[發明專利]利用射流空化原理精準控制泡沫原液量的方法及射流空化發生器

在審

• 申請號: 201810170147.3
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108518365A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 陸新曉;朱紅青
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: F04F5/10
• 分類號: F04F5/10;F04F5/44;F04F5/46;F04F5/48
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 祁獻民

1.一種利用射流空化原理精準控制泡沫原液量的方法，包括步驟：

在儲料罐中放入發泡劑，將空化發生器進水口與水管連通，將儲料罐與空化發生器負壓腔連通；

帶壓水流進入空化發生器噴射腔內形成高速水流噴出，進入負壓腔室；

進入負壓腔室的水流壓力降低，儲料罐中的發泡劑開始被吸入負壓腔內；

隨著在所述噴射腔內形成的高速水流流速的增加，進入負壓腔室內的水流壓力繼續降低；

當負壓腔內的壓力降低到液體的空化壓力時，負壓腔室內部分區域出現空泡，空化發生器負壓腔內達到射流空化階段；此時，吸液壓力接近于負壓腔內液體的空化壓力，空化發生器負壓腔內外壓差恒定，發泡劑被穩定的吸入負壓腔內；

負壓腔內的液體與發泡劑混合形成泡沫液。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當負壓腔內的壓力降低到液體的空化壓力時，負壓腔室內部分區域出現空泡，空化發生器負壓腔內達到射流空化階段；此時，吸液壓力接近于負壓腔內液體的空化壓力，空化發生器負壓腔內外壓差恒定，發泡劑被穩定的吸入負壓腔內包括步驟：

在所述儲料罐與空化發生器負壓腔之間設置調壓閥；

當外界壓力不穩定時，用所述調壓閥調節負壓腔內壓力，使負壓腔內壓力保持在液體的空化壓力水平。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述帶壓水流進入空化發生器噴射腔內形成高速水流噴出，進入負壓腔室包括：

在空化發生器進水口前的管路上設置調壓閥；

用所述調壓閥控制進入空化發生器的水流壓力，使進入空化發生器的水流壓力至少保持在產生射流空化所需壓力水平。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當負壓腔內的壓力降低到液體的空化壓力時，負壓腔室內部分區域出現空泡，空化發生器負壓腔內達到射流空化階段；此時，吸液壓力接近于負壓腔內液體的空化壓力，空化發生器負壓腔內外壓差恒定，發泡劑被穩定的吸入負壓腔內還包括：

在所述儲料罐與空化發生器負壓腔之間設置節流閥；

利用所述節流閥對吸入的發泡劑添加量進行定量控制。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述負壓腔內的液體與發泡劑混合形成泡沫液包括：

進入負壓腔內的高速水流與發泡劑混合后依次通過空化發生器的喉管腔與擴散腔流向空化發生器出液口；

流動的混合液體在喉管腔與擴散腔內發生質量的重新摻混、動量及能量的交換；

在喉管腔末端，水流與發泡劑各自的流速趨于一致，形成摻混均勻的混合液體；

所述摻混均勻的混合液體，在擴散腔內流速變慢，壓力逐漸升高恢復至靜壓狀態，在空化發生器出液口處形成帶壓的泡沫液。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述空化發生器出液口壓力小于等于出液口臨界壓力值。

7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述當負壓腔內的壓力降低到液體的空化壓力時，負壓腔室內部分區域出現空泡，空化發生器負壓腔內達到射流空化階段；此時，吸液壓力接近于負壓腔內液體的空化壓力，空化發生器負壓腔內外壓差恒定，發泡劑被穩定的吸入負壓腔內包括：

發泡劑吸入負壓腔內被氣化，產生極限空化；

空化產生的大量空泡隨混合后的液體流向空化發生器出口，占據負壓腔體、喉管腔體及部分擴散腔體的空間；

發泡劑吸入量達到最大，并維持不變；

根據公式計算出所述吸入量；其中，m為被吸發泡劑吸入流量，α為流量損失系數，A為負壓腔吸液口截面積，ρ為發泡劑密度，Ps為負壓腔壓力，P0為外界大氣壓力；

根據所述吸入量實時調節負壓腔壓力，定量控制泡沫液的配比。

8.一種射流空化發生器，其特征在于，用于權利要求1至7任一所述的方法中，包括：噴射腔，所述噴射腔包括喇叭口段及出口段，所述出口段為可調節長短的直管伸縮結構。