一种气液混合装置及碳酸水制备设备

技术领域

本申请涉及碳酸制备技术，更具体地说是一种气液混合装置及碳酸水制备设备。

背景技术

碳酸是一种二元弱酸。一般情况下是在一定压力下将二氧化碳溶于水就能生成碳酸水。碳酸水除了日常作为饮料的作用以外，碳酸水还能起到去污的作用，譬如用来洗菜、洗澡，具有很好的洁净作用，对环保和健康有较高的利用价值。在现有技术中有不少设备可以用于将二氧化碳与水混合制备得到碳酸水。有些制备设备是通过文丘里管初步混合二氧化碳及净水并加速输入到纳米乳化泵中，纳米乳化泵通过内部高速转子将初步混合的二氧化碳及净水快速打散混合，其结构相对复杂，所占体积也较大，有待改进。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的以上缺陷，提供一种气液混合装置及碳酸水制备设备，以简化气液混合的结构和减小所占体积。

为实现上述目的，本申请一方面提供了一种气液混合装置，其包括内筒及外筒，内筒外端用于通入压缩气体，内端封闭；内筒为多孔介质制成并且内筒的壁体仅允许气体通过，内筒轴向穿入到外筒中且内筒外壁与外筒内壁贴合，外筒内壁设有螺旋浅槽，螺旋浅槽的外端开口用于通入液体，内端开口用于排出液体与气体的混合液；内筒中的压缩气体从内筒壁体渗出至螺旋浅槽中与液体混合。

本申请另一方面还提供了一种碳酸水制备设备，其包括以上的气液混合装置及碳酸水储存罐，气液混合装置固定在碳酸水储存罐的壁体上。

本申请与现有技术相比的有益效果是：通过多孔介质的内筒让压缩气体渗出后进入液体中形成小气泡气体，小气泡气体与外筒内壁的螺旋浅槽中紊流液体进行充分粘连混合，气液混合装置的结构得到简化，无须更多的管道复杂连接，减小了所占的体积，更有利于设备的布置。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本申请的气液混合装置的剖视图。

图2为本申请的气液混合装置的内部视图(剖切外筒外端)。

图3为本申请的气液混合装置的分解图。

图4为本申请的碳酸水制备设备装配立体图。

图5为本申请其他示例气液混合装置的剖视图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细说明。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第一实施例

本申请第一实施例是一种气液混合装置，其具体结构如图1-3所示。

如图1所示，气液混合装置包括内筒20及外筒10。外筒01可采用金属材质制成，譬如不锈钢材质。内筒20的外端21用于通入压缩气体(譬如二氧化碳)，而内筒20的内端22封闭。内筒20为多孔介质，具体地，内筒20为陶瓷烧结形成多孔介质。在一些实施例中，多孔介质的孔径范围为1.0um-1.2um，孔隙度为10％，透气率达到400mm/s，使得内筒20的壁体仅允许气体通过，而液体的密度相对较大，液体便无法从内筒20的壁体渗出或渗入，使得内筒20实现了单向导气的功能，同时无须在内筒20上另外开设导气孔。

此外，如图1所示，内筒20轴向穿入到外筒10中且内筒20外壁与外筒10内壁贴合，而外筒10内壁设有螺旋浅槽11，螺旋浅槽11中可以流过液体，内筒20外壁紧贴外筒10内壁可使液体只能沿着螺旋浅槽11中流动。内筒20中的压缩气体从内筒20壁体漏出至螺旋浅槽11中与液体混合。螺旋浅槽11为双螺旋结构，也即是形成了两条混合水流，有利于增大水流量。在一些实施例中，螺旋浅槽11也可以是单螺旋结构，仅形成一条混合水流。

此外，如图1所示，外筒10的外端设有两个液体入口101以及中间一个气体入口102，气体入口102连通至内筒20中，而两个液体入口101则与螺旋浅槽11的外端开口111(图2)。如图2所示，螺旋浅槽11的外端开口111用于通入液体，液体可以是净水。由于螺旋浅槽11为双螺旋结构，因此螺旋浅槽11外端开口111有两个，可以同时通入液体。如图3所示，螺旋浅槽11的内端开口112可以排出液体与气体充分混合后所得的混合液。同样地，由于螺旋浅槽11为双螺旋结构，螺旋浅槽11内端开口112也有两个。

在其他实施例中，如图5所示，外筒10的外端的接入液体的两个位置均设有第一管道快接头12，而接入气体的中间位置设有第二管道快接头13，可提升管道插接的方便性。

气液混合装置通过微米级孔径的多孔介质内筒20让压缩气体渗出后进入液体中形成微米级的小气泡气体，小气泡气体与外筒10内壁的螺旋浅槽11中紊流液体进行充分混合，整个结构得到简化，无须更多的管道进行复杂连接，减小了所占的体积，更有利于设备的布置。

在使用中，内筒20中通入的气体压力比螺旋浅槽11通入的液体压力大15％-20％，这样气体经过多孔介质的内筒20漏出的速度才能满足气体与液体充分混合的需求。譬如，若气体为二氧化碳，气体的压力范围0.45-0.48MPa；液体为净水，液体压力为0.4MPa。

在实施时，外筒10内壁的螺旋浅槽11的深度与内筒20多孔介质的空隙度和孔径的乘积成正比。当内筒20多孔介质的空隙度和孔径均较小时，螺旋浅槽11的深度若过大，远离内筒20外壁的部分液体可能无法与内筒20漏出的气体产生接触，导致气液混合不充分，得不到相应浓度的混合液。图1示例中的螺旋浅槽11的深度约为1.1mm、宽度约3mm，液体经过螺旋浅槽11时，在微观尺度下，液体以紊流的形式通过，液体便会卷走内筒20漏出的气体，这样更容易使得液体和气体充分混合。

在一些实施例中，结合图1和图3所示，气液混合装置还包括筒罩30。筒罩30可采用金属材质制成，譬如不锈钢。外筒10的内端轴向插入筒罩30中并且外筒10外壁设置外螺纹15并拧入筒罩30内壁的内螺纹302中形成螺纹固定连接。外筒10的与筒罩30内表面之间夹有密封条32，避免液体从外筒10与筒罩30之间外漏或者外部的水汽粉尘从外筒10与筒罩30之间侵入。此外，内筒20的内端22的端面紧贴于筒罩30内表面301，而内筒20内端22的端面中间设有二次混合槽23，二次混合槽23通过4条均匀分布的旋风型通道24连通内筒20内端22的外壁。从内筒20内端22外壁至二次混合槽23的方向上，旋风型通道24的宽度逐渐减小。从螺旋浅槽11的内端开口112排出的混合液会先经过内筒20内端22的外壁，然后从旋风型通道24进入到二次混合槽23中，而且旋风型通道24的宽度逐渐减小，混合液速度逐渐提升，混合液在二次混合槽23中形成了旋涡以进行二次混合。内筒20中的压缩气体会从内筒20的内端22壁体漏出至二次混合槽23中与混合液二次混合，进一步提升混合液浓度。

此外，在一些实施例中，结合图1和图3所示，二次混合槽23为圆柱锥台形状，而且在内筒20外端21指向内端22的方向上，二次混合槽23的内径逐渐增大。在筒罩30中间设有排液孔31，排液孔31与二次混合槽23连通，排液孔31内径小于二次混合槽23内径。

第二实施例

本申请另一方面还提供了一种碳酸水制备设备，其结构如图4所示。碳酸水制备设备包括以上实施例的气液混合装置及碳酸水储存罐40。气液混合装置固定在碳酸水储存罐40的壁体上，具体地，筒罩30通过螺钉固定连接在碳酸水储存罐40的壁体上，而外筒10则通过螺纹连接与筒罩30固定连接。在使用时，先在外筒10直接插接进水管和进气管，进水管通入净水，进气管通入二氧化碳，产生的碳酸水可以存储在碳酸水储存罐40中，碳酸水储存罐40的另一侧设置取水口41。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

上述仅以实施例来进一步说明本申请的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本申请的实施方式仅限于此，任何依本申请所做的技术延伸或再创造，均受本申请的保护。本申请的保护范围以权利要求书为准。