一种旋转齿筒式水力空化器制造技术

本发明专利技术提供了一种旋转齿筒式水力空化器，包括驱动机构、静筒和转筒，静筒与转筒轴线重合，静筒前端中心位置处具有中心进料口、后端中心偏下方位置处则具有偏心出料口，静筒为圆柱形且静筒内壁上等距分布有定齿，转筒也为圆柱形且转筒外壁上等距分布有动齿，且定齿与动齿之间具有间隙，该间隙形成剪切区域；定齿螺旋排布在静筒内壁上，定齿与动齿排布规律一致，定齿与动齿相对运动时形成将中心进料口的物料经过剪切区域剪切空化并运送至偏心出料口的螺旋面。本发明专利技术结构设计合理，螺旋面排列的齿结构，通过转筒旋转实现自动吸料，可实现自动吸料和物料输送；物料的对流性好，空化处理效率高且加工成本低。

A kind of hydraulic cavitation device with rotating toothed cylinder

【技术实现步骤摘要】
一种旋转齿筒式水力空化器
本专利技术涉及由转筒旋转形成涡流剪切空化的机械设备
，尤其涉及一种旋转齿筒式水力空化器。
技术介绍
在一定温度下，液体中由于局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体蒸发而引起的微汽泡爆发性生长的现象称为空化初生，当液体压力回复时，汽泡群溃灭。空化泡在溃灭时瞬间产生巨大能量从而在流体中产生强大的剪切力，剪切力可使大分子主链上的碳键断裂，同时破坏微生物细胞壁，从而使得高分子有机物降解和使微生物失活。这种液体中汽泡群生长、发展和溃灭的过程并由此发生的一系列物理、化学反应称为空化。可应用于生化工程、石油工程、环保工程等方面。综合现有的科研成果发现，现有的定转子式空化器空化机理单一，如US20050042129A1，CN109796061A，CN109821434A，CN109821435A，CN109824174A，CN109824175A，CN109824176A，CN109824218A，CN109824226A，CN109824136A，CN109824137A，CN109824138A，CN109855316A，CN109761225A，CN109845818A，CN109761225A，CN109761229A，CN109855165A主要以离心力产生空化，且空化器内对流性并不好，液体进入盲孔后不易流出，大部分液流无法得到空化处理便被排出。CN109824216A，CN109824217A在转子盲孔内开有螺旋槽，增强了对流性，但并无轴向输料作用。其他定转子式空化器，如CN106669481A，CN108114682A，此两项专利为定转子式齿盘空化器，对流性好，但空化率低，如果要增加剪切次数只能通过增加齿圈，这会使传动轴过载，有一定的限制性，不能灵活的改变空化处理层数。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本专利技术提供一种通过转筒旋转实现自动吸料，液流通过径向齿间间隙的节流层受到节流剪切作用，在轴向齿间及径向齿间得以释放，形成空泡后溃灭，增强了物料的对流性，提高了处理效率的一种旋转齿筒式水力空化器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋转齿筒式水力空化器，包括驱动机构、静筒和转筒，所述的转筒设置在静筒内，所述驱动机构输出端与转筒传动连接，所述的静筒与转筒轴线重合，所述的静筒前端中心位置处具有中心进料口、后端中心偏下方位置处则具有偏心出料口，所述的静筒为圆柱形且静筒内壁上等距分布有定齿，所述的转筒也为圆柱形且转筒外壁上等距分布有动齿，且所述的定齿与动齿之间具有间隙，该间隙形成剪切区域；所述的定齿螺旋排布在静筒内壁上，所述的定齿与动齿排布规律一致，定齿与动齿相对运动时形成将中心进料口的物料经过剪切区域剪切空化并运送至偏心出料口的螺旋面。在上述方案中，随着转动旋转，依靠动齿与定齿形成的螺旋面，可实现自动吸料，同时由于螺旋面的存在，可将物料从顺着螺旋面，从上一个动齿与定齿之间的间隙输送至下一个动齿与定齿之间的间隙，输送过程中持续发生高强度空化，打断分子链，从而实现乳化分散、抑菌杀菌、废水处理等功能。进一步的，所述的定齿相对于静筒轴向螺旋排布在静筒内壁上，即静筒内壁沿静筒轴向等间距排布有若干圈定齿，每圈定齿所形成的平面均与静筒径向平面平行，沿中心进料口位置至偏心出料口位置方向，每圈定齿之间沿静筒圆周方向依次旋转具有螺旋角α，螺旋角α的角度范围为-30°～30°。进一步的，所述的定齿相对于静筒径向平面呈螺旋排布在静筒内壁上，即静筒内壁沿静筒轴向等间距排布有若干条定齿，每条定齿所成的直线与静筒轴向平行，每条定齿沿静筒轴向依次旋转具有螺旋升角β，螺旋升角β的角度范围为-30°～30°。进一步的，所述的定齿与动齿的齿形为等中心角的扇形齿或等齿宽的矩形齿或圆柱形齿或带有齿顶楔角γ的梯形齿；所述的带有齿顶楔角γ的梯形齿的齿顶楔角γ的角度范围为-30°～30°。等中心角的扇形齿可以使空化器内汽含率随旋转时间呈正弦周期性变化，通过模拟计算，得出等齿宽矩形齿比等中心角扇形齿空化率更高，但不呈周期性变化。圆柱形齿可以增加齿间间隙体积，提高了齿间对流性，不易出现短路现象。带有齿顶楔角的梯形齿结构使负压区域移动至倾角扩散区域增大了负压区域面积，从而提高空化效率。在本方案中，角度范围中角度的正负代表方向，考虑到角度过大时齿顶附近强度不够，限制最大角度为30°。进一步的，所述的静筒圆周方向的定齿数与转筒圆周方向的动齿数之比为1～1.5。静筒安装于转筒外部，因此静筒内圆面周长大于转筒外圆面，可增加齿数以增大剪切面积，但齿数过多会使定齿周向间隙减少，从而减少了空化充分发展的空间，空化效率会降低。进一步的，由于旋转时，动齿的齿前压力大于齿后压力，周向厚度会影响齿的强度，所述的定齿的周向厚度与齿高之比为0.5～1.5，所述的动齿的周向厚度与齿高之比为0.5～1.5。进一步的，所述的定齿的轴向厚度与周向厚度之比为0.8～1.2，所述的动齿的轴向厚度与周向厚度之比为0.8～1.2。该参数影响的是矩形齿形状，正方形齿空化率最高，但可根据具体加工情况或特殊要求改变参数，给出的范围限制在齿的安全强度之内。进一步的，所述的定齿轴向间距为定齿轴向厚度的0.25～2倍，所述的动齿轴向间距为动齿轴向厚度的0.25～2倍。每层动定齿圈与下一层齿圈之间的区域也为空化泡初生、发展和溃灭的区域，距离短即相当于在原有长度上增加齿圈的密度，可以增加周向齿间隙内的空化，成本高效率高；距离长则选择轴向间隙为主要空化区域，成本低，效率低。进一步的，所述的定齿与动齿的齿高之比为0.5～1。定齿间贴近壁面处有一部分液体会不经空化直接滑进下一齿圈，将定齿齿高降低可以避免这种现象发生，但同时空化效率也会降低，在实际选型中需要综合两种影响因素，定齿与动齿齿高之比为0.8为最优解。进一步的，所述的定齿的周向间距为定齿周向齿厚的0.7～1.3倍，所述的动齿的周向间距为动齿周向齿厚的0.7～1.3倍。定齿与动齿的周向间隙空间是空化初生和溃灭的重要区域，间隙太小，空化泡没有充分发展的空间，间隙太大，剪切面积不够，会使效率降低。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供的一种旋转齿筒式水力空化器，结构设计合理，螺旋面排列的齿结构，通过转筒旋转实现自动吸料，可实现自动吸料和物料输送；液流通过径向齿间间隙的节流层受到节流剪切作用，在轴向齿间及径向齿间得以释放，形成空泡后溃灭，增强了物料的对流性，提高了处理效率，空化器的进出口可根据需要互换位置，改变输送料方向，同时螺旋面排列的齿结构可通过两个方向的铣刀加工而成，加工成本低。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术最优实施例的结构示意图。图2是本专利技术最优实施例空化器沿X轴的剖视图。图3是本专利技术最优实施例空化器沿Z轴的剖视图。图4是本专利技术最优实施例空化器中齿形为等齿宽矩形齿的结构示意图。图5是本专利技术最优实施例空化器中齿形为动齿带有齿顶楔角γ、定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转齿筒式水力空化器，包括驱动机构、静筒(2)和转筒(3)，所述的转筒(3)设置在静筒(2)内，所述驱动机构输出端与转筒(3)传动连接，其特征在于：所述的静筒(2)与转筒(3)轴线重合，所述的静筒(2)前端中心位置处具有中心进料口(1)、后端中心偏下方位置处则具有偏心出料口(8)，所述的静筒(2)为圆柱形且静筒(2)内壁上等距分布有定齿(4)，所述的转筒(3)也为圆柱形且转筒(3)外壁上等距分布有动齿(5)，且所述的定齿(4)与动齿(5)之间具有间隙，该间隙形成剪切区域；所述的定齿(4)螺旋排布在静筒(2)内壁上，所述的定齿(4)与动齿(5)排布规律一致，定齿(4)与动齿(5)相对运动时形成将中心进料口(1)的物料经过剪切区域剪切空化并运送至偏心出料口(8)的螺旋面。/n

【技术特征摘要】
20191202 CN 20191121291431.一种旋转齿筒式水力空化器，包括驱动机构、静筒(2)和转筒(3)，所述的转筒(3)设置在静筒(2)内，所述驱动机构输出端与转筒(3)传动连接，其特征在于：所述的静筒(2)与转筒(3)轴线重合，所述的静筒(2)前端中心位置处具有中心进料口(1)、后端中心偏下方位置处则具有偏心出料口(8)，所述的静筒(2)为圆柱形且静筒(2)内壁上等距分布有定齿(4)，所述的转筒(3)也为圆柱形且转筒(3)外壁上等距分布有动齿(5)，且所述的定齿(4)与动齿(5)之间具有间隙，该间隙形成剪切区域；所述的定齿(4)螺旋排布在静筒(2)内壁上，所述的定齿(4)与动齿(5)排布规律一致，定齿(4)与动齿(5)相对运动时形成将中心进料口(1)的物料经过剪切区域剪切空化并运送至偏心出料口(8)的螺旋面。


2.如权利要求1所述的一种旋转齿筒式水力空化器，其特征在于：所述的定齿(4)相对于静筒(2)轴向螺旋排布在静筒(2)内壁上，即静筒(2)内壁沿静筒(2)轴向等间距排布有若干圈定齿(4)，每圈定齿(4)所形成的平面均与静筒(2)径向平面平行，沿中心进料口(1)位置至偏心出料口(8)位置方向，每圈定齿(4)之间沿静筒(2)圆周方向依次旋转具有螺旋角α，螺旋角α的角度范围为-30°～30°。


3.如权利要求1所述的一种旋转齿筒式水力空化器，其特征在于：所述的定齿(4)相对于静筒(2)径向平面呈螺旋排布在静筒(2)内壁上，即静筒(2)内壁沿静筒(2)轴向等间距排布有若干条定齿(4)，每条定齿(4)所成的直线与静筒(2)轴向平行，每条定齿(...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁惠新，王赟冰，付双成，陆健，张亚磊，周龙远，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32