專利名稱：流動介質流控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及流動介質流控制器(亦稱液流控制器)的結構，更具體的是涉及紊流發生器的結構。其特點是將經過調節的液流空化強制通過流動管路或復循環管路。
這種控制器主要服務于1、有復循環回路的空化熱能發生器。用在封閉、自主(水暖或氣暖)供暖系統；用在局部封閉系統和公共建筑、廠房的熱水供應系統。可利用夜間優惠時段的電網或者利用風力發電機和小型水輪機作為動力能源；2、在強紊流或空化狀態工作的，帶液流回路的加熱攪拌機。用于制備理想擴散介質中填加不溶解材料配置的穩定擴散溶液，例如——蒸氣鍋爐或工業鍋爐使用的油水乳液；——面包烘烤模具、鑄件模具和混凝土、鋼筋混凝土模具表面上采用的防粘連水性乳液；——均質滅菌或消毒、遏制食品滋生微生物的水懸濁液，如醬油、豆乳、牛奶、奶油、菜汁、果汁、不含酒精和含低度酒精的冷飲和啤酒等食品；外用藥膏、注射用溶劑或藥品載體中含有懸浮液的藥品以及性質類似的化妝用品(如潤膚液、營養霜)等。
3、在強紊流或空化狀態中，帶液流回路的加熱激活器，用來將反應混合物(至少含有一種惰性固體，如膠粒)裝入(機械)化學設備前的熱工機械化學處理。如用加工再生膠膠條和單件橡膠制品的成型擠壓機和硫化機。
4、更適宜用在處理粘性有機材料的液流空化加熱反應器上，例如石油再生廢料的熱工機械處理。
5、也適宜用在使流動介質中的硬脆材料成為懸浮體的液流空化器上。
技術水平本文此處和以后所采用的技術術語1.流動介質
首選為牛頓液體，如水、含任一種無機和有機物的水性和非水性溶液，如乳液、低濃度的水性和非水性懸濁液、啤酒等。它們本身從開始就含有或人工加入有溶解氣體成分的液體(問題在于組成主要流動介質流的材料應該能夠激發出紊流或空化)。
其次是在用量明顯小于主流用量的條件下加入流動介質主流中，以擾流或加入物形式的任何材料，如——上述的牛頓液體，那些一般以擾流加入主流和在紊流或空化條件下加入并完全與流動介質主流相混合的液體。盡管這種混合改變了主流原始材料的化學成分。
——重油、低聚液體或聚合蒸餾液體類的粘性牛頓液體，任何一種成分的懸浮液和乳化液。它們一般當作工藝加入物，強制加入到紊流或空化狀態下的流動介質主流中，然后留在一定用途的生成物中。
——或者是氣體，如空氣、氧氣、氮氣、二氧化碳等。它們實際上一直充當工藝加入物，定量加入到主流中，當流動介質完成素流或空化后，這些氣體即從主流中析出。
2.液流回路(液流控制器用的)液流回路是指一套依次相聯的裝置，它至少完成兩項功能，一是按需要定期收回不能自行返回的已處理過的流動介質；二是定期補加新鮮的流動介質，這種裝置至少包括下列一套功能上獨立的組件輸入端——任何一種與產生紊流和空化狀態的流動介質相聯通的連續運行水泵，在水泵之后至少有一個這種介質的紊流器；輸出端——將處理過的流動介質供給到至少一個用戶裝備上(一般為帶法蘭盤的一段導管或其他連接件)。并且可能有相對主流紊流裝置保證流動介質有短時復循環的反向連接裝置。
3.復循環回路(液流控制器用的)是指一套功能獨立的組件，它至少應包括上述三個以上的裝置并需要補充上第一、至少一個保證流動介質相對主流紊流裝置恒定復循環的單向連接裝置；第二、初始加滿的裝置及向流動介質回路定期補給的裝置，以補償流動介質的損耗。
4.管路(用于泵出經過處理的流動介質)一般是指組裝的導管，由幾個相互剛性連接部分組成。組成部分不一定都是圓管，橫截面長度也不一定相同。根據紊流所需的壓力，從水泵出口，經導管入口輸送流動介質，在這組導管里的介質進行素流化和空化，也可能是其它的阻尼處理。這組導管的出口至少接通到經過處理的流動介質的下一個用戶裝置上。
5.紊流器這種紊流器至少應該具備以下條件才適用，既可以中斷流動介質的平板流動能力，又可以從機械裝置和(或)液流裝置。最好是靠近水泵增壓管出口的管路內(外)選定。
6.除氣裝置能滿足除氣要求的任何一種裝置，例如機械去除液體中析出的任何揮發性氣體，降低它們在素流化介質中的濃度。
7.單向連接是一種旁通管，它將管路的選定段與裝置的選定功能元件(如水泵、紊流裝置等)的入口相連接。可根據需要旁通管安裝適用的鎖閉閥門調節元件。
8.閉鎖調節元件指手控或自控的閥門或開關。
流體力學和水利工程學方面的專家都明白在封閉的管路中，具有粒子無序軌跡特征的流動介質強烈紊流常常引發這種介質流動能部分激發更多的熱能。熱能越多混合(和均勻化)越強烈。介質流中實際發生的雷諾數(R數)就會比確定該介質流極限大。這樣封閉管路中的流動介質紊流被視為產生空化所不可缺少的條件。
滴液密度受到破壞也會產生空化。這是因為壓力局部下降低于極限值的結果。這種極限值實際上相等于具體溫度時這種液體的飽和壓力。
如果介質中存有溶解氣體混合物(包括空氣)則流動介質從紊流轉入空化的過程，從本質上講不復雜。
假如自發產生素流和空化，從技術上講最好不發生。
實際上，船舶推進器、水輪機、水泵、液力馬達葉輪工作時經常出現更多紊流和空化現象。它不僅降低設備有效系數、產生噪音和腐蝕，而且引發此類設備液壓部件提前更換。而突發的機械破壞則是最危險的。
由于自發紊流和自發不可調的空化現象及其引發的后果所具有的危險性(見麥克西勒編著的《科學與技術詞典》第2卷“空化”、“空化腐蝕”、“空化噪聲”等詞條)，所以液體動能轉化為熱能的過程和液流化學產熱過程很少進行，以防止產生空化和紊流。
例如SU1627790A1專利公布的雙倍摩擦熱能發生器，其介質加熱是通過工作機構的摩擦實現的。而摩擦力是來自風力發動機的旋轉。這種發生器在近似層流狀態下工作，可避免發生空穴，在使用上也可靠。缺點是單位功率和熱效率太低。
再如SU1703924A1專利公布的增大功率和熱效的雙回路熱能發生器，配裝有離心式水泵和水一水殼管熱交換器的復循環內回路。離心泵作為該液體載熱介質紊流化加速設備，熱交換器則作為向外往用戶回路供熱的設備。這種發生器的流動介質受強紊流加熱到以后產生空化為止。因此在內回路的中央入口支管上安裝了一個排風器，以保證向水泵提供的液體具有較高的排除空化的壓力。
這樣，定向的紊流會明顯改善熱能發生器的熱物理性能，接下來就要解決降噪、減振和提高可靠性，這對液流控制器是一個待解決的問題。
專家們都知道，有意地轉入空化，既可提高熱效，加快介質流中某些物質的物理化學處理過程，也有助于解決上述問題。因此液流中的紊流和空化必須進行有效的調節。
容積相對較小(10L以內，但一般都小于5L)的周期運行設備易于保證所需要的調節。這種設備廣泛應用在噴漆和電鍍之前給機械零件去除油污，也用來通過分散固體和液體材料獲取非溶解液體中的穩定乳化液或懸濁液等。這些早已熟悉的過程，一般則采用有聲空化局部定向激勵的超聲波設備(見《科技詞典》M，蘇聯大百科全書出版社，1976年“超聲波處理”，第520頁)。事實上，超聲波首先可以適當作為“紊流化”因素，因為它可以精確、均勻調節液體介質的功率、密度、振頻和振幅。其次，如果需要對在小容積內的粘性牛頓液體，或對封閉容器中某種液體進行空化激勵，實際上是不可替代的。
但是在很多領域內，流動介質流控制器都給人留下了笨重和耗資十分巨大的印象，如，復循環回路的封閉式自主供熱系統，其容量為幾噸水，甚至幾百噸水，而且還要在流動回路中的，供給到熱電站大功率蒸氣鍋爐燃燒室噴嘴前的重油進行注水和乳化調節，以達到充分燃燒和降低燃燒物的毒性。這種重油的耗量每小時可達幾十噸甚至幾百噸。
使用任何紊流器和空化控制器都需要消耗大量的流動介質，而且不可避免地出現振動和噪音。這種振動可分為規律的和無規律的兩種1.任何一種液流控制器，對紊流或空化的穩定狀態，都會產生具有不同特性，有規律的振動；2.無規律振動，包括任何一種液流控制器，在起動和停止時產生的振動，以及控制器中介質紊流空化激發的“撞擊”破壞出現的非周期性振動。長時間工作出現的有規律振動和起動、停止時出現的無規律振動，對可靠性都有影響。在設計和生產控制器時可采用特別加固外體部分，采用適宜的減振裝置和消音裝置可有所改善。但是解決“撞擊”型振動問題則十分復雜。
在下述條件下，液流介質中的揮發性氣體濃度會促進這種振動，這些氣體是——自古以來，大多數流通和復循環回路，作為介質主流的自來水(生水)中始終會有空氣、氯氣或臭氧；——或者是逐步積聚在封閉式復循環供熱系統里的氣體，甚至在加注除氣液流介質時(比如深度除氣水)都可能帶到系統中去。
氣體聚集到復循環回路的條件是，液體通過密封裝置泄漏到高壓區(水泵吸入管后部)和通過密封裝置泄漏到低壓區。
為避免管路和熱交換器中出現氣塞，以固態、液態或氣態燃料工作的一般供熱網里所聚積的剩余空氣，應該定期排放到大氣中。
但是，在紊流，特別是空化中，經過處理的介質是作不到完全除氣的。
事實上，任何裝置中的介質紊流化時，揮發性氣體是最先“揮發”，同時促使液體中這種氣相氣泡數量和規模越來越猛地增大。這些氣泡成為空穴的“核子”成為空穴的“坯胎”。由于氣泡匯合，在紊流化介質中出現了大空腔(氣孔)并出現發達的空穴。在除氣介質中的空腔撞擊時，液體粒子從每一個空腔的“外殼”向它的“中心”，以明顯超過聲速(達到每秒幾百米)，所以空化流動帶來聚集的(微)撞擊，而這種撞擊則合成強烈的液體動力噪聲，并且使管路零件出現磨損和振動。
如果空腔里的介質流成分中存有再度溶解相對較慢的揮發氣體，則這些空腔的碰撞則要低一些，相應地減少起動和停止時出現的無規律振動、降低噪音和降低紊流或空化穩定狀態下的有規律振動和對這些管路的磨損。
這種有益的效果產生的越快，出現的越明顯，分散在介質紊流中的氣體揮發性和濃縮性就越高。遺憾的是，氣體濃度跨越“濃度極限值”時會出現十分大的空腔，它們的“尾巴”明顯遠離紊流區域。盡管以小于除氣流動介質的速度的這種撞擊只發生在管路上個別區域，但也都會出現劇烈(一般為非周期性的)撞擊并強烈磨損管路零件。
專家們稱這種現象為“超級空化”。抑制的辦法是盡可能預防非周期振動引發的空化撞擊，減輕磨損和減少無規律振動，和利用有效控制介質中的氣體濃度加以實現。
但是，根據發明人掌握的現有數據，目前尚無辦法解決抑制超級空化的發生。因為液流控制器的創始人，把主要注意力都集中在研究最好的素流器和紊流在管路中的分布，以及減弱穩定狀態中的噪聲和有規律振動的紊流阻尼器上了。
現有的紊流器可分三個類型。
1.機械式的，其中包括稱之為“不良流線體”。它剛性固定在介質壓送的管路里，以便獲取這種介質的強烈紊流(見專利UA8051A、17850A和RU2131094等)；或者是上面提到的超聲振動發生器，其傳聲管應該與流動介質壓送管的管壁相連(見專利SU1628994A1和UA25035)2.液壓(噴射)式的，如在介質主流壓送管路的管壁上至少開一個孔，該孔直接同管路內腔相通，最好在-60～+45范圍內選取與主流方向形成的角度，以輸送化學成分與主流相同或不相同的介質射流(見發明人國際公報PCT/UA97/00003的WO9842987中的

圖1、3、5、6以及第10頁的6～38行，第11頁全部，第12頁首行至37行以及第14頁的2～16行)；
3.用以上兩種組成的綜合式的，例如或者是有一個“不良流線體”的那種，此孔固定在軸心對稱管路上的空心托架上，用來壓送介質主流以及射流形成的外部流動介質源。這種射流通過整個托架輸送并通過上述中心孔，迎著主流輸出(見謝多夫·阿·尼編著的《整體介質力學》一書第二冊第8頁，莫斯科出版社，1976年)；或者是專家們所預見的那一種組合形式，即在管壁上至少有一個射流供給孔，而且與管壁相連的還有超聲波振動發生器的傳聲管。
或者是專家們所預見的另外一種組合形式，即有一個裝在里面的不良六縣的管路和與管壁相連的超聲波振動發生器的傳聲管。
用來降低穩定狀態中的液體動力噪聲和研制有規律振動設備有很多種，這些例子諸如1.配裝隨液流直徑而增大的圓柱形導管段和均勻共扼擴散器(見專利US3.866.630)或者是2.較好的流線體，只是順著液流的前部較短部分被一組同心分布的不良流線體包圍，重要的是這種不良流線體具有較小的總橫剖面。順著液流的后部則均勻收縮(見專利US4.212.326)；3.由均勻共扼擴散器和漸縮管組成的替換部分(見專利RU2007660)。
遺憾的這些液流阻尼設備具有以下缺陷首先是明顯增大了液體阻力和克服這些阻力的能源，以及加大液流控制器的材料消耗。其次是這種設備在靠近紊流區域最重要的管路段落的可靠性會受到輕微影響(因為可能發生超級空化)。
所以，為了強制阻尼，最理想的是，能夠對紊流化介質流中的揮發氣體濃度進行調節的裝置。
從技術要點上看，專利(國際公布號WO98/42987)發布的液流控制器是最接近上述要求的裝置(參見該專利圖2、4、6；特別是圖8、9；第12頁第38行；第13頁第1～32行；第14頁第17～38行和第15頁第1～13行)。這種控制器具有連續的布局，包括不斷將介質流送去處理的水泵。
與水泵增壓管相連的管路。壓送經過處理后的液流；紊流器。在它的上部至少有一個位于上述管路管壁上，用于向流動介質主流中輸送紊流(射流)的孔；至少有一個往紊流化液流中定量輸入阻尼氣體的裝置，它順液體流向分布在紊流器下方。還有一個往紊流介質主流中輸送紊流的孔，它與液流中送氣管壁上的孔相連通；紊流氣體阻尼除氣裝置，它位于前面所裝的氣體定量加入孔之后。同時，在個別情況下可充當蓄熱器，它具有——連接到管路出口的底部。該管路位于向紊流化液流介質定量輸入阻尼氣體裝置之后。因此控制器工作時始終注滿著加氣的流動介質。
在控制器工作時，僅其上半部為氣體(空氣)腔。水分離器與其相連，將旁通氣體管路與紊流化介質中定量輸入阻尼氣體用的孔相連。
根據這一方案，已制成用于熱水供應系統和水暖供應系統的經濟型液體動力加熱器。該加熱器的液體阻力是可以接受的，按重量單位計算，管路的單位熱效率也較高。
但是，長期使用熱能發生器也表明，在地球重力場中，蓄熱器箱里會進行流動介質的“自然”除氣(紊流化之后補充的氣體)。只要紊流化介質(包括水)中的氣體(一般是空氣)處于穩定的較低初始濃度條件，才能降低噪聲和減輕有規律的振動，但任何一種辦法都無法避免可能發生的，不可預見的非周期性超級空化撞擊以及無規律的振動和出現空蝕的可能。
事實上，注入到流動介質紊流化區域的液流中的氣體，其濃度是可以用偶然的方法或者如前所講的，使空氣通過密封口的吸入來提高超過某些理想值。這一數值僅能針對每一具體裝置和每一種具體液流，經過試驗來確定。超級空化越強烈，則非周期撞擊越強烈，液流中氣體實際濃度與理想濃度之差值就越大，繼而會產生不良后果。
發明簡要內容本發明的目的是通過改進氣體濃度的控制裝置來完善流動介質紊流化，也包括空化控制器。這種控制器不受紊流器的具體執行型式的影響。有效地調節紊流化液流中，氣體雜質的濃度，可以減少超級空化實質性危險，可減少以它為前提的管路內出現的非周期性撞擊，這樣才能保證使用的可靠性。
解決這個課題靠的是液流控制器與增壓管相連的持續工作的水泵、輸送紊流化液流的管路、位于管路中的紊流器和除氣裝置。根據本發明，除氣裝置直接安排在紊流器之后，并且裝有可控閉鎖調節元件來排氣。
為了避免從紊流化區域輸出后，對紊流化液流的人為充氣，采用了連續排氣調節閥以及采取多種定期排氣措施，將多余氣體或排到大氣中或排送到氣體收集器中。這樣就會實質性地減少超級空化的危險和以它為前提條件下的非周期性撞擊和磨損。這類多余氣體來自水泵輸送的流體介質，那怕是普通蒸餾水中所含的飽和空氣、氯氣、臭氧和其它揮發性氣體。
上述最簡單壓送方案的裝置，可以帶有流通回路或復循環回路。而其中的紊流器則可使用前面所敘述的機械式、液體動力式和綜合式的任一種。這種紊流器有效地運用于配置穩定水溶液(也包括水性重油溶液和乳化液)，也能進入到水泵和紊流器之間的管路中，使其中的固體物質得以擴散。
更精確調節初始階段流動介質中的飽和氣體濃度可采用下述反饋方法予以保證。
這樣，第一個補充區別在于，該裝置具有讓一部分流動介質從除氣裝置的出口反饋到水泵入口。咋一看來，液體動力回路的這一獨特方案重復了本發明人以前提到并作過敘述的在國際專利發布號WO98/42987的圖8中示出的空化熱能發生器。事實上，在這個大家熟悉的發生器中，積聚在蓄熱箱底部，經過除氣并加熱的水，還有可能充當“除氣裝置液體動力出口”接通到水泵的入口上。
然而，在大家都知道的裝置中，這種反饋(回授)只用在這種流動介質(水)的復循環。在這里，從水分離器的氣體出口，通向紊流器入口，向紊流化介質輸送阻尼氣體，那么在這種裝置中，根據本發明，這種反饋應該充當在紊流化之前成為降低介質中雜質濃度的裝置。由于去除從介質中分離出來的氣體，這樣，就會提高抑制超級空化的效果。應該指出的還有，作為第一個補充區別而提出的反饋，用在加熱消毒和滅菌時，利用復循環作用于液流控制器的過程，最好是對液體食品處理。如牛奶、奶油、果菜汁、礦泉水以及水為主的冷飲料和豆奶等。這些食品在初始狀態時，只會有已溶解的空氣這一雜質。空氣具有相對弱的腐蝕性，而它們的雜質則始終發生在進入到水泵之前。所以反饋接通到水泵入口，實際上并不造成零部件出現磨損腐蝕，借助這一種反饋所達到的特殊補充作用，還體現在加熱奶制品的除臭過程。
第二個補充區別是，該裝置具有把部分流動介質，從除氣裝置出口返回到紊流器出口的反饋，可用作紊流化之前，降低介質中氣體雜質的設備。從這一觀點看，它實際上與前面所講的反饋是一致的。
但是裝有液流控制器的該裝置，最好用在加熱自來水和以工藝溶液為主料的液體。事實上，與空氣相比較，消毒自來水所用的氯氣和臭氧則更具有強腐蝕性。
從不回收使用的熱水和其它工藝液體，完全除去水中上述物質，是不經濟的。所以取消復循環回路中的水泵，則可明顯減輕腐蝕磨損。
第三個補充區別是該裝置具有把部分流動介質，從除氣裝置入口返回到水泵的入口的反饋。根據本發明，在深度除氣時采取這一局部結構。除此，也可用在排氣的流動介質中工作的那些裝置，也就是說；用在封閉式供熱系統組成的空化熱能發生器中。事實上，吸入到該系統的復循環回路中的空氣，最好是在它的積聚過程中加以去除。
第四個補充區別是在水泵出口與紊流器入口之間段落，所接管路內腔與管路定量供氣裝置相連，用長時間保持氣體雜質最佳濃度的空化過程保證十分精確的調節。該濃度可保證在紊流化流動介質中形成震蕩氣泡，提高加熱效果，并且有可能使這些氣體在介質中保持飽和。作到很好的溶解。接著在空穴撞擊以后，液體很容易吸收這些氣體(如二氧化碳被水基介質化學吸收)。
第四個與第五個補充區別是該裝置具有把部分流動介質從除氣裝置動力出口或者返回到水泵出口，或者返回到管路定量供氣裝置入口的反饋。這樣保證向流通回路或復循環回路供給明顯含有氣體雜質的新鮮的流動介質，達到更加精確地調節液流中氣體雜質的濃度。
第六個補充區別與第二個區別類似，它保證作到保護水泵，避免自來水消毒時所用的腐蝕性體以及生產牛乳酒和馬乳酒時出現的揮發性有機酸，在加熱前長時間存放時(由幾個小時到一晝夜)所造成的腐蝕。
第七、八、九的補充區別是該裝置具有把部分流動介質，從除氣裝置入口返回到或者是水泵入口，或者是到管路定量供氣裝置的入口，或者是紊流器入口的反饋，這樣保證使用除過氣的新鮮流動介質。供給流通回路或復循環回路時，可更加精確地調節紊流器入口液流中的氣體反應混合物的濃度。此時第七個補充區別和第三補充區別相類似，是用以空化發生器為基礎的封閉式供暖系統；或者用于那些采用昂貴試劑進行熱工化學處理的介質控制裝置；如用煮沸存在著高純度氧化鈣的甜菜汁裝置及隨后的飽和狀態反應混合物和高純度二氧化碳。
第八個補充區別是。保護水泵避免出現下列材料熱工化學激活時，化工活性劑導至的腐蝕。這些材料包括生產瀝青時使用的潤滑渣油，特別是碳性渣油和磨碎的橡膠碎末。
第九個補充區別是可提高二相和三相流動介質的處理次數并提高其中乳化液或懸浮狀固體物質的擴散質量。
補充于第九個區別的第十個補充區別，是該裝置具有把部分流動介質，從管路定量供給氣體的裝置出口，返回到水泵入口的反饋，向水泵提供加氣流動介質，以降低水泵噪聲和對傳動機構的加載。
補充于第四個的第十一個補充區別是，該裝置具有把部分流動介質往管路定量供氣裝置出口，返回到水泵入口的反饋，這種結構在下述情況下更方便，如；在使用那些氣態試劑，激發可調節空化時，會改變流動介質的化學性質，從而避免水泵零件發生腐蝕。還有例如生產發泡乳油時，必須加入氣體發泡劑，而這些發泡劑不適宜通過水泵，當與流動介質一起開始工作，進入水泵前會一下被加熱到高溫，達到100℃以上。
對主要發明人意圖或者對第四個補充區別的第十二個區別在于，將除氣裝置制成紊流化介質的節流閥，且在節流空間管路壁上，在與閥門調節元件入口至少有一個通孔。
補充于第十二個區別的第十三個區別在于將節流門制成漸縮中間管。它的入口孔經大于里面裝有紊流器的管路出口孔徑。生產這類型的節流閥比較容易，不論是單件制造中間減漸縮管與通道對接的方案，還是用管材擴管成這種漸縮管的方案都可實現。
補充于第十二個區別的第十四個區別，在于將節流閥制成擴大的柱型管路延伸段。在該段入口裝上節流格柵(格柵是可更換的)，用于降低介質壓力和改善氣體從介質中析出的程度，充當補充調節裝置的作用。
補充于第十二個區別的第十五個區別，在于將節流閥制成可滲透的、穿孔的、或帶有不完整隔板的容器。該隔板將此容器的內腔至少分為兩部分。下部分儲存備用介質。上部分用來接收管路段的流動介質，而且此管路段出口端位于隔板上面。
制成這種型式的節流閥便于在空化熱能發生器中使用。因為它可以算作加熱介質中間蓄熱器的組成部分。該蓄熱器底部可接通到這一復循環水泵上，以便于加熱達到所要求的溫度，然后接通到出口干線管路上。這種蓄熱器與專利WO98/42987所公布的有原則區別。主要是通過蓄熱器氣體空間的加熱介質出口，位于隔板上方，而不是在充滿液體的底部。也就是因為這種結構才能成功無撞擊地《切斷》超級空化的“尾巴”。因為“尾巴”可能在揮發氣體濃度過高的紊流化介質中出現。
補充第十五個區別的第十六個區別在于，蓄熱器的底部用反饋方法接通到水泵入口。而蓄熱器的上半部分，則接通到已處理介質深度除氣的補充裝置上。該裝置的氣體空間通過調節元件與大氣相通。而加滿液體的空間同樣也通過調節元件與增壓管相通。
按照此發明生產的這種裝置最好用于裝備有自主供熱和(或)自主供熱水的系統中。
總而言之，在選擇液流控制器的具體結構時，可能會有上述補充區別與發明人主要意圖的任何組合。
下面所敘述的具體實例決不限制本發明的領域。
圖紙簡要說明通過結構說明書，并參考本文圖紙的說明來闡述本發明的實質。
圖1、簡易型液流控制器方塊圖(只有除氣裝置，位于紊流器后面)圖2、簡易型液流控制器方塊圖(除氣裝置出口到水泵入口段具有部分流動介質反饋)圖3、簡易型液流控制器方塊圖(除氣裝置出口到紊流器入口段具有部分流動介質反饋)
圖4、簡易型液流控制器方塊圖(除氣裝置入口到水泵出口段具有部分流動介質反饋)圖5、較復雜型液流控制器方塊圖(與圖1相比較，不同點是在紊流器入口補裝管路定量供氣裝置)圖6、較復雜型液流控制器方決圖(除氣裝置出口到水泵入口段具有部分流動介質反饋)圖7、較復雜型液流控制器方塊圖(除氣裝置出口到定量供氣裝置段具有部分流動介質反饋)圖8、較復雜型液流控制器方塊圖(除氣裝置入口到水泵入口段具有部分流動介質反饋)圖9、較復雜型液流控制器方塊圖(除氣裝置出口到管路定量供氣裝置入口段具有部分流動介質反饋)圖10、較復雜型液流控制器方塊圖(除氣裝置入口到紊流器入口段具有部分流動介質反饋)圖11、較復雜型液流控制器方塊圖(管路定量供氣裝置出口到水泵入口具有部分流動介質反饋)圖12、較復雜型液流控制器方塊圖(管路定量供氣裝置入口到水泵入口具有部分流動介質反饋)圖13、依次配置進氣漸縮管部分，管路定量供氣裝置、介質主流紊流器以及和漸縮管為原理相連的節流裝置(直徑平面剖面圖)圖14、串聯配置進氣漸縮管部分、管路定量供氣裝置、介質主流紊流器(不良流線體形狀)以及和減縮管為原理相接的節流裝置(直徑平面剖面圖)圖15、串聯配置進氣漸縮管部分、管路定量供氣裝置、介質主流紊流器(不良流線體形狀)和以柵板為原理的節流裝置(直徑平面剖面圖)圖16、以滲透隔板為原理，帶紊流化液流除氣節流裝置的復循環液體動力熱能發生器。
本發明構思的最佳體現簡易型(液流控制器(圖1)最少應在流道上分布有持續壓送介質的水泵1，吸入管2(同任一種介質源相連)，在管路4中的任一種紊流器3，管路4和水泵1上的無特殊標記的增壓支管脫開。
除氣裝置5位于紊流器3的后面。
除氣裝置5的液壓出口，直接或通過圖中未示出的集水器接通到任一適宜的除氣介質流用戶，液流至少呈紊流狀態，最好呈空化狀態。
裝置5的氣體出口，通過鎖閉調節元件6通向大氣，或者通向圖中未示的集氣器上，將處理過的流動介質分離出去。
按圖1示出方式生產的控制裝置最好選用離心式(或轉子式)機械泵1；射流式(通常選自同一發明人WO98/42987公布的那種)和/或不良流線體形狀的，在管路4中的紊流器3(也可以采用其它層流破壞裝置)；形狀各異，節氣門型的有效除氣裝置5。該裝置可保證顯著降低紊流壓力和有效析出揮發性氣體雜質；管路4(紊流器3所在部位的管子內壁具有粗糙表面，用來進行調節)；為了提高本發明的特殊效果，應當在控制器回路上配裝旁通管式的反饋線路(為簡化圖中未逐個示出鎖閉調節元件)。
或者用旁通管7從除氣裝置液壓出口反饋部分紊流化的和含有揮發性氣體的介質到紊流器3上(見圖2)；或者用旁通管9從除氣裝置5出口反饋部分介質到紊流化的和含有揮發性氣體的介質到水泵1的吸入管2上(見圖4)；或者用旁通管8，從除氣裝置5出口反饋部分介質到紊流器3上(見圖3)；圖1～4的裝置是用來控制下述介質流或原始就含有足夠的用于激發充分空化的空氣類揮發性氣體雜質；或者可能自發地被空氣迅速飽和。由于上面所述的原因，通過密封的吸入可出現引發超級空化的濃度。
為了更為精確地控制液流中揮發性氣體的濃度，建議選用圖5的裝置，它與圖1～4裝置相比，區別在于，在紊流器3的入口，在管道4內補裝了定量供氣裝置10，與上述所敘述的一樣，這些定量供氣裝置同樣可以采用旁通管型式的反饋；每個旁通管上可以有鎖閉調節元件11，具體是或用旁通管7，從除氣裝置5的液壓出口反饋部分流動介質到水泵1的吸入管上(見圖6)或用旁通管12從除氣裝置5的出口反饋部分流動介質到定量供氣裝置10的入口(見圖7)。
或者用旁通管9從除氣裝置5的入口反饋部分紊流化的并含有揮發性氣體流動介質到水泵1的吸入管2上(見圖8)。
或者用旁通管13從除氣裝置5的入口反饋部分紊流化的并含有揮發性氣體流動介質到定量供氣裝置10的入口(見圖9)。
或者用旁通管14從除氣裝置5的入口反饋部分介質到紊流器3的入口(見圖10)。
或者用旁通管15從定量供氣裝置10的出口反饋部分流動介質到水泵1的吸入管上(見圖11)。
或者用旁通管16從定量供氣裝置10的入口反饋部分流動介質到水泵1的吸入管2上(見圖12)。
紊流化介質除氣裝置5最好作成有節流原理(不管介質原始就含有揮發性氣體雜質，還是在紊流前強制加氣)。例如眾多形式的除氣裝置中，有一些符合本發明，除氣裝置5的各種結構示于圖13～15。
特別是，圖13～15示出的管路段4，具有漸縮狀入口17，并且和漸縮管均勻連接著圓柱形工作管段18，在18上裝有定量供水裝置10和紊流器3。結論就是紊流除氣裝置5采用了節氣原理。
從圖13、14中可清楚看到，節氣閥可制成中間漸縮19形式，它的入口孔徑大于管道4圓柱形工作段18上的出口孔徑。它們或者和管道4硬性連接(見圖13)，或者鏜孔在管路4內形成。
下一種實現發明思路的常見方案中(見圖15)。節流器可制成管路4的圓柱形擴寬延長段，在其入口最好裝上可更換的具有不同流通總截面的節流格柵20。
這其中可以采用多種形式。如1.紊流化流動介質的除氣裝置5，可從可控節氣區域選取剩余氣體。可以有集氣器21(圖13)或者用旁通輸氣管22直接從鎖閉調節元件23接通到沒有特別標明的，用于反饋小部分氣體的孔上。小部分氣體是紊流裝置3前面的管路4內處理的，來自紊流化介質分離化出來的(見圖13～14)和(或是)旁通管22以及標明的通向大氣的出口，經過未標明的備用閉鎖調節元件通向集氣器。
2.紊流裝置3，例如至少有一個孔，最好有幾個孔，被總集散器24相連，等角距離分布，與液流方向相反，呈銳角(圖13)。
或者呈不良流線體形狀，剛性固定在管道4里面(圖紙未示出)。另外還充當紊流裝置(圖14、15)，或者是圖13、14、15所示的或其它上述裝置的組合形式。
3.位于紊流器3前面的管路4定量供氣裝置器10。最好選用(但非必須選用)上述帶有鎖閉調節元件23的氣體旁通管22，如圖14、15所示直接式；或者如圖13所示用中介干管25，將節氣區域和管路4單向連接；或者如圖16所示。
圖16上示出的是一種(根據本發明裝置原理上許多可行裝置之一)復循環空化熱能發生器(也就是液體動力加熱器)，有一個帶有滲透(如帶穿孔或不完整的)隔板27中間蓄熱器26。這個隔板27可以平行組成蓄熱器底部28或相對底部28成銳角傾斜，而且在它上面要凸出一個管路4的出口端頭。
被隔板27分割的腔體上部26充當節流裝置，它易于將(空化或紊流化狀態的)氣體析出。
被隔板27分割的蓄熱器腔體底部用來日常存儲處理后的流動介質，雖然其中一部分已除氣，而實際上大部分(約占總量的90～99％)，經過旁通管7反饋到水泵1的吸入管2上，對紊流器3是多次復循環。
這種熱能發生器通常備有附加的氣體分離器29，經過帶閉鎖調節元件31的排氣管30，連接到蓄熱器26的頂腔。氣體分離器29具有1.帶鎖閉調節元件33的排氣支管32，用來排泄析出的氣體或進入大氣，或進入圖中未示出的集氣器中，或經過虛線示出的旁通管22到進入紊流器3的流動介質供氣管25。
2.帶有閉鎖調節元件35的支管34，用于選擇加熱的或熱處理過的流動介質到用戶(當流動介質應該進行深度除氣時)。
3.帶閉鎖調節元件37的支管36，用于沖淡或加熱流動介質。通過帶有調節元件39、40的引出管，從水泵1出口排出(當流體內可能含有溶解氣體時)。
這種加熱器必須具備帶有入口鎖閉調節元件42的供應支管41，最終按要求可能裝備
射流器43，用來從排出管38，將處理過的液流抽送到供應管41內。
帶調節元件45的導管外包扎物44接到26的上部并在供應管41閉合。
帶調節元件47的附加連通管46，用于連接包扎物44和排氣管38。
帶調節元件49的附加連通管48，用于連接包扎物44和管路4初始段和排出管38。
體現發明思路的上述不同裝置可用來對流動介質進行紊流，包括對介質進行激發可調動力空化，方法如下如圖1可見，水泵1通過吸入管2持續從任意源頭提供流動介質。水泵泵出此種介質到管路4，在紊流器作用下管路中的動能產生熱能。直接位于紊流器的后面的除氣裝置5分離出并通過調節元件6，至少定期從裝置中排出流動介質中的剩余氣體，從而切斷超級空化《尾巴》并有效降低超級空化相互碰撞時出現的不定期撞擊和空化腐蝕。
如圖2可見，反饋(旁通管7)可至少保證從除氣裝置5出口反饋部分介質到水泵1入口。如果使用的介質含有氣體，如加氣飲料、果汁或奶類流體，也可以降低送入水泵前的氣體濃度并保證主要產品有效除臭。保證除氣裝置5出口和紊流器3入口之間的反饋的旁通管8(見圖3)可入注到封閉式管道熱水系統。這種管道水經過腐蝕性活化氣體消毒(氯氣或臭氧或者是水基水分數)。
的確，在供熱系統啟動時，這種氣體沒有經過水泵1重復循環，而是被吸入空氣稀釋并經過鎖閉調節元件排出到系統外。
保證除氣裝置5入口與水泵1之間反饋的旁通管9(見圖4)可以有效地調節那些在注入到封閉供熱系統之前，被深度除氣的介質內的氣體濃度。
無論何時使用在紊流器3之前的管道定量供應裝置10(圖5～12)，其作用都是用來有效控制流動介質的揮發性氣體濃度。
的確，使用各種揮發性氣體(特別是易溶于介質，且在空穴互撞之后被液體吸收的氣體)進行全容紊流時能夠形成擺動的氣泡，這些氣泡能保證在流體的產生有規律空化，極大提高加熱效率或熱處理效率，不論是牛頓液體或者非牛頓液體。
液流加熱裝置上各種職能組件之間使用的各種反饋，都裝有上述定量供氣裝置10，形成補充操作可能性。
如圖6中的旁通管7可以降低水泵1入口介質中的揮發性氣體濃度。而圖7中的旁通管12，可預防水泵1受到自來水中殘留消毒劑的腐蝕或者在加熱酸奶時有機酸的腐蝕。圖8中的旁通管9，圖9中的旁通管13和圖10中的旁通管14則可以保證精確調節傳到紊流器3入口的流體，并且在流動供水和補充供水給復循環回路時，可以使用上新鮮介質。
在用貴重試劑進行流動介質熱工化學處理時最宜使用圖8裝置。例如釀造甜菜汁時，存有高濃度氧化鈣，還會有高純度碳酸飽和反應混合物。
為避免水泵1受到化學活性試劑和熱工化學激活劑的腐蝕，使用圖9裝置最有效。如處理油渣、生產瀝青用的酸性油渣和廢膠料粉碎后的膠屑。
多次處理兩相和三相流動介質，配制穩定的乳液和懸濁液，最宜使用圖10裝置。
圖11中的旁通管15可降低水泵1的噪聲和補充充氣介質產生的傳動載荷。
最后，圖12的旁通管16可以保證氣態試劑對流動介質的化學變性，防止水泵1零件腐蝕，或者加入氣體起泡劑，起泡劑不需要通過水泵1進行再循環。
在上述所有情況下，圖6～12示出的鎖閉調節元件11都能精確調節再循環的介質流量，并且考慮被處理介質的流變特性和容許的液流噪聲等級條件下，將相應裝置調節到最佳狀態。
紊流介質節氣門形狀的除氣裝置5具有良好效能。的確，管路4的任何擴寬，或者圖13、14中的漸縮段19喇叭擴口，或者圖15中，帶入口節流格柵20的管路4的簡單加寬段，都會阻礙紊流器3形成的流動介質流，并產生揮發性氣體的分離條件。之后這些從節流空間分離的氣體，經過旁通管22和鎖閉調節23，可以少部分地用于經過裝置10送到紊流器3的入口。
在有復循環空化熱能發生器(或稱流動介質熱處理裝置)結構中的隔板27上方的畜熱器26的頂部腔(見圖16)也以同樣方式承擔節流作用。
這種熱能發生器裝置的工作應該研究得更為詳盡。
啟動前，鎖閉調節元件35、37、39和40，通過入口調節元件42關閉熱能發生器的內容積，供給短管41和水泵1。吸入管2通常會將加熱或熱處理的介質注滿，使中間蓄熱器26的內部介質達到滲透隔板27的液面高度，并且完全注滿了旁通管7。
之后，接通水泵1，至少打開調節元件35和40中的任一個，并且通過入口調節元件42，供給短管41和吸入短管2繼續供應流動介質，或者注滿用作液流熱能載體的封閉供熱系統。再將入口調節元件42轉接到規定的供熱系統(以后只是定期接通到外部流體源以補償流動介質的損耗)。或者到應該熱處理的(例如消毒滅菌)流動介質保持吸入與消耗平衡(在調節元件42和35、40中的一個處于常開狀態下)。
流動介質從水泵1出口持續進入管路4，經過紊流器3，特別是如圖16所示，經過不良流線體，產生紊流并在滲透隔板27上方節流。此時隔板27上方中間蓄熱器26的部分腔體內，實質上充滿了充氣介質，而隔板27下方的腔體，實質上充滿了除氣后的流動介質，它的大部分(達總重量的99％)經過旁通管7的連續循環，經過水泵1、管路4、紊流器3和除氣裝置5(既文中所述的帶隔板27的蓄熱器26)，而一少部分經過至少其中一個調節元件40，作為熱載體消耗或者作為熱處理的分裝產品。
激發可調節液體動力空化所必須的揮發性氣體，有時會進入流動介質(熱)處理的系統，而更多是被強制通過集氣管25，進入紊流器3之前的管路4內。
——或者使用調節元件47和未示出的外來氣源；——或者使用氣體分離器29和相對應的排氣管30，調劑節元件31，附加連通管46，或排氣管32，調節元件33和旁通管22。
當然，在使用排氣管30，調節元件31和附加連通管46時，氣體進入集氣管26，實質上組成了充氣的流動介質。
通過帶有調節元件33的排氣管32，處理流動介質當中分離出來的過剩氣體，或排入到大氣層中，或排入未特殊標示的集氣器中。
在關閉重復循環供熱系統時，為避免導管和暖氣片中出現氣塞，加熱的流動介質，通常通過調節元件35和短管34，在附加氣體分離器29內先進行深度除氣，然后再排出。
如果圖16中的裝置用于熱處理加工，包括同時加氣那么加工后的介質在經過上述系統充分復循環后，通常從水泵1出口經過帶有元件51的附加連通管50和帶有調節元件39和40的排氣管38排出而分離器29則用于精確調節氣體濃度，同時將除氣的介質(在調節元件35關閉情況下)，經過帶調節元件37的短管36，傳輸入導管38內。
為防止水泵1內出現空化，排氣導管38中的部分處理后的介質可在必要時經過引射器43輸入到供應管41內。帶有調節元件45的導管捆扎物44，通常是經過供應管41傳輸到水泵1。
帶有調節元件47的附加連通管46，通常在熱水供熱系統中使用。因為這種系統中的排放管38可以提供應相當于氣化的流動介質。
工業應用本發明及發明思路的每種表現形式都可通過機械制造業的一般設備加工而成。
精確調節揮發性氣體的濃度，幾乎可以排除紊流化介質出現不可控制的超級空化，以及無規律的振動和非周期性撞擊。從而大大提高了空化熱能發生器，液體食品消毒器，空化化學反應器和其它類同此發明設備的可靠性。
體現本發明思路的各種結構實例和工藝可能性實例還達不到全面闡述所有具體結構和在工業領域應用這種裝置的所有觀點。因此可能在圖紙上無法特別示出流動介質對于紊流裝置3的局部《環接》，這對于液流流體力數(雷諾數)輔助調節可能有益可能在水泵1、除氣裝置5，最好還有管路4，定量供氣裝置之間的許多反饋，形成一個帶有分支的旁通總管。并且配裝上，專家都知道的，在市場上常見的多路閥門(通常為三路)。
也可能使用與上述節氣門不相同的流動介質活性紊流器。
權利要求
1.流動介質流控制器具有持續供給流動介質進行處理的機械泵，壓送介質流的管道。管道同水泵增壓支管連通，管道里的介質流紊流器和紊流除氣裝置，它的特點是除氣裝置直接位于紊流器后面并裝有鎖閉調節元件，用來控制析出氣體。
2.如權利要求1所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置液壓出口返回部分流動介質到水泵入口。
3.如權利要求1所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置液壓出口返回部分流動介質到紊流器入口。
4.如權利要求1所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置入口返回部分流動介質到水泵入口。
5.如權利要求1所述的裝置的特點是管路腔體的水泵出口到紊流器入口這一段，同管路定量供氣裝置相接。
6.如權利要求5所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置液壓出口返回部分流動介質到水泵入口。
7.如權利要求5所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置液壓出口返回部分流動介質到管道定量供氣裝置。
8.如權利要求5所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置入口返回部分流動介質到水泵入口。
9.如權利要求5所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置入口返回部分流動介質到管路定量供氣裝置入口。
10.如權利要求5所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從除氣裝置入口返回部分流動介質到紊流器入口。
11.如權利要求5所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從管路定量供氣裝置出口返回部分流動介質到水泵入口。
12.如權利要求5所述的裝置的特點是有單向反饋，用來從管路定量供氣裝置入口返回部分流動介質到水泵入口。
13.如權利要求1或5所述的裝置的特點是除氣裝置作成紊流流動介質節氣門形狀并且操縱節氣空間管壁上至少有一個通孔，將出口與閉鎖調節元件相連。
14.如權利要求13所述的裝置的特點是節氣門作成中間漸縮形狀，入口孔直徑大于裝有紊流器的管路段出口孔直徑。
15.如權利要求13所述的裝置的特點是節氣門制成擴大筒狀延伸管路，在其出口裝有節氣格柵。
16.如權利要求13所述的裝置的特點是節氣門作成帶隔板的蓄熱器形狀，將腔體分成兩部分，備用介質的底部和接收來自管路段落的，經過處理的介質。除此這段管路出口端位于隔板之上。
17.如權利要求16所述的裝置的特點是蓄熱器底部單向接通到水泵入口。而其上部接通到深度除氣補充裝置上，它的氣腔用閉鎖調節元件同大氣相通，而且充滿液體的腔體同樣用閉鎖調節元件同增壓干管相通。
全文摘要
流動介質流控制器(亦稱液流控制器)具有一臺持續泵出液流的水泵，一支液流管路，一個管路紊流器和一個紊流除氣裝置。為了調節液流中聚集的氣體濃度，減少氣塞和發生“超級空化”的撞擊危險，將除氣裝置安裝在紊流器后面并配裝上鎖閉調節元件。為了更加精確地調節聚集的汽體濃度，在除氣裝置和水泵出口之間，或在除氣裝置和紊流器之間采用幾種反饋配置方案，在紊流入口前將定量氣體輸送到管路中。
文檔編號B01F5/06GK1460155SQ01814560
公開日2003年12月3日 申請日期2001年8月1日 優先權日2000年8月23日
發明者奧西邊科·謝·勃 申請人:奧西邊科·謝爾蓋·勃利索維奇, 胡振英