一种气液混合滤芯及气液混合方法

技术领域

本发明属于混合装置技术领域，尤其涉及一种气液混合滤芯及气液混合方法。

背景技术

气液混合技术和气液混合装置被广泛的应用于食品饮料行业、清洁行业、医疗行业、健康行业、洗浴行业等等。

一般来说，气液混合的技术主要以溶气释气法和气液两相流法为主流。溶气释气技术对应的装置主要由射流器(文丘里管)和水泵组成，射流器将待溶气体吸入管路内与液体进行简单混合，粗混的气体和液体进入水泵的管路和泵头中之后被加压和旋切，在高压力的环境中，气体在液体中的饱和溶解度成正比的上升，水泵内的旋切则加快了气体在液体中的溶解速度，从而实现装置气液混合的作用。这种技术及相应的装置广泛应用于河道污染治理、农业灌溉等大流量溶气的需求，其优点是处理量大、对液体的纯净性和粘稠度要求低，缺点是高功耗、噪音大、产生的微纳米气泡质量不高，在液体中溶存时间偏短。气液两相流技术对应的装置主要是中空纤维膜，对应的气液混合装置内置了多根中空纤维膜丝，液体在膜丝内部流过，气体在膜丝外部，通过对气体施加一定压力的方式，使气体从中空纤维膜丝侧面微小的孔进入中空纤维膜丝内部的液路，在液体的冲刷剪切下，形成大量的微纳米级气泡，从而实现气液混合。这种技术及相应的装置多应用于健康业、含气水厂、高端纳米气泡应用等领域，其优点是产生的微纳米气泡质量高，气体在液体中的溶存时间长，噪音小功耗低，缺点是由于中空纤维膜小孔径的特性，决定了其不适用于高粘稠度或者杂质含量高的液体，若水中杂质或小颗粒多，则会堵塞中空纤维膜丝。

综上所述，溶气释气技术和气液两相流技术各有优缺点，适用的场景和领域也各有不同。在健康领域气液两相流法有较多的应用，比如说富氢水、富氧水的制备，由于中空纤维膜丝通路狭小易被杂质或者颗粒物堵塞、膜丝外侧气压高易导致膜丝被挤压贴合等，产生了内置中空纤维膜丝滤芯需要经常更换的问题，而内置中空纤维膜丝的滤芯都有进水连接口、进气连接口、出水连接口，这些接口与设备的水路和气路各自连接，导致在需要更换气液混合滤芯时操作非常复杂，通常需要专业人员上门更换或者需要将设备返厂，才能完成气液混合滤芯的更换。

发明内容

本申请的目的：提出一种气液混合滤芯，解决现有内置了中空纤维膜丝的气液混合器在使用和更换的过程中，因其连接管路复杂导致拆装非常不便，使用者往往无法自行完成更换，必须由专业人员操作的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了以下解决方案：

一种气液混合滤芯，其包括上盖、下盖、滤芯外壳、中心管和中心接头，所述的上盖和下盖分别可拆卸地连接在滤芯外壳的上下两端，中心管设于滤芯外壳内，中心管外侧周向设置多根中空纤维膜丝，中空纤维膜丝侧壁设有多个小孔，所述的中心接头安装在上盖上，中心接头的上端设有进气口和进水口，下端设有出水口和出气口，所述的出水口与中心管的上端连通，出气口与滤芯外壳内部连通，中心管下端通过下盖的盖底空间与中空纤维膜丝的下端连通，中空纤维膜丝的上端与上盖的盖顶空间连通。

优选地，所述的中心接头内设有进水通道和进气通道，进水通道分别与进水口和出水口连通，进气通道分别与进气口和出气口连通。

优选地，所述中心接头的外侧设有若干凸出的定位肋，定位肋与上盖的内侧壁形成了出水通道，所述的出水通道与上盖的盖顶空间连通。

优选地，所述的中空纤维膜丝的数量大于100根，中空纤维膜丝的直径为100μm～500μm，小孔的孔径为1～20μm。

优选地，所述的滤芯外壳上端与上盖通过螺纹连接，滤芯外壳上端与上盖的连接处设有第一密封圈，滤芯外壳下端与下盖通过螺纹连接，滤芯外壳下端与下盖的连接处设有第二密封圈。

优选地，所述的滤芯外壳内上端填充出水端密封胶，滤芯外壳内下端填充进水端密封胶。

优选地，所述的上盖的顶部安装有滤芯座，所述的滤芯座上设有出水管、进气管和进水管，所述的出水管通过出水通道与上盖的盖顶空间连通，进气管与进气口连通，进水管与进水口连通。

优选地，所述的中心管与滤芯外壳为一体式结构，中心管设置在滤芯外壳内壁上。

一种气液混合方法，包括以下步骤：

(1)将气液混合滤芯与滤芯座稳固连接；

(2)打开外部水泵，向滤芯座进水管供水，打开外部气源，向滤芯座进气管供气，且保证进气管的气压大于进水管内的水压；

(3)水从滤芯座的进水管进入中心接头的进水通道，流经中心管，到达下盖的盖底空间，在水泵提供的压力下，水从下盖的盖底空间受压进入中空纤维膜丝中；

(4)气体充满滤芯外壳内部空间，在压力的作用下，气体通过中空纤维膜丝上的小孔进入中空纤维膜丝内；

(5)在流动的水作用下，进入到中空纤维膜丝内的气体被水不断的切割形成纳米直径的微小气泡；

(6)每一根中空纤维膜丝内的水都与微小的气泡一起从盖顶空间汇聚，通过中心接头外侧出水通道进入滤芯座的出水管内；

(7)完成气液混合的制备。

本申请与现有技术相比，至少具有以下明显优点和效果：

1、本发明能够实现简单快速的气液混合滤芯拆装动作，解决了中空纤维型气液混合器堵塞时很难由用户自行更换的问题；

2、本发明的滤芯高度集成，体积小，占用空间少，可有效降低使用气混滤芯的设备的体积；而且成本低，可靠性高。

附图说明

图1是本申请的结构剖视图；

图2是本申请的正视图；

图3是本申请中中心接头的结构立体图；

图4是本申请中中心接头的结构剖视图；

图5是图2中的A-A剖视图；

图6是本申请中滤芯座的安装结构图；

图7是本申请中滤芯座的结构立体图；

本申请中的部件列表

1-上盖；2-下盖；3-滤芯外壳；4-中心管；5-中心接头；6-中空纤维膜丝；7-出水端密封胶；8-进水端密封胶；9-滤芯座；11-盖顶空间；21-盖底空间；31-第一密封圈；32-第一密封圈；51-进气口；52-进水口；53-出水口；54-出气口；55-进水通道；56-进气通道；57-定位肋；58-出水通道；61-小孔；91-出水管；92-进气管；93-进水管。

具体实施方式

结合附图和以下说明描述了本申请的特定实施例以教导本领域技术人员如何制造和使用本申请的最佳模式。为了教导申请原理，已简化或省略了以下常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施例的变形落在本申请的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式结合以形成本申请的多个变型。本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。由此，本申请并不局限于下述特定实施例，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

如图1所示，本实施例涉及一种气液混合滤芯，其包括上盖1、下盖2、滤芯外壳3、中心管4和中心接头5，所述的上盖1和下盖2分别可拆卸地连接在滤芯外壳3的上下两端，中心管4设于滤芯外壳3内，中心管4外侧周向设置多根中空纤维膜丝6，中空纤维膜丝6侧壁设有大量的小孔，所述的中心接头5安装在上盖1上，中心接头5的上端设有进气口51和进水口52，下端设有出水口53和出气口54，所述的出水口53与中心管4的上端连通，出气口54与滤芯外壳3内部连通，中心管4下端通过下盖2的盖底空间21与中空纤维膜丝6的下端连通，中空纤维膜丝6的上端与上盖1的盖顶空间11连通。本实施例中气液混合滤芯的主要作用是将难溶性气体一过式瞬间产生大量的纳米气泡，从而使液体中大量溶存气体，适用的气体包括但不限于氢气、氧气等难溶于水的气体(常温常压下的饱和溶解度低于100PPM)，适用的液体包括但不限于水、葡萄糖溶液、医用生理盐水等低粘稠度的液体。

如图2至图4所示，需要具体说明的是，在本申请实施例中，所述的中心接头5内设有进水通道55和进气通道56，进水通道55分别与进水口52和出水口53连通，进水通道55靠近进水口52端的内径小于进水通道55靠近出水口53端的内径，进气通道56分别与进气口51和出气口54连通，进气通道56靠近进气口51端的内径要大于靠近出气口5端的内径，中心接头5的外侧设置若干凸出的定位肋57，当中心接头5装入上盖1后，定位肋57与上盖1的内侧壁形成了出水通道58，所述的出水通道58与上盖1的盖顶空间11连通。

需要说明的是，所述滤芯外壳3内中空纤维膜丝6的数量超过100根，中空纤维膜丝的直径为200μm，小孔的孔径为12μm。

如图1所示，需要说明的是，所述的滤芯外壳3上端与上盖1通过螺纹连接，滤芯外壳上端3与上盖1的连接处设有第一密封圈31，滤芯外壳3下端与下盖2通过螺纹连接，滤芯外壳3下端与下盖2的连接处设有第二密封圈32。所述的滤芯外壳3内上端填充出水端密封胶7，可以提高中空纤维膜丝6上端与中心接头5在出水端处的密封性，同时也将中空纤维膜丝6上端和中心接头5下端固定封装在滤芯外壳3内，滤芯外壳3内下端填充进水端密封胶8，可以提高中空纤维膜丝6下端和中心管4下端的密封性，同时将中空纤维膜丝6下端和中心管4下端封装在滤芯外壳3内，所述的中心管4与滤芯外壳3为一体式结构，中心管4设置在滤芯外壳3内壁上，即中心管4可以是滤芯外壳3的一部分，即在滤芯外壳3上形成一个封闭的空间用作进水。

如图6和图7所示，需要具体说明的是，在本申请实施例中，所述的上盖1的顶部安装有滤芯座9，所述的滤芯座9上设有出水管91、进气管92和进水管93，所述的出水管91通过出水通道58与上盖1的盖顶空间11连通，进气管92与进气口51连通，进水管93与进水口52连通。

在本申请的实施例中，上盖1与滤芯座9内侧有对应的螺纹，将滤芯插入滤芯座9后，通过旋转滤芯一定的角度，滤芯与滤芯座9即可稳固连接。更换时，逆时针旋转旧滤芯；将旧滤芯与滤芯座9分离；将新滤芯插入滤芯座9；顺时针旋转滤芯，即完成更换。

使用本发明制备含氢水溶液的原理：

1、将气液混合滤芯与滤芯座稳固连接；

2、打开外部水泵，向滤芯座9进水管93供水，打开气源，向滤芯座9进气管92供气，且保证进气管92的气压大于进水管93内的水压；

3、水从滤芯座9的进水管93进入中心接头5的进水通道55，流经中心管4，到达下盖2的盖底空间21，在水泵提供的压力下，水从下盖2的盖底空间21受压进入中空纤维膜丝6中；

4、氢气充满滤芯外壳3内部空间，在压力的作用下，氢气通过中空纤维膜丝5上的小孔51进入中空纤维膜丝5内；

5、在流动的水作用下，进入到中空纤维膜丝5内的气体被水不断的切割形成纳米直径的微小气泡；

6、每一根中空纤维膜丝5内的水都与微小的氢气泡一起从盖顶空间11汇聚，通过中心接头5外侧出水通道58进入滤芯座9的出水管91内；

7、完成富氢水的制备。

由于本领域技术人员能够很容易想到，利用申请的构思和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。