CN102197790A

CN102197790A - 水族箱的水过滤系统

Info

Publication number: CN102197790A
Application number: CN2010101340591A
Authority: CN
Inventors: 蔡琦; 王焱
Original assignee: Shanghai Qibao High School
Current assignee: Shanghai Qibao High School
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-09-28

Abstract

本发明涉及一种水族箱的水过滤系统，包括一设于水族箱下部水位的气泡收集装置，所述气泡收集装置的内腔连接一引自水族箱外部的进气管，所述气泡收集装置的内腔还连接一引向水族箱上部水位所设过滤装置的输送管道，所述输送管道或气泡收集装置内腔中设有一气泡石。该系统利用气泵把空气压入水下产生大量气泡，气泡在浮力的作用下从水底浮上水面时带动水流形成循环水流并进行过滤，是一套结合了增氧和过滤两种功能的高效率水质处理系统，能够达到节能减排的效果。

Description

水族箱的水过滤系统

技术领域

本发明涉及一种水族箱的水过滤系统。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，居民们养宠物的越来越多，漂亮的热带鱼、可爱的小乌龟、小虾小蟹等都是最常见的水养宠物，养鱼的关键在于保持水体的清洁和一定的氧溶解量。如果不用气泵或水泵保持水中的氧溶解量，或者疏于清理水族箱中的污染物(主要是鱼的排泄物、水草的枯叶以及吃不完的鱼食等)，那用不了多久水体就会变得浑浊甚至发绿，鱼儿们便会纷纷病倒了。

现有技术中常用的水族箱过滤系统是结合了离心式水泵的上部过滤系统，离心式水泵是利用水的离心运动的抽水机械，由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成；通电后叶轮转动，带动水流的旋转，依靠离心力的作用将水送到水面以上的过滤系统。而上部过滤系统通常是指架放在水族箱上方的传统滤槽式过滤器，如图1所示现有技术中水族箱的上部过滤系统，在水族箱11箱体内部设有潜水泵13，通过潜水泵13的作用，水流沿输送管131被抽送到上部过滤盒12中进行过滤，进而形成了如图中箭头方向所示的水流循环系统；上部过滤系统的优点主要有：价格一般，使用广泛，效果不错，维护方便。但这种过滤系统的缺点也很明显，主要表现在以下方面：

(1)、功率大(大致在10～18瓦间)；虽然通常情况下功率大时效果会好，适用于大中型水族箱，但大功率的系统运作时噪音也较大，甚至会影响休息、睡眠，不适用于居家使用；

(2)、使用时“造浪”剧烈，鱼会被抽水机冲得上下翻滚；

(3)、产生水面波动，会造成CO₂逃逸，影响水草的生长；

(4)、粗大的杂物有时会被粉碎后喷回水池，造成更严重的污染；

(5)、体积不能太大，否则严重影响美观，导致过滤器腔体较小，放置过滤材料的空间不够，导致过滤效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有较好增氧效果，且工作时动作不是很大的水族箱水过滤系统。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种水族箱的水过滤系统，包括一设于水族箱下部水位的气泡收集装置，所述气泡收集装置的内腔连接一引自水族箱外部的进气管，所述气泡收集装置的内腔还连接一引向水族箱上部水位所设过滤装置的输送管道，所述输送管道或气泡收集装置内腔中设有一气泡石。

作为本技术方案的进一步改进，所述输送管道靠近气泡收集装置内腔的一段为竖直管道。

也作为本技术方案的进一步改进，所述气泡收集装置内腔中设有所述气泡石，所述进气管设有一伸入所述气泡装置内腔的进气口，所述气泡石靠近所述进气口。

作为本技术方案的更进一步改进，所述气泡石位于所述输送管道的正下方。

作为本技术方案的优选实施例之一，所述气泡收集装置为钟罩式结构，所述钟罩式气泡收集装置的底部设有进液口；或者在侧部设有进液口。

采用该技术方案的水族箱的水过滤系统，基于空气动力的基本原理，可以利用气泵把空气压入水下产生大量气泡，气泡在浮力的作用下从水底浮上水面时带动水流形成循环水流并进行过滤，是一套结合了增氧和过滤两种功能的高效率水质处理系统，能够达到节能减排的效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作一详细说明。

图1为现有水族箱水过滤系统结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2中气泡收集器的实施例之一；

图4为图2中气泡收集器的另一实施例。

图中：11、21——水族箱 12——上部过滤盒 13——潜水泵 131——输送管

22——滤材盒 23、23a、23b——气泡收集器 231——气泡石/气石 232

——进气管 233——提升管道 234——横向管道

具体实施方式

如图2所示水族箱的水过滤系统，主要基于空气动力的基本原理；连接气泵的进气管232通向气泡收集器23内腔，设于气泡收集器23内腔中的气泡石/气石231正对进气管232的进气口，由外部导入的气体经气泡石231的作用变成若干个小的气泡并与液流混杂经竖直的提升管道233上升后，流经横向管道234再输送到水族箱21上部水位设置的滤材盒22进行水体的过滤，最终形成图中箭头所指示的水流循环。

其工作原理是通过气泵将空气压入水中，通过气石的作用使空气变成无数个小气泡；在浮力的作用下，小气泡会直接加速上升，同时由于水体粘滞阻力的作用使气泡周围的水也随之上升；这时候空气与水充分接触，大大提高了水体的氧气溶解量，同时水的流动会驱使附近的杂质随水流通过提升管道和横向管道到达滤材盒，做到过滤和净水的效果。

虽然本水过滤系统功率相对较小，可能不适用于大型水族箱，但其缺点明显：

(1)、成本低，功率相对很小，且无噪音；

(2)、不会有剧烈的水波，且充氧效果显著；

(3)、气泵外置，且气泡收集器可做成透明的，因而不会影响水族箱内的容积或美观。

下面的实施例给出了本系统结构增氧效果的实验验证依据：

由于水生生物是通过溶解在水中的氧气呼吸生存的，所以氧溶解量是水中生物在水中生存的重要指标之一。一般来说，水体溶氧饱和，溶氧量达到5毫克每升以上时，鱼类才能健康地生存，有一些品种甚至需要超过10-12毫克每升的溶氧量；当溶氧量在2毫克每升至5毫克每升之间时，鱼会浮上水面吞入空气，同时摄食等活动也会受到影响；当水体严重缺氧，溶氧量低于2毫克每升时，鱼便会大量死亡。

溶氧不仅对鱼类的生存以及摄食、生长、繁殖和发育等各生命机能都会产生直接作用，而且也产生各种间接影响。良好的溶氧条件，能促进水体好氧性细菌活动加剧，从而加速了水中有害物质的分解，改善水质，促进鱼体的生长，发育。相反，溶氧条件差，有机物分解慢，甚至产生氨、亚硝酸盐等有害物质，影响鱼的生长和发育；在水体严重缺氧时，还会引起厌氧性细菌滋生，使环境变得对鱼类和其它水生生物更加有害。

为了验证本系统结构对提高水体溶氧量的作用，本实验利用Vernier探究实验系统对使用了基于空气动力过滤系统的水族箱进行了水体溶氧量的测量和对比。

具体实验条件如下：

水族箱尺寸：40×30×40cm

储水量：48L

水生生物：体长约7cm左右的金鱼共7条

过滤系统：由1.5W气泵组建的本发明提供的水过滤系统

在没有任何过滤系统、增氧设备的情况下，水体的溶氧量保持在6.0毫升每升左右(室温5～10摄氏度)。虽然水体溶氧量处于溶解、消耗的动态平衡状态，但是气温、气压、水体污染程度的变化都会降低水体的溶氧量，因此如此低的溶氧量对于水体中的水生生物而言已经是非常危险了。

在打开由1.5W气泵组建的本系统模型后，每隔5分钟测量一次水体溶氧量，得到下表1中的数据和表2的曲线：

时间(单位：分钟)	氧溶解量(单位：毫克每升)
		0	6.2
5	7.3
		10	7.8
15	8.1
		20	8.3
25	8.4
		30	8.4
35	8.5
		40	8.6

45	8.6
		50	8.7
55	8.7
		60	8.7

表1

表2

通过以上表1和表2中的实验数据可以看出，本过滤系统能够在一小时内将48L水体中的氧溶解量迅速提高至8.7毫克每升并且保持氧溶解量的动态平衡，在工作12小时后测得水体溶氧量保持在9毫克每升左右。由此可见，该基于空气动力的过滤系统在进行过滤的同时能够有效地保持较高的氧溶解量，改善水质。

下面的实施例对本系统的可行性进行实验论证：

评价过滤系统最重要的指标是过滤系统的水循环量大小，一般要求每小时循环5倍于水族箱体积的水才可以到达水族箱内合适的净水效果。本实验通过与利用现有技术中上部过滤系统技术的某品牌水泵进行对比分析；相关条件参数分别如下：

上部过滤系统：某品牌RS168A多功能滤水器。水泵功率：18W

本发明系统模型：某品牌hp-880气泵，功率：1.5W

下表3给出了经8组实验后采集的水流量对比数据(单位：毫升每秒)：

组别	1	2	3	4	5	6	7	8	平均	换算单位
											现有水泵系统	68.8	69.7	71.9	75.3	74.1	74.5	76.9	74.6	73.2	263.8升每小时
本系统	38.7	41.8	39.3	43.9	42.2	48.9	44.6	47.2	43.3	156.0升每小时

表3

由表3提供的对比实验可以看出，基于空气动力的本发明水过滤系统产生的水流量足以满足储水量31升，相当于长40厘米、宽30厘米、水深26厘米的水族箱过滤所需的流量。此外，本过滤系统虽然形成的水循环流量仅超过水泵流量的一半，但是如果除以各自的功率，即可得到单位功率的水流量，如下表4所示：

表4

由表4可见，该空气动力型水过滤系统工作效率远远高于传统的水泵式过滤系统的工作效率，同时也证明了本过滤系统的可行性。在相同的中等大小的水族箱中空气动力型系统完全可以替代传统水泵系统，而且净水效果也不比上部过滤系统差。根据数据对比，空气动力系统做到了净化水体、充氧的同时，也达到了节能减排的目的。

另外，除了提升管道的内径和长度能影响水流量的大小，气泡收集器的进水口形状也会形成水流的形成，影响净水效果。图3和图4即为本发明提供的两种结构。分别为在外壳呈钟罩型结构的气泡收集器23a或23b的下部或侧部开设有进液口，便于水体进入气泡收集器内腔，开始相应的水流循环。

其中图3的底吸式进水口结构，其优点是可以较容易地吸起水族箱底部的杂物，而且更易于与底部过滤系统相结合，但通过实验可以发现其缺点是收集器与提升管道的连接处有较多的湍流，水流互相碰撞冲突形成许多小漩涡，导致能量损耗的增加，相应会降低过滤系统的工作效率。

图4的侧吸式进水口结构，通过实验观察可以发现，相对于底吸式结构，侧面流入的水流更清晰可辨、流向一致，流体的运动更规则，几乎没有产生漩涡，自然效率更高，但其缺点是难以将沉在底部的杂物吸入过滤系统，也无法与底部过滤相结合。

本发明的优点主要有：

1、成本低廉，一套系统成本可以控制在20元以内；

2、节能环保，一般气泵的功率小于2W；

3、气泵的噪音远低于水泵，几乎没有什么噪音；

4、结合了增氧和过滤两种功能，高效节能；

5、能够吸起较大块的污染物，不会将污染物打碎，也不会被卡住；

6、水循环较大，可以用于中等大小的水族箱；

7、水面波动较小，防止二氧化碳溢出，有益水草的生长；

8、过滤棉放置在出水口，不容易堵塞，方便清洗和维护；

本发明提供的基于空气动力的水族箱的水过滤系统是一种结合了过滤和增氧双重功能的水过滤系统；通过流量测定发现工作效率远远高于水泵的工作效率。该水过滤系统完全可以代替传统的水泵过滤系统，具有成本低廉、节能环保、无噪音、不易堵塞、故障率低、方便清洗维护等诸多优点，十分值得推广使用。

Claims

1.一种水族箱的水过滤系统，其特征在于，包括一设于水族箱下部水位的气泡收集装置，所述气泡收集装置的内腔连接一引自水族箱外部的进气管，所述气泡收集装置的内腔还连接一引向水族箱上部水位所设过滤装置的输送管道，所述输送管道或气泡收集装置的内腔中设有一气泡石。

2.根据权利要求1所述水族箱的水过滤系统，其特征在于，所述输送管道靠近气泡收集装置内腔的一段为竖直管道。

3.根据权利要求1所述水族箱的水过滤系统，其特征在于，所述气泡收集装置的内腔中设有所述气泡石，所述进气管设有一伸入所述气泡装置内腔的进气口，所述气泡石靠近所述进气口。

4.根据权利要求3所述水族箱的水过滤系统，其特征在于，所述气泡石位于所述输送管道的正下方。

5.根据权利要求1所述水族箱的水过滤系统，其特征在于，所述气泡收集装置为钟罩式结构，所述钟罩式气泡收集装置设有连接其内腔与水族箱水槽的进液口。

6.根据权利要求5所述水族箱的水过滤系统，其特征在于，所述气泡收集装置的底部设有所述进液口。

7.根据权利要求5所述水族箱的水过滤系统，其特征在于，所述气泡收集装置的侧部设有所述进液口。