气液混合装置的制作方法

本实用新型涉及一种气液混合设备，具体涉及一种气液混合装置。

背景技术：

为了使气体中的某些成分溶解到液体中，或者使液体中的某些成分挥发到气体中，往往需要使用气液混合设备。传统的气液混合技术一般采用搅拌、射流、喷雾、自激、气液混合泵等方式，这些技术一般都存在体积大、噪音大的不足，在家庭及空间狭小和要求静音的场合，往往无法使用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种气液混合装置，它可以使气体与液体充分接触混合。

为解决上述技术问题，本实用新型气液混合装置的技术解决方案为：

包括锥形管，呈上大下小设置；所述锥形管的底部开设有一个或多个液体入口，使液体能够进入锥形管的内腔；所述锥形管在驱动机构的带动下能够旋转，锥形管的旋转轴线与锥形管的内壁之间成一夹角；所述锥形管的管壁上开设有多个通孔作为液体出口；风扇，与所述锥形管固定连接；所述风扇能够与锥形管同步旋转；外筒，固定设置于所述锥形管的外部，锥形管能够与外筒发生相对运动；外筒的长度小于锥形管，以使锥形管的底部从下方伸出外筒；外筒与锥形管之间形成气液混合空间。

在另一实施例中，所述外筒是直筒或锥形筒。

在另一实施例中，所述锥形管的多列通孔交错排列，以使锥形管的任意高度处至少分布有一个通孔。

在另一实施例中，所述锥形管的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片。

在另一实施例中，所述叶片的高度不小于锥形管的壁厚。

在另一实施例中，所述叶片的延伸方向与锥形管的轴向之间成一夹角。

在另一实施例中，所述叶片呈螺旋形；所述锥形管的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反。

在另一实施例中，所述锥形管与叶片为一体成型；所述锥形管为塑料。

在另一实施例中，所述锥形管与叶片为分体式；所述锥形管为金属。

在另一实施例中，还包括上轴，通过上壳固定连接所述锥形管的顶部；以及下轴，固定连接所述锥形管的底端；所述上轴与下轴的回转轴线以及锥形管的回转轴线重合。

本实用新型可以达到的技术效果是：

本实用新型只需单独一个装置就能够同时驱动液体和气体流动和混合，无需其他设备驱动液体或气体。本实用新型通过锥形管和风扇的同步旋转，锥形管的旋转使液体由下向上输送并将液体经锥形管管壁的通孔甩至气液混合通道，风扇的旋转使气流在气液混合通道内由下向上输送，从而实现气液共轴输送和混合。本实用新型只需一个驱动电机就能够实现气体和液体的输送，能够大大节省成本。

本实用新型通过锥形管的旋转运动，利用斜面的离心力在垂直方向的分量对液体产生向上的力，同时本实用新型还利用了锥形管持续旋转所形成的流体效应，使液体形成向上的流体动力，从而实现液体由低向高的输送。

进一步地，本实用新型还利用了锥形管内壁的倾斜叶片，将具有向上运动力的水进一步向上引导，最终到达锥形管的顶部，从而实现液体的输送。本实用新型的液体输送方式摆脱了对水泵的依赖，而是通过简单机械实现，因此彻底解决了噪音的困扰。

本实用新型在锥形管上开设有多个通孔，并使锥形管沿高度方向的任意位置至少分布有一个通孔，当锥形管旋转时，能够使锥形管的每一个高度处都有水射出，从而在锥形管外围的混合通道内分散形成均匀而密集的雨丝，有利于气体与液体的混合。本实用新型的锥形管对水的分散能力取决于锥形管上沿高度分布的通孔的直径和数量。

本实用新型所采用的气液混合方式，能够使得电机在带动风扇旋转产生气流的同时，锥形管也与之同时旋转，显然电机的转速能够同时决定气流的流速和锥形管的旋转速度，锥形管的旋转速度越大则气流的流速越大，所产生的风量也越大，因此本实用新型中锥形管的转速与气液混合效率之间非线性关系，而是呈指数型上升，因此本实用新型的锥形管只需有几百转/分钟，就能够实现高效的气液混合功能。

本实用新型结构简单可靠，且对精密度要求不高，易于生产和制造。

本实用新型对转速要求不高，600转/分钟以上即可使用，无需配备专门电机，可与其他设备共用动力，甚至可以使用风力或人力。

本实用新型运行温和，能耗低，噪音小，外形体积小，特别适用于家庭及空间狭小和要求静音的场合。

附图说明

本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本实用新型的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本实用新型的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的实用新型构思。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本实用新型的原理。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型气液混合装置的工作原理示意图；图中虚线箭头代表液体的流向，实线箭头代表气体的流向，ls代表液面；

图2是本实用新型的外形示意图；

图3是本实用新型的锥形管及风扇的示意图；

图4a至图4c是本实用新型的锥形管及叶片的示意图；

图5a至图5c是本实用新型的锥形管及其通孔的示意图；

图6a至图6c是本实用新型的锥形管及风扇的示意图；

图7是本实用新型的一实施例的工作原理示意图；图中虚线箭头代表液体的流向，实线箭头代表气体的流向，ls代表液面；

图8是本实用新型的一实施例的外形示意图；

图9是本实用新型的垂向输送液体原理的受力分析示意图。

图中附图标记说明：

1、111为锥形管，2为叶片，

3、31为上壳，4、41为上轴，

5、51为下轴，6、61为外筒，

7、71为风扇。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图3所示，本实用新型气液混合装置，包括一上大下小的锥形管1，锥形管1的顶部通过连接件固定连接上壳3，上壳3的顶部形成有上轴4；锥形管1的底部形成有下轴5；上轴4与下轴5的回转轴线以及锥形管1的回转轴线重合；上轴4连接驱动机构从而能够带动锥形管1旋转，当然驱动机构也可以连接下轴5；

锥形管1的底部开设有多个轴向通道作为液体入口；锥形管1的管壁上开设有多个通孔作为液体出口；

如图2所示，锥形管1固定连接风扇7，风扇7与锥形管1同轴设置；锥形管1旋转的同时能够带动风扇7同步旋转；风扇7可以采用轴流风扇或离心风扇；风扇7可以有多个；

锥形管1的外部套设有外筒6；外筒6固定设置，使锥形管1能够与外筒6发生相对运动；

外筒6的长度小于锥形管1，以使锥形管1的小端从下方伸出外筒6；

外筒6可以是直筒，也可以是锥形筒或弧形筒；外筒6的横截面可以为圆形或多边形；外筒6的任一横截面的内径均比锥形管1的外径大，以使外筒6与锥形管1之间沿径向形成气液混合空间。

作为一优选实施例，锥形管1的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片2；多个叶片2中的任意两条均不会发生干涉；叶片2可以直接固定在锥形管1的内壁上，如采用塑料将锥形管1和叶片2通过模具一体注塑而成，如图4a、图4b所示；或者叶片2固定设置于沿纵向穿设于锥形管1内腔的叶片固定轴上，且叶片2紧贴于锥形管1的内壁，此时锥形管1可以采用金属(如不锈钢)，将锥形管1与叶片2通过挤压或者其它方式实现二者之间的固定连接，如图4c所示；即叶片2与锥形管1可以是一体成型，也可以是分体式；叶片固定轴与上轴4和下轴5可以合并成为一根贯通轴；

由于叶片2突出于锥形管1的内壁，当锥形管111浸入液体时，能够使锥形管111的内壁形成一层液体膜；同时，叶片2还能够减少液体膜与锥形管1之间的相对滑动摩擦力，从而提高液体膜的旋转速度，使液体膜与锥形管1同步旋转；叶片2的高度h决定了附着于锥形管1内表面的液体膜厚度；优选地，叶片2的高度不小于锥形管1的壁厚。

作为进一步的优选实施例，叶片2的延伸方向与锥形管1的轴向之间成一夹角；或者，叶片2呈螺旋形，如图4b、图4c所示，锥形管1的内壁设置有多个螺旋形叶片2；控制锥形管1的旋转方向(即液体的旋转方向)，使锥形管1的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反，从而使叶片2能够向液体提供一向上的推力，从而有助于液体向上流动；如螺旋形叶片的旋向为右旋，则锥形管1的旋转方向为逆时针旋转；

当然，叶片2也可以是沿轴向延伸的直棱，即叶片2的延伸方向为锥形管1的轴向，如图4a所示。

如图5a至图5c所示,锥形管1的管壁上多个通孔的分布，可以是无规则分布，如图5b所示；也可以是规则分布，如图5a所示，沿锥形管1的周向分布有多列通孔，每列通孔沿轴向排列；通孔的形状可以是圆形、方形、矩形、多边形、条形等，如图5c所示。

作为一优选实施例，锥形管1的多列通孔交错排列，即每列通孔中各通孔的高度与其它列通孔中的至少一列的通孔高度不同，从而使得锥形管1的任意高度处至少分布有一个通孔，以使液体在到达锥形管1的任意高度处均能够被甩出，使锥形管1具备良好的布水能力。

如图6a至图6c所示,风扇7可以固定设置于锥形管1的任何位置，只要能够与锥形管1同步旋转即可；具体地，风扇7可以固定连接上轴4或下轴5，如图6a所示；风扇7也可以固定连接上壳3，如图6b所示；风扇7也可以直接固定连接锥形管1，如图6c所示。

如图7、图8所示为本实用新型的一优选实施例，包括一锥形管111，锥形管111的内腔沿轴向穿设有一贯通轴，贯通轴的上端作为上轴41从锥形管111的顶部伸出，贯通轴的下端作为下轴51从锥形管111的底部伸出；

锥形管111的顶部通过上壳31固定连接贯通轴；

贯通轴的中段作为叶片固定轴固定设置有多个螺旋形叶片2，叶片2紧贴锥形管111的内壁，使得叶片2与锥形管111成为一个整体；螺旋叶片的旋向为右旋，贯通轴的旋转方向为逆时针旋转，从而使液体由下向上输送；

锥形管111的管壁上开设有多个通孔；上轴41固定连接风扇71；锥形管111的外部套设有外筒61，外筒61固定设置于外部支架上，使锥形管111能够相对于外筒61作旋转运动；

外筒61的轴线与锥形管111的轴线重合；

外筒61为上小下大的锥形管。

本实用新型采用锥形的外筒61，能够使外筒的上端61与风扇71之间形成顺畅的气流通道，有利于增加气液混合效果。

本实用新型气液混合方法，包括以下步骤：

将锥形管111的小端浸入液体中，锥形管111的大端位于液面的上方，使液体从开设于锥形管111小端的液体入口进入锥形管111的内腔；外筒61的底端位于液面以上，使外筒61与液面之间形成有间隙；

驱动机构通过上轴41或下轴51带动锥形管111及风扇71同步旋转；在锥形管111的旋转过程中，锥形管111内腔的液体在离心力f1的作用下被甩向锥形管1的内壁，锥形管111的内壁给予液体一个反作用力f2，由于锥形管111的内壁与垂直方向成一夹角α，因此反作用力f2与水平方向成一夹角α，该反作用力f2具有沿垂直方向的分量f2t和沿水平方向的分量f2p，该垂直分量f2t使得液体能够沿锥形管111的内壁向上运动，如图9所示；

当液体在旋转的过程中接触锥形管111内壁的叶片时，倾斜的叶片2能够向液体进一步提供向上的推力，推动液体继续向上运动；同时，倾斜的叶片2还能够向液体提供一横向力，使得液体能够横向运动，从而能够使液体遍布锥形管111的内壁；

驱动机构带动锥形管111持续旋转，在康达效应的共同作用下，液体从锥形管111的小端向大端爬升，最终达到锥形管111内壁的顶部；

锥形管111内腔的液体在向上爬升的过程中流经管壁的通孔，液体在离心力作用下穿过通孔沿径向向外甩出并撞击到外筒61的内壁，由于锥形管111的任意高度处均分布有通孔，因此锥形管111的任意高度处均有水甩出，从而在锥形管111与外筒61之间的气液混合空间中布满飞溅的水滴和水线；

与此同时，由于风扇7与锥形管1同步旋转，风扇7所形成的气流从外筒6与液面之间的间隙进入并由下向上穿过气液混合空间，从而在气液混合空间内实现气体与液体的充分接触和混合。

锥形管1的管壁上所开设的通孔的面积和数量决定了液体所能到达的高度；控制通孔的面积和数量，使液体能够到达锥形管1的大端。

为防止液体在离心力作用下发生雾化，锥形管1的运行转速不大于5000转/分钟，优选为1000～3000转/分钟。

本实用新型是基于大量实验的实用性研究，经实验证明，当锥形管的转速达600转/分钟时，就能够使液体沿锥形管的内壁向上流动，从而有效实现气液混合。显然，本实用新型的液体输送原理还利用了流体力学的伯努利原理和流体的康达效应，这是由于当锥形管持续旋转时，锥形管的内表面能够将液体持续带起形成连续流体，该连续流体具有流体动力并向上流动，从而实现液体由下向上的流动；另一方面，液体在锥形管和外筒的气液混合空间中连续飞溅也不断扰动着气体的流动，使气体和液体的接触更充分。

本实用新型的气液混合效果受锥形管的高度、锥形管的转速、开孔数量、孔的形状、孔的大小、叶片的形状影响，可根据实际需要进行选择和匹配。

另外，由于锥形管为上大下小的结构，锥形管上部的旋转线速度大于锥形管下部的旋转线速度，因此本实用新型的输送距离越大，流速越高。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形，而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。