一种曝气装置的制作方法

一种曝气装置
1.技术领域
2.本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种曝气装置。
3.

背景技术：

4.近年来，河流湖泊水质不断恶化，通常采用曝气机对严重缺氧的水体进行曝气增氧，提高水体的自身净化能力，现有的表面曝气机对水体进行增氧存在一些不足：由于曝气机叶轮出口段的导流罩为空心圆柱体，一方面导流罩限制了流体向四周扩散, 降低了喷射出来的流体服务范围，由于湖面或池塘面积很大，这样就需要数量较多的曝气机，增加投资成本；另一方面流体在导流罩内向上旋转，降低其扬程，喷射高度减小。以上两方面降低了曝气机喷射出来的液体与空气的混合效果，使水体中的溶氧量受到限制。
5.

技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种曝气装置，能够扩大水体的喷射范围，增加水体与空气的混合效果，有效提升水体的自身净化能力。
7.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：本发明实施例提供一种曝气装置，包括曝气本体，所述曝气本体包括潜水电泵、叶轮、导流筒、曝气罩一和曝气罩二，所述潜水电泵设置在导流筒内，并与所述导流筒连接；所述叶轮与所述潜水电泵连接，且位于潜水电泵的上方；所述曝气罩一设置在导流筒的顶端，所述叶轮位于所述曝气罩一的内腔中；所述曝气罩二设置在叶轮的上方，并与所述曝气罩一连接；所述曝气罩二的内腔形成流道一，所述曝气罩一与曝气罩二之间的间隙形成流道二；所述曝气罩二的上部呈倒置的喇叭口状；所述曝气罩二的顶端半径小于曝气罩一的顶端半径。
8.作为本发明实施例的进一步改进，所述曝气罩二的顶端半径与曝气罩一的顶端半径的差值为l，所述l为10mm～50mm。
9.作为本发明实施例的进一步改进，所述曝气罩二位于曝气罩一的上方。
10.作为本发明实施例的进一步改进，所述曝气罩一的上部呈直口状。
11.作为本发明实施例的进一步改进，所述曝气罩一的内壁设有第一导流板，所述第一导流板上设置有连接孔；所述曝气罩二的外壁设有与第一导流板对应的第二导流板，所述第二导流板上设有纵向调节孔；所述第一导流板的连接孔和第二导流板的纵向调节孔中设有紧固件。
12.作为本发明实施例的进一步改进，所述第一导流板和第二导流板的数量均为2
‑
4个，且第一导流板和第二导流板一一对应。
13.作为本发明实施例的进一步改进，所述曝气罩二的顶端内壁圆周设有凸环，所述凸环为弧状凸起。
14.作为本发明实施例的进一步改进，所述曝气罩一的顶端低于外界水面的距离为h，所述h为0mm～200mm。
15.作为本发明实施例的进一步改进，所述导流筒的内壁设有导板，所述潜水电泵与导流筒通过导板连接。
16.作为本发明实施例的进一步改进，还包括浮筒和飘浮体，浮筒和曝气本体均与飘浮体连接；还包括氧气浓度传感器，氧气浓度传感器设置在漂浮体的下方；所述潜水电泵为变频潜水电泵。
17.本发明实施例提供的曝气装置，曝气本体具有曝气罩一和曝气罩二，曝气罩二的内腔形成流道一，曝气罩一与曝气罩二之间的间隙形成流道二，流道二的出口端截面小于入口端截面，水流通过叶轮作用，从流道一和流道二流出，分别和空气接触后又落下。通过设置两个流道，从而增加了水流和外界空气的接触面积，提高了水体与空气的混合效果。曝气罩二的上部呈倒置的喇叭口状，使得流道一中的水流在喇叭口的导向作用下倾斜向上喷射，扩大流道一的水流喷射范围，增加水流与空气的接触面积，提高水体的溶氧效果。曝气罩二的顶端半径小于曝气罩一的顶端半径，使得流道二中的水流向四周倾斜向上喷射，扩大流道二的水流喷射范围，增加水流与空气的接触面积，提高水体的溶氧效果；同时使得流道一喷射的水流位于流道二喷射的水流的上方，流道二喷射出的倾斜向上的水流与空气混合后冲击流道一喷射出的含有空气的水流，两流道的气水混合液被分割成更细小的水珠，从而吸收更多的空气，进一步提高水体与空气的接触面积，提高曝气效果，增加水体溶氧量。
18.附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1是本发明实施例的曝气装置的平面示意图；图2是本发明一实施例的曝气本体的结构示意图；图3是图2的曝气效果示意图；图4是本发明另一实施例的曝气本体的结构示意图。
21.图中有：浮筒1、飘浮体2、曝气本体3、潜水电泵31、叶轮32、曝气罩一33、凸环34、曝气罩二35、氧气浓度传感器4、第一导流板36
‑
1、第二导流板36
‑
2、紧固件37、导流筒38、导板39、l表示曝气罩二的顶端半径与曝气罩一的顶端半径的差值、h表示外界水面高出曝气罩一33的顶端距离。
22.具体实施方式
23.以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
24.本发明实施例提供一种曝气装置，如图1和图2所示，包括曝气本体3。曝气本体3包括潜水电泵31、叶轮32、导流筒38、曝气罩一33和曝气罩二35，潜水电泵31设置在导流筒38内，并与导流筒38连接。叶轮32与潜水电泵31连接，且位于潜水电泵31的上方。曝气罩一33设置在导流筒38的顶端，叶轮32位于曝气罩一33的内腔中。曝气罩二35设置在叶轮32的上方，并与曝气罩一33连接。曝气罩二35的内腔形成流道一，曝气罩一33与曝气罩二35之间的间隙形成流道二。曝气罩二35的上部呈倒置的喇叭口状。曝气罩二35的顶端半径小于曝气罩一33的顶端半径。优选的，导流筒38和曝气罩一33为一体。
25.上述实施例的曝气装置，曝气本体3具有两个流道，其中一个是曝气罩二35内腔形成的流道一，另一个是曝气罩一33与曝气罩二35之间的间隙形成的流道二。水流通过叶轮32作用，从流道一和流道二流出，由于流道二的出口间隙小于入口间隙，以及在叶轮前方的横截面上，流体的轴向流速随半径的增加而增加。因此，流道二的流体压力大于流道一的流体压力，两流道的流体和空气接触后又落下。
26.本实施例中，通过设置两个流道，从而增加了水流和外界空气的接触面积，提高了水体与空气的混合效果。水流从流道一流出时，曝气罩二35的上部喇叭口起到导向作用，使得流道一中的水流向四周倾斜向上喷射，扩大流道一的水流喷射范围，增加水流与空气的接触面积，提高水体的溶氧效果。曝气罩二35的顶端半径小于曝气罩一33的顶端半径，使得流道二中的水流向四周倾斜向上喷射，扩大流道二的水流喷射范围，增加水流与空气的接触面积，提高水体的溶氧效果。曝气罩二35的上部呈倒置的喇叭口状，曝气罩二35的顶端半径小于曝气罩一33的顶端半径，同时使得流道一喷射的水流位于流道二喷射的水流的上方，流道二的倾斜向上喷射的气水混合液冲击流道一喷射的气水混合液，两流道的气水混合液被分割成更细小的水珠，从而增加水珠与空气的接触面积，吸收更多的空气，进一步提高曝气效果，增加水体溶氧量。
27.本实施例中，曝气罩一33的上部可以呈倒置的喇叭口状，也可以呈直口状。
28.方案一，如图2和图3所示，曝气罩一33和曝气罩二35的上部均呈倒置的喇叭口状，流道二中的水流向四周倾斜向上喷射。
29.方案二，如图4所示，曝气罩一33的上部呈直口状，使得流道二喷射的水流倾斜向上喷射，且喷射方向与铅垂线的夹角小于45
°
。水流在倾斜向上和竖直向上的共同流体作用下，其出口水流方向更趋近于铅垂线，从而增加喷射高度。趋近于竖直向上喷射的水流冲击流道一喷射的水流的强度大，使得两流道的气水混合液分割成更细小的水珠的效果更好，从而吸收更多的空气，提高混合效果。
30.优选的，曝气罩二35的顶端半径与曝气罩一33的顶端半径的差值为l，l为10mm～50mm。这样设置，有利于流道二的水流向四周喷射，扩大喷射范围；同时，还可以保证流道二的部分水流向上喷射，增加水流喷射高度，提高水体与空气的混合面积，提高混合效果。
31.作为优选例，所述曝气罩一33的内壁设有第一导流板36
‑
1，第一导流板36
‑
1上设置有连接孔。曝气罩二35的外壁设有与第一导流板36
‑
1对应的第二导流板36
‑
2，第二导流板36
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2上设有纵向调节孔。连接孔与纵向调节孔相适配，第一导流板36
‑
1的连接孔和第二导流板36
‑
2的纵向调节孔中设有紧固件37。
32.上述实施例中，曝气罩二35可相对于曝气罩一33上下移动，并用紧固件37固定，以调节曝气罩一33和曝气罩二35之间的间隙，从而进一步调节两个曝气罩的水流压力，实现流道二的不同喷射直径和不同喷射高度，以达到不同的曝气效果。
33.例如：曝气罩一33固定，曝气罩二35向下移动后再用紧固件37固定，此时曝气罩一33与曝气罩二35之间的间隙减小，同时曝气罩二35的外壁出口切向角度减小，两者的共同作用使一定流量的流体经过流道二出口时流体压力增加，喷射范围更大。
34.曝气罩一33固定，曝气罩二35向上移动后再用紧固件37固定，此时曝气罩一33与曝气罩二35之间的间隙变大，同时曝气罩二35的外壁出口切向角度增加，两者的共同作用使一定流量的流体经过流道二时流体出口压力减小，喷射范围减小。
35.根据两个流道的流量分配和调整流道二的间隙大小，可以设置成流道一的喷射范围等于流道二的喷射范围，也可以设置成流道一的喷射范围大于或小于流道二的喷射范围。
36.上述实施例中的第一导流板36
‑
1和第二导流板36
‑
2，一是用于调节两个曝气罩之间的间隙并连接两个曝气罩，二是提高两个曝气罩之间即流道二的紊流效果，防止水流旋转影响流道二的水流喷射范围。
37.优选的，第一导流板36
‑
1和第二导流板36
‑
2的数量均为2
‑
4个，且第一导流板36
‑
1和第二导流板36
‑
2一一对应。
38.作为优选例，曝气罩二35位于曝气罩一33的上方，使得流道一喷射的流体位于流道二喷射的流体上方，如图3所示。同时增加流道一和流道二的喷射的流体的下落路径，进一步增加流体和空气的接触面积，提高混合效果。
39.作为优选例，曝气罩二35的顶端内壁圆周设有凸环34，凸环34为弧状凸起。凸环34有两个作用：一是流体到达曝气罩二35末端的凸环34时，水流被微微挑起，经过凸环34后水流改变方向，向四周扩散喷出，再一次增加喷射面积，提高流体与空气的混合效果。二是流体经过凸环34后，沿凸环34四周的水流向曝气罩二35中心移动从而起到紊流效果，减小曝气罩二35水流的旋转运动，增加曝气罩二35内流体的喷射高度，提高水流与空气的接触面积，进一步提高流体与空气的混合效果。
40.作为优选例，外界水面淹没曝气罩一33，且曝气罩一33的顶端低于外界水面的距离为h，h为0mm～200mm。
41.作为优选例，导流筒38的内壁设有导板39，潜水电泵31与导流筒38通过导板39连接。导板39一是用于将潜水电泵31固定在导流筒38内，二是提高导流筒38的紊流效果，防止水流旋转运动，使水流从下向上直线运动。
42.作为优选例，本发明实施例的曝气装置还包括浮筒1和飘浮体2，浮筒1和曝气本体3均与飘浮体2连接。浮筒1安装在飘浮体2上，曝气本体3装配在飘浮体2上。工作时，浮筒1起到改变整个装置浮力作用和调整曝气装置的潜入深度，飘浮体2漂浮在水面上，曝气本体3随飘浮体2移动。优选的，浮筒1数量为3～4个，均匀分布在漂浮体2的下方，组成等边三角形或正方形，保证曝气装置可以稳定漂浮在水体中。
43.本发明实施例的曝气装置还包括氧气浓度传感器4，氧气浓度传感器4设置在漂浮体2的下方，并且与控制系统相连接。潜水电泵31为变频潜水电泵。氧气浓度传感器4可采用日本费加罗的氧气传感器ke
‑
25。当水中氧气浓度低于第一设定值时，控制系统提高变频潜
水电泵的转速；当水中氧气含量达到第二设定值时，恢复正常频率曝气；当水中氧气含量高于第三设定值时，此时控制系统降低变频潜水电泵的频率；当水中氧气含量达到第二设定值时，恢复正常频率曝气。其中，第三设定值大于第二设定值，第二设定值大于第一设定值。
44.上述实施例的曝气装置的工作过程为：将组装后的曝气装置放入水中，调节浮筒1中的液体重量，使液面高于曝气罩一33顶端适当距离。启动曝气本体3，叶轮32带动水流高速向上运动。该流体经曝气罩一33和曝气罩二35时被分配出两股水流。其中的外圈水流从曝气罩一33和曝气罩二35之间的间隙（即流道二）高速涌出，流道二的流体出口压力较大。方案一中，由于曝气罩二35的顶端半径小于曝气罩一33的顶端半径，高压水流向四周倾斜向上扩散喷出，增加喷射的范围面积，方案二中，高压水流趋近于竖直向上喷射，增加喷射高度，溅出的水花与液面周围的空气混合后落入水面。内圈水流从曝气罩二35内腔（即流道一）涌出，流体到达曝气罩二35末端凸环34时，水流被微微挑起，经过凸环34后水流改变方向，也向四周扩散喷出，增加喷射面积，提高流体与空气的混合效果。同时流体经过凸环34后，沿凸环34四周的水流向曝气罩二35中心移动从而起到紊流效果，减小曝气罩二35水流的旋转运动，增加曝气罩二35内流体的喷射高度，提高流体与空气的混合效果。
45.流道一和流道二同时喷射的流体与空气混合，空气融入到水体中。由于流道一喷射的气水混合液在流道二喷射的气水混合液的上方，流道二的出口压力高于流道一的压力，流道二的持续不断且倾斜向上或趋近于竖直向上喷射的气水混合液不断冲击流道一喷射的气水混合液，两流道的气水混合液均被分割成更细小的水珠，从而吸收更多的空气，最后落入到水体中，增加水体的溶氧量。
46.根据曝气量的不同需求，通过调节曝气罩一33和曝气罩二35之间的间隙大小，实现两个曝气罩之间不同的工作压力，实现不同的喷射直径范围，达到不同的曝气效果。
47.当水中氧气浓度低于第一设定值时，控制系统提高变频潜水电泵的转速；当水中氧气含量达到第二设定值时，恢复正常频率曝气；当水中氧气含量高于第三设定值时，此时控制系统降低变频潜水电泵的频率；当水中氧气含量恢复到第二设定值时，恢复正常频率曝气。
48.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。