CN102241442A - 气爆式水体增氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水体增氧装置，该装置首先把空气收集器固定在水塘的底部，然后开动空气压缩机向空气收集器充气，气泡不断地在空气收集器内累积，气泡累积到一定的体积之后，内置的检压仓会自动检查到，然后自动打开空气闸门放出气泡，巨大的气泡一下子拥向水面，把大面积的水推出水面，然后又重新落到水中，形成如同爆炸的形状，这猛烈地推动，会以水泡为中心，产生辐射四周的水浪，由于水的波动，在水中形成一个负压，新鲜的空气进入水中和水体的气体进行交换，从而达到了给水体增氧的目的。由于气泡是往上冲的，因此本发明不会因为力大而搅动了塘底的淤泥，释放了在那里的有害物质。

Description

气爆式水体增氧装置

技术领域：

本发明涉及一种水体增氧装置，特别是水产养殖、污水处理、以及溪流、湖泊等由于水的流动缓慢而大量滋生南藻，水质受到破坏，这时需要把新鲜的空气混合于水中，来置换原本在水中的有害气体，以达到增加水体溶氧量的目的，从而改善水质。

背景技术：

目前，公知想把新鲜的空气混合溶于水中，来置换原本在水中的有害气体，以达到增加水溶氧量的方法大致可以分成三大类。一、用空气压缩机(俗称：气泵)压缩空气，通过气导管送入水中，然后末端接一气石或气盘等出气泡的装置。在水里产生许多细小的气泡，达到往水中送气的效果。这一般只适合用于小面积的水产养殖，如鱼缸或鱼池等才会采用。因为气泡很小，促使水的流动性是很不够，甚至可以说在水流动这方面几乎是可以忽律。那样能接触到空气的水就局限于小气泡垂直经过的周边地方。显然这是很不足够的，因为水中有机物的分解和水中生物的呼吸，都不断地消耗氧气和释放出大量的二氧化碳及沼气，这些有害气体会停留在饲养水体里的任何一个角落。如果没有得到新鲜空气的对流，水质就会变坏，这就是俗称的死水，这种死水很不利于水中生物的生存。所以这一方法一般不会应用在大水体里。因为这样做的话，大水体要达到整个水体都有空气交换的效果，必须要很多的气头和气导管布满整个水体。对于大水体来说，这首先是不便于管理，其次是效率也差。

二、螺旋桨式及水车式搅动。它们的原理都是通过桨不断地拨动水，产生水流，由于水的流动，产生负压，达到空气交换的目的。这一般用于鱼塘和水库等的大面积水产养殖。它的缺点是横向推动水，由于水并没有被排出，只是在同一个容器里转，水又有一定的密度，产生的摩擦力和阻力都是很大的，要大面积的水体流动，方法只有增加机器的功率，消耗更多的能量。还有一点必须指出的，这样的方案由于搅动的设备是固定在水面的上方，计算搅动深度的时候是从水面往下算的。大型水体的深度，由于受天气情况等的影响很多，有时是比较难控制的，因此在现实生产中会出现这种情况，由于各种原因，水体浅了。但设备是预先购置的，如果开动增氧设备，就会搅动到鱼塘底下的淤泥，释放了停留在那的许多有害物质，这在水产养殖中是一个大灾难。因此为了留一些余量，在设备购置上都不愿意选择搅动水太深的，这样一来深水层的水流动就成了问题。也就是说这种设计，其实只适合面层水的搅动。

三、水泵式。也就是利用抽水泵把水提高，水一般高出水面，然后利用重力的作用，落回水面，造成水的流动和翻动，一方面水在出水面后更多的和空气接触，另一方面由于水的翻动，水下就会造成一个负压，空气会进入水中和原来的气体进行交换，从而达到增加溶氧的效果。这方法可以做到深水层的流动，但这样的方法也有一个很明显的缺点，就是要连续不断地搬动水往空中抛，水的比重是1，要造成一个大水流的翻动，就必须要一个大口径、大扬程的水泵，这功耗自然就大。

发明内容

为了克服现有的水体增氧装置功耗大，效率不高的或者只局限于面水搅动等缺点。本发明提供一种全新的水体增氧方法，就是气爆式水体增氧装置。方法就是先选择搬动比水轻很多的空气到水下，但不像用气石那样马上把空气直接放到水中，而是用特别设计的容器收集其来。然后慢慢累积到一定的数量，突然打开空气闸门，以一个大气泡的形式全部放出，巨大的气泡往上推动水，使得大面积的水激烈地往上冲，气泡一直把这些水推出水面，然后在水面形成如爆炸的状态。被推出水面的水又重新落到水面上。这样整个水体就会以水泡为中心，产生辐射四周的水浪。气泡越大水浪越大，辐射的面积也越大。水浪搅动的过程，根据原理知道会产生负压，空气就会进入水中，和原来水中的气体进行交换，从而达到增氧的目的。还有一点就是，这样的设计可以根据搅动水层深度，而把气泡释放点设计在这一预定点的高度，使得在这个面以上的水都被搅动。也就是说本发明是可以先避开不能搅动的部分来安装设备的，而往上的部分不管水位如何变化，都一一给彻底搅动，这就很好地解决了深层水翻动的问题，而又不会搅动到塘底的淤泥，这在水产养殖业是至关重要的。利用水浪的余波来不断地、反复地推动水，辐射更大面积，这就能大大提高效率。

本发明设计，首先是利用了水体和气体的比重不同，选择了比较轻的空气作为搬动的对象，而又采用了一个巧妙的方法，就是加了一个空气累积的方法。因为根据浮力原理可以知道，气泡产生的向上推力是等于，这个气泡体积所对应的相同体积的水的重量。也就是说，一公升体积的气泡，在水下可以产生一千克的推力(以水的比重为1来计算)，但我们不需要用一千克的力来搬运这些气体，只需要克服相应的摩擦力和水压就可以。而又用了小量搬运的方法，也就是说受到水的压力也是很小的。第二点必须指出的是本发明设计的装置由于采用了能量累积的过程，也就是说我们不需要一台功率很大的空气压缩机，而能够在水下产生一个非常巨大的力，从而在水中造成一个极大的水浪波，再利用这水浪能来推动整个水体，达到不留死水位的目的。这脉动式的推动也刚好符合了有害气体同样需有一个累积的过程，只要我们能及时地进行空气交换，水中的有害气体就会被控制在一定的范围，也就达到了平衡水体里气体成分的目的，也就是通常说的对水体进行了增氧。

根据上面的概述可以知道，本发明设计产生推动力的大小和空气压缩机的功率没有直接的关系，只和空气收集器的大小以及其设计的控制点有关。空气压缩机的功耗和压缩运输空气的数量能力只决定了气泡往上冲的频率，也就是搅动水的频率。这频率就是空气和水中气体交换的频率，只要其气体交换的有效性大于水体有害气体累积的速度即可。这样首先体现出来的就是节能。这不需要大功率设备来搅动大水体的方法，其意义还有很重要的一点，水体增氧设备的安装再不需要依赖电源的铺设，而可以用流动性很大的电池或太阳能，这样对于一些山塘之类的边远生产场所极为有用。

本发明设计控制气泡是否放出，是利用了当气泡体积累积达到一定的程度，会在空气收集器内部特别设计的检压仓内，产生一个压差的原理来控制空气闸门的开和关。也就是说气泡体积达到设计要求就放气泡，不够体积就关。而没有另外再加任何的电子控件。

本发明其技术方案是：首先在盛水容器(如鱼池、鱼塘等)的底部沉入或固定好一个空气收集器，空气收集器必须能承受准备收集的空气体积所产生的浮力，也就是说在这空气体积下产生的浮力不足以使空气收集器整个浮起或破裂。空气收集器上部有放气口，放气口下面紧连一个检压仓，检压仓上部有一个空气闸门，空气闸门是用橡皮物质做的，当检压仓的压力大于放气口时，空气闸门被上顶，关闭空气收集器的放气口。检压仓接出一条引压管一直连通到空气收集器上部外面的水体。当空气收集器收集空气压缩机送来的空气时，空气收集器里的气泡由于比重的问题一定是往上聚，而把水往下压，水就从进排水孔排出，当水位线到达引压管最低点的切线面时，引发检压仓里的压力产生变化，空气闸门被往下拉开，聚集在空气收集器上方的气泡立即通过导气孔再进入放气口，直接冲向了水面，形成一波放气泡的过程。

检压仓其检压的原理是当空气收集器里注满水的时候，检压孔在检压仓的下部，它引入的水压是下水压，因此在空气闸门的下方的压力要比正对着放气口上方的要大，空气闸门这时处于美闭状态。当空气收集器里的气泡不断增加，气泡和水的结合线到达检压孔时，检压仓里的原来注满的水，开始慢慢给被检压孔引入的气泡通过引压管从引压孔顶出，但这对空气闸门还是处于关闭状态，因为这时检压仓里的气泡产生的力还是向上的，当气泡越来越大，沿着引压管往下到达最低点时，检压仓里的气泡就会拐了一个弯，沿着引压管的后段往上冲，这一冲直接带动了检压仓里面的气泡流动，检压仓里面气泡这样大面积的流动，必然产生负压，空气闸门就这样被拉下打开。

由于空气收集器里面的气泡被放，水从进排水孔重新涌入，水线越过了检压孔，引压管的后段又重新注满了水，检压仓再没有流动的气泡，检压仓的压力升高，空气闸门被往上顶，重新关闭放气口，气泡又被重新聚集到空气收集器上部，就是这样一个循环接一个循环，气泡就这样累积到一定的程度才会被瞬间放出。放出的气泡体积大小，从上面的原理可以知道，是等于引压管最低点切面到检压孔切面之间的容积。这样在本发明中，只要改变引压管最低点高度，就可以立即改变放出气泡的体积，从而也改变了气泡对水的推力。

总结本发明和以往的水中增氧设备的区别及优点：1)结构简单，空气收集器直接就可以沉入水底，没有了在水面固定的一切设备，对于大水体来说，其建设费用远低于以往的任何一种增氧装置。2)选择比重轻的空气进行搬运，然后累积，造成一个大气泡向上推水，让水产生大水浪辐射到整个水体，这样的运行成本低，而工作效率却很高，能用很低的运行成本做到大面积水体的波动。3)可以从下往上准确地选择水层深度来进行搅动增氧，而不像以往的面水搅动式的增氧方式那样，由于水深度的变化而搅动了水塘底下的淤泥，而导致有害物质的释放。4)冲出水面的大气泡，对紧贴水体的空气也有很大的推力，就是说不单只水体里空气进行了有效的交换，在水体表面上的空气也同时进行了一次气体对流。5)本发明和螺旋菜式搅动、水车式搅动及水泵式增氧装置比较，由于不需要在水申铺设电线，其生产的安全性大大提高。6)由于本发明整个系统不需要很大功率的电器附件，其流动性大大增加。

附图说明

下面结合附图和实施案例对本发明进一步说明。

图1是空气闸门关上正在进行气泡累积

图2是气泡的体积累积到一定的程度，空气收集器里的水线低过了引压管最低点，空气闸门打开，气泡通过放气口放出。

图1、图2中的名称：1.盛水容器，2.空气压缩机，3.气导管，4.水，5.空气收集器，6.放气口，7.引压孔，8.检压仓，9.空气闸门，10.检压孔，11.引压管，12.进排水孔，13.气泡，14.导气孔

具体实施方式：

具体实施方案，如图1空气收集器5固定在盛水容器1底部，盛水容器1装满了水4，空气压缩机2和空气收集器5之间用气导管3连接起来，开动空气压缩机2，气泡13开始在空气收集器5的上部累积，水4慢慢被往下压，并通过进排水孔12排出空气收集器5。这时由于检压仓8的压力高于放气口6，空气闸门9被往上顶压而处于关闭状态，放气口6这时没有气泡13放出。随着时间的延长，空气压缩机2压缩送来的气泡13越来越多。

在空气收集器5里面的水4和气泡13的交合线低于检压孔10之后，气泡13开始进入检压仓8的下部；检压仓8以空气闸门9为界限，分成上下两个互不相通的仓体。但这时没有立即打开空气闸门9，而是等气泡13把水4通过引压管11压出，气泡13到达引压管11的最低点，检压仓8里的气泡13突然通过引压孔7放出，由于检压仓8下部里的气泡13的流动，检压仓8下部的压力低于放气口6，空气闸门9被往下拉，这时处于打开状态，气泡13立即通过导气孔14进入放气口6，然后空气收集器5里的气泡13大部分从放气口6放出到盛水容器1中，如图2示，形成往上的推力。这之后水4就从进排水孔12涌进，一直超过了检压孔10，检压仓8下仓再没有气泡13排出，检压仓8下仓压力回升，空气闸门9被往上顶压而处于关闭状态，空气闸门9又恢复到如图1的所示状态。

Claims (6)

1.一种水体增氧装置，该装置包括沉入水底的空气收集器，空气收集器上部有放气口；放气口下面有空气闸门；空气闸门固定在检压仓上方；检压仓的上部开有导气孔，导气孔在空气闸门打开的时候是和放气口连通的；但导气孔被空气闸门与下面的仓体完全隔开，也就是以空气闸门为界，检压仓是分上下两个仓体；下检压仓开有检压孔，并且还引出一条引压管，引压管必须有一个垂下的最低点是比检压孔要低，这两个点的切面之间的容积就是放出气泡的体积，引压管的另一端固定在空气收集器的上部，并且穿出空气收集器外壁形成引压孔；空气收集器的底部和水塘底不是密闭的，水是可以通过进排水孔进出；空气收集器可通过气导管接收空气压缩机送来的气泡，并且累积，然后根据检压仓和放气口之间的压差来决定是否放出气泡。

2.根据权利要求1所述的水体增氧装置，其特征是：所述放气口是设立在所述空气收集器的上方。

3.根据权利要求1所述的水体增氧装置，其特征是：所述引压管的垂下最低点不能低于空气收集器的进排水孔。

4.根据权利要求1所述的水体增氧装置，其特征是：改变引压管垂下最低点的高度，直接改变装置放出气泡的体积，而改变推动水的力。

5.根据权利要求1所述的水体增氧装置，其特征是：检压孔和引压管可以开在检压仓的侧面，只要比空气闸门低，位于检压仓的下仓位。

6.根据权利要求1所述的水体增氧装置，其特征是：空气闸门的关闭，能切断放气口和导气孔之间的气泡流动，相反打开就是互通。 

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