CN101870522B - 微小气泡发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微小气泡发生装置,其通过将微小化的气泡吹入净化槽等水中来提高溶解氧浓度并改善水质。所述微小气泡发生装置具有罗茨泵(3),所述罗茨泵(3)设置有一对二叶罗茨转子(26),一对二叶罗茨转子(26)通过驱动马达(38)自由旋转,并容纳在泵壳(4)内,在与吸入管(45)连通的管路上设置空气导入口(46)和使所吸入的水冲击的冲击构件(50),通过罗茨泵(3)的运转,经由吸入管(45)吸入水,并且使混合有经由空气导入口(46)取入的空气的水冲击冲击构件(50),从而产生大量的气泡,并且利用罗茨泵(3)的压缩作用使气泡微小化,将含有微小化的气泡的水经由排出管(55)吹入净化槽或河流的水中。
Description
技术领域
本发明涉及一种微小气泡发生装置,其用于净化槽的曝气(aeration),或者用于通过向河流或湖沼的被污染的水中吹入微小气泡来改善水质。
背景技术
净化槽中的污水的净化通常是通过鼓风机进行曝气来实现的,具体地说,通过从在鼓风机的排气侧安装的塑料制的圆筒形空气扩散管喷出气泡来进行。但是,该空气扩散管存在如下缺点,即,产生的气泡发生膨胀或接触破裂,由此气泡消失。
在专利文献1中公开有微小气泡发生装置,所述微小气泡发生装置通过配管将喷出压力不同的2台泵的各喷出口连接,在喷出压力高的泵的吸引口上连接将空气和水一起进行供给的供给管,在喷出压力低的泵的吸引口上设置喷嘴,利用两个泵的运转时的压力差从喷嘴产生微小的气泡。在该装置中,供给至喷出压力高的泵的水储存在与吹入微小气泡的水槽不同的水槽中,并且不构成为吹入了微小气泡的水槽的水在泵与该水槽之间循环。
因此,产生如下缺陷,即,不得不特意设置对供给至喷出压力高的泵的水进行储存的水槽。
专利文献1:JP特许第3081983号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微小气泡发生装置,其通过将微小化的气泡吹入净化槽等水中,来提高溶解氧浓度(dissolved oxygen level),并且改善水质。
为了达到所述目的,技术方案1所述的发明是一种微小气泡发生装置,通过向净化槽或河流的水中吹入微小气泡来对该水进行净化,其特征在于,具有:罗茨泵,设置有一对二叶或多叶罗茨转子,所述一对二叶或多叶罗茨转子通过驱动马达自由旋转,并容纳在设置有吸入口与喷出口的泵壳内,吸入管,与所述吸入口连接,排出管,与所述喷出口连接;在与所述吸入管连通的管路上,设置有空气导入口和使所吸入的水冲击的冲击构件,通过所述罗茨泵的运转,经由所述吸入管吸入水,并且使混合有经由所述空气导入口取入的空气的水冲击该冲击构件,从而产生大量的气泡,并且利用所述罗茨泵的压缩作用使气泡微小化,将含有该微小化的气泡的水经由所述排出管吹入净化槽或河流的水中。
为了达到同样的目的,技术方案2所述的微小气泡发生装置在技术方案1所述的微小气泡发生装置的基础上,其特征在于,在河流的100~200m的长区间内进行空气扩散的情况下,在吸入侧的配管长度为20~30m、吸入扬程为3~5m时,将2台所述罗茨泵串联配置。
为了达到同样的目的,技术方案3所述的微小气泡发生装置在技术方案1或2所述的微小气泡发生装置的基础上,其特征在于,在所述排出管的前端部设置带止回阀的喷嘴。
技术方案1的发明的效果如下。
对于该微小气泡发生装置,通过罗茨泵的运转使混合有利用喷射作用从空气导入口取入的空气的水冲击冲击构件,由此产生大量的气泡,且利用罗茨泵的压缩作用使气泡微小化,将含有微小化的气泡的水吹入净化槽或河流的水中,由于微小化的气泡长时间存在在水中,从而能够提高溶解氧浓度,并改善水质。
技术方案2的发明的效果如下。
在河流的100~200m的长的区间内进行空气扩散的情况下,在吸入侧的配管长度为20~30m、吸入扬程为3~5m时,通过将2台罗茨泵串联配置能够对水进行稳定地净化。
技术方案3的发明的效果如下。
通过在排出管的前端部设置带止回阀喷嘴,能够消除一部分气泡停滞在排出管内的气穴状态,并且能够促进微小气泡的发生,而且能够将含有微小化的气泡的水放出至更远的地方。另外,在罗茨泵停止运转时,利用带止回阀的喷嘴的逆流防止作用,能够防止净化槽的污水等流入排出管内。
附图说明
图1是本发明的微小气泡发生装置。
图2是罗茨泵的纵剖侧视图。
图3是罗茨泵的局部剖主视图。
图4是三叶罗茨泵的主要部分的示意图。
图5是气泡发生管的说明图。
图6是表示气泡发生管的其他方式的说明图。
图7是表示将本发明装置设置在净化槽中的状态的说明图。
图8是表示在本发明装置中使用的罗茨泵的特性的曲线图。
图9是溶解氧量的曲线图。
图10是带止回阀的喷嘴的说明图。
具体实施方式
下面,基于附图说明本发明的优选实施方式的例子。
本发明的微小气泡发生装置B通过向净化槽或河流的水中吹入微小气泡,来提高溶解氧浓度,并且改善水质,该微小气泡发生装置B具有:罗茨泵3;吸入管45,其与罗茨泵3的吸入口5连接;排出管55,其与罗茨泵3的喷出口6连接。
如图1所示,在微小气泡发生装置B的底盘1上设置有罗茨泵3和驱动马达38。罗茨泵3在设置有吸入口5与喷出口6的泵壳4的内部设置有转子壳(rotor casing)7,其中,所述转子壳7设置为倾斜45度,所述转子壳7的吸入口部8朝向斜上方,所述转子壳7的喷出口部9朝向斜下方。转子壳7的吸入口部8的上角部7a与泵壳4的吸入口5侧的顶部4a通过壁10连接。另外,从喷出口部9的下角部7b朝横向一体地形成有凹圆弧壁11,所述凹圆弧壁11的大致中间部与泵壳4的底部4b通过纵壁12连接。13是设置在纵壁12上的旁通孔。
14、14是设置在泵壳4的周壁上的排放用孔,15是设置在泵壳4的顶部4a上的供水孔。17是与一侧的排放用孔14螺纹连接的盖,21是与供水孔15螺纹连接的盖。在与另一侧的排放用孔14螺纹连接的盖18的中心部突出设置有杆19,所述杆19的前端部插入所述旁通孔13。
在吸入口5上,经由止回阀22安装有用于与配管连接的凸缘接头23。另外,在喷出口6也安装有凸缘接头24。
在转子壳7中容纳一对二叶罗茨转子26。如图3所示,罗茨转子26的转子轴27可自由旋转地被轴承32、32支撑,所述轴承32、32安装在壳30、31上,所述壳30、31分别固定在泵壳4的两侧。在下方的转子轴27的从壳30突出的一端安装带轮34,并且经由传动带39通过驱动马达装置38对该带轮34进行旋转驱动。在转子轴27的另一端分别固定有定时齿轮35,并设置为使所述定时齿轮35、35啮合。36是安装在壳31的开口部上的齿轮罩。
在壳30、31上,在用于支撑转子轴27的轴承32的里侧设置有填料函(stuffing box)33,所述填料箱33用于容纳公知的机械密封填料。
对于罗茨转子26,利用聚氨酯橡胶材料(或腈基丁二烯橡胶材料)对除了转子轴27之外而形成的芯棒部26b的外侧进行涂敷加工(liningapplication)。
在本实施例的罗茨泵3中,采用二叶罗茨转子26,但是不限于此,能够使用图4所示的三叶罗茨转子41。
图4示出了使用三叶罗茨转子41时的微小气泡的发生状况。在该实施例中,在壳30的内侧面的相当于吸入侧之处,设置多个例如3个剪切用槽30b,所述剪切用槽30b以转子轴42所插入的轴孔30a为中心沿着半径方向延伸。剪切用槽30b的大小为宽度:5~15mm,长度:15~25mm,深度:5~10mm。另外,将剪切用槽30b的长度设计为根据罗茨转子41的旋转方向进行变化,即,使第一个剪切用槽30b的长度为从轴孔30a的内端缘至转子壳7的内径的中间位置的长度,使第二个剪切用槽30b的长度为从轴孔30a的内端缘至转子壳7的内径的3/4的位置的长度,使第三个剪切用槽30b的长度为从轴孔30a的内端缘附近至略微从转子壳7的内径突出的位置。
在另一侧的壳31上设置同样的剪切用槽。
于是,通过由罗茨转子41的叶片41a的侧边与该剪切用槽30d的角边而形成的剪切作用,流入转子壳7内的进入剪切用槽30d的夹杂物被剪切。
在与连接在罗茨泵3上的吸入管45连通的管路上设置多个空气导入口46。48是安装在与空气导入口46连接的导入管47上的开闭阀。
在与空气导入口46相比更靠近罗茨泵3的吸入口5之处的管路上,安装有气泡发生管49,在所述气泡发生管49的大径部49a中内置有用于产生气泡的冲击构件50。如图5所示,在冲击构件50的4个脚50b的上端一体地固定有圆形板50c,所述4个脚50b从装载在所述大径部49a的内底上的环50a向上方延伸。
图6示出了冲击构件50的其他方式的冲击构件53。该冲击构件53成为具有规定厚度的半圆形状,该冲击构件53相互交错地进行层叠被容纳在气泡发生管52的大径部52a中。该气泡发生管52适于在吸入的水中混入多的杂质的情况。
由此,本发明的微小气泡发生装置B构成为:通过罗茨泵3的运转从吸入管45吸入水,并且,使混合有利用喷射作用从空气导入口46取入的空气的水与冲击构件50冲击,从而产生大量的气泡,并且,通过罗茨泵3的压缩作用使气泡微小化,使含有微小化的气泡的水从排出管55吹入净化槽或河流的水中。
接着,图7示出了将本发明的微小气泡发生装置B设置在净化槽70上的状态。在图中,在吸入管45上连接有吸入导管57,所述吸入导管57到达净化槽70的底部附近。58是安装在吸入导管57的前端的过滤器。另一方面,在排出管55上连接用于使污水返回净化槽70的放出导管59。
根据该微小气泡发生装置B,利用驱动马达装置38的驱动使罗茨泵3的二叶罗茨转子26旋转,由此,净化槽70的污水经由过滤器58被吸入吸入导管57内,然后使混合有利用喷射作用从空气导入口46取入的空气的污水冲击冲击构件50,由此产生大量的气泡,接着,利用罗茨泵3的压缩作用,使气泡微小化,然后使含有微小化的气泡的污水从排出管55通过放出导管59向净化槽70内放出。
而且,使该微小气泡发生装置B运转规定时间,从而能够提高净化槽70的污水中的溶解氧浓度,并且能够改善水质。
此外,在使本发明的微小气泡发生装置在河流的100~200m的长区间进行空气扩散的情况下,在吸入侧的配管长度为20~30m、吸入扬程为3~5m时,优选将2台所述罗茨泵进行串联配置。
另外,在本发明的微小气泡发生装置中,为了消除气泡的一部分停滞在放出导管59内的气穴(air pocket)状态并且促进产生微小气泡,优选在放出导管59的前端设置带止回阀的喷嘴65。
所述带止回阀的喷嘴65在壁部66a上设置阀孔66b,所述壁部66a形成在圆筒形喷嘴主体66内的大致中间位置上,而且,可自由游动地插入与阀孔66b连通的阀室66中的橡胶制的球状阀67可与挡块66e抵接,从而使球状阀67不向外飞出。66c是形成在阀孔66b上的阀座,66f是形成在喷嘴主体66的后端上的小径的安装部。喷嘴主体66的安装部66f插入并固定在放出导管59的前端部。
此外,将所述阀孔66b的大小设置为能够将排出的水的压力维持为0.3~0.5kPa。
于是,在带止回阀的喷嘴65中,从罗茨泵3通过排出管55、放出导管59供给的含有微小化气泡的水在通过阀孔66b时流速增加,该流速增加的水在对在阀室66d内游动的球状阀67进行冲击,使气泡再次微小化,并猛地向水中吹入。
另外,在罗茨泵3停滞运转时,通过带止回阀的喷嘴65的逆流防止作用,防止净化槽的污水等流入放出导管59。
(实验1)
对于本发明的微小气泡发生装置B的罗茨泵,使用清水在下述条件下测定吸入空气量相对于吸入水量的比例。图8的曲线图使出了实验结果。
(实验条件)
罗茨泵的口径:50mm
旋转速度:630~720rpm
马达输出:1.5Kw
吸入压力:-50kPa
喷出压力:10kPa
根据实验的结果能够确认,吸入空气量相对于吸入水量的比例为10~30%(最大),通过喷射作用大量的空气与清水混合。
(实验2)
对本发明的微小气泡发生装置与比较例的气泡发生装置(使用罗茨式鼓风机和空气扩散管的以往的气泡发生装置)进行比较随着时间的经过而在清水中的溶解氧浓度的实验。图9的曲线图示出其实验结果。
(实验方法)
将无水亚硫酸钠粉末投入水槽内将溶解氧浓度调整为大致为零,之后,利用溶解氧测定仪(饭岛电子工业:DO测定计,ID-100)测定随着时间的经过的溶解氧浓度。此外,无水亚硫酸钠粉末的投入量是每100升水10~15g。
(实验条件)
水槽容积:2320升
水温:11℃
水深:1m
(本发明的微小气泡发生装置)
罗茨泵的口径:50mm
旋转速度:630~720rpm
马达输出:1.5Kw
喷出水量:200升/分钟
吸入空气量:20升/分钟、40升/分钟
(比较例的气泡发生装置)
罗茨式鼓风机的口径:20mm
旋转速度:1000rpm
马达输出:0.4Kw
吸入空气量:80升/分钟
另外,在图9中,●为本发明的装置,并且吸入空气量为40升/分钟;○为本发明的装置,并且吸入空气量20升/分钟,×为比较例的装置,并且空气量为80升/分钟;口为氧移动效率,理论计算值为100%,空气量为40升/分钟。
根据实验的结果可知,在本发明的微小气泡发生装置中,在吸入空气量为40升/分钟的情况下,在经过20分钟后,溶解氧浓度到达9.2mg/升,在比较例的装置中,即使经过40分钟也只停留在7mg/升。根据该结果能够确认,与比较例的装置相比,本发明的微小气泡发生装置能够在短时间内使水中的溶解氧浓度上升。
Claims (2)
1.一种微小气泡发生装置,通过向净化槽或河流的水中吹入微小气泡来对该水进行净化,其特征在于,具有:
罗茨泵,设置有一对二叶或多叶罗茨转子,所述一对二叶或多叶罗茨转子通过驱动马达自由旋转,并容纳在设置有吸入口与喷出口的泵壳内,
吸入管,与所述吸入口连接,
排出管,与所述喷出口连接;
在与所述吸入管连通的管路上,设置有空气导入口和使所吸入的水与所内置的冲击构件冲击的气泡发生管,所述冲击构件是在从装载在所述气泡发生管的大径部的内底上的环向上方延伸的彼此分离的多个脚的上端一体地固定圆形板而成的,所述圆形板的直径小于所述环的直径,或者,所述冲击构件为半圆形状,并相互交错地进行层叠被容纳在该气泡发生管的大径部中,
通过所述罗茨泵的运转,经由所述吸入管吸入水,并且使混合有经由所述空气导入口取入的空气的水冲击所述气泡发生管内的冲击构件,从而产生大量的气泡,且利用所述罗茨泵的压缩作用使气泡微小化,将含有该微小化的气泡的水经由所述排出管吹入净化槽或河流的水中。
2.如权利要求1所述的微小气泡发生装置,其特征在于,在所述排出管的前端部设置带止回阀的喷嘴。
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