专利名称：液体动力加温器的制作方法
技术领域：
本装置是对用于流动介质流的装置结构的一种实用新型，具体地说，就是紊流发生器，尤其是对强制流动或循环流动的流动介质流，进行调节的动力空穴发生器的结构的实用新型。
这种装置主要可以用作1、空穴发生器，它的再循环回路最好装备有封闭式自主供热系统(包括热水供暖或蒸汽供暖)的蓄热器和住房，公共设施及厂房热水供应的局部封闭式系统的蓄热器。这些蓄热器由“夜间”优惠时段的电网或者风力发动机及小型水力涡流机的免费能源提供工作能源；2、在强紊流或空穴状态工作的，带流通回路的加热搅拌器，它们用于向理想扩散介质中添加不溶解材料配置的稳定扩散溶液，列如——(最好是)直接送入到蒸汽锅炉或工业炉点燃前的水性重油乳液；——用来涂刷面包烘烤模具，铸件模具和制做混凝土、钢筋混凝土及其它由初始状态粘接材料制成的零件的模具表面的粘接材料水乳液；——遏制食品微生物生长的热处理水悬浊液，如，“豆奶”和以大豆为主要原料的酱油的加热，按照惯例，同时进行巴氏灭菌或者消毒——这样的食品包括牛奶、奶油、蔬菜汁和水果汁、不含酒精或低酒精度的冷却饮料、啤酒等；——这样的药品包括乳液形态的涂抹、搽敷、注射用药物溶液或者适宜药用载体中的药物悬浊液，以及类似的化妆品，如润肤水、营养霜等；3、在强紊流或空穴状态中工作的，带流通或再循环回路的加热激活器，它们用于将反应性混合物装入(机械)化学设备(例如，由含有再生橡胶的混合物制成的，相应长条橡胶工业制品和单个橡胶工业制品，成形用挤压机和加压硫化机)前的热力化学处理，该反应性混合物至少含有一种橡胶碎屑型的硬惰性材料；4、更多的是粘性有机材料热力化学处理用的流通空穴加热反应器，例如用于石油精炼废料热力降解等；5、更广泛地用于流动介质中硬脆性材料悬浮用的流通空穴设备。
本文开头和以下所采用的术语1、流动介质其一、主要是指标准液体，如水、任何无机和有机物质的水性和非水性溶液、奶状水乳夜，低浓度的水性和非水性悬浊液、啤酒等。那些本身就含有或者是人工加入溶解气体成分的液体(至于组成流动介质的主流材料，则其中应能激发紊流或空穴)；其二、以扰流或掺入物的形式，在用量明显小于主流用量的条件下加入流动介质主流中的任何材料，这样的材料包括——上述主要的标准液体，那些一般以扰流加入主流和在紊流或空穴条件下加入并完全与流动介质主流混合，尽管从化学成分上来说，改变了主流的原始材料的液体；——重油、低聚物或聚合物型的粘性非标准液体，不同成分的任何悬浊液和乳化液，它们一般是以掺入物的形式强制加入到紊流或空穴流状态下的流动介质主流中，然后留在整体生成物中；——或者是气体，如空气、氧气、氩气、二氧化碳等，它们实际上一直当作工艺掺入物，定量地掺入到主流中并在紊流或空穴条件下，流动介质的期望加工完成后从主流中释放出来；2、流通回路(作用于流动介质流装置的)是指一套依次相连的设备，这套设备至少能完成两项工作，一是定期按需要量收回不能自行返回的已处理过的流动介质；一是定期补给新鲜的流动介质，它至少包括下列一套功能上独立的组件；输入端——任何一种连接到流动介质源上的，连续运行的泵，使流动介质在紊流或空穴状态中进行某一种处理；泵的出口——该介质流的至少一个紊流设备；输出端——把已处理流动介质供给到至少一个用户设备上的设施(一般是带法兰盘的一段导管或者其它的连接元件)，可以保证流动介质相对于起主流紊流设备，有短时间再循环的反向连接设备；3、再循环回路(作用于流动介质流装置的)是指一套功能上独立的组件，它至少包括三个以上所列的设备，且必须加上——第一，至少一个保证流动介质相对于其主流紊流设备的，恒定再循环的反向连接设备；——第二，初始加满的设备以及给流动介质回路定期补给的设备，以便补偿流动介质的损耗；4、管路(已处理流动介质压送用的)一般是指装配好的导管，它由几个相互刚性相连的部分组成，且几个部分不一定是圆的，横截面的尺寸也不一定相同。在紊流所需要的压力下，从泵的输出套管往这组导管的输入端输入流动介质，在这组导管里进行紊流或空状态下的流动介质处理，也可能是它的预镇静处理。这组导管的输出端至少接通到已处理流动介质的一个用户设备上；5、紊流设备它至少应该是符合以下条件的适用设备，既可以切断流动介质的层流状态，又可以从机械和/或者液压设备(最好是分布于靠近泵的增压套管输出端的管路外和/或者里)中选定的；6、除气设备能够满足下列要求的任一设备，列如，机械去除由液体中析出的任何挥发气体，降低它们在紊流流动介质中的浓度；7、反向连接是连接管路选定段与装置选定功能元件输入端的旁路导管(列如泵，紊流设备等)，该导管根据需要可以装备适用的阀门调节元件；8、阀门调节元件指带手动或自动控制的开关或阀门。
空穴现象在成滴流体连续性破坏时也会出现，因为压力局部下降到低于其临界值，这个值实际上等于具体温度时该流体饱和蒸汽的压力。具体的解释是，从紊流状态到空穴状态的流动介质转移明显减少，如果在这一个介质中出现溶解气体杂质，包括空气的话，那么紊流和空穴是自然出现的，技术上一般是不希望该现象的出现。
实际上，紊流和空穴现象更多的是伴随着船舶推进器、水力涡轮机、泵或液压马达的叶轮等工作机构工作时而出现，从而降低了这类设备的工作效率，产生强烈的流体动力噪声，导致腐蚀，且经常引起上述液压机械部分提前、特别危险的、不可预见的损坏。
因此在这种情况下，自然紊流和自然非调节性空穴现象及其后果，在大多数百科全书中被称为危险的(见McGrow-Hill、Dictionry ofscientific and Techcical Terms，Sacond Editiom词典中的《turbulencc》和论文“cavitation”、“cavitation erosion”、“cavitation noise”)。
所以由液体动能转化为热能的产热过程，和液态介质流中的化学过程经常减少，有时完全杜绝空穴现象和紊流现象发生。
例如，从SU1627790A1了解到特别的摩擦热发生器，该热发生器中液态介质的加热，是它工作机构的摩擦来完成，摩擦是风力发动机旋转时产生的。
这个热发生器在近似于层流的状态中工作，避免了空穴现象，因此在使用中是十分可靠的。但是专家证明，它的单位功率较低，且发热率也较低。
根据SU1703924A1，功率和发热率明显增大的双回路热发生器，配带有离心泵和水—水壳管热交换器的液态载热介质再循环的内回路，离心泵作为该液态载热介质流紊流化和分馏的设备，热交换器则作为向外往用户回路输热的设备。这样的热发生器中流动介质用强紊流加热到它能产生空穴为止。因此在内回路的中心输入套管安装了一个引射泵，它保证向泵提供压力较高、避免产生空穴的液体。
这样，定向的紊流明显改善了热发生器的热物理性能，接下来就需要解决降低液体动力噪声、减小震动和提高可靠性的问题，这对产生流动介质紊流的所有装置来说是一个待解决的问题。
专家们认为，有意地转入空穴状态，既可以提高热效率，加快流动介质流中某些物质的物理化学处理过程，也可以帮助上述问题的解决。因此，流动介质中所产生的紊流以及空穴必须有效地进行调节。
容积相对较小(达10L，但一般都小于5L)的周期动作设备中，很容易保证所需要的调节，这种设备广泛用于涂刷油漆或金属涂层之前给机械零件去除油污，也用来获得固态和液态材料，在其非溶解液体中的稳定扩散乳化液或悬浊液等。
这些早已熟悉的过程进行时，一般采用有音空穴局部定向激励的超声波设备(见“科技词典”、“联盟百科全书”出版社，1976年，论文“超声波处理”，520页)。事实上，超声波第一，可以适当地作为“紊流化”因素，因为其有对液态介质的功率、密度、震动频率和幅度进行精确和均匀调节的可能性；第二，如果空穴需要在小容积内的粘性非标准液，或者不流通容器中的任何液体内进行激励时，实际上是不能替代的。
但是在很多领域中，作用于流动介质流的装置的采用，都给人留下了笨重和耗资十分巨大的印象。例如，再循环回路的封闭式自主供热系统，可以容纳几吨，甚至几百吨水，而供给到热电站大功率蒸汽锅炉燃烧室喷嘴前的重油，需在流通回路中进行掺水和乳化调节，以便充分燃烧和降低燃烧产物的毒性，重油消耗可能达几十至几百吨每小时。
任何带紊流的装置和有空穴处理的装置的使用都与前面一样，需要消耗大量的流动介质，且必然伴随有振动和液体动力噪声。这些振动可以分为(1)任何作用于流动介质流的装置中，针对紊流或空穴流的稳定状态，都具有不同特性的，有规律的振动；(2)无规律的振动，包括伴随任一作用于流动介质流的装置，起动和停止而产生的振动，以及由于装置中液态介质紊流或空穴流稳定状态“撞击”破坏，而出现的非周期性振动。长时间工作时有规律振动和起动停止时短时间无规律振动，对可靠性的有害影响，在作用于流动介质流的装置的设计和制造时，用特别加固外侧部分和采用适当的减振器及消息器的方法可以很轻松地减轻。减少“撞击”型振动的问题则显得十分复杂。
在以下所叙述的某些条件下，这种振动的出现，是因为流动介质中存有前面所提到的挥发气体杂质。这些气体是一开始就存在于用作大多数流通和再循环回路中，用作主要流动介质的“原始”自来水中，且这种水始终含有空气和氯或者臭氧；
或者是逐步且不可避免地加入到，封闭式再循环供热系统里的，即在加注除气流动介质时，比如深度除气水，就可能带到系统中去。
气体进入到再循环回路的先决条件是液体通过密封装置渗入到低压区域(泵吸入套管前部分)。
为了避免导管和热交换器中出现气塞，以固态、液态或气态燃料工作的，一般的供热网络里所积聚的多余空气，应定期地排放到大气中。
但是，在紊流，特别是空穴状态中已处理的流动介质不能完全除气。
事实上，任何装置中的流动介质流紊化时，挥发气体都是第一个“消失”，同时促使液体中这种汽相汽泡数量和规模愈来愈猛地增大，这些气泡作为空穴的“核子”或者“坯胎”。由于气泡的汇合，在紊流化流动介质流中出现了巨大的空洞(气孔)，并发现空穴增大的现象。除气流动介质中的气孔碰破时，液体粒子从每一个气孔的“外壳”向它的中心，以明显超过声音传播速度，约几百米每秒移动。因此空穴流伴随着急速的(微)撞击，因而合成强烈的液体动力噪声，并产生管路零件的磨损和振动。
如果气孔里存在流动介质流成分中，再度溶解相对较慢的挥发气体的话，这些气孔碰破的速度则要低一些。相应地也降低液体动力噪声、减小起动停止时和无规律地振动、管路里紊流或空穴流稳定状态下的有规律振动和对这些管路的磨损。
这样的效果产生得越快，出现得越明显，分散在流动介质紊流中气体的挥发性和浓度就越高。
遗憾的是，气体杂质对某一“浓度极限值”的超越，会导致出现十分大的气孔，它们的“尾巴”明显远离紊流区域。以小于除气流动介质的速度进行这种气孔的碰破，只能在管路的个别区域里完成，且伴随着剧烈(一般是非周期性的)撞击和管路零件的强烈磨损。
这种现象专家们称之为“超级空穴。对这种空穴的抑制，以及尽可能地预防非周期性的空穴撞击，以便减轻磨损和无规律的振动，只有在有效控制流动介质中的气体浓度时才能达到。
但是，根据发明人现有的数据，目前还无法有效解决超级空穴抑制问题，因为作用于流动介质流的装置的创始人，把主要注意力都集中到了最好的紊流设备及紊流在管路中的分布，和以减小稳定状态中液体动力噪声，及有规律振动的紊流镇定设备上了。
已有的紊流设备可以分为三个主要类型(1)机械式的，其中包括称之为“不良的流线体”，它刚性固定在流动介质压送的管路里，以便得到这种介质的强烈紊流(例如，UA patents 8051 A和17850A、RU patent2131094等)；或者是上面提到的超声波振动发声器，其传声管应该与流动介质压送管壁传音式地相连(例如SU1628994 A1和UApatent 25035)(2)液压(喷射)式的例如，那种流动介质主流压送管路的管壁上至少开有一个孔，该孔直接与管路内腔开通，最好在-60℃~+45℃范围内选取定与主流方向形成的角度，以输送化学成分与主流相同或不同的流动介质射流；(如本发明人刊登在国际公报PCT/UA97/00003的W098/42987中的图1~3、5和6以及第10页的6~38行，第11页的全部、第12页首行至37行及第14页2~16行)；(3)由以上两种组成的综合式的例如，或者是有一个不良好流线体中心孔的那种，这个孔固定在轴对称管路里的托架地板上，它用来压送流动介质主流，以及射流形成用的外部流动介质源，这种射流通过整个托架输送并通过上述中心孔迎着主流输出(如，谢多夫·Л·И的著作“整体介质力学”，第二册，第82页，莫斯科出版社，1976年)；或者是专家们所预见的那种组合形式，即管壁上至少有一个射流供给孔，且与该管壁相连的还有来自超声波振动发生器的传声管；或者是专家们所预测的另外一种组合形式，即有一个安装在里面的不良流线体的管路和与该管路壁相连的，来自超声波发生器的传声管。
用来减少稳定状态中的液体动力噪声，和有规律振动的设备是多种多样的。这些设备的共同点如下(1)装填不同的，随液流而增大的球状圆柱形导管段和均匀共扼扩散器(US Patent 3，866，630)；(2)较好的流线体，它只有相对较短的，沿液流的前半部分被一套同心分布的不良的流线体包围，而实际上比较长的，沿液流的后半部分则均匀收缩(US Patent 4，212，326)；(3)由均匀共扼扩散段和渐缩管组成的依次交替段(RU Patent 2007660)。
遗憾的是，这些液流镇静设备第一，明显增大了液体阻力，为克服这些阻力需损失部分能量，同时也增大了作用于流体动力介质流的装置的材料消耗量；第二，对靠近紊流化区域的最重要管段上的这些装置的可靠性，稍微受到影响(由于可能的超级空穴)。
所以，为强制镇静，最理想的是使用装备有，能对紊流化流动介质流中挥发气体掺入浓度，进行调节的元件的那些装置。
从技术角度来看，该装置是作用于流动介质流有最理想装置，其示意图在前面所提及的WO98/42987中刊登(见其中的图2、4、6，特别是图8和图9，第12页的第38行，第13页的第1-32行，第14页的第17-38行和第15页的第1-13行)。这种装置依次分布着不断把流动介质输送去处理的泵；连接到泵的增压套管上，压送已处理流动介质流的管路；已处理流动介质流的紊流化设备，其中部分设备上至少有一个位于上述管路壁上，用来向流动介质主流中输送紊流(“射流”)的孔；至少一个往紊流化流动介质流中定量输入镇静气体的设备，它沿液体流分布在紊流设备下方，还有一个往紊流介质主流中输送紊流的孔，它与液流中输送气体的管路管壁上的孔连通；紊流气体镇静添加剂除气设备，它位于前面所说的气体定量加入孔之后。同时，在个别情况下，用作蓄热箱，它具有——连接到管路输出端上的底部，该管路位于向紊流化流动介质流中定量输入镇静气体的设备之后，因此，装置工作时，始终充满着加气的流动介质；——在装置工作时充当气体(空气)腔的上半部分，与其相连的有水分离器，水分离器把旁通气体管路，与紊流化流动介质流中定量输入镇静气体用的孔连接起来。
根据这一方案，已制成用于热水供应系统和热水供暖系统的经济型热发生器，它们具有流体阻力可以接受的，单位热效率较高(按重量单位算)的管路。
但是，这种热发生器的长期使用表明，在地球重力场中，蓄热箱里进行的流动介质“自然”除气(这些流动介质在液流紊流化之后进行补充加气)。只有在供给紊流化的流动介质(也包括水)中气体(一般是空气)较低的初始浓度稳定条件下，才能减轻流体动力噪声和有规律的振动，但任何方法也不能避免可能的、不可预见的非周期性超级空穴撞击、无规律的振动和空蚀。
事实上，注入流动介质紊流化区域的液流中，气体的浓度可以用偶然的方法或者由于前面所述的，空气通过密封口的掺入而提高到超过某些理想值，这一数值或许是针对每一个具体装置和每一种具体流动介质而试验确定的。造成这一实际不良后果的超级空穴越强烈，以及非周期性撞击越强烈，流动介质流中气体实际浓度和理想浓度的差值就越大。
发明内容
本发明的目的，是通过对气体掺入物浓度控制装置的改进，来完善使流动介质流紊流化，也包括空穴化的这一装置。该装置不取决于流体紊流化装置执行的具体形式，因此，紊流化液流中对气体掺入物浓度更有效地调节，由超级空穴实质危险性的减少，和以它为前提条件的管路内非周期性撞击可能性的减小来保证，这样一来，使用中才会更可靠。
所提出课题的解决，靠的是作用于流动介质流装置内有连续地将流动介质流送去处理的泵、连接到泵的增压套管口上，用于输送已处理流动介质流的管路、该管路里的使已处理流动介质流紊流化的装置，和紊流化液流的除气装置。根据本发明，除气装置直接分布于液流紊流化装置之后，并装备有对已析出气体去除可操作的恰当阀门调节元件。
为了避免从紊流化区域输出以后，对紊流化了的流动介质人为地加气，采用了紊流化液流的连续除气调节，以及至少使用周期性的多条气体排放的措施，多余气体或者排放到大气，或者输送到气体收集器里。这样就实质性地减少了超级空穴的危险性，和以它为前提条件的非周期性撞击和磨损。这类的多余气体就是泵输送的流体介质，哪怕是普通蒸馏水中所含的饱和空气、氯、臭氧和其它挥发性气体。
上述最简单的压送方案的装置，可以带有流通回路，或者再循环回路，而其中作为液流紊流化装置，则可以使用前面所叙述的机械式、液压式和综合式装置中的任何一种。这些装置可以有效地运用于配置稳定水溶液，包括水性重油溶液和乳化液，也可用于能够进入到泵与紊流化装置间管路中的流动介质，使其中的固态物质的扩散。
刚一开始就饱含气体的流动介质中，气体掺入物浓度的更精确调节，采用下面所叙述的回授方法来保证。
这样一来，第一个补充区别就在于，该装置具有至少让一部分流动介质从除气装置的出口返回到泵的入口的回授。很容易看出，液压回路的这一局部方案重复了本发明人以前提到的，前面也作过叙述并在通告WO98/42987的图8上示出的空穴热发生器。事实上，在这个熟悉的热发生器中，积聚已除气并加热的水，且有可能被当作“除气装置液压输出端”的蓄热箱底下部分，接通到泵的入口上。
但是，在熟悉的装置中，这一回授只用于该流动介质(水)的再循环，在这里，从水分离器的气体输出端，向紊流化装置的输入端，输送紊流化液流镇静气体，那么在该装置里，根据发明，该回授应充当流动介质紊流化以前，使流动介质中气体掺入物浓度下降的装置，因为需去除从流动介质中已分离出来的气体。这样，前面所述超级空穴抑制效果就明显提高。应该指出的还有，作为第一补充区别而提出的回授在热处理(灭菌或巴式消毒)时，利用装备再循环作用于流动介质流装置的过程中，最好是针对液体食品的，如牛奶、奶油、水果汁和蔬菜汁、矿泉水及以水为主要原料的不含气体的冷饮料、豆奶等。这些食品在初始状态时，只含有已溶解的空气这一掺入物。空气具有相对弱的腐蚀性，而它们渗入则始终进行到泵前为止。所以回授接通到泵的输入端，实际上不影响其零部件的腐蚀磨损。借助这一回授所达到的特殊补充作用，体现在热处理奶制品的除臭中。
第二个补充区别在于，该装置具有把部分流动介质，从除气设备液压输出端，返回到紊流设备输出端的回授。这一回授也可用作紊流化以前，流动介质中气体掺入物浓度下降用的设备。从这一观点看，它实际上与前面所叙述的回授是一致的。
但是装配有作用于流动介质流的该装置，最好用在自来水加热或以工艺溶液为主要原料的液体加热方面。事实上，用于自来水消毒的氯气和臭氧与空气相比，具有更强的腐蚀性。对于所供应的热水和其它工艺用液体来说，采用不可回收的方法，从水中把上述物质完全去除，从经济角度来说是不合适的。所以从再循环回路中取消泵，可以明显减轻它的腐蚀磨损。
第三个补充区别在于该装置具有把部分流动介质，从除气设备输入端返回到泵的输入端的回授。这一局部结构方案最好用于根据本发明，最好是在深度除气，也包括排气的流动介质中工作的那些装置中，也就是说，用于封闭式供热系统组成中的空穴热发生器中。事实上，吸入到这些系统的再循环回路中的空气，最好是在它的积聚过程中去除。
第四个补充区别在于，在泵输出端与紊流设备输入端之间的区域中，所接管路的内腔与给管路定量供给气体的设备相连。用它来保证对长时间保持气体掺入物最佳浓度的空穴过程，进行十分精确调节的可能性，该浓度可保证紊流化流动介质流中，提高加热效果的振动小气泡的形成。
这些气体在流动介质中可能是饱和的，当然，这些气体是很好地溶解的，接着，空穴空洞消失以后，液体会轻松吸收这些气体(例如二氧化碳被水基流动介质进行化学吸收)。
第四个补充与第五和第六区别补充分别是，该装置具有把部分流动介质，从除气设备液压输出端或者返回到泵的输出端，或者返回到给予管路定量供给气体的设备输入端的回授。这样保证给流通回路供给或者给再循环回路供给，明显含有可溶解气体掺入物的新鲜流动介质时，液流中缺体掺入物浓度，可以更加精确的调节。在此时与第一个补充区别类似的第五个补充区别，可降低泵的输入端上流动介质中气体的浓度；与第二个补充区别类似的第六个补充区别，保证能够保护泵避免在自来水消毒时使用的腐蚀性气体，或者生产牛乳酒和马奶酒时，所采用的奶原料中所出现的挥发性有机酸，在再处理前长时间(由几小时至一昼夜)停留所导致的腐蚀。
相对于第四个补充区别的第七个、第八个和第九个补充分别是，该装置具有把部分流动介质，从除气设备输入端返回到或者是泵的输入端，或者是往管路中定量供给气体的设备输入端，或者是紊流设备的输入端的回授。这样来保证采用已除气体的新鲜流动介质，供给流通回路或者供给再循环回路时，输入到紊流设备输入端的液流中，气体掺入物浓度可更加精确地调节。此时第七个补充区别最好是，或者与第三个补充区别相似，用在以空穴热发生器为基础的封闭式供热系统中，或者是用在作用于那些采用昂贵试剂进行热化学处理的系统介质的装置，例如，用来蒸煮存在着高纯度氧化钙并带反应混合物最大饱和状态，以及高纯度二氧化碳的甜菜汁的装置。
第八个补充区别可保护泵避免用于下列材料热化学激活的化学活性试剂的腐蚀，这些材料包括生产沥青时使用的润滑用渣油，特别是酸性渣油和橡胶残渣磨碎所获得的橡胶碎末；第九个补充区别可以提高二相和三相流动介质的处理次数，并提高加入到它里面的乳化液体或者悬浮状固态物质的扩散质量。
补充于第四个的第十个补充区别是，该装置具有把部分流动介质，从往管路定量供给气体的设备的输出端，返回到泵的输入端的回授。给泵供给加气的流动介质，降低了泵里的噪声和对它的传动机构的加载。
补充于第四个的第十一个补充区别是，该装置具有把部分流动介质从往管路定量供给气体的设备输入端，返回到泵的输入端的回授。这种结构更便于在使用于被调节空穴引爆同时，应该从化学角度，改变对泵的零件不会产生腐蚀的流动介质的气体形式试剂。添加那些对制造起泡沫的凝乳所必须的气体泡沫剂时，这种气体泡沫剂不适合通过泵进行再循环，因为刚一开始，即供给到泵进行工作之前，流动介质就被加热到很高(明显超过100℃)的温度。
对主要发明人意图或者对第四个区别补充的第十二个区别在于，除气设备制成紊流化流动介质的节流门，且至少有节流空间的管路管壁上，与阀门调节元件输入端相通的一个穿通孔。
补充于第十二个区别的第十三个区别在于节流门制成过渡渐缩管，它的输入孔直径大于里面装有紊流设备的管路的输出孔直径。制成这种形式的节流门比较容易实现，不管是在单独制造的节流渐缩管与通道对接的部分方案中，还是在以管路材料扩管成这样的渐缩管的部分方案中。
补充于第十二个区别的第十四个区别在于，节流阀制成扩大的，圆柱形的管路延伸段，在延伸段的入口上安装了节流格栅。这种格栅是可更换的，而且可以用作流动介质压力下降值，和气体从流动介质中析出有效程度的补充调节设备。
补充于第十二个区别的十五个区别在于，节流阀制成带可渗透的，例如钻孔的或者不完整的隔板的贮存器，该隔板把这个贮存器的腔分隔成至少两部分，即部分除气的已处理流动介质的流动备份用的底下部分，及从装有流动介质流紊流化设备的管路段，接受已处理流动介质的上半部分，况且该管路段的输出端位于该板的上方。
制成这种形式的节流阀便于在空穴热发生器中使用，因为它可以算作加热流动介质中间蓄热器的组成部分。该蓄热器的底下部分可以接通到这一介质再循环用的泵上，以便加热到所需要的温度，并接通到输出干管上。这种贮存器与WO98/42987所刊登的贮存器的原则区别在于，根据本发明，通往贮存器气体空间的加热流动介质输出端，位于隔板的上方，而不是在充满液体的底下部分里。也就是因为这个，才成功无撞击地“切断”超级空穴的尾巴，它们可能在挥发气体浓度过高的紊流化流动介质中出现。
补充第十五个区别的第十六个区别在于，贮存器的底下部分，用回授方法接通到泵的输入端上，而贮存器的上半部分，则接通到已处理流动介质深度除气的补充设备上，该设备的气体空间通过阀门调节元件与大气相通，而加满液体的空间，也通过阀门调节元件与压力主管相连。
根据本发明，制成这种形式的装置，最好用于装备有自主供热和/或者自主供热水的系统中。
总的来说，在作用于流动介质流的装置的具体制作形式选择时，可能会有上述补充区别与主要发明人意图的任何组合，而且下面所叙述的其具体化的最好的例子决不限制发明的范围。
下面通过详细介绍设计装置的结构和工作并参考附带的图纸说明的要点，图纸包括有图1—作用于流动介质流的最简易装置简图，只备有直接位于紊流器材之后的消毒器材；图2—具有从消毒器材出口部分返回至泵入口的，流体回授的那种，作用于液体的最简易装置简图；图3—具有从消毒器材出口返回到紊流器入口，部分液体回授的那种作用于流体的最简易装置简图；图4—具有从消毒器材入口返回到泵入口，的部分流体回授的那种作用于流体的最简易装置简图；图5—与图1相比，较为复杂的流体作用装置简图，在紊流装置入口处另外安装有向流体压送管道定量供气装置；图6—具备从消毒器材出口返回至泵入口，部分流体回授的，作用较为复杂的装置简要示意图；图7—具有从消毒器材出口到管道定量供气装置入口，部分流体返回回授的流体作用较为复杂装置简图；图8—具有从消毒器材入口到泵入口处，部分流体返回回授的，作用较为复杂的装置简图；图9—具有从消毒器材入口到管道定量供气装置入口，部分流体返回回授的，液体作用较为复杂的装置简图；图10—具有从消毒器材入口到紊流器入口，部分流体返回回授的，作用较为复杂的装置简图；图11—具有从管道定量供气装置出口泵入口，部分流体返回回授的，作用较为复杂的装置简图；图12—具有从管道定量供气装置入口到泵入口，部分流体返回回授的，作用较为复杂的装置简图；图13—进气收敛段、管道定量供气装置、应处理流体紊流射流装置和处理后流体收敛段基础上，消毒节流装置依次分布的管道区域(在直径纵剖面方向)；图14—输入收敛段、管道定量供气装置、不良流线体状应处理流体主流紊流装置，和收敛段基础上的处理后流体消毒节流装置(在直径纵剖面方向)，依次分布的管道区域图15—输入收敛段，管道定量供气装置、不良流线体应处理流体主流紊流装置，和格栅基础上的处理后液体消毒节流装置(在直径纵剖面方向)，依次分布的管道区域；
图16—以渗透隔板容器为基础的，带有处理后流体消毒节流装置的，重复循环热发生器示意图。
具体实施方式
流体作用简易装置至少(见图1)应当在泵送管路中依次分布有流体连续压送泵1，它的抽吸短管连通这种流体介质的任意源头；这种流体在管路4内的任意紊流装置3，管路线脱离泵1的无特别标记的增压短管；消毒装置5，直接位于紊流装置3后面。消毒装置5的泵压出口(直接地或者经过本简明示意图上未标明的污水池)接通任意适当的消毒液体介质用户，在紊流状态、最好在空穴状态，小规模地处理消毒流体介质，而装置5的气体出口经过闭锁调节元件6或者与大气接通，或者通至图1上也未标明的加工流体分离出的气体集气器。
当按照图1所示的方式建立流体介质作用具体装置时应当使用最好选用离心式(尽管其它转子式的也可以)机械泵1；倾向于射流(通常选自同一发明人的、在WO98/42987刊栽中的叙述)和/或制成不良绕流体的管路4内，流体介质流紊流装置3(但上述文中其它层流破坏装置也可以)；尽量选用下述节流器结构形状各异的有效消毒装置5，可以保证紊流流体压力的显著下降，和挥发性气体的相对强劲分离；管道4，最好在流体紊流装置3所在部位管道段，其管壁内侧粗糙度可以调节。
为了达到上述发明实质概述中描述的特别效果，应当使流体作用装置回路中装备有旁通导管式的反馈，每个都可以带有便于简化而未表示出的闭锁调节元件，特别是从消毒装置5的液压出口，到泵1抽吸短管2部分流体返回旁通导管7(见图2)；或者是从消毒装置5的液压出口，到紊流装置3的入口部分流体返回旁通导管8(见图3)；或者是从消毒装置5入口，到泵1抽吸短管2的紊流且含有挥发性气体杂质的，部分流体返回旁通导管9(见图4)。
图1-4所示的装置用于作用于这样的流体介质流或者原来含有足以起爆增大空穴作用的空气类挥发气体，或者由于上述抽吸，可以自行迅速饱含空气，经过压缩直到形成可以起超级空穴作用的浓度。
为了更为精确地控制流体中挥发气体的浓度，应选用图5中的装置，它与图1-4中的装置相比在紊流装置3的入口，管道4处，另外安装了定量供气装置10。这种装置与上述装置一样，也可以安装每个都带有闭锁调节元件11的旁通管式反馈，特别是另外安装了从消毒器5的液压出口，到泵1的抽吸短管2的部分流体返回旁通管7(见图6)；或者是从消毒器5的液压出口，到管道4定量供气装置10的入口，部分流体返回旁通管12(见图7)；或是从消毒器5的入口到泵1抽吸短管2的，紊流并含有挥发气体的部分流体返回旁通管9(见图8)；或是从消毒器5的入口到管道4定量供气装置10的入口，部分紊流并含有挥发气体的流体返回旁通管13(见图9)或是从消毒器5的入口到紊流器的入口，部分流体返回旁通管14(见图10)；或是从管道4定量供气装置10的液压出口，到泵1的抽吸短管2的部分流体返回旁通管15(见图11)；或是从管道4定量供气装置10的入口，到期泵1的抽吸短管2的部分流体返回旁通管16(见12)。
流体紊流有效消毒器5(无论流体原来是含有挥发气体、还是在紊流前强制充气)都应在节流器基础上制成。例如，图13-17中表示的是符合发明的、消毒器5结构各异的许多可行装置构成形式中的若干范例。
其中图13-15中表示的是部分管道4，包括进口收敛段17和与这个收敛段平滑连接的圆柱形工作段18，装有定量供气装置10和紊流器3，出口处连接节流器基础上的紊流消毒器5。
图13和14可见，节流器可以制成中间收敛段19，其出口孔径大于管道4圆柱形工作段18的出口孔径，并且或可以与管道4刚性连接(如图13)，或可以镗孔在管道4内成型(见图14)。
下一种实现发明思路的常见方案(图15)中，节流器可制成管道4的圆柱形扩宽延长段，在其入口处最好安装可更换的(且相应的有不同的流通总截面)的节流格栅20。
同时可有不同制造形式1、通过排除节流空间的多余气体的流体紊流去气装置5可有集气管21(图13)或者用带闭锁调节元件23的旁通管22，直接连接到无特别标记的部分气体少量返回孔，气体从紊流流体中分离、在紊流器3之前返回管道4内(图13-14)，或有上述旁通管22和没有特别标明的大气出口，或者经过也未特别标明的，附加闭锁调节元件的分离气体收集器；2、流体紊流器3，例如至少有一个孔，最佳为管道4内若干个孔，由总集散器24相连，等角距离分布，且与液体流方向反向成锐角(图13)，或者为不良绕流体3形状，在管道4内部刚性固定在人为未标明的中心轴上，中心轴也可用作紊流器(图14和15)或者图13、14或15所示的或是其它上述装置的组合形式；3、紊流器3前的管道4定量供气装置10，最好(但非必须)可制成上述带闭锁调节元件23的旁通管22，用于有管道4的节流空间直接反馈，如图14和15，或通过集流器25的间接反馈，如图13所示，或者未特别标出的压缩气体可恢复的余量存储器和通道4入口气体压力和消耗调节器形式，或者图16所示形式，如下祥述。
其中图16上表示的是一种(根据发明装置基础上的许多可行装置之一)重复循环空穴热发生器(它就是流体介质热处理机)，有一个带渗透性(例如带孔的或不完全的)隔板27的中间存储器26。这个隔板27既可以与底部28的母线平行，也可以与这一底部28成锐角倾斜，并且底部28的上方应当伸出管道4上述区段的出口端。
位于隔板27上方的存储器26上部腔作为节流器，使得在空穴或者较少在紊流状态下，处理后的充气流体介质易于气体分离。
位于隔板27下面的存储器26底部腔，用于处理后流体的当前储备，尽管部分被去毒气，并且大部分(通常占总加工量的90-99％范围内)都经过旁通短管7返回到泵1的入口管2内，用于相对紊流器3的多次重复循环。
这种热发生器(或装置)通常装备有附加的气体分离器29，经过带闭锁调节元件31的排出管30，连接到存储器26的顶部腔。这个分离器29有1、带有闭锁调节元件33的排气短管32，用于将分离气体排入或排入大气，或经过虚线所表示的旁通管22，排入到流入紊流器3的流体供气集气管26内；2、带有闭锁调节元件35的支管34用于放出加热的或热处理过的流体供应使用(在流体应当深度去除毒气时)；3、带闭锁调节元件37的支管36，用于从泵1出口，经过带闭锁调节元件39和40的排出管38，放出使用的加热或热处理流体的稀释(当流体可能含有溶解气体时)。
这种热发生器(或装置)，必须有带输入闭锁调节元件42的供应支管41。最后它最好可以装备射流器43，用于将部分加工过的流体从排出管38抽至供应管41；带闭锁调节元件45的导管包扎物44，连接至存储器26的顶部并在供应管41处闭合；带闭锁调节元件47的附加连通管46，用于连接导管包扎物44与排出管38；带闭锁调节元件49的附加连通管48，用于连接导管包扎物44与管道4初始段；带闭锁调节元件51的附加连通管50，用于连接管道4初始段和排出管38。
体现发明思路的上述不同范例描述的发明装置，用于流体介质流紊流，和用于激励可调式液体动力空穴作用，方式如下。
如图1可见，泵1经过抽吸短管2连续供应任意来源的流体。泵1将此介质压入管道4内，在此处其动能在紊流器3的作用下转换为热能。消毒器5直接位于紊流器3之后，将流体中存在的过剩气体分离，并经过闭锁调节元件6，最低限度定期去除装置中的过剩气体。从而切断超级空穴的“尾部”并极大地降低了这种超级空穴爆响时，可能产生的不定期撞击和空蚀的危险。
从图2可以看出，回授(旁通导管7)可以至少保证部分消毒气装置5液压出口流体介质返回泵1入口。如果只是采用含气的果汁或奶类流体材料作为流体介质，那么也可降低送入泵前的空气浓度，并可以保证目标产品的有效除臭。
旁通导管8(见图3)可保证消毒装置5液压出口和紊流器3入口之间的回授，可以用于封闭合供热系统加注那种活性腐蚀性气体，如氯、臭氧或水基水分散消毒的自来水。的确，在供热系统启动时，这种气体没有经过泵1重新循环，而是最后由抽吸空气稀释，并经过锁闭调节元件6排出系统之外。
保证消毒器5入口与泵1入口之间回授的旁通管9(见图4)，可以有效调节那些在加注到封闭供热系统之前被深度去气的流体介质中的气体浓度。
无论何时应用在紊流器3之前的管道4的定量供气装置10(见图5-12)，其作用都是有效控制紊流流体介质流体内的挥发气体浓度。
的确，使用不同的挥发气体(特别是那些在流质中能充分溶解，并且在空穴爆响之后易于被流体吸收的)，流体紊流时，在其内部均能够形成摆动的气体气泡。这些气泡能保证流体中的规律空穴，并极大提高加热效率，或者无论是牛顿液体，还是非牛顿液体的热机械化学处理的效率。
使用可以装配上述装置10的那种流体作用装置，动能构件之间的各种反馈，可以形成额外的工艺能力。
如图6，装置中的旁通管7，可以降低泵1入口流体介质中的挥发气体浓度，而图7所示装置中的旁通管12，可以防止泵1受到用于自来水消毒的侵蚀性气体、或者受到可出现于生产酸牛奶或酸马奶时使用的奶料中、在奶料加工前长期存放时，产生的挥发有机酸的腐蚀。
图8装置中旁通管9、图9中装置的旁通管13和图10中装置旁通管14，可以保证传至紊流器3入口的流体中。气体浓度精确地调节，在供给流动式或者补给再循环回路时，使用消毒新鲜流体介质。同时图8中的装置在采用昂贵试剂进行流体介质热化学处理时，尤为有效，例如，在酿造甜菜汁时，存在高纯度氧化钙之后，还有高纯度二氧化碳饱和反应混合物；图9中的装置，在防止泵1受到化学活性试剂腐蚀时，尤为有效，如用于那种油性的，以及特别是酸性油渣、用于沥青生产的材料、和橡胶废料粉碎时得到的橡胶屑等材料，热化学激活时使用的制剂；图10中的装置，在多次处理两相和三相流体介质，以配制稳定的乳液和悬浊液时，十分有效。
图11中的旁通管15，可以降低泵1内的噪音和传动载荷，因为泵补给的是充气流体介质。
最后，图12中的旁通管16可保证气态制剂对流体介质的化学变性处理，并防止其对泵1零件的腐蚀作用，或者加入不需要经过泵1往复循环的气体泡沫发生器，或者使用供入泵1之前，已加热至大大超过100℃温度的流体介质工作。
在上述所有情况下，图6-12上所示的闭锁调节元件11，都能完全精确地调节全新循环的流体介质的流量，并将相应的装置调节到最佳工作状态，并考虑到所处理介质的流变特性和允许的流体动力噪声等级。
制成紊流流体介质节流器状的消毒器5的工作最有效。的确，管道4的任何扩宽，或是图13和14中的收敛段19扩喇叭口，或是图15中的、带入口节流格删20的管道4的简单加宽段，都使紊流器3所形成的流体介质流减速，并形成挥发气体的分离条件。之后这些从节流空间分离的气体，经过旁通管22和闭锁调节元件23，可以至少部分地用于经过装置10供给紊流器3的入口。
在重复循环空穴热发生器(或者流体介质热处理装置)构成中的、位于隔板27上方的存蓄器26的顶部腔(见图16)，也以同样方式作为节流器工作。
这一热发生器(装置)的工作应当研究得更为详细。
在起动之前闭锁调节元件35、37、39和40经过输入闭锁调节元件42，将热发生器(装置)的内部体积封闭，供给短管41和泵1抽汲短管2，使其通常充满应加热或应热处理的流体介质，使中间存蓄器26的内部流体介质达到渗透隔板27的液面高度，并且完全充满了旁通管7。
之后接通泵1，至少打开闭锁调节元件35和40其中之一，并且通过输入闭锁调节元件，42供应短路41和抽汲短路2继续供应流体介质或者直到充满用作流体介质热量载体的封闭供热系统，之后输入闭锁调节元件42转换为规定的供应系统(然后只是定期连通外部流体介质源以补偿其损失)，或者直到闭锁调节元件42，和至少其中一个闭锁调节元件35和40常开条件下，应当热处理的(例如消毒灭菌)流体介质收支平衡。
流体介质从泵1出口连续送入道管4，紊流，经过装置3(其中，绕过不良绕流体，如图16所示)并在渗透隔板27上方节流。同时隔板27上方中间蓄存器26的部分腔始终充满极大充气的流体介质，而隔板27下方的部分所示腔，还始终充满极大消毒的流体介质，它的大部分(达总重的99％)经过旁通管7的连续重新循环，经过泵1、通道4、紊流器3和消毒器5(即文中所述的带隔板27的蓄存器26)，而一小部分经过至少其中一个闭锁调节元件35和40，作为热载体消耗使用或者作为热处理产品分装。
激发可调液体动力空穴所必须的挥发性气体，有时会进入流体介质应(热)处理的系统。但是更多时是被强制通过集气管25，进入紊流器3之前的管路4内，使用的——或者是闭锁调节元件47和未明出的外来气源；——或者是气体分离器29(和相应的排出管30、闭锁调节元件31和附加连通管46，或者排气管32、闭锁调节元件33和旁通管22)。
当然，在使用排出管30、闭锁调节元件31和附加连通管46时，气体进入集气管25组成极大充气的流体介质。
处理流体介质当中分离出的过剩气体，通过带有闭锁调节元件33的排气管32，或排入大气层中，或排入未特别标出的适当集气器内。
在封闭重复循环供热系统中，为了避免导管和暖气片中的气塞，加热的流体介质通常通过闭锁调节元件35和短管34，在附加气体分离器29内必须深度除气之后排出。
如果图16中的装置用作热处理机器，包括同时加气，那么处理后的流体介质在经过上述系统充分再循环之后，通常从泵1出口经过带有闭锁调节元件51的附加连通管50，和带有闭锁调节元件39和40的排放管38排出，而分离器29用于精确调节气体浓度，同时将除气的流体介质(在闭锁调节元件35关闭条件下)，经过带有闭锁调节元件37的短管36，转输入导管38内。
为了防止泵1内的空穴，排放导管38中的部分处理后的流体介质，可以在必要时经过引射器43输入供应管41内。
带有闭锁调节元件45的导管捆扎物44，通常在经过供应管41传入泵1的流体介质微弱初步充气起动时使用。
带有闭锁调节元件47的附加连通管46，通常用于热水供应系统，因为这些系统中的排放管38，内可以供入相当气化的流体介质。
发明以及发明思路的任意体现形式，都可以通过采用机械制造业的普通设备的工业途径来实现。
精确调节挥发气体物质的浓度，可以几乎排除紊流流体介质流中的不可控制超级空穴，及其形成的不规则振动和非周期性撞击。从而极大提高了空穴热发生器、液体食物消毒器、空穴化学反应器和其它在发明基础上可制出设备的使用可靠性。
所列举出的发明思路结构体现的范例及工艺能力范例，无法说明所有的全部具体结构和全部可行的发明装置工业应用观点。如可有图上未特别标出的，部分流体介质流“交叉馈电”仅相对于紊流器3，这对于附加调节流体雷诺数较为有利。
在泵1、紊流器3、消毒器5和最好是管道4、定量供应装置10之后也有许多反馈，在总旁通管的基础上制成，带有专家熟知的且市场上常见的多路(通常为三路)阀门的分支管路；也可以使用与上述节流器不同的紊流流体介质流去气消毒装置。
权利要求1.液体动力加温器，具有把流体介质持续供给处理的泵，连接到泵增压套管的已处理流动介质液流压送用管路，这个管路里的用于已处理流动介质液流的紊流设备和紊流除气设备，其特征在于，除气设备直接分布在液流紊流设备之后，且装备有适当的、使析出气体有控制地排出用的阀门调节元件。
2.按照权利要求1所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备液压输出端返回到泵的输入端的回授。
3.按照权利要求1所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备液压输出端返回到紊流设备输入端的回授。
4.按照权利要求1所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备输入端返回到泵输入端的回授。
5.按照权利要求1所述的液体动力加温器，其特征在于，泵输出端和紊流设备输入端之间的管段中，该管路的内腔与往管路里定量供给气体的设备相连。
6.按照权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备液压输出端返回到泵的输入端的回授。
7.按照权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备液压输出端返回到往管路里定量供给气体的设备输入端的回授。
8.按照权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备输入端返回到泵输入端的回授。
9.按照权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备输入端返回到往管路里的定量供给气体的设备输入端的回授。
10.按照权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从除气设备输入端返回到紊流设备输入端的回授。
11.按照权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从往管里定量供给气体的设备的输出端，返回到泵的输入端的回授。
12.按照权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，它具有把部分流动介质，从往管路里定量供给气体的设备的输入端返回到泵输入端的回授。
13.按照权利要求1或权利要求5所述的液体动力加温器，其特征在于，除气设备制成紊流化流动介质的节流门，且至少有与阀门调节元件输入端相通的节流空间里，管路壁上的一个穿通孔。
14.按照权利要求13所述的液体动力加温器，其特征在于，节流门制成过渡渐缩管，其输入孔的直径大于里面安装紊流设备的管路段输出孔的直径。
15.按照权利要求13所述的液体动力加温器，其特征在于，节流门制成管路的扩口圆柱形延长段，在它的输入端上安装有节流个格栅。
16.按照权利要求13所述的液体动力加温器，其特征在于，节流门制成带可渗透隔板的储存器，该隔板把这个储存器的腔分隔成，至少将部分已经除气处理的流动介质，进行流动备份用的底下部分和从装备有流动介质紊流设备的管路段，接受已处理流动介质的上半部分，况且这个管路段的输出端位于该隔板的上方。
17.按照权利要求16所述的液体动力加温器，其特征在于，储存器的底下部分用回授连接到泵的输入端上，而储存器的上半部分则连接到已处理流动介质深度除气的补充设备上，其气体空间通过阀门节流元件与大气相连，而充满液体的空间也通过阀门节流元件与压力干管相连。
专利摘要作用于流动介质流的装置,具有把流动介质持续供给处理的泵,已处理流动介质流压送用的管路,这个管路里已处理流动介质流的紊流设备,和紊流化液流的除气设备。为减小出现气塞和“超级空穴”撞击的危险性,进行紊流化流动介质流中气体掺入物浓度的调节。为此,除气设备直接位于液流紊流设备之后,且装备有析出气体可调节地排出用的阀门调节元件。对于气体掺入物浓度更加精确的调节,可能有在紊流设备输入端以前,往管路里定量供给气体和紊流的设备,或泵的输入端和除气设备之间,有不同的回授方案。
文档编号F15D1/00GK2509363SQ01265559
公开日2002年9月4日 申请日期2001年9月29日 优先权日2001年9月29日
发明者奥西边科·谢尔盖·鲍利索维奇 申请人:哈尔滨永安热能发展有限公司