一种缝隙式微纳米气泡发生器

本发明涉及增氧灌溉领域，具体涉及一种缝隙式微纳米气泡发生器。

背景技术：

1、我国农业用水资源日益短缺，诸如地下滴灌等微灌技术可以大幅度提高农业用水效率，是解决农业用水紧张的重要手段。但微灌和其他类型的灌溉会在灌溉期间将植物根区周围的空气排除，导致植株根系周围土壤湿润区域的透气性和氧气水平急剧下降，很大程度上限制了根系对氧气的获取，不利于作物生长，影响作物产量。

2、由于氧气在水中的溶解度很低，因此农业灌溉水增氧中氧气主要以气泡形式存在，目前农业灌溉中常用的增氧方式有文丘里式射流曝气增氧，空气压缩机增氧，以及化学增氧等，这些机械式增氧方式产生的气泡尺寸大，留存时间短，溶氧效率低，难以在长距离的微灌管道中发挥增氧作用。而化学增氧方式目前多用于科研试验中，长期使用是否会对土壤产生不良影响也有待讨论，无法推广到农业生产应用中。

3、近年来，较为先进的微纳米气泡技术主要应用于污水处理、石油化工、核电熔盐等领域。微纳米气泡由于气泡尺寸小、比表面积大，因此具有上浮速度慢，持续时间长，自身增压溶解，以及气体溶解效率高等特点，是长距离增氧灌溉中良好的空气载体。依据微纳米气泡产生原理，可以将微纳米气泡发生装置分为电解式、加压溶气释气式、分散空气式、超声空化式、光催化式等。现有技术公开过一种微纳米起泡器，该装置利用切割网对液体中的气泡切割形成微纳米气泡，但对切割网的制作工艺要求较高，且切割网的微孔易堵塞；现有技术公开过一种微纳米气泡水制备用发生器，其先利用电离将空气中的正离子剔除，再将带有负电荷的空气强制加压溶于水中，最后通过排气阀减压析出大量微纳米气泡，但其装置配套设施繁多，占用空间大、成本高；现有技术公开过一种变螺距微纳米气泡发生装置，该装置通过连续螺旋的变螺距整流叶片，稳定微纳米气泡液流动状态，但内置有整流叶片的腔体结构较为复杂，加工困难。

4、现有技术下的各类微纳米气泡发生器的成泡性能及适用范围均有很大不同，但普遍存在装置体积较大、结构复杂，成本较高等问题，无法大面积应用于微灌灌水系统，更无法普及到农业生产领域。因此，发明一种体积较小、便于安装拆卸、结构简单、制作成本低的微纳米气泡发生装置，是解决上述农业增氧灌溉领域装置空缺的关键。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种缝隙式微纳米气泡发生器，具有装置结构简单，成本较低，产生的气泡粒径小、持续时间长以及溶氧效率快等优点，很适合推广到农业增氧灌溉生产实践中。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种缝隙式微纳米气泡发生器，包括主体和压板，所述主体为多面体，多面体的所述主体至少一个面安装气液混合装置，剩余多面体的端面为出水面；所述主体内设有主流道和从流道；所述主流道与气液混合装置的进口连通，所述主流道分别通过若干从流道与出水面连通；每一主体的出水面与压板之间通过流道组件形成湍流腔，用于制造和输出纳米气泡。

4、进一步，所述流道组件由若干垫片或者不规则垫片构成，若干所述垫片安装在所述主体的出水面与压板之间。

5、进一步，所述流道组件由圆周均布在所述主体的出水面与压板之间的圆形垫片构成，圆周均布的圆形垫片之间的内切圆形成了湍流腔，相邻圆形垫片之间的空腔形成微纳米气泡出口。

6、进一步，所述流道组件为流道式垫片，所述流道式垫片表面设有凹槽，所述凹槽与从流道连通，用于形成湍流腔；所述凹槽上至少设有一个渐扩的开口，用于形成微纳米气泡出口。

7、进一步，所述湍流腔的厚度为0.3～0.8mm。

8、进一步，所述气液混合装置为文丘里接头，所述文丘里接头的壳体内部根据液体流向依次设有进液口、渐缩段、狭口段、渐扩段和气液出口，所述壳体侧壁面上设有进气口，所述进气口与狭口段连通，用于气液混合；所述气液出口与主流道连通。

9、进一步，所述主流道直径为10～18mm，所述从流道直径为3～5mm。

10、进一步，任一主体的出水面与另一所述缝隙式微纳米气泡发生器的出水面之间通过流道组件形成湍流腔。

11、本发明的有益效果在于：

12、1.本发明所述的缝隙式微纳米气泡发生器，采用一正六面体结构，简化了装置加工制造难度，造泡室是由压板和出水面之间的缝隙构成，造泡室无需额外加工，降低了制造成本。

13、2.本发明所述的缝隙式微纳米气泡发生器，采用竖向进液，侧向四周出液的方式，装置结构精巧紧凑。

14、3.本发明所述的缝隙式微纳米气泡发生器，上部分可以用不同的接头替换，造泡室的大小可以由套在螺丝上垫片改变，能适用于不同工况，可以据实际工况替换或补充研制更多型号的垫片。

15、4.本发明所述的缝隙式微纳米气泡发生器，除顶端外的五个面均可造出气泡，能够大幅提高气泡产生效率。

技术特征：

1.一种缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，包括主体和压板(3)，所述主体为多面体，多面体的所述主体至少一个面安装气液混合装置，剩余多面体的端面为出水面；所述主体内设有主流道(1)和从流道(2)；所述主流道(1)与气液混合装置的出口连通，所述主流道(1)分别通过若干从流道(2)与出水面连通；每一主体的出水面与压板(3)之间通过流道组件形成湍流腔(5)，用于制造和输出纳米气泡。

2.根据权利要求1所述的缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述流道组件由若干垫片(11)或者不规则垫片(11)构成，若干所述垫片(11)安装在所述主体的出水面与压板(3)之间。

3.根据权利要求2所述的缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述流道组件由圆周均布在所述主体的出水面与压板(3)之间的圆形垫片构成，圆周均布的圆形垫片之间的内切圆形成了湍流腔(5)，相邻圆形垫片之间的空腔形成微纳米气泡出口。

4.根据权利要求2所述的缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述流道组件为流道式垫片，所述流道式垫片表面设有凹槽，所述凹槽与从流道(2)连通，用于形成湍流腔(5)；所述凹槽上至少设有一个渐扩的开口，用于形成微纳米气泡出口。

5.根据权利要求1所述的缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述湍流腔(5)的厚度为0.3～0.8mm。

6.根据权利要求1所述的缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述气液混合装置为文丘里接头，所述文丘里接头的壳体内部根据液体流向依次设有进液口、渐缩段(8)、狭口段(7)、渐扩段(10)和气液出口，所述壳体侧壁面上设有进气口(9)，所述进气口(9)与狭口段(7)连通，用于气液混合；所述气液出口与主流道(1)连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，所述主流道(1)直径为10～18mm，所述从流道(2)直径为3～5mm。

8.根据权利要求1-6任一项所述的缝隙式微纳米气泡发生器，其特征在于，任一主体的出水面与另一所述缝隙式微纳米气泡发生器的出水面之间通过流道组件形成湍流腔(5)。

技术总结
本发明提供了一种缝隙式微纳米气泡发生器，包括主体和压板，所述主体为多面体，多面体的所述主体至少一个面安装气液混合装置，剩余多面体的端面为出水面；所述主体内设有主流道和从流道；所述主流道与气液混合装置的进口连通，所述主流道分别通过若干从流道与出水面连通；每一主体的出水面与压板之间通过流道组件形成湍流腔，用于制造和输出纳米气泡。本发明具有装置结构简单，成本较低，产生的气泡粒径小、持续时间长以及溶氧效率快等优点。

技术研发人员：王剑,刘正亮,王夺,陈瑞,赵启航,王秀礼
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14