气泡发生器及螺旋微气泡发生混合装置的制作方法

本实用新型涉及水处理技术领域，具体是一种气泡发生器及螺旋微气泡发生混合装置。

背景技术：

近年来，我国大部分油田都进入了开发后期，以聚合物驱为主的深部调驱采油技术已成为油田提高采收率的主要措施之一。与注水驱相比，注聚驱采出液的物化性质更加复杂，由于聚合物的增加，导致油水分离难度增大，传统设备表现出极大的不适应性，室内研究表明含聚采出液污水经过曝气处理后，可以提高后续设备的油水分离效率。

曝气是将空气中的氧强制向污水中转移的过程，目的是获得充足的氧，以达到对污水中有机物氧化分解作用，微气泡发生器是曝气的关键部件，关系到是否获得足够的溶解氧。

常规微气泡发生器主要有微孔曝气器或旋流气液混合器，微孔曝气器自微孔将空气扩散到待处理的水中；但是油田含聚污水污染物多、污染物颗粒小、含油高的特点，使得微孔曝气器的曝气微孔易堵塞，导致充氧效率的降低，增加运行成本，此外，由于曝气器的微孔结构，还需对进气进行除尘处理，进一步增加了运行费用；气液混合器采用中心套筒、挡流板、扩散罩等结构使气、水混合。旋流气液混合器的旋流进口精度要求高，加工难度大，对污水的适应性差，难以控制气量、气泡直径，不同的污水水质，其切向进口和溢流口均需试验调整，增加了较大的调试费用。

技术实现要素：

为了克服现有的气泡发生器易堵塞以及加工精度要求高的不足，本实用新型提供了一种气泡发生器，以达到避免堵塞和降低生产成本的目的。

本实用新型还提供了一种及螺旋微气泡发生混合装置，以达到污染物与水能够有效分离的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气泡发生器，气泡发生器包括：外管；液体射流组件，液体射流组件能够产生液体射流，液体射流组件的入口与进液管连接，液体射流组件的出口位于外管的内部；进气管，进气管的进气端置于外管的外部，进气管的出气端置于外管内并位于液体射流组件的出口处。

进一步地，液体射流组件包括：渐缩管，渐缩管具有大径端和小径端，渐缩管的大径端与进液管连接，渐缩管的小径端置于外管内；内嘴，内嘴的入口与渐缩管的小径端连接，内嘴的出口为液体射流组件的出口。

进一步地，内嘴的内孔为锥形孔，内孔的大径端朝向渐缩管，内孔的锥度为1°至3°；渐缩管的锥度为18°至22°。

进一步地，渐缩管的大径端设置有第一法兰，外管的第一端设置第一配合法兰，渐缩管通过第一法兰和第一配合法兰固定于外管的第一端处。

进一步地，液体射流组件的轴线与外管的轴线重合，进气管的轴线与外管的轴线之间具有夹角，夹角的大小为43°至53°。

进一步地，外管具有第一端和第二端，液体射流组件设置在外管的第一端，气泡发生器还包括气液混合组件，气液混合组件固定设置在外管的第二端。

进一步地，气液混合组件包括喉管和渐扩管，喉管的入口端与外管的第二端连接，喉管的出口端与渐扩管的小径端连接。

进一步地，渐扩管的锥度为8°至15°。

进一步地，喉管的入口端设置有第二法兰，外管的第二端设置有第二配合法兰，喉管通过第二法兰与第二配合法兰固定于外管的第二端处，并且喉管的内径小于外管的第二端的内径。

本实用新型还提供了一种螺旋微气泡发生混合装置，包括上述气泡发生器。

进一步地，气泡发生器包括依次连接的外管、喉管和渐扩管，螺旋微气泡发生混合装置还包括：螺旋混合部件，螺旋混合部件为螺旋管状结构，螺旋混合部件的入口端与渐扩管的大径端固定连接；离子壮大筒，离子壮大筒具有内部容纳空间以及连通内部容纳空间的离子壮大筒入口和离子壮大筒出口，螺旋混合部件的出口与离子壮大筒入口连接。

进一步地，螺旋混合部件盘绕在离子壮大筒的外部，离子壮大筒入口位于离子壮大筒的侧壁下部，离子壮大筒出口位于离子壮大筒的顶壁。

本实用新型的有益效果是，设置液体射流组件和进气管，通过液体射流组件产生液体射流，从而在液体射流组件出口处形成真空，便于将空气由进气管吸入，并使液体射流与空气充分混合，由于没有使用微孔结构，可以有效避免堵塞的情况发生，而且本申请的气泡发生器对于精度要求较低，可以有效降低生产成本。

由于本实用新型整套装置中没有微孔结构，所以阻力小，能耗低。

由于本实用新型整套装置中没有切向旋流及溢流结构，所以加工难度减小，调试简单。

本实用新型中的气泡发生器从本质上解决了堵塞和气阻损耗问题，可以长期保持气体压力稳定，保证污水中的充气量和充氧量。

本实用新型中的气泡发生器可以稳定地保持微气泡定量稳定产生。

本实用新型中的螺旋微气泡发生混合装置采用了螺旋混合部件，可以使微气泡在污水中均匀无死角分布，有效地保证了污水的处理效果。

本实用新型中的螺旋微气泡发生混合装置将气泡发生器和螺旋混合部件的有机结合，可以让微气泡与含聚污水中微细颗粒充分结合、反应，并在螺旋混合部件中碰撞，通过离子壮大筒形成紊流并壮大，为含聚污水后续的处理提供稳定混合体。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施方式一中气泡发生器的结构示意图；

图2为本实用新型实施方式一中液体射流组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施方式二中螺旋微气泡发生混合装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施方式二中螺旋混合组件与离子壮大筒的装配结构示意图；

图5为本实用新型实施方式二中离子壮大筒的剖视结构示意图。

图中附图标记：10、外管；11、第一配合法兰；12、第二配合法兰；20、液体射流组件；21、渐缩管；22、内嘴；23、第一法兰；30、进气管；41、喉管；42、渐扩管；43、第二法兰；50、螺旋混合部件；60、离子壮大筒；61、筒中；62、筒芯；63、筒壁；70、气水出口管；80、进液管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施方式一

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种气泡发生器，气泡发生器包括外管10、液体射流组件20和进气管30。外管10为三通管，包括沿轴向设置的第一端和第二端以及设置在外管10管壁上的第三端。液体射流组件20设置在外管10的第一端，液体射流组件20的入口与进液管80连通，液体射流组件20的出口设置在外管10的内部，上述液体射流组件20能够产生高速液体射流。上述进气管30设置在外管10的第三端，进气管30的进气端置于外管10的外部，进气管30的出气端穿过外管10的第三端伸入至外管10内部，并且进气管30的出气端位于液体射流组件20的出口处。

设置液体射流组件20和进气管30，通过液体射流组件20产生液体射流，从而在液体射流组件20出口处形成真空，便于将空气由进气管30吸入，并使液体射流与空气充分混合，由于没有使用微孔结构，可以有效避免堵塞的情况发生，而且本申请的气泡发生器对于精度要求较低，可以有效降低生产成本。

具体地，如图1所示，本实用新型实施例中的液体射流组件20包括渐缩管21和内嘴22。渐缩管21沿液体射流的流动方向直径逐渐减小，该渐缩管21包括大径端和小径端，渐缩管21的大径端与进液管80连接，渐缩管21的小径端置于外管10内。内嘴22为管状结构，该内嘴22具有内孔，内嘴22的入口与渐缩管21的小径端连接，内嘴22的出口为液体射流组件20的出口。需要说明的是，本实用新型实施例中的内嘴22的内孔为锥形孔，该内孔的大径端直径与渐缩管21的小径端的直径相同。

具体地，该内孔的锥度为1°至3°，内孔的长径比为小端2:1，即内孔的长度与内孔小端的直径比值为2:1。渐缩管21的锥度为18°至22°，长径比为小端3:1，即渐缩管21的长度与渐缩管21的小端直径比值为3:1。本实用新型实施例中内嘴22的锥度和长径比决定液体射流组件20产生的液体射流速度、流体形态以及抽吸压力(吸气用的负压)。

如图1和图2所示，本实用新型实施例中的渐缩管21的大径端设置有第一法兰23，外管10的第一端设置有第一配合法兰11，渐缩管21通过第一法兰23和第一配合法兰11固定于外管10的第一端处。优选地，上述进液管80设置有入水固定法兰，上述入水固定法兰与第一法兰23配合并用于与外管10的第一端固定，在各法兰之间设置有用于密封的密封圈。

本实用新型实施例中的进气管30设置在外管10的第三端，上述渐缩管21和内嘴22的轴线均与外管10的轴线重合。上述进气管30的轴线与外管10的轴线之间具有夹角a，在本实施例中，该夹角a的大小为43°至53°，当然，夹角a也可设置为其它角度，只要使进气管30的轴线与外管10的轴线之间形成夹角即可，在此不作限制。如图1所示，进气管30的进气端靠近外管10的第一端，即进气管30朝向外管10的第一端倾斜。将进气管30倾斜设置，可以有效提升进气量，试验证明，当进气管30与外管10的轴线夹角在43°至53°之间时，进气管30的进气量为垂直于外管10轴线设置方式的进气量的1.25倍。

如图1所示，本实用新型实施例中的气泡发生器还包括气液混合组件，气液混合组件固定设置在外管10的第二端。该气液混合组件包括喉管41和渐扩管42。喉管41的入口端与外管10的第二端连接，喉管41的出口端与渐扩管42的小径端连接。

本实用新型实施例中液体在液体射流组件20的作用下形成高速液体射流，并从内嘴22出口喷射出，同时在内嘴22出口附近形成真空区域，并由进气管30吸入外界空气与液体射流进行混合。上述液体射流与空气在喉管41和渐扩管42内初步混合，产生大量微气泡。本实用新型实施例中的渐缩管21的长度和锥度、渐扩管42的长度和锥度以及喉管41的长度共同决定了气泡的直径和液体的充氧能力。具体地，本实用新型实施例中的渐扩管42的锥度为8°至15°，渐扩管42的长径比为小端2.2:1，即渐扩管42的长度与渐扩管42小端直径的比值为2.2:1，喉管41的长径比为2:1，即喉管41的长度与喉管41的直径比值为2:1。

如图1所示，喉管41的入口端设置有第二法兰43，外管10的第二端设置有第二配合法兰12，喉管41通过第二法兰43与第二配合法兰12固定于外管10的第二端处，并且喉管41的内径小于外管10的第二端的内径，以保证流体在进入喉管41时流速得到提升。

实施方式二

如图3至图5所示，本实用新型还提供了一种螺旋微气泡发生混合装置，包括实施方式一的气泡发生器、螺旋混合部件50和离子壮大筒60。该气泡发生器的结构、工作原理以及有益效果与实施方式一相同，在此不再赘述。螺旋混合部件50为螺旋管状结构，螺旋混合部件50的入口端与渐扩管42的大径端固定连接。离子壮大筒60为筒状结构，离子壮大筒60具有内部容纳空间以及连通内部容纳空间的离子壮大筒入口和离子壮大筒出口，螺旋混合部件50的出口与离子壮大筒入口连接。

具体地，螺旋混合部件50盘绕在离子壮大筒60的外部，离子壮大筒入口位于离子壮大筒60的侧壁下部，离子壮大筒出口位于离子壮大筒60的顶壁。上述离子壮大筒出口处设置有气水出口管70。

本实用新型实施例中的螺旋混合部件50与上述渐扩管42的出口端连接，与空气进行初步混合的液体能够进入到螺旋混合部件50中进行更进一步地混合。其中，螺旋混合部件50的管径大小和螺旋圈数影响本实用新型实施例中的气水混合效果。即螺旋混合部件50的管径与渐扩管42的出口端直径相同，以保证气水混合效率。螺旋混合部件50的螺旋圈数影响液体的处理量，即液体处理量越多，所需的螺旋圈数越大，本实用新型实施例中的螺旋混合部件50的螺旋圈数在4圈至12圈之间。

在经过螺旋混合部件50后，液体在螺旋混合部件50中强制混合、流动，由于螺旋混合部件50为螺旋管状结构，随着液体在长螺旋流道中流动会产生流体加速，使液体加速进入到离子壮大筒60内。

由于加速进入的离子壮大筒60的液体压力的部分释放，从而在离子壮大筒60的筒壁63、筒中61和筒芯62处分别形成不同的雷诺数，因此产生了离子壮大筒中不同区域的不同流动状态。即在筒壁63处产生过渡流，在筒中61处产生层流，在筒芯62处产生紊流。从而为进一步的分离提供稳定的气、液混合体，最后液体由气水出口管70排出。

需要说明的是，本实用新型实施例中的液体包括但不限于聚合物驱产生的污水，上述空气包括但不限于氧气。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型的实施方式一和实施方式二实现了如下技术效果：

由于整套装置中没有微孔结构，所以阻力小，能耗低。

由于整套装置中没有切向旋流及溢流结构，所以加工难度减小，调试简单。

该装置从本质上解决了堵塞和气阻损耗问题，可以长期保持气体压力稳定，保证污水中的充气量和充氧量。

本实用新型中的气泡发生器可以稳定地保持微气泡定量稳定产生。

该装置采用了螺旋混合部件50，可以使微气泡在污水中均匀无死角分布，有效地保证了污水的处理效果。

气泡发生器和螺旋混合部件50的有机结合，可以让微气泡与含聚污水中微细颗粒充分结合、反应，并在螺旋混合部件中碰撞，通过离子壮大筒形成紊流并壮大，为含聚污水后续的处理提供稳定混合体。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。