一种气液混合装置及其使用方法

摘要

本发明提供了一种气液混合装置及其使用方法。该气液混合装置包括：液体进料管(19)和气体进料管(17)，其特征在于，气液混合装置还包括气体分布管(3)和驱动装置，气体进料管(17)的一端部设置有多个第一气体喷孔(18)并插入液体进料管(19)中，气体分布管(3)套接于气体进料管(17)中并且气体分布管(3)的一端部在与第一气体喷孔(18)相应的位置处设置有多个第二气体喷孔(2)，驱动装置驱动气体分布管(3)转动，以调整第一气体喷孔(18)和第二气体喷孔(2)的相对位置。本发明的气液混合装置在气体侧压力和流量降低时，可以迅速切断气体进料，保证液体不发生回流。

权利要求

1.一种气液混合装置，包括：液体进料管（19）和气体进料管（17），其特征在于，所述气液混合装置还包括气体分布管（3）和驱动装置，所述气体进料管（17）的一端部设置有多个第一气体喷孔（18）并插入所述液体进料管（19）中，所述气体分布管（3）套接于所述气体进料管（17）中并且所述气体分布管（3）的一端部在与所述第一气体喷孔（18）相应的位置处设置有多个第二气体喷孔（2），所述驱动装置驱动所述气体分布管（3）转动，以调整所述第一气体喷孔（18）和所述第二气体喷孔（2）的相对位置。

2.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述驱动装置包括主动齿轮（5）、与所述主动齿轮（5）啮合的从动齿轮（4）、以及连接于所述主动齿轮（5）的操作杆（10），所述操作杆（10）操纵所述主动齿轮（5）旋转以使所述第一气体喷孔（18）与所述第二气体喷孔（2）对正或错开，所述从动齿轮（4）为外周设置有多个齿的中空管，所述从动齿轮（4）的所述多个齿与所述主动齿轮（5）的齿啮合。

3.根据权利要求2所述的气液混合装置，其特征在于，所述操作杆（10）具有限位装置，所述限位装置使得在所述操作杆（10）旋转到第一位置时所述从动齿轮（4）带动所述气体分布管（3）旋转以使所述第一气体喷孔（18）与所述第二气体喷孔（2）对正；并且所述限位装置使得在所述操作杆（10）旋转到第二位置时所述从动齿轮（4）带动所述气体分布管（3）旋转以使所述第一气体喷孔（18）与所述第二气体喷孔（2）错开。

4.根据权利要求2所述的气液混合装置，其特征在于，所述气体分布管（3）与所述从动齿轮（4）采用螺纹方式进行连接。

5.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述气体分布管（3）与所述气体进料管（17）之间的缝隙小于等于0.5mm。

6.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述液体进料管（19）与所述气体进料管（17）采用焊接方式进行连接。

7.根据权利要求2所述的气液混合装置，其特征在于，进一步包括环绕所述驱动装置外周和所述气体分布管（3）入口外周的齿轮箱（7），所述齿轮箱（7）进一步包括环绕所述主动齿轮（5）外周的齿轮盖（6）和通过所述操作杆（10）的通孔。

8.根据权利要求7所述的气液混合装置，其特征在于，所述气体进料管（17）包括气体进料管入口端（14），所述齿轮箱（7）与所述气体进料管入口端（14）采用法兰进行密封连接。

9.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述气体分布管（3）与所述气体进料管（17）同轴。

10.根据权利要求2所述的气液混合装置，其特征在于，在所述操作杆（10）的外周设置有弹簧（9）和密封垫（8）。

11.一种气液混合方法，其中使用根据权利要求1-10中任一项所述的气液混合装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将进料气体通过气体分布管（3）入口进入所述气液混合装置中，从所述气体分布管（3）的所述第二气体喷孔（2）和所述气体进料管（17）的所述第一气体喷孔（18）喷出之后，与从液体进料管入口（15）进入的液体混合；

当进料气体的压力和流量下降时，通过调节所述驱动装置以使所述气体分布管（3）转动，使得所述气体分布管（3）的所述第二气体喷孔（2）与所述气体进料管（17）的所述第一气体喷孔（18）相互错开，切断所述气体进料；以及当进料气体的压力和流量恢复到正常时，通过调节所述驱动装置以使所述气体分布管（3）转动，使得所述气体分布管（3）的所述第二气体喷孔（2）与所述气体进料管（17）的所述第一气体喷孔（18）相互对正，继续进行气体与液体的混合。

说明书

一种气液混合装置及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于气液混合领域设备，用于气体和液体混合，特别适用于气体和含固液体的混合。

背景技术

[0002] 气体和液体的混合通常是通过气液混合器来实现，以此来保证气体在液体中的分散以及气液两相间的混合效果。一般情况下，气液混合器的核心部件是气体分布板，在气体分布板的上面开有一定数量的气体喷孔，气体从气相管路通过气体分布板后与液体混合，这样通过增加气体流速以及使气泡变小和重新分布，可以保证气液两相间的混合效果。目前这种类型的气液混合器普遍用于工业装置上气液两相混合的场合。

[0003] 现有技术的气液混合装置虽然结构简单，但是这种气液混合装置通过气体分布板的开孔数目和开孔大小来保证气液混合效果，而且现有技术的气液混合装置存在如下较多问题：气体分布板的开孔数目及分布方式存在限制；气体分布板一般布置于气体一侧，因此在一定程度上影响了气液混合效果；对于含固液体，如果气体侧压力和流量降低，则液体很容易发生回流，从而导致气体管路堵塞。

[0004] 为了提高气液混合效果，现有技术中对气液混合方式进行了许多改进。有的通过将气体由气体总管分布到一定数量的支管中，气体再从支管上的喷孔中喷出后与液体混合，从而可以通过改变支管、喷孔的数量以及喷孔的分布来调整气液两相间的混合效果。有的将气体喷孔做成旋流孔等形式，增强气体进入液体时的漩流效果，从而提高气液接触效果。有的为了防止气液混合时液体逆流回气体管道，采用在气液接触处设置止逆球等方式。但这些对气液混合方式的改进不能在保证气体与液体有效混合的同时，有效地阻止液相的回流，而且结构相对复杂，一旦气体出口被堵住，则检测和维修都比较困难。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种气液混合装置及其使用方法，该气液混合装置在气体侧压力和流量降低时，可以迅速切断气体进料，从而保证液体不会发生回流。

[0006] 本发明的一个方面提供了一种气液混合装置，包括：液体进料管和气体进料管，其特征在于，该气液混合装置还包括气体分布管和驱动装置，该气体进料管的一端部设置有多个第一气体喷孔并插入该液体进料管中，该气体分布管套接于该气体进料管中并且该气体分布管的一端部在与该第一气体喷孔相应的位置处设置有多个第二气体喷孔，该驱动装置驱动该气体分布管转动，以调整该第一气体喷孔和该第二气体喷孔的相对位置。

[0007] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，该驱动装置包括主动齿轮、与该主动齿轮啮合的从动齿轮、以及连接于该主动齿轮的操作杆，该操作杆操纵该主动齿轮旋转以使该第一气体喷孔与该第二气体喷孔对正或错开，该从动齿轮为外周设置有多个齿的中空管，该从动齿轮的该多个齿与该主动齿轮的齿啮合。

[0008] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，该操作杆具有限位装置，该限位装置使得在该操作杆旋转到第一位置时该从动齿轮带动该气体分布管旋转以使该第一气体喷孔与该第二气体喷孔对正；并且该限位装置使得在该操作杆旋转到第二位置时该从动齿轮带动该气体分布管旋转以使该第一气体喷孔与该第二气体喷孔错开。

[0009] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，该气体分布管与该从动齿轮采用螺纹方式进行连接。

[0010] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，该气体分布管与该气体进料管之间的缝隙小于等于0.5mm。

[0011] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，该液体进料管与该气体进料管采用焊接方式进行连接。

[0012] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，进一步包括环绕该驱动装置外周和该气体分布管入口外周的齿轮箱，该齿轮箱进一步包括环绕该主动齿轮外周的齿轮盖和通过该操作杆的通孔。

[0013] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，该气体进料管包括气体进料管入口端，该齿轮箱与该气体进料管入口端采用法兰进行密封连接。

[0014] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，该气体分布管与该气体进料管同轴。

[0015] 根据本发明的气液混合装置，其特征在于，在该操作杆的外周设置有弹簧和密封垫。

[0016] 本发明的气液混合装置根据需要分别在气体进料管和气体分布管上设置有一定数量的第一气体喷孔和第二气体喷孔，其作用是使从气体管路喷出的气体经过充分分散、加速并与液体混合。由于采用上述气液混合装置喷入液相中的气泡直径很小，因此喷入液相中的气泡具有很大的比表面积，从而可以增加气体与液相接触的机会，同时液体由于气液混合装置的扰动作用，气液混合效果将会更好。而且，一旦进料气体的压力和流量下降，将通过驱动装置驱动气体分布管旋转，使得气体进料管的第一气体喷孔与气体分布管的第二气体喷孔相互错开，从而切断气体进料，保证液体不会倒流回气体管路中。等到气体管路中的气体压力和流量恢复到正常时，可以利用驱动装置驱动气体分布管转动使得气体进料管的第一气体喷孔与气体分布管的第二气体喷孔相互对正，从而继续进行气体与液体的混合。

[0017] 本发明的气液混合装置采用浸入式分布管以及旋转式气液分布管等设计，可以有效保证气液两相特别是气体与含固液体之间的混合效果，同时在气体侧压力和流量降低时，可以迅速切断气体进料，从而保证液体不会发生回流。另外，由于本发明中气液混合装置可以拆卸，因此检查和维修都比较方便。

[0018] 本发明的另一个方面提供了一种气液混合方法，其中使用本发明的气液混合装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：将进料气体通过气体分布管入口进入该气液混合装置中，从该气体分布管的该第二气体喷孔和该气体进料管的该第一气体喷孔喷出之后，与从液体进料管入口进入的液体混合；当进料气体的压力和流量下降时，通过调节该驱动装置以使该气体分布管转动，使得该气体分布管的该第二气体喷孔与该气体进料管的该第一气体喷孔相互错开，切断该气体进料；以及当进料气体的压力和流量恢复到正常时，通过调节该驱动装置以使该气体分布管转动，使得该气体分布管的该第二气体喷孔与该气体进料管的该第一气体喷孔相互对正，继续进行气体与液体的混合。

[0019] 通过以下说明，本发明的其它和另外的目的、特征以及优点将更充分地被呈现。

附图说明

[0020] 图1A为根据本发明实施例的气液混合装置的气体分布管和驱动装置的结构示意图。

[0021] 图1B为沿图1A所示的A-A线的驱动装置的截面图。

[0022] 图1C为根据本发明实施例的气液混合装置的液体进料管和气体进料管的结构示意图。

[0023] 图2为根据本发明实施例的气液混合装置的结构示意图。

具体实施方式

[0024] 以下将对根据本发明的气液混合装置进行具体描述，本领域技术人员应该明了，以下的具体描述是为了便于理解本发明，并不用来限制本发明的保护范围。

[0025] 在本发明中，“第一”、“第二”仅是为了区分，而没有其他含义。

[0026] 本发明的气液混合装置，包括：液体进料管19、气体进料管17、气体分布管3、以及驱动装置。该液体进料管19包括液体进料管入口15和液体进料管出口16，液体可以从液体进料管入口15进入该气液混合装置中。该气体进料管17的一端部设置有多个第一气体喷孔18并插入该液体进料管19中。该气体分布管3套接于该气体进料管17中并且该气体分布管3的一端部在与该第一气体喷孔18相应的位置处设置有多个第二气体喷孔2。进入该气体分布管3中的气体可以从第二气体喷孔2和第一气体喷孔18中喷出以便与从液体进料管入口15进入的液体混合。该驱动装置能够驱动该气体分布管3转动，以调整该第一气体喷孔18和该第二气体喷孔2的相对位置。

[0027] 根据本发明的气液混合装置，其中该驱动装置包括主动齿轮5、与该主动齿轮5啮合的从动齿轮4、以及连接于该主动齿轮5的操作杆10，该操作杆10能够操纵该主动齿轮5旋转以使该第一气体喷孔18与该第二气体喷孔2对正或错开，该从动齿轮4为外周设置有多个齿的中空管，该从动齿轮4的该多个齿与该主动齿轮5的齿啮合。当气液混合装置中的气体压力和流量下降时，可以操纵操作杆10，使得该主动齿轮5旋转以带动该从动齿轮4旋转，接着带动该气体分布管3一起旋转，从而使该第一气体喷孔18与该第二气体喷孔2错开，因而可以迅速切断气体进料，最终保证液体不会倒流回气体管路中。当气液混合装置中的气体压力和流量恢复到正常时，可以操纵操作杆10，使得该主动齿轮5旋转以带动该从动齿轮4旋转，接着带动该气体分布管3一起旋转，从而使该第一气体喷孔18与该第二气体喷孔2相互对正，从而继续进行气体与液体的混合。本发明的气液混合装置依靠齿轮旋转来保证气体分布管3的第二气体喷孔2和气体进料管17的第一气体喷孔18之间的连通和切断。

[0028] 根据本发明的气液混合装置，其中该操作杆10具有限位装置，所述限位装置诸如定位块和限位销等。当气液混合装置中的气体压力和流量下降时，可以操纵操作杆10到一侧的限位装置，使得在该操作杆10旋转到第二位置时该从动齿轮4带动该气体分布管3旋转以使该第一气体喷孔18与该第二气体喷孔2错开，因而可以迅速切断气体进料，最终保证液体不会倒流回气体管路中。当气液混合装置中的气体压力和流量恢复到正常时，可以操纵操作杆10到另一侧的限位装置，使得在该操作杆10旋转到第一位置时该从动齿轮4带动该气体分布管3旋转以使该第一气体喷孔18与该第二气体喷孔2对正，从而继续进行气体与液体的混合。

[0029] 根据本发明的气液混合装置，其中该气体分布管3与该从动齿轮4采用螺纹方式进行连接，方便气体分布管3的拆卸和维修，从而使得该气液混合装置容易拆卸，因此方便检修。

[0030] 根据本发明的气液混合装置，其中该气体分布管3与该气体进料管17之间的缝隙小于等于0.5mm。保证气体分布管3与气体进料管17之间缝隙足够小，诸如小于等于0.5mm，一方面能够保证进入气液混合装置中的气体能够顺利地从该气体分布管3的第二气体喷孔2和从该气体进料管17的第一气体喷孔18喷出以便与从液体进料管入口15进入的液体混合，另一方面，能够保证气体的充分分散。

[0031] 根据本发明的气液混合装置，其中该液体进料管19与该气体进料管17采用焊接方式进行连接。

[0032] 根据本发明的气液混合装置，进一步包括环绕该驱动装置外周和该气体分布管3入口外周的齿轮箱7，该齿轮箱7进一步包括环绕该主动齿轮5外周的齿轮盖6和通过该操作杆10的通孔。该齿轮箱7与该气体进料管入口端14采用法兰进行密封连接，从而方便拆卸以便进行检修。

[0033] 根据本发明的气液混合装置，其中该气体分布管3与该气体进料管17同轴。根据本发明的气液混合装置，其中在该操作杆10的外周设置有弹簧9和密封垫8，弹簧9和密封垫8组成了密封箱，用来进行密封，其中弹簧9用来进行压盖填料。

[0034] 根据本发明的气液混合装置还包括进气口1以及设置在进气口1外周的密封件12，在密封件12与从动齿轮4以及齿轮箱7之间设置有密封垫11，在从动齿轮4与气体分布管3以及齿轮箱7之间也设置有密封垫11，以保证从动齿轮4与气体分布管3之间的密封。

[0035] 本发明的气液混合装置中的气体分布管3和气体进料管17根据需要分别设置有一定数量的第二气体喷孔2和一定数量的第一气体喷孔18，且第一气体喷孔18的数量与第二气体喷孔2的数量完全一致。在根据本发明的气液混合装置组装完成之后，气体分布管3的第二气体喷孔2与气体进料管17的第一气体喷孔18完全对正。

[0036] 本发明的气液混合装置在使用时，首先将气体分布管3套接于气体进料管17中并深入到一定位置。然后，将该齿轮箱7与该气体进料管入口端14采用法兰进行密封连接。进料气体通过气体分布管3入口进入气液混合装置中，从气体分布管3的第二气体喷孔2和气体进料管17的第一气体喷孔18喷出之后，与从液体进料管入口15进入的液体充分混合。在使用过程中，气体分布管3的第二气体喷孔2与气体进料管17的第一气体喷孔18完全重合。一旦进料气体的压力和流量下降，则可以通过调节驱动装置以使气体分布管3旋转，使得气体分布管3的第二气体喷孔2和气体进料管17的第一气体喷孔18相互错开，保证液体不会倒流回气体管路中。

[0037] 本发明的气液混合装置根据需要分别在气体分布管3和气体进料管17上设置一定数量的第二气体喷孔2和一定数量的第一气体喷孔18，从而可以大大增加气体和液体之间的接触面积，增强气体和液体之间的湍动效果，使气液混合得到强化，同时保证在气体进料出现异常时，能够及时切断气体进料，避免液体倒流。与现有技术相比，本发明的气液混合装置具有以下优点：

[0038] 一、使用范围广：可应用于任何气液混合工况，特别是气体与含固液体的混合。

[0039] 二、安全可靠：本发明中的气液混合装置，可以保证在气体进料出现异常时能够及时切断气体进料，避免液体倒流；同时可以视工况需要，方便地将气液混合装置的气体进料切断或者继续将其投入使用。

[0040] 三、检修方便：本发明的气液混合装置由于气体分布管可以容易拆卸，因此检修比较方便。

[0041] 实施例

[0042] 图1A为根据本发明实施例的气液混合装置的气体分布管和驱动装置的结构示意图。图1C为根据本发明实施例的气液混合装置的液体进料管和气体进料管的结构示意图。图2为根据本发明实施例的气液混合装置的结构示意图。该实施例的气液混合装置包括：
液体进料管19、气体进料管17、气体分布管3、驱动装置、以及环绕该驱动装置外周和该气体分布管3入口外周的齿轮箱7。该液体进料管19与该气体进料管17采用焊接方式进行连接。该气体进料管17的一端部设置有多个第一气体喷孔18。该气体分布管3的一端部在与该第一气体喷孔18相应的位置处设置有多个第二气体喷孔2。第一气体喷孔18的数量与第二气体喷孔2的数量相同。该驱动装置包括主动齿轮5、与该主动齿轮5啮合的从动齿轮4、以及连接于该主动齿轮5的操作杆10。该气体分布管3与该从动齿轮4采用螺纹方式进行连接。该齿轮箱7进一步包括环绕该主动齿轮5外周的齿轮盖6和通过该操作杆
10的通孔。在从动齿轮4与气体分布管3以及齿轮箱7之间设置有密封垫11。

[0043] 该实施例的气液混合装置在使用时，首先将气体分布管3套接于气体进料管17中并深入到一定位置。然后，将该齿轮箱7与该气体进料管入口端14采用法兰进行密封连接。进料气体通过气体分布管3入口进入气液混合装置中，从气体分布管3的第二气体喷孔2和气体进料管17的第一气体喷孔18喷出之后，与从液体进料管入口15进入的液体充分混合。在使用过程中，气体分布管3的第二气体喷孔2和气体进料管17的第一气体喷孔18完全重合。一旦进料气体的压力和流量下降，则可以通过手动调节操作杆10使该主动齿轮
5旋转，带动与该主动齿轮5啮合的从动齿轮4旋转，从而使与从动齿轮4螺纹连接的气体分布管3旋转，从而使得气体分布管3的第二气体喷孔2和气体进料管17的第一气体喷孔
18相互错开，因而能够保证液体不会倒流回气体管路。当进料气体的压力和流量恢复到正常时，则可以通过手动调节操作杆10使该主动齿轮5旋转，带动与该主动齿轮5啮合的从动齿轮4旋转，从而使与从动齿轮4螺纹连接的气体分布管3旋转，从而使得气体分布管3的第二气体喷孔2和气体进料管17的第一气体喷孔18相互对正，继续进行气体与液体的混合。因此，本发明的气液混合装置在气液两股物流工况发生调整时，能够使气体管道根据需要顺利地并入系统中或从系统中切除。

[0044] 虽然已经参照特定的具体实施方式详细地描述了本发明的精神，但是这些实施方式仅用于说明的目的并且不应限制本发明。应当理解，在不背离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以改变或更改这些实施方式。