CN100426955C - 流体供给装置及利用该装置的充气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体供给装置及利用该流体供给装置的充气装置。本发明提供具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，该装置在气体、液体等的流体中进行工作，自吸气体、液体或者微粒子，将泵、鼓风机等流体供给装置和对流体进行混合和搅拌的搅拌装置构成为一体，因此装置的结构简单，可防止短路，提高反应效率，适用于物体相的组合为6种的反应。另外，本发明提供具有自吸功能、搅拌功能以及间歇充气功能的充气装置，利用所述流体供给装置将空气供给到水中，并对其进行搅拌，使溶解氧气增加，避免发生如噪声振动和液体飞散的二次污染，将装置的发热量全部传递给反应液。

Description

流体供给装置及利用该装置的充气装置

技术领域

本发明涉及流体供给装置及利用该流体供给装置的充气装置。

背景技术

流体供给装置用于在充满气体的反应槽内进行工作来吸入和搅拌气体、液体或者虽为固体但其活动类似于流体的微粒子而使其进行反应的、物体相的组合为三种形式的反应，而且适用于在装有液体的反应槽内进行工作来吸入和搅拌气体、液体或者微粒子而使其进行反应的、物体相的组合为三种形式的反应，因此，流体供给装置可适用于共六种的反应形式。

下面，为了说明方便，将根据流体供给装置的工作而形成负压的气体或者液体称作第一流体，将根据在第一流体中形成的负压而吸入供给到第一流体内部的气体、液体、微粒子称作第二流体。

作为在液体相的第一流体中投入液体相的第二流体进行搅拌的反应形式的例子，有在污水中投入液体相的促凝剂、氧化还原剂或者酸碱的凝集反应、氧化还原反应或者中和反应。

作为在液体相的第一流体中投入微粒子的第二流体进行搅拌的反应形式的例子，有在污水中投入粉末活性炭或沸石微粒子来吸附有机物、色诱发物质、NH₃的吸附工序，以及在食品制造及化学工序中使粉末在液体中溶解或反应的各种工序。

另外，作为在第一流体的气体中注入第二流体的液体或者微粒子进行搅拌的反应形式的例子，有气体清洗塔、废气脱硫装置等。这种反应形式由于在通过鼓风机流入到反应塔的气体中对液体或者微粒子进行喷雾，所以气液接触不顺畅，存在以未反应状态流出的流体量增加的问题。

作为在液体中注入气体进行搅拌的反应的例子，可以列举将SO₂、NO₂等气体相的非金属氧化物溶解在水中制造无机酸的工序等。

但是，利用于这种反应的现有方式的反应装置是在反应槽中分别设置搅拌装置和药物供给泵，所以其装置的结构复杂且不经济。尤其是在慢速搅拌的反应中因为药物注入和搅拌是分开进行的，所以会发生未反应状态的流体和药物被流出的短路(Short Circuit)现象。

在将气体供给液体的反应形式中，作为普遍且最广泛利用的例子，可列举在养鱼场、湖水以及生物性的下水道废水处理场中供给溶解氧气，并进行搅拌以使微生物悬浮增殖的充气装置。

但是，现有方式的充气装置如下述那样存在其动力效率低、产生噪声振动、装置的结构复杂而不经济的问题。

由于现有方式的表面充气式充气装置是旋转轮在水面上旋转，所以会导致反应液散发到大气中且产生噪音等的二次污染，散发量的增加导致水温降低，使微生物的活动减少，在冬季会使处理效率下降。

现有方式的散气式充气装置由鼓风机、送气管、散气管(Diffuser)构成，由于需要鼓风机等的结构物，所以在设备和动力费用上不经济，维护管理较复杂。尤其是鼓风机会产生噪声振动，电动机的发热和空气压缩热的大部分会排放到大气中，在反应槽的水温上升上起不到作用，被浪费掉。

在将散气管用水中充气器(Quarto)替代的现有方式的水中充气器和鼓风机的组合装置中，也存在与散气式充气装置类似的问题。尤其是，现有方式的水中充气器的结构为如下：通过圆筒形容器、圆锥形容器的下侧开口部向其内部输送空气。所述圆筒形容器、圆锥形容器是设置在设有2～4个的旋转翼部的立轴型旋转轴的下部，或者其本身设有旋转翼部。由于从与旋转翼部一起旋转的所述圆筒形、圆锥形容器流出的空气通过因旋转翼部进行旋转而产生的放射状喷出水流来进行分散，实现充气和搅拌，所以气泡无法微细地分散，如果供给较多量的空气，则以较大的空气珠的形式流出且迅速浮在水面上，因此充气动力的效率较低。

现有方式的空气自吸型水中充气装置由于不能提供自吸用充分的负压，所以空气自吸的水的深度较浅，在水的深度较深的反应槽中无法使用。

在现有方式的泵喷射器充气装置中，不发生液体飞散，可实现无噪音的安静的工作，且电动机的发热均传递到水体，由此使水温上升，所以对微生物的培养有利，并且可通过对自动阀的设置和操作来确保间歇充气功能。

但是，现有方式的泵喷射器是利用泵产生水流，并且通过配管将其输送到喷射器中，所以在泵和配管中动力的损失较大。另外，在非充气搅拌的情况下，与通过旋转翼部对反应液直接进行搅拌的搅拌机不同，通过喷出水流对反应液进行间接搅拌，所以存在搅拌动力效率低的问题。

现有方式的如空气-氧气的斜轴流型充气装置的结构为，在中空旋转轴的末端部设置轴流型旋转翼部，通过旋转翼部的驱动所产生的水流在中空旋转轴的末端部形成负压，吸入空气。

这种斜轴流型充气装置是一种由去掉壳体的轴流泵和中空旋转轴构成的泵喷射器，因为其结构中省略了从泵输送给喷射器的配管，所以虽然不存在扬程损失，但是在通过轴流型旋转翼部在喷射器的周围形成水流的过程中动力损失过大。

发明内容

本发明是为了解决上述的现有流体供给装置的问题而做出的，首先，本发明的目的在于提供一种流体供给装置，该流体供给装置包括：中空旋转轴，由沿着中心轴方向具有内部空间的中空管形成，其一端部配置在第一流体内，另一端部向充满第二流体的空间延伸，使所述内部空间和所述第二流体的空间连通；多个旋转翼部，其在所述中空旋转轴的外侧壁面上沿着其周围以隔开规定间隔的方式配置，各个所述旋转翼部在所述中空旋转轴的外侧壁面上向径向外侧延伸，并在其内部具有与所述中空旋转轴的所述内部空间连通的流路，在其前端具有连通所述流路和第一流体空间的至少一个排出口；以及驱动电动机，其使所述中空旋转轴进行旋转。该装置具有自吸功能和搅拌功能，在气体、液体等第一流体内进行工作来自吸第二流体，使第一流体和第二流体相互混合搅拌，并且可适用于物体相的组合为六种的反应形式。

另外，本发明提供一种将泵、鼓风机等第二流体供给装置以及使第一流体和第二流体相互混合搅拌的搅拌装置形成为一体，使装置的结构变为简单、消除流体供给的短路、提高反应效率的具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置。该流体供给装置包括：中空旋转轴，由沿着中心轴方向具有内部空间的中空管形成，其一端部配置在第一流体内，另一端部开放而向充满第二流体的空间延伸，使所述内部空间和所述第二流体的空间连通，在侧壁上具有使内部空间的第二流体与第一流体的空间连通的多个排出口；多个板形旋转翼部，其在所述中空旋转轴的外侧壁面上沿着其周围以隔开规定间隔的方式配置，各个所述旋转翼部在所述中空旋转轴的外侧壁面上按照围绕所述排出口的方式向径向外侧延伸；以及驱动电动机，其使所述中空旋转轴进行旋转。

另外，本发明的目的在于提供一种下述的充气装置，其中利用上述流体供给装置来在水中供给空气，并进行搅拌来增加溶解氧气，且不存在如噪声振动和液体飞散的二次污染，装置的发热量全部传递到反应液中，该装置具有自吸功能、搅拌功能以及间歇充气功能。所述充气装置包括：驱动电动机；中空旋转轴，与所述驱动电动机的驱动轴连接，以由所述驱动电动机驱动，该中空旋转轴沿着中心轴方向具有内部空间，该中空旋转轴的下部浸在装在反应槽内的液体相的第一流体内，其上部前端开放而露出在所述反应槽外部的空气中，通过所述驱动电动机进行旋转的同时将所述反应槽外部的空气吸入到所述内部空间内；多个旋转翼部，在所述中空旋转轴的外侧壁面上沿着其周围以隔开规定间隔的方式配置，该各个旋转翼部在所述中空旋转轴的壁面上向外侧延伸，并在其内部具有与所述中空旋转轴的内部空间连通的流路，在所述流路的前端具有至少一个排出口。

为了达到上述目的，本发明进行了如下改善：使用喷射器，使喷射器在作为气体或液体的第一流体内移动，由此在喷射器的流体供给口产生所述第一流体的流动，通过随之产生的负压，作为气体、液体或者微粒子等的第二流体吸入到流体供给口，所吸入的第二流体通过随着喷射器的移动而产生的涡流与第一流体混合搅拌。

下面，为了对流体供给装置说明的方便，以第一流体为水，第二流体为空气，流体输送装置由泵构成的泵喷射器为例说明其结构和工作过程。

在现有方式的泵喷射器中，通过泵形成第一流体的水的流动，即、形成具有运动能量和压力能量的水流，通过配管将所形成的水流输送到喷射器，通过喷嘴将流入到喷射器内部的水流喷出到流体供给口的侧面、周边或者中心部，利用因喷出水流在空气供给口处形成的负压吸入第二流体的空气。

因此，现有方式的泵喷射器在泵中的水流形成和通过配管的输送过程中能量损失较大，所以其结构是动力消耗较大的结构。

但是，本发明并不是用泵供给水流，而是将喷射器本身在水中移动。在静止的水体中移动喷射器起到与在静止的喷射器中以与喷射器的移动速度一样的速度移动水流相同的效果，并且与通过单独的泵和配管形成水流，将其输送到喷射器的相比，可降低动力损失，因此能够改善充气动力效率。

若以利用泵形成水流、通过配管将流速为10米/秒的水流供给喷射器的情况为例子进行说明，则几乎所有的泵的电动机动力效率为50％以下，所以通过泵供给的电能中，不到50％的电能转换为通过水流的流体能量，50％以上的电力会浪费掉。在通过配管输送到喷射器的过程中也发生因扬程损失的流体能量的损失，其结构是消耗过多动力的结构。与此相反，在本发明中是使喷射器本身在第一流体的水中移动，但是在水中使喷射器作无限的直线移动不太现实，所以利用设有驱动部的旋转轴使喷射器以规定的圆周速度作圆周运动。

例如，如果为了使作圆周运动的喷射器的线速度达到10米/秒，将所述喷射器用臂长为127毫米的中空管等连接在直径为80毫米的、连接在旋转速度为570rpm的驱动电动机的旋转轴上的中空旋转轴上，然后旋转旋转轴，则充分达到10米/秒的线速度。如此，使喷射器本身作圆周运动，以相同的相对速度10米/秒移动的与利用泵和配管给喷射器的喷嘴供给10米/秒的水流相比，可减少动力，其装置的结构也简单。

为了将第二流体的空气供给在水中作旋转的喷射器上，第二流体供给口需要与大气或者其它的空气供给源连通，所以通过所述中空旋转轴和中空管，其内部具有使空气可疏通的空间。

如上所述，通过本发明的在第一流体内旋转的喷射器，第二流体可被自吸并搅拌，所述喷射器由设有空气供给口的旋转翼部构成。因此，本发明的流体供给装置的结构如下：在内部具有空间且一侧开放的中空旋转轴上设置有在内部具有空间的一个以上的旋转翼部，在所述旋转翼部设置有一个以上的流体供给口，所述中空旋转轴的开放的一侧和所述流体供给口通过中空旋转轴和旋转翼部内部的空间相连通，中空旋转轴的开放的一侧与大气或者其它第二流体供给源连通，另一侧与驱动电动机的驱动轴连接。如果旋转翼部在第一流体内通过所述驱动电动机进行旋转，则在流体供给口处形成负压，由此吸入第二流体，经过中空旋转轴和旋转翼部内部的空间吸入的第二流体通过流体供给口供给到第一流体内部。

另外，通过因旋转翼部的旋转而产生的搅拌力，实现第一流体和第二流体的混合和搅拌。

在此，在所述旋转翼部上可设置使向流体供给口一侧移动的流量和流速增加的流体导向装置，通过所述流体导向装置较多的流量集中且以快的流速加速的第一流体向流体供给口一侧移动，所以可使第二流体的吸入能力和空气供给能力增大。

另外，如果设置鼓风机、泵等供给第二流体的流体输送装置，将第二流体强制地向所述中空旋转轴的开放的一侧输送，则在自吸的第二流体中输送的第二流体会增加，可增大第二流体的供给能力。

另外，在所述旋转翼部的表面上可形成槽或突起，由此在旋转翼部表面形成阻流层，提高反应速度和效率。

附图说明

图1为本发明的流体供给装置的第一实施例的长度方向的截面图；

图2为图1的流体供给装置的横截面图；

图3为本发明的流体供给装置的第二实施例的横截面图；

图4为本发明的流体供给装置的第三实施例的横截面图；

图5为本发明的流体供给装置的第四实施例的横截面图；

图6为本发明的流体供给装置的第五实施例的横截面图；

图7为本发明的流体供给装置的第六实施例的横截面图；

图8为本发明的流体供给装置的第七实施例的横截面图；

图9为图8的第八实施例的旋转翼部的各种实施例的截面图；

图10为本发明的充气装置的第一实施例的示意图；

图11为本发明的充气装置的第二实施例的示意图；

图12为本发明的充气装置的第三实施例的示意图；

图13为本发明的充气装置的第四实施例的示意图；

图14为本发明的充气装置的第五实施例的示意图。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的流体供给装置的实施例。

本发明涉及下述流体供给装置，其设置在第一流体X内部，在第一流体X内部进行工作时吸入第二流体Y，将其供给第一流体X，同时对第一流体X和第二流体Y进行搅拌。如图1所示，本发明的流体供给装置包括：中空旋转轴10，设置在第一流体X内部，其上部的前端延伸至第一流体X外部的第二流体Y，通过上部前端的开放部连通内部空间10a和第二流体Y；多个旋转翼部12，在所述中空旋转轴10的外周面上沿着其周围按照规定的间隔设置，各个旋转翼部在所述中空旋转轴10的外侧圆周面上向径向的外侧延伸，在其内部具有流路12b，该流路连通所述中空旋转轴10的内部空间10a和第一流体X，该流路的前端形成有排出口12a；驱动电动机14，设置在第一流体X的内部，与所述中空旋转轴10的第一流体X侧的前端连接，对所述中空旋转轴10进行旋转驱动，附图标号14a表示驱动电动机的轴。

图2为关于本发明的流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的第一实施例的横截面图。如图2所示，在中空旋转轴10进行旋转时，设置在中空旋转轴10上的旋转翼部12也在第一流体X内进行旋转，从而使中空旋转轴10的内部空间10a中的第二流体Y经过流路12b以旋转翼部12的前端的线速度相同的速度通过旋转翼部12的前端的排出口12a排出到第一流体X的内部。由此在旋转翼部12的前端的排出口12a处形成负压，因该负压将第二流体吸入到中空旋转轴10的内部空间10a内。

因此，本发明的流体供给装置使所述旋转翼部12在第一流体X内旋转，对第一流体X进行搅拌，同时通过在第一流体X内进行旋转的旋转翼部12的前端的排出口12a处产生的负压将第二流体Y吸入到所述中空旋转轴10和旋转翼部12的内部，通过所述排出口12a将第二流体Y供给到在所述旋转翼部12进行工作的第一流体X，同时对第一流体和第二流体进行混合而搅拌。

本实施例的流体供给装置如果将中空旋转轴10的开放的前端与第二流体供给源的大气连通，并将所述旋转翼部12设置在装有液体相的第一流体X的反应槽并用驱动电动机14使其旋转，则中空旋转轴10的内部空间内的空气通过排出口12a排到第一流体X内，同时由于在排出口12a处产生的负压而外部的第二流体的空气自吸(Self Priming)到中空旋转轴10的内部空间，所以能够实现可进行自吸式充气和搅拌的充气装置。另外，在利用鼓风机将空气通过所述中空旋转轴10的开放的一侧输送时，因为在所述排出口12a处产生的负压增加，所以能够实现可降低输送压力和动力、增加风量的充气装置。

本发明的流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的形式可以是多样的。图3为关于流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的第二实施例的横截面图。

如图3所示，在中空旋转轴20上沿着圆周方向设置有按照规定间隔隔开的多个旋转翼部22。各个旋转翼部22具有与中空旋转轴20的内部空间20a相连通的流路22b，其前端以开放的方式形成有排出口22a。另外，在所述各个旋转翼部22的相对于旋转方向的背面形成有一个以上的辅助排出口22c。

随着旋转翼部22在第一流体内进行旋转，在旋转翼部22的背面处会产生负压。该负压也是在鼓风机、泵等流体机械中浪费动力的原因。因此，在图3的实施例中，为了利用在旋转翼部22的背面产生的负压进一步供给第二流体Y，在旋转翼部22的背面形成至少一个辅助排出口22c。

如果将中空旋转轴20和旋转翼部22在第一流体X内进行旋转，则通过在旋转翼部22的前端所设有的排出口22a和旋转翼部22的背面所设有的辅助排出口22c处产生的负压可吸入第二流体Y。因为对于因第一流体而在所述旋转翼部22的背面产生的负压由通过所述辅助排出口22c供给的第二流体Y来缓和，所以可减少因负压导致的动力消耗。另外，由于流体供给是在通过所述旋转翼部22的前端所设有的排出口22a进行的基础上，进一步通过旋转翼部22的背面的辅助排出口22c进行，所以可改善动力效率。

图4为关于本发明的流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的第三实施例的横截面图。如图4所示，本实施例的流体供给装置包括中空旋转轴30，并具有在所述中空旋转轴30上沿着圆周方向以规定间隔隔开的多个旋转翼部32，各个旋转翼部32由设置在旋转方向前侧的前面板33和在该前面板33的后方、与前面板33之间形成流路34的背面板35构成。所述流路34在其入口处与中空旋转轴30的内部空间30a连通，在背面板35上形成有一个以上的排出口35a。在本实施例的流体供给装置中，因为在线速度大的旋转翼部32的前端无排出口，而在线速度小的旋转翼部32的背面板35上设有排出口35a，所以适用于相对于第二流体的供给流量需要较大搅拌力的情况。

另外，只通过设置在旋转翼部32的背面板35的排出口35a供给第二流体。因此，在旋转翼部32中不需要在其内部形成流路，所以可以用板材制作旋转翼部32，可减轻装置的重量，从力学的角度来说也有利。

图5为关于本发明的流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的第四实施例的横截面图。

如图5所示，本实施例的流体供给装置包括中空旋转轴40，在所述中空旋转轴40上具有沿着圆周方向以规定间隔隔开的多个旋转翼部42，各个旋转翼部42由弯曲形板材形成。另外，在中空旋转轴40的侧壁上形成有向所述旋转翼部42的后方开放的多个排出口，借助中空旋转轴40的离心力将中空旋转轴40的内部空间40a的流体向旋转翼部42的后方侧排出。

另外，所述排出口可以由在中空旋转轴40的侧壁上直接凿开的孔的形式的排出口40b，或者将弯管设置在中空旋转轴40的侧壁上凿开的孔上的形式的排出口40c构成。

在本实施例中，因为在侧壁上具有排出口40b、40c的中空旋转轴40上设置无排出口和内部空间的板状的旋转翼部42，所以可用从力学角度有利的一张板材形成旋转翼部42，并且因为所述排出口40b、40c的线速度小，所以适用于自吸扬程较短的情况。

另外，在本实施例中可实现第一阶段分散和第二阶段分散，通过所述中空旋转轴40的开放的上端流入到内部空间40a内的第二流体Y借助快速旋转的中空旋转轴40的离心力，通过设置在侧壁上的排出口40b、40c向外排出，由此微细地形成第一阶段分散，通过排出口40b、40c向第一流体X内分散的第二流体Y与其前方的旋转翼部42的背面碰撞后，微细地进行分散，由此形成第二阶段分散，通过这样的多阶段的分散，可改善反应速度和效率。

另外，所述旋转翼部40的前面和背面可以形成槽或突起来形成微细的阻流层，以使供给第一流体的第二流体更微细地分散，由此可提高反应速度和效率。这种结构不仅适用于本实施例，也可适用于在图2至图4所示的实施例。

现有方式的水中充气器的结构为如下：通过圆筒形容器、圆锥形容器的下侧开口部，向其内部输送空气。所述圆筒形容器、圆锥形容器是设置在设有2～4个的旋转翼部的立轴型旋转轴的下部，或者其本身设有旋转翼部。由于随着旋转翼部的旋转而以放射形的方式喷出的水流，流出自所述容器形状的扩散器的空气以放射形的方式喷出和分散，由此实现充气和搅拌，所以气泡不能微细地分散，如果供给大量空气，则以大的空气珠的形状浮出，所以充气动力效率低。

如果在设置在现有方式的水中充气器的立轴型旋转轴的下侧或具有旋转翼部的所述圆筒形或圆锥形容器形状的扩散器的侧面上设置多个排出口来改造成本实施例的旋转翼部，则除了可通过扩散器供给空气外，还可在所述排出口中供给空气，所以可提高充气动力效率和充气容量。

图6为有关本发明的流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的第五实施例的横截面图。

本实施例具有通过驱动电动机(图中未示出)旋转的中空旋转轴50，在所述中空旋转轴50的外周面上，以沿着圆周方向隔开规定距离的方式设置有多个管形旋转翼部52，各个旋转翼部52具有在中空旋转轴50的外侧面上沿着径向延伸且其前端朝向旋转方向的切线方向弯曲的排出部52a。另外，在所述旋转翼部52的排出部52a上设有对流体进行引导的流体导向装置54，该流体导向装置54对通过旋转翼部52排出的第二流体与第一流体进行混合，同时增加混合流体的速度，将混合流体排向第一流体内部。

所述流体导向装置54在所述旋转翼部52的排出口52a的外侧上同轴设置，在所述排出口52a的外侧圆周面之间形成环形流路56，在旋转翼部的排出口52a侧具有口径相对小的流出口55，在相反侧具有口径相对大的流入口57。所述环形流路56具有越靠近流出口55一侧流路56的平均直径越减小的喷嘴部D，增加通过流入口57流入的第一流体的速度，将其排向流出口55侧。

随着所述旋转翼部52在第一流体X内旋转，通过流入口57流入到流体导向装置54内部的第一流体在经过喷嘴部D时其流速增加，通过流出口55排出，由此在喷嘴部D处形成负压，通过旋转翼部52的排出口52a将第二流体Y吸入到流体导向装置54内部，通过排出口52a排出的第二流体Y在流体导向装置54的喷嘴部D处与第一流体X混合，然后通过流出口55排出到第一流体X的内。

如上所述，所述流体导向装置54可在排出口52a侧使第一流体的流量和流速增加，提高第二流体的吸入能力，所述排出口52a位于中央，且喷出第一流体的喷嘴部D由环状的流路56构成的本实施例的结构和工作方式与环形喷射器(Annular Ejector)相同。

所述旋转翼部52可以由中空管构成，并形成如飞机那样的流线形，由此可减少第一流体的阻力，根据所述流线形旋转翼部52和中空旋转轴50的设置角度可对流体的流动方向和搅拌力进行调整。

另一方面，最好在所述流体导向装置54的流入口57处设置防旋转流板58，用来防止因旋转流降低效率。

图7为有关本发明的流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的第六实施例的概念图。

本实施例具有利用驱动电动机(图中未示出)旋转的中空旋转轴60，在所述中空旋转轴60的外周面上，以沿着圆周方向隔开规定距离的方式设置有多个管形旋转翼部62，各个旋转翼部62在中空旋转轴60的外侧面上沿着径向延伸，并在其前端具有流体导向装置63，该流体导向装置63在使第一流体X通过的同时增加流速，且将通过所述中空旋转轴60吸入的第二流体Y与第一流体X混合，将其排出到第一流体X内。所述流体导向装置63由第一喷嘴管64和第二喷嘴管65构成，所述第一喷嘴管64具有连接在所述管形旋转翼部62的前端且越靠近一侧前端直径越减小的流路64b，该流路64b与管形旋转翼部62的内部流路连通，在其一前端部具有口径相对小的混合流体排出口64c，所述第二喷嘴管65在第一喷嘴管64的后侧内部与第一喷嘴管64同轴设置，在外侧壁和所述第一喷嘴管64的排出口64c后侧前部之间形成第一流体流入口65a，在前方的端部具有第一流体排出口65c，在后方的端部具有第一流体吸入口65d，由此具有在长度方向的前方端部直径逐渐变小的流路65b。

如果中空旋转轴60和旋转翼部62在第一流体X内进行旋转，则第一流体X通过所述第一喷嘴管64的第一流体流入口65a流入，经过第一喷嘴管64的流路64b时流速增加，在内部形成负压，由于负压在中空旋转轴60的内部空间的第二流体通过旋转翼部62后吸入到第一喷嘴管64的流路64b内。如此，吸入到第一喷嘴管64内的第二流体Y通过第二喷嘴管65流入，并且在第一喷嘴管64的流路64b内与流速增加的第一流体X混合后，通过排出口64c排出到第一流体X内。

图8为有关本发明的流体供给装置的中空旋转轴和旋转翼部的第七实施例的概念图。

本实施例具有通过驱动电动机(图中未示出)旋转的中空旋转轴70，所述中空旋转轴70在中心轴方向上具有空间70a，其一端部浸在第一流体X内，另一侧端部向第二流体Y内部延伸，第二流体和所述内部空间70a连通。

在浸在第一流体X内的中空旋转轴70的端部上以同轴的方式连接有中空圆板71。中空圆板71的内部空间71a与所述中空旋转轴70的空间70a连通，通过底面上形成的水流流入口71b第一流体X流入。

另外，在圆板71的背面上沿着圆周方向以规定的间隔安装有多个旋转翼部72。各个旋转翼部72由中空管形成，其内部空间72a与中空圆板71的内部空间71a相连通，在径向的前端上开放有排出口72c，后方侧壁上设有多个辅助排出口72b。由此，随着中空旋转轴70的旋转，贴附在中空圆板71上的旋转翼部72也旋转，通过离心力将流入到内部空间72a内的流体通过前端的排出口72c和侧壁的辅助排出口72b排向第一流体X内，由此在旋转翼部72的内部空间72a内形成负压，将第二流体Y通过与内部空间72a连通的中空旋转轴70的内部空间70a吸入到旋转翼部72的内部空间72a内。

本实施例类似于离心泵的旋转轮，所以适用于离心型流体流动。通过在第一流体内工作的中空旋转轴70、中空圆板71、旋转翼部72及排出口72b、72c来自吸第二流体来实现混合及反应的过程类似于其它实施例。

在作为输送比重和粘度较大的流体-水的泵的情况下，因为气穴(Cavitation)现象，产生旋转轮和外壳的浸蚀和因振动引起的机械方面的问题，特别是在吸入扬程大且旋转速度快的泵中，气穴现象产生很多问题。

如果在本实施例的流体输送装置的旋转翼部72和圆板71组合的基础上，形成水流流入口71b的结构，将其作为泵的旋转轮利用，则通过所述水流流入口71b流入的水流通过所述旋转翼部72的后面的辅助排出口72b排出，由此缓解了旋转翼部72后面产生的负压，所以可防止产生微细气袋(Air Pocket)的气穴现象。在将本实施例用于泵的情况下，所述中空旋转轴70最好由普通的轴构成。

图9为第八实施例的旋转翼部的各种形式的截面图。

本实施例的旋转翼部由内部为空心、外廓为在流体机械中普遍使用的平板形状构成的旋转翼部，或者其剖面为圆形、椭圆形、流线形的管(PIPE)构成。

(A)为其内部为空心的板状旋转翼部的截面图，所述板状的旋转翼部的形状可以为多样的，如离心流型、射流型、轴流型。

(B)涉及将一个以上的圆形中空管按照与中空旋转轴的内部连通的方式隔开一定的间隔设置的旋转翼部。

(C)是为了减少流体的阻力而将旋转翼部的剖面形成为流线形的中空管的实施例。所述(B)和(C)的旋转翼部适用于不需要大的搅拌力、以供给第二流体为主的旋转翼部。

(D)是将多个剖面为圆形的管紧叠而构成的旋转翼部，利用轻的部件可实现结构稳定的旋转翼部。

(E)是通过在一个以上的管上组装板材而形成，利用所述板材，与(B)的旋转翼部相比可提高搅拌力，所述板材的外廓部分最好弯曲，以便将第一流体导向到排出口侧。

(F)为将圆形管设置在剖面为U形的板材上的旋转翼部的实施例的截面图，其中，旋转翼部进行旋转的同时，将水流集中起来，集中到形成在所述圆形管的末端部分上的开口部，即集中到排出口，由此增大流体吸入能力。所述排出口和所述板材的形状最好为有利于集中水流的抛物线形状。

在所述(A)至(F)的实施例中，所述旋转翼部可以形成为抛物线形、椭圆形等有利于在第一流体内旋转的形状，在所述(B)至(F)的实施例中，可以将末端形成为肘部等弯管形状，由此形成在第一流体内进行旋转时在排出口有利于形成负压的结构。

下面，对利用所述本发明的流体供给装置的充气装置的各种实施例进行说明。

图10为本发明的利用流体供给装置的充气装置的第一实施例的示意性截面图。

本实施例的充气装置包括驱动电动机101，所述驱动电动机101的驱动轴102在驱动电动机101的下面向对液体相的第一流体X进行处理的反应槽的第一流体X内部延伸，在所述驱动电动机101的驱动轴102的外侧上设有与驱动轴102同轴的中空旋转轴103，其中空旋转轴103固定在驱动轴102的下端。在所述中空旋转轴103的侧壁上，沿着圆周方向以规定间隔隔开的方式设有多个旋转翼部104，所述各个旋转翼部104具有与所述中空旋转轴103的内部空间103a连通的流路，所述流路在旋转翼部104的前端具有开放的排出口104a。

在所述中空旋转轴103的上端设有空气供给室105，用来储存通过空气供给管106流入的第一流体外部的大气Y，将其供给中空旋转轴103的内部空间103a，在所述空气供给管106上设有开闭阀107。所述开闭阀107可由手动阀或者电磁阀形成。

因此，如果所述驱动电动机101的驱动轴102进行旋转，从而使中空旋转轴103旋转，则中空旋转轴103内部空间103a的空气由于离心力的作用经过旋转翼部104的流路，通过排出口104a排出到第一流体X内，随之在中空旋转轴103的内部空间103a内产生负压，由此从第一流体外部通过空气供给管106向空气供给室105吸入空气，而流入到空气供给室105内的空气向中空旋转轴103的内部空间103a内流进，并经过旋转翼部104的流路通过排出口104a排出到第一流体X内。

此时，通过手动或者电磁控制的方式可将所述开闭阀107间歇地开闭，由此可实现空气供给的充气搅拌条件和中断空气供给的非充气搅拌条件交替反复的间歇式充气装置。

图11为本发明的利用流体供给装置的充气装置的第二实施例的示意性截面图。

在本实施例中，将驱动电动机121的驱动轴122是由中空轴形成的，并将其与具有旋转翼部124的中空旋转轴123直接连接。所述旋转翼部124的内部具有流路，所述旋转翼部124的前端具有排出口124a。所述中空旋转轴123贯通驱动电动机121，并在其上端上连接有空气供给室125，在所述空气供给室125上连接有空气供给管126，在所述空气供给管126上连接有开闭阀127。

本实施例可以消除如图10所示的实施例那样的驱动轴变长或者在中空旋转轴和驱动轴之间的连接部上增加阻力的问题。

图12为本发明的利用流体供给装置的充气装置的第三实施例的示意图。

在本实施例中，将中空旋转轴133的开放的一端与大气连通，驱动电动机131的驱动轴132与所述中空旋转轴133的密闭的一端连接，由此减少空气吸入阻力。本实施例的所述驱动电动机131必须由水中电动机构成，将所述中空旋转轴133按照与大气连通的方式露出，形成自吸式充气装置，在所述中空旋转轴133的与大气连通的部分上可设置空气供给室135、空气供给管136、开闭阀137，形成间歇式充气装置。

图13为本发明的利用流体供给装置的充气装置的第四实施例的示意图。

在本实施例中，在立轴型中空旋转轴143的上方直接连接驱动电动机141的驱动轴142，在所述中空旋转轴143上设有多个内部具有流路的旋转翼部144，在所述旋转翼部144的前端设有排出144a。在所述中空旋转轴143的下端具有下部空气供给室145a，通过连接管148将所述下部空气供给室145a与上部空气供给室145b连通，通过与大气连通的空气供给管146和上部空气供给室145b将外部空气供给到所述中空旋转轴143的内部空间143a内。

所述连接管148最好由多个小口径的连接管坚固地设置，以使稳定地支承所述下部空气供给室145a。

所述多个小口径的连接管148可以由一个大口径管构成，在所述下部空气供给室145a和大口径连接管的连接部上可设置使装置的拆卸容易的拆卸装置(图中未示出)，通过开闭阀147形成间歇式充气装置的结构与其它实施例相同。

图14为本发明的利用流体供给装置的充气装置的第五实施例的示意图。

本实施例包括设置在反应槽T的第一流体内的驱动电动机151，在驱动电动机151的驱动轴152上以同轴的方式连接有中空旋转轴153，该中空旋转轴153在设置在反应槽T的底面的架子158上以可旋转的方式被支承。

另外，所述中空旋转轴153的外周上沿着圆周方向以规定的间隔的方式设有多个旋转翼部154，其旋转翼部的内部具有流路，由此与中空旋转轴153的内部空间连通。所述旋转翼部154的前端设有排出口154a。

在所述中空旋转轴153的下端连接有空气供给管156，在空气供给管156上设有开闭阀157。在所述旋转翼部154的旋转半径外侧上设有围绕旋转翼部154的壳体155，所述壳体155的上端具有直径逐渐减小的水流流入口155a，在其下端具有充气水流排出口155b。

本实施例可设置在水的深度为4～6米的较深处，可通过鼓风机经由所述空气供给管156从外部输送空气或者自吸空气来实现充气和搅拌。

所述第一至第五实施例的充气装置可以在其周围具有用来不与填充在反应槽内的流动用载体等冲撞且顺利通过水流的网部件，或者可以包括向一定的方向导向水流的各种形状的壳体。

本发明可以作为具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置来使用，该装置在气体、液体等的流体中进行工作，自吸气体、液体或者微粒子，并且在一个装置上同时具有进行混合和搅拌的自吸功能和搅拌功能，将泵、鼓风机等流体供给装置和对流体进行混合和搅拌的搅拌装置构成为一体，适用于物体相的组合为6种的反应。另外，本发明可适用于利用所述流体供给装置将第二流体的空气自吸到由液体构成的第一流体内而在第一流体内进行充气的水中充气装置。

Claims (10)

1.一种具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，其特征在于，包括：

中空旋转轴，由沿着中心轴方向具有内部空间的中空管形成，其一端部配置在第一流体内，另一端部向充满第二流体的空间延伸，使所述内部空间和所述第二流体的空间连通；

多个旋转翼部，在所述中空旋转轴的外侧壁面上沿着其周围以隔开规定间隔的方式配置，各个所述旋转翼部在所述中空旋转轴的外侧壁面上向径向外侧延伸，并在其内部具有与所述中空旋转轴的所述内部空间连通的流路，在其前端具有连通所述流路和第一流体空间的至少一个排出口；

驱动电动机，使所述中空旋转轴进行旋转。

2.如权利要求1所述的具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，其特征在于，进一步包括：流体导向装置，该装置增加从所述中空旋转轴的内部空间向所述旋转翼部的排出口移动的第二流体的流量和流速。

3.如权利要求2所述的具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，其特征在于，所述流体导向装置以与所述旋转翼部的排出口同轴的方式设置，并包括：第一喷嘴管，其一端部具有直径逐渐减小的流路，在该流路的前端具有口径相对小的混合流体排出口；第二喷嘴管，在所述第一喷嘴管的内部以与其同轴的方式设置，在外侧壁和所述第一喷嘴管的长度方向的后侧前端之间形成一定间隔的第一流体流入口，该第二喷嘴管具有向长度方向的前方端部直径逐渐减小的流路，在该流路的前端具有将通过所述旋转翼部吸入的第二流体排出到第一喷嘴管内的第二流体排出口。

4.如权利要求1所述的具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，其特征在于，所述旋转翼部通过将流路的剖面为圆形或者流线形的一个以上的管在横向接合而形成。

5.如权利要求1所述的具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，其特征在于，所述旋转翼部通过在一个板上至少贴附一个以上的中空管的方式形成。

6.一种具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，其特征在于，包括：

中空旋转轴，由沿着中心轴方向具有内部空间的中空管形成，其一端部配置在第一流体内，另一端部开放而向充满第二流体的空间延伸，使所述内部空间和所述第二流体的空间连通，在侧壁上具有使内部空间的第二流体与第一流体的空间连通的多个排出口；

多个板形旋转翼部，在所述中空旋转轴的外侧壁面上沿着其周围以隔开规定间隔的方式配置，各个所述旋转翼部在所述中空旋转轴的外侧壁面上按照围绕所述排出口的方式向径向外侧延伸；

驱动电动机，使所述中空旋转轴进行旋转。

7.如权利要求6所述的具有自吸功能和搅拌功能的流体供给装置，其特征在于，所述旋转翼部在背面上具有槽或者突起，用来对从所述排出口排出的第二流体进行更微细的分散，形成微细的阻流层。

8.一种充气装置，其特征在于，包括：

驱动电动机；

中空旋转轴，与所述驱动电动机的驱动轴连接，以由所述驱动电动机驱动，该中空旋转轴沿着中心轴方向具有内部空间，该中空旋转轴的下部浸在装在反应槽内的液体相的第一流体内，其上部前端开放而露出在所述反应槽外部的空气中，通过所述驱动电动机进行旋转的同时将所述反应槽外部的空气吸入到所述内部空间内；

多个旋转翼部，在所述中空旋转轴的外侧壁面上沿着其周围以隔开规定间隔的方式配置，该各个旋转翼部在所述中空旋转轴的壁面上向外侧延伸，并在其内部具有与所述中空旋转轴的内部空间连通的流路，在所述流路的前端具有至少一个排出口。

9.如权利要求8所述的充气装置，其特征在于，包括：空气供给管，连接在所述中空旋转轴的开放的前端，将外部空气供给所述中空旋转轴的内部空间内；自动阀，连接在所述中空旋转轴和所述空气供给管之间，以规定间隔自动进行开闭来间歇地将外部空气供给所述中空旋转轴的内部空间内，由此以间歇充气装置的方式进行工作。

10.如权利要求9所述的充气装置，其特征在于，进一步包括鼓风机，连接在所述空气供给管的前端，将外部空气强制地供给所述中空旋转轴的内部空间内。

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