的压力(Pa)；P1代表密封后容器内的压力(Pa)；V0代表混合容器的体积(m3)；V1代表混合反应器喷嘴注射口上面混合部分的体积(m3)。
根据实施本发明的这一实施例，所采用的气液溶解混合装置，由于不通过压力吸入和供给液体并能以高效获得气体与液体的混合，因而能够用相对低的能量水平进行运转。而且，由于液体是在容器下部收集，故气体不会由流出口16流出。因而，气体不致浪费，而以高效使用。虽然由于气体溶入液体的结果而使混合容器14中的气体减少，当其减少到一定水平时混合容器可按照需要利用气体钢瓶和压缩机等进行充气加料，此过程以后可视需而重复。
其次，图3表示本发明的第2实施例。该实施例中的气液溶解混合装置，设置有一导管部26，该导管部被位于第1实施例气液溶解混合装置中喷射液15从喷嘴12中流入区域的一隔板25分隔开。其中使用的其它各种条件和方法与第1实施例相似。
在该第2实施中，喷射液15被导管部26隔离在一狭小的空间内，而且在此导管部26内产生的各种大小的涡流可使气体与液体间达到高度接触状态，以此引起导管26内气体与液体的高效反应或溶解。导管部26的尺寸大小，优选设定为较喷射液15的直径大10至20倍。而且，在本实施例中，液面越接近喷嘴12，则气体与液体间的接触水平越高。
图4是表示本发明第3实施例的一种气液溶解混合装置。在此实施例中，混合容器28由环状的管道29构成。在本实施例中，也可获得与第2实施例中隔板等同的作用，是通过形成与喷嘴12连续的、尺寸比喷射液15直径大10至20倍的管道29的内径，由此可预期有相同的效果。本实施例所使用的其它各种条件与方法，均与第1实施例相同。
虽然本实施例中管道29具有螺旋构型，但管道构型可任意设定，只要液体喷射是从喷嘴12向水平方向以5.0m/s或更高的流速注入；流体出口16位于喷射液15入口之下；以及限流器设于管道下游。在此情况下，液面最好设于喷嘴注射口附近，如第1实施例所述。
图5是表示本发明第4实施例的气体与液体溶解混合装置。与上述这些实施例相同的一些部分，以相同的参考编号标示，这里不再重述。图5表示完整的装置构型。在本实施例中，供料管道32和一输料管道34，连接于泵30。一止回阀35设置于输送管道34的途中，以及一气体管道36作为气体注入手端连接于输料管下游途中。输料管道34连接于喷嘴12并连接于混合容器14的上部，混合容器密闭，含有加压状态的气体。一压缩机39作为气体注入手端通过止回阀38连接于气体管道36。管道18连接于混合容器14下部的流出口16，同时管道18通过限流器20连接于管道22，作为限流器20，可使用各种类型的可变限流器诸如各种阀门等。气体管道36也可连接于混合容器14的上部而不在喷嘴12的上游。
关于本实施例的气液溶解混合装置的操作，液体是由泵30输送，由泵30从源液槽40经过供料管道32所供送的液体，通过输料管道34流入喷嘴。正如在上述一些实施例中那样，该液体被喷嘴12加速，被送入混合容器14作为喷射液。混合容器14事先充以气体，该气体的体积被流入的液体压缩而在混合容器14中形成加压状态。注入的液体与混合容器14中预先充有并已处于加压状态的气体发生反应或溶解。本实施所使用的其它各种条件与方法，与第1实施例相同。在本实施例中，当混合容器内的气体已被消耗和由于气液反应或溶解的结果致使气体不足时，泵30便停止，在混合容器内减压，以及压缩机39给混合容器14补充气体。在补充气体之后，停止压缩机39，再启动泵30。虽然压缩机39是作为一种气体泵送手端，但其它泵送手端如气体钢筒也可使用。由于止回(单向)阀38是设置于从压缩机39延伸出的气体管道36的途中，故在泵送过程中液体不能返回到压缩机39中。而且，由于止回阀35是设置于输料管道34的途中，故在补充气体过程中气体不能流回泵30。
随着用泵30泵送液体停止而补充气体，其优点在于液体泵送手端可减轻重大负荷和泵送气体所需要的动力可能节约，尤其当无需进行气液的连续溶解或混合时。在此实施例中，液面接近于喷嘴注入口的位置也可在正常操作过程中产生气体与液体间更有效的反应或溶解。而且，在混合容器14的喷嘴注入口附近可装设一隔板，如上述第2实施例中所述。
图6是本发明第5实施例的气体与液体溶解混合装置。与上述各实施例一些相同的部件和部分用同样的参考编号标示，这里不再重述。本实施例具有与第4实施例相同的构型，不同之处仅在于两对(两组)喷嘴12与混合容器14通过管道41串连。如图6所示，从混合容器14的流出口接出的管道41连接于与喷嘴12相同的另一喷嘴42，而喷嘴42又连接于与混合容器14相同的另一混合容器44。可设定数组串连连接的喷嘴与容器。本实施所使用的其它各种条件和方法，与第1实施例相同。
在本实施例中，两组(套)喷嘴12与混合容器14串连，可使气体与液体的接触水平达到一组喷嘴与混合容器情况下的两倍。喷嘴与容器配套(对)数量的增加，便引致气体与液体的接触相应增加。
图7是表示本发明第6实施例的气体与液体溶解混合装置。与上述各实施例相同的部件和部分，将用相同的参考编号标示，并且也如同第4实施例中平行连接的两组气液溶解混合装置，不再重述。本实施例所使用的气液溶解混合装置有两套，一套在运转，另一套停止，用于补充气体。这样便有可能使气液溶解混合装置连续操作而无补充气体的停止时间，在本实施例中，还可设置三套或更多的装置进行平行操作。各种其它条件，与上述各实施例相同。
图8至图11表示本发明第7实施例的气体与液体溶解混合装置。与上述各实施例相同的一些部件和部分，用同样的参考编号，这里不再重述。在本实施例中，如图8中所示，连接于液体源60的供料管道32是设置于泵30的吸取一侧，而输料管道34是连接于泵30的输送一侧。作为注射部的吸取器50是连接在输料管道34的下游末端，同时吸取器50又连接于混合容器14的上部。气体管道36是通过止回阀38连接于吸取器50。
管道54连接于混合容器14下部的出口16，同时管道54的一个分支点55通过限流器20连接于卸料管道22。由分支点55伸出的另一管道54通过开关阀56连接于管道58。管道58连接于液体源60。
如图11所示，吸取器50的形状为一文丘里(Venturi)管子，位于液体吸入口51的下游部分。在限流部(喉部)53下游，设有一圆筒状吸取部57，它连接于限流器(喉部)53，其内径稍大于喉部。一气体吸入口59朝向吸入部57开口。一扩大部分61形成于气体吸入口59的下游，并且扩大部分61在混合容器14的上部开口。
在本实施例中的气体与液体溶解混合装置中，泵30通过供料管道32从液体源吸取的液体，由泵30通过输料管34送入吸取器50。该液体被吸取器50加速并送入混合容器14成为一种喷射液15，如图9所示。
同于上述一些实施例，在注入液体与其中填充的气体之间发生反应或溶解。条件与第1实施例中的相同，当液面接近于扩大部61，即注射部用于喷射液体15时，如图10所示，气体与液体便彼此产生有效接触。
在本实施例中，当由于气体与流体间产生反应或溶解的结果而使气体不足时，便可打开开关阀56吸取气体。当开关阀56打开时，限流器20便无效了。结果，混合容器14的内部减压并在吸取器50的气体吸取部57内产生负压。因而，外部气体便通过吸取器50吸入混合容器14内。在混合容器14内，由于流出口16设于容器下部，所以液体在气体之前流出并且气体被吸入这样所产生的空间内。在补充了气体之后，开关阀56便关闭以恢复限流器20的作用。然后，混合容器内的气体压力便随液体流入而增加(如上所述)，这便引起气体和液体的溶解或混合。以后视需要而重复此过程。
图12是表示本发明第8实施例的气体与液体溶解混合装置。与上述各实施例相同的部件和部分将以同样的参考编号标示，这里不予重述，如图12所示，本实施例包括在喷射液15从吸取器50流入区域中装设一隔板所形成的导管部。其构型类似于第7实施例并在相同条件下操作。
在本实施例中，如上所述，喷射液15被隔板25限制在一狭小的空间内，使气体与液体间产生高水平的接触。在此情况下，还希望导管部26的尺寸设定为比喷射液15的直径大10至20倍。
图13是表示本发明第9实施例的气液溶解混合装置。与上述实施本发明一些实施例相同的部件和部分将用相同的参考编号标示，这里不再重述。如图13所示，根据该实施例一吸取器50和一混合容器14以串连形式装设于流出口16的下游；一气体管道36设于吸取器50的前面，在流出口16的上游；以及一限流器20装设于混合容器14的下游。虽然在此实施例中设置了两组吸取器50与混合容器14配对，各组的数量可适当增加。而且，一喷嘴也可直接连接于混合容器14的上部，以代替在第二阶段及其以后下游一侧的吸取器50。其它各种条件与第一实施例相同。
在本实施例中，通过将多个吸取器50与多个混合容器14串连，以形成多重阶段，可使气体与液体间的接触达到更高水平。
图14是表示本发明第10实施例的气液溶解混合装置。与上述各实施例相同的部件和部分将用相同的参考编号标示，这里不再重述。如图14所示，根据该实施例，以平行方式设置两组气液溶解混合装置。这便有可能使气液混合溶解装置实现连续操作而不停止补充气体，例如一个装置运转，而另一装置停止以补充气体。可以平行装设三套或更多的装置。其它各种条件与第1实施例相同。
图15是表示本发明第11实施例的气体和液体溶解混合装置。与上述各实施例相同的一些部件和部分用同样的参考编号标示，这里不再重述。如图15所示，根据本实施例，是设置一压力调节阀70来代替第7实施例中的限流器20并省去第7实施例中分支点后减压管道。在本实施例中，当吸取器50吸入气体时，压力调节阀便开启以减低混合容器14内的压力，以及通过关闭压力调节阀70来在混合容器14中造成加压状态。其它各种条件与第1实施例相同。
图16和图17表示本发明第12实施例的气体与液体溶解混合装置。与实施本发明的上述各实施例相同的一些部件和部分，用同样的参考编号标示，这里不再重述。如图16所示，根据本实施例，一吸取器50(如在第7实施例中那样)设置在输料管道34的途中，以及喷嘴12是安装在输料管道34上并且连接于混合容器14的上部。其它各种条件与第1实施例相同。
所需要的是，在此实施例中喷嘴12的开口13的截面面积要足够大于吸取器50的喉部53和限流器20的截面面积，并且需使喷射液15流速处于5m/s至15m/s范围内。尤其需要的是，在喷嘴12出口的开口13的截面面积应为喉部53和限流口20的截面面积的1.5倍或更大。其它各种条件与第1实施例相同。
在本实施的气液溶解混合装置中，在混合容器14内不会发生气体回流，于液体从喷嘴12喷出情况下，即使止回阀38和管道36会有泄漏。
图18和图19是表示本发明第13实施例的气液溶解混合装置。本实施例的气液溶解混合装置，是将第2实施中气液溶解混合装置的流出口16的安装位置移至混合容器14的下部，即在混合容器内隔板25之下和直接在喷嘴12之下。供料管道32和输料管道34连接于泵30。止回阀35是装设于输料管道34的途中，气体管道36作为气体注入手端是连接于输料管道的下游。输料管道34连接于喷嘴12并且连接于密闭混合容器14的上部，在容器中密闭的气体处于加压状态。一压缩机39作为气体注入手端通过止回阀38被连接于气体管道36。一管道18连接于流出口16，直接在喷嘴12之下，同时通过限流器20连接于管道22。可变的限流器诸如各种类型的阀门可用作限流器20，气体管道36可连接于混合容器14的上部而不在喷嘴12的上游。
对本实施例流出口16这样定位的原因是，当流出口16设于图18所示位置对面或设在面对液体注射方向的壁面附近时会产生一个问题，即已经溶解了的气体形成气泡与液体一道从此位置上的流出口流出，减少气体的利用并形成一种含有大气泡的气液混合流。如果流出口16直接定位于喷嘴12之下，如本实施例所示，被喷射液15引起液流并不流向流出口16，由于溶解不足产生的气泡在气液混合流流向流出口16过程中被收集到隔板25的后侧，而不易从流出口16流出。所收集到的气泡可适当地向上释放以防气体浪费地发散掉。
关于收集气泡到隔板25后侧的条件，当在混合容器14下面的流路中的流速是0.1m/s或更小时，关系式L/H大于4比较满意，其中高度H和长度L是属于混合容器下面的流路尺寸。流出口16可设置在除过面对液体注射方向的壁面之外的其余一些壁面上或其附近一些壁面上。而且，如果将隔板25的一端针对流出口16而稍许倾斜提高，则气泡便自然地向上流动并移向混合容器14的上部。本实施例中所使用的其它条件和方法，与第1、2和4实施例相同。可使用上术各实施例所示的吸取器50，来代替喷嘴12。
图20和图21表示本发明第1 4实施例。本实施例的气液溶解混合装置，是在第13实施例气液混合装置的混合容器14的隔板25流出口16附近设置一透孔72。
这样可使收集到隔板25后侧的气泡通过透孔72向上浮动到混合容器14的上部，与液体进行混合。这可保证从流出口16流出的气泡被消除掉，从而可有效地利用气体。
图20所示的构型可代之以另一种形式，在隔板25上形成的透孔72可全部或部分制成一被截短的锥形部分72a，其下部较宽，如图21(A)和图21(B)所示，让气泡能较容易地向透孔上移，通过截短的锥形部分72a向上浮动。
图22表示本发明的第15实施例。本实施例的气液溶解混合装置的实现，是按照图5所示第4实施例的气液溶解混合装置，在气液溶解混合装置的止回阀38与输料管道34之间的气体管道36上装设一个气体罐74作为气体注入手端，和在气体罐74与输料管道36上装设一电磁阀76。
按照本实施例，当用泵30输送液体时，用一压缩机使气体罐74充以加压气体。当混合容器中的气体开始不足时，便停泵30和压缩机39而转换电磁阀76，将气体罐74中的气体填充于混合容器14中。使气体罐74中的气体压力基本上等于混合容器14中的气体压力，并将气体罐74内的气体充装于混合容器14中，同时混合容器14中的液体流出。
这可防止混合容器14中的液体一下了流出，而让其可靠地和连续地流出。而且，在液体被泵送，即电磁阀76被关闭期间，由于压缩机39对气体加压并将气体充入气体罐74中，所以与图5中第4实施相比，泵送液体的泵30仅停止很短时间。尤其，问题在于如果在关闭泵30之后启动压缩机39，则由于压缩机39的启动需要相当长的时间，亦即在压缩机39达到的气体压力等于混合容器14中的气体压力之间需耗费较长时间。然而，在本实施例中，则由于泵30运转时便使压缩机起动，所以要求停泵充气仅需很短时间，例如数秒钟。
其次，图23表示本发明的第16实施例。与上述各实施例一些相同的部件和部分用同样的参考编号标示，不再重述。根据本实施，如图23所示，与第7实施例相同的吸取器50是设置于输料管道34途中，喷嘴12是安装在输料管道34的末端，同时连接于混合容器14的上部。而且，在本实施例的气液溶解混合装置中，如第12实施例中的开关双向阀56被一电磁阀76代替。本实施例的构型，其它方面与第1、第7及第12实施例相同，其它各种条件也与上述各实施例相同。
所需要的是，此实施例中的喷嘴12的开口13截面面积应足够大于吸取器50的喉部53的以及限流器20的截面面积，并且希望喷射液15的流速处于5m/s至15m/s范围内。尤其，希望喷嘴12流出口的开口13的截面面积比喉部53和限流器20大1.5倍或更大。
按照本实施例，液体的注入和气体供料，可通过切换电磁阀76而自动进行，无需压缩机。
其次，图24至26表示本发明的第17实施例。与上述各实施例中相同的一些部件和部分，用相同样的参考编号标示，不再重述。按照本实施例，作为注射部的喷嘴12是连接于管道34的末端用于供给液体，喷嘴12同时连接于密封的混合容器14的一侧上部。出口16设于混合容器14该侧的下部，出口通过管道18连接于作为限流器的减压喷嘴80，喷嘴80是在液体槽88的一侧壁上开口，液体槽是用于收集处理过的液体，包括溶于其中的气体。
供给液体的泵30是连接于管道34的上游一侧，而止回阀35是设置在管道34的途中，管道34从泵30起向喷嘴延伸，让液体流向喷嘴12。而且，管道36连接于止回阀35与喷嘴12之间，以及作为气体供给装置的压缩机39、贮气罐74、电磁阀82、阀84以及作为限流器的止回阀38，都串连，顺序排列和沿管道36设置。
一隔板25设置于混合容器14的内部，用以将容器内部从喷嘴12连接的一侧按照预定距离分隔开。在隔板朝向喷嘴12的一端上设一透孔72。设置隔板是为了防止气体未充分溶解于其中的液体或与气体未发生充分反应的液体通过出口16流出，透孔72可将收集到隔板25后侧下部的气体返回到上部，使气液循环溶解或反应。这些部件可减少浪费地流出出口16的气泡，以便更有效地利用气体。
对图25中所示的构型加以替换，在隔板25上的透孔72还可全部或部分制成截短锥形部分72a，其下部较宽，如图21(A)和21(B)所示，让气泡通过截短的锥形部分72a更容易朝向透孔72移动并向上浮动。
本实施例喷嘴之下的出口16这样定位的道理在于，当出口16设置在面对液体注射方向的壁面附近时，即在图24和25所示位置的对面时，会产生一个问题，即还没有溶解的气体会作为气泡与液体一道从这样设置的出口中流出，从而减少了气体的利用率和形成了包含大气泡在内的气液混合流。如果出口16直接设置在如本实施例的喷嘴12之下，则喷射液1 5产生的流动不朝向出口16，因而由于未充分溶解所产生的气泡在气液混合流向出口16的流动过程中被收集到隔板25的后侧而不易从出口16流出。被收集到的气泡可适当通过透孔72向上逸浮而防止气体浪费地发散掉。
关于收集气泡到隔板25后侧的条件，当混合容器14下面流路中的流速是0.1m/s或以下，关系式L/H大于4是比较满意，高度H和长度L是图25中混合容器下面流路的尺寸。出口16可设置在除面对液体注射方向的壁面之外的其余各壁面上及其附近一些壁面上。而且，隔板25稍许倾斜相对于出口16提高其一端，则气泡会自然向上流动并流向混合容器14的上部。
在本实施例的气液溶解混合装置中，其中溶解有气体的液体被泵30输送，通过管道34流入喷嘴12。液体被喷嘴12加速而变成喷射液15，随之注入混合容器中。混合容器预先填充有要溶解于液体中的气体，该气体积被流入的液体压缩，在混合容器14中逐渐形成加压状态。在混合容器14中于此加压状态下气体与液体之间发生反应或溶解。为有效地引致气体与液体的反应或溶解，被液体加速的喷射液15的流速需至少为5.0m/s，较好为约10m/s(当考虑到能量效率时)。在液体与气体进行反应之后，液体便通过连接于出口16的管道18从混合容器14中流出。由于出口16是设置在混合容器14的下部，故容器中的气体不会流出而只流出液体，并且流经管道18的液体被减压喷嘴80加速而排入液体槽88。
在本实施例中，在正常操作下，当液面24接近于喷嘴12的开口处时，便会达到气体与液体的更有效反应或溶解。当混合容器14每一部分的体积与容器内压力之间的上述公式3被满足时，液面可设定在此位置。
当气体与液体溶解或反应的结果而使混合容器内的气体减少而不足时，便开启电磁阀82从管道36向喷嘴12上游的管道34供气。此时的气体供给压力稍许高于管道34和36之间连接的液体供料压力(为在管道34中液体供送压力的110％或以下)，并优选约为液体供给压力的105％。通过调节限流器形式的阀84的开口大小来调节罐74内的压力，来适当地设定气体压力以满足上述条件。供给气体时无需停止压送液体的泵30。供气的计时是按照控制的预定期，例如基于混合容器14内的液体流速和静压力计算出气体消耗速度并由时计计时，另一方面，电磁阀的开启和关闭可这样控制根据检测出的液面24将混合容器中的气体量调至预定状态范围。当供气时，由于气体流过而使管道34中的压力增大，随之泵30的负荷增加。这可利用一适当的泵30来解决，并且不会发生气体回流，因为存在止回阀35。而且，为了抑制供气时压力起伏所引起的水锤现象(Water hammer phenomenon)，可视需要将一均衡压力阀86连接于管道34中。
如下关系式是满意的，式中p1和Q1分别表示混合器内的压力和未向容器中供气时的液体流速，而P2和Q2分别代表混合容器内的压力和供气时的液体流速。
Q1/Q2＝(P1/P2)1/2 (4)由上述可知，在混合容器中压力P1与P2间的差别越小，则流速Q1与Q2的起伏也越小。
本实施例的气液溶解混合装置，在正常泵送液体的过程中并不涉及气体的吸入和泵送。这样的结果，泵送液体可用相对低的能量级位，同时气体与液体可以高效率混合。而且，当气体减少时，可将气体供入正在泵送着液体的管道34以补充气体，这时供气的压力稍许大于供给液体的压力。这可连续操作而不停止泵送液体，而且有可能从减压喷嘴中连续和基本上恒定不变地供给含有溶解气体的液体。此外，按照本实施例，气体不会从出口16流出，因为液体可从隔板25下面区域通过透孔72返回到隔板上面区域，这便防止了气体浪费而使气体获得有效利用。
图27是表示本发明的第18实施例。与上述各实施例中相同的部件和部分用同样的参考编号标示，不再重述。本实施例的气液溶解混合装置，是将供气管道36连接的方式以开口进入第17实施例的气液溶解混合装置混合容器14的上部。
在本实施例中，气体是直接供入混合容器14上部贮存气体的空间，供气的压力需足够大，如果仅稍许高于混合容器14内气体压力即可。供气压力可低于第17实施例中的压力，虽然差别很小。气体压力也可通过调节阀84来调节，将气体压力设定为稍许高于混合容器14中的气体压力值(为混合容器内气体压力的110％或以下)。同样可优选为混合容器中气体压力的约105％。
根据本实施例，由于气体供给管道是直接连接于混合容器14，所以压力起伏较小，即当供气时作用于管道34和泵送液体的泵30的压力波动较小。这便有可能以基本上为恒定负荷来连续操作泵30。
根据本发明，除构型上采用压缩机39和罐74外，气体供应可使用气体钢筒作为气体源。而且，作为限流器的减压喷嘴80，可以是各种型式的固定限流器，可变的限流器或一种适当的阀门。进一步，虽然减压喷嘴80已描述为直接连接于液体槽88，但还可设置在管道18的途中。
本发明的气体与液体溶解混合装置，不限于上述这些实施例，而且将上述这些实施例适当组合还可给以补充实施，例如，设置平行构型的多重装置，其中多个混合容器进行串连可达到高效加压混合和溶解。
现将本发明的气体与液体溶解混合装置的实施应用情况说明如下有一实验曾将本发明第1实施例的装置与通常所用装置作了比较，结果表明，为了获得0.3Mpa的加压状态，该实施例的装置所消耗的能量仅为通常装置耗能的三分之一，因而是十分有效的。该实施例还证明，气体的利用率高达98％。
第1实施例的装置随带液体供给压力操作，其气体供给压力和不供给气体情况下设定为0.32Mpa的混合容器内压力，实际上分别为0.34Mpa和0.30Mpa.这时，液体流速的波动起伏，根据供气或不供气而变，处于约3％至约4％的范围内，这说明装置已达到基本上连续操作。
图28是表示本发明第1实施例的装置90用于水液栽培法的情况下，用于溶解混合气体与液体的装置90，是向培养液中供氧，即向水液栽培用培养床92供氧，结果溶解了的氧浓度为饱和一依赖氧浓度的130％。这促进了培育植物干枝，叶及果实的生长。
图29是表示本发明第1实施例装置90用作对养鱼池(鱼塘)94供氧的装置的情况。氧是从氧气钢瓶96中向养鱼池中供入。在此情况下，氧的利用率得到改进，从已有技术的5％提高到98％，在所述的已有技术中是将氧气钢筒中的氧以气泡形式供入养鱼池94。对氧利用率的这种重大改善可大大减少成本费用，即使考虑到包括本实施例所需的电能在内的各种费用。
本发明的气体与液体溶解混合方法及装置使我们有可能对气体与液体进行有效的加压溶解混合、仅使用少量能量和不浪费气体，同时装置可缩小体积。
这种装置能够连续地和基本上稳定地操作，在某些构型中气体供应可用少量的能量。
附图简述图1是本发明第1实施例的气液溶解混合装置的剖视图。
图2是表示本发明第1实施例气液溶解混合装置在使状态的剖视图。
图3是本发明第2实施例气液溶解混合装置的剖视图，图4(A)和图4(B)是本发明第3实施例气液溶解混合装置的分别为部分被切去的前视图和上侧视5是本发明第4实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图6是本发明第5实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图7是本发明第6实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图8是本发明第7实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图9是本发明第7实施例气液溶解混合装置的剖视图。
图10是本发明第7实施例气液溶解混合装置在使用状态的剖视11是本发明第1实施例气液溶解混合装置的吸取器的剖视12是本发明第8实施例气液溶解混合装置的剖视图。
图13是本发明第9实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图14是本发明第10实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图15是本发明第11实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图16是本发明第12实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图17是本发明第12实施例气液溶解混合装置的剖视图。
图18是第13实施例气液溶解混合装置的混合容器剖视图。
图19是第13实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图20是第14实施例气液溶解混合装置的混合容器剖视图。
图21是第14实施例气液溶解混合装置的隔板透孔部剖视图。
图22是第15实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图23是第16实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图24是第17实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图25是第17实施例气液溶解混合装置的混合容器剖视图。
图26是第17实施例气液溶解混合装置的隔板的透孔部剖视图。
图27是第18实施例气液溶解混合装置的流程视图。
图28是本发明气液溶解混合装置用于水液栽培的一实施例的流程视图。
图29是本发明气液溶解混合装置用作养鱼池供氧装置的一实施例流程视图。
权利要求
1.一种气体与液体的溶解混合方法，包括以下一些步骤装设一注射部，用于将液体向水平方向注入到填充有气体的混合容器的上部；装设一限流器，为一狭小流路，用于在所说混合容器下游保持混合容器内的加压状态；将液体从注射部注入到混合容器中以引起所说混合容器内的气体与注入的液体在加压状态下反应或溶解，并且引起其中含有溶解气体的液体从所说的混合容器的下部流出；当所说的混合容器内的气体由于气体溶入液体而减少时，停止向所说的混合容器中供给液体；将气体供入所说的混合容器；以及交替向所说的混合容器中注入液体和供入气体。
2.一种气体与液体的溶解混合方法，包括以下一些步骤装设一注射部，它具有可部分限制流路的限流部和具有与气体吸入口一起形成的吸取器用以从其稍许下游外部引入气体；将注射部安装于填充有气体的混合容器的上部；装设一限制流路形式的限流器，用于在所说混合容器下游保持混合容器内处于加压状态；将液体从注射部注入所说的混合容器内以引起混合容器内的气体与注入的液体产生反应或溶解，并引起含有溶解气体在内的液体从所说混合容器的下部流出；当所说混合容器内的气体由于气体溶入液体而减少时，便将所说的液体注入到混合容器中，是与通过混合容器内部减压而经由注射部的吸取器吸入气体一道注入；当混合容器内的气体增加时，随混合容器内减压停止而停止从所说的吸取器吸入气体，进行液体注入；以及交替进行单独注入液体的操作和伴随注射部吸入气体同时注入液的操作。
3.一种气体与液体的溶解混合方法，包括以下一些步骤装设一注射部，用于将液体以水平方向注入到填充有气体的混合容器的上部；装设一限流器，即一限小的流路，用于在所说混合容器下游保持混合容器内的加压状态；将液体从注射部注入到混合容器中以引起混合容器中的气体与注入的液体在加压状态下进行反应或溶解，和引起其中含有溶解气体的液体从混合容器下部流出；以及当所说的混合容器中的气体由于气体溶入液体而减少时，便将气体注入所说的注射部上游的液体供给管道中，所用压力要稍许高于液体的供送压力。
4.一种气体与液体的溶解混合方法，包括以下一些步骤装设一注射部，用于以水平方向向填充有气体的混合容器上部注入液体；装设一限流器，即限小的流路，用于在所说混合容器下游保持混合容器内的加压状态；将液体从注射部注入到混合容器中，以引起混合容器内的气体与注入的液体在加压状态下反应或溶解，和引起含有溶解气体在内的液体从所说混合容器的下部流出；以及当上述混合器中的气体由于气体溶入液体内而减少时，便向混合容器中注入气体，供气压力稍许大于混合容器中的压力。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的气体与液体溶解混合方法，其中从所说注射部向混合容器内注入液体的速度是在5m/s至15m/s范围内。
6.根据权利要求1至4中任何一项所述的气体与液体溶解混合方法，其中在所说混合容器中的液面是基本上被调节到所说注射部出口的高度。
7.一种气体与液体溶解混合装置，包括一填充有气体的混合容器；一注射部装设于混合容器上部用于将液体以水平方向注入到密闭状态的所说混合容器中。一装设于所说混合器下部的液体流出口；以及一限流器，或一限小的流路，设置于液体出口的下游，用于保持所说混合容器内处于加压状态，其中液体被注入到混合容器中以便引起混合容器内的气体与注入的液体间产生反应或溶解，和以供送含有溶解气体的液体流经出口和限流器。
8.根据权利要求7所述的气体与液体溶解混合装置，包括一设置于注射部上游一侧与混合容器上部之间的气体注射手端。
9.根据权利要求7所述的用于溶解混合气体与液体的装置，其中所说气体注射手端包括一输送阀、一设置于气体罐上游的气体供给源。
10.根据权利要求7所述的气体与液体溶解混合装置，其中所说的注射部有一吸取器，包括一流路限制部分的限流部；一连接于该限流部稍许下游流路的气体吸入口，用于从外部引入气体；以及一设置于所说限流部下游的扩大部，即一逐渐扩大的管道，其中所说出口下游的管道是分支的；一限小流路的限流器，设置于一个管道上用于保持混合容器内处于加压状态；及一开关换向阀设置于另一管道上。
11.根据权利要求7至10中任何一项所述的气体与液体溶解混合装置，其中设有带有所说注射部的多个混合容器；每一所说注射部都通过管道连接于液体供给源；以及一管道和一限流器设置于每个所说混合容器的出口处。
12.一种气体与液体溶解混合装置，包括一填充有气体的混合容器；一装设于所说混合容器上部的注射部，用于将液体以水平方向注入到密闭状态的混合容器中；一向混合容器中供给液体的液体供料装置；一气体供给装置，用于将气体供入所说注射部上游的流路中，供气压力稍许大于液体供送压力；一设置于所说混合容器下部的液体出口；以及一设置于出口下游的限流器，或限小的流路，用于在混合容器内保持加压状态，在该装置中，将液体注入到混合容器中以引起混合容器中的气体与注入的液体间发生反应或溶解，和以便供给含有溶解气体在内的液体流经出口和限流器。
13.一种气体与液体溶解混合装置，包括一填充有气体的混合容器；一装设于所说混合容器上部的注射部，用于将液体以水平方向注入到密封的混合容器中；一向所说混合容器中供给液体的液体供给装置；一将气体供入混合容器中的气体供给装置，供气压力稍高于混合容器中的气体压力；一设置在所说混合容器下部的液体流出口；及一设置于液流出口下游的限流器或限小流路.用于保持混合容器内的加压状态，在装置中将液体注入到混合容器中以引起混合容器中的气体与注入的液体间发生反应或溶解，和以便供给含有溶解气体的液体流经所说的出口和限流器。
14.根据权利要求7至13中任何一项所述的气体与液体溶解混合装置，其中与上述混合容器相同的另一混合容器通过管道连接于所说液流出口的下游；该管道又连接于所说另一混合容器的上部；以及所说的限流器是连接于所说另一混合容器的出口。
15.根据权利要求7至14中任何一项所述的气体与液溶解混合装置，包括一隔板，用来将所说的注入液体顺着注射部的液体注射方向与其下面的液体分隔开来。
16.根据权利要求7至14中任何一项所述的气体与液体溶解混合装置，其中所说的液流出口是安装在混合容器内除面对液体注射方向的壁面之外的一壁面上，或其附近的一些壁面上。
17.根据权利要求7至14中任何一项所述的气体与液体溶解混合装置，包括在注射部之下顺着液体注入方向装设一隔板，其中所说的液流出口是安装在隔板之下并且基本上直接在所说注射部之下。
18.根据权利要求17所述的气体与液体溶解混合装置，包括在所说的隔板上形成的朝向注射部的一透孔。
19.根据权利要求18所述的气体与液体溶解混合装置，其中所说的透孔需制成在其下部相对较大。
20.根据权利要求12或13所述的气体与液体的溶解混合装置，其中所说的气体供给装置包含一限流器，用于将向混合容器中供气的压力设定于某一预定压力值。
全文摘要
本发明是一种溶解混合气体与液体的方法及装置,其中在充有气体的混合容器上部设有将液体向水平方向以约5m/s至约15m/s的流速注入的注射部;在混合容器下游设有一使混合容器内部保持加压状态的限流器(狭小流路);液体从注射部注入混合器中,使容器中的气体与注入的液体在加压状态下产生反应或溶解,并使溶解有气体的液体在混合容器的下部流出;以及由于气体溶入液体中而当混合容器中的气体减少时,便供气到混合容器内、注射部内或注射部上游的液体供给管道内。这就有可能有效进行气体与液体的加压溶解混合、即使使用较少能量,不浪费气体以及使整体装置小型化。该装置基本上能进行稳定的连续操作,在某些构型中用少量能量便能够容易地供给气体。
文档编号B01F1/00GK1197410SQ9719088
公开日1998年10月28日 申请日期1997年4月23日 优先权日1996年10月25日
发明者町谷胜幸, 柏雅一, 中山正明 申请人:和泉电气株式会社