CN105819566B - 曝气环及包括其的曝气器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种曝气环，所述曝气环为中空的截头圆锥形，曝气环的圆周面的延伸方向相对于水平方向成一个倾斜角度，所述倾斜角度的范围是45°‑75°，所述曝气环厚度均匀，其圆周面的至少一面具有贯穿曝气环周面分布的槽，槽的深度为0.01至1mm，槽的宽度为0.01至1mm。本发明还提供一种包括至少两个曝气环的曝气器，本发明的曝气器的曝气孔通过曝气环之间的紧密套合形成，结构紧凑、易于安装，并且可以防止由于内侧配合紧、外侧易松动而出现的曝气孔内紧外松、出气不均匀的问题。

Description

曝气环及包括其的曝气器

技术领域

本发明涉及用于对液体环境充气的设备，更具体而言，涉及一种用于曝气池的曝气环及包括其的曝气器。

技术背景

在液体环境(例如鱼塘、水族馆、家用鱼缸、微生物培养池、污水处理池等)中，有时需要充气(包括充氧)，将气体送入液体体系内，这类充气设备称为曝气器，如果输送的气体主要是氧气时，又称为曝气增氧设备。在培养微生物以净化污水的体系中，曝气增氧设备有许多种，其中最为普遍使用的是机器搅拌曝气增氧设备和鼓风曝气增氧设备。现在污水处理厂使用的大部分鼓风曝气增氧设备是刚玉曝气器(砂轮材质曝气器的孔经烧结成型)和橡胶膜片曝气器(橡胶膜片材质上通过机器打孔和激光打孔)等曝气增氧设备。现有曝气器的曝气口(砂轮材质)都是固定孔，由于气体中含有油分和灰分，刚玉曝气器的曝气口易堵塞，从而运行中的阻力迅速加大，电耗迅速增加，以致无法运行，因此，不可再生的刚玉曝气器容易造成二次污染。对于橡胶膜片曝气器，已有数据表明，机器打孔和激光打孔的橡胶膜片材质的曝气口开孔运行阻力大，易老化撕裂，寿命短，长期运行气泡不均匀，氧利用率不高，电能损耗大，适应性差，且维修困难，影响长期运行效果。

鉴于上述提及的曝气口易堵塞、易撕裂、氧利用率不高、耗电多等问题，期望提供一种曝气器能解决上述问题，实现高效、节能、可持续地运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种塑料环曝气器和用于该曝气器的曝气环，以克服现有技术的问题。

为此，在本发明的第一方面，提供一种曝气环，其为中空的截头圆锥 形，所述曝气环的圆周面的延伸方向相对于水平方向成一个倾斜角度，所述倾斜角度的范围是45°-75°，所述曝气环厚度均匀，其圆周面的至少一面具有贯穿曝气环周面分布的槽，其中槽的深度为0.01至1mm，槽的宽度为0.01至1mm。

另一方面，本发明还提供一种曝气器，包括：

至少两个曝气环，其为中空的截头圆锥形，所述曝气环的圆周面的延伸方向相对于水平方向成一个倾斜角度，所述倾斜角度的范围是45°-75°，所述曝气环厚度均匀，其圆周面的至少一面具有贯穿曝气环周面分布的槽，槽的深度为0.01至1mm，槽的宽度为0.01至1mm，所述曝气环同轴地相互紧密地套合；

一个安装盘，所述安装盘包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面上设有支撑曝气环的支架，使得至少两个曝气环和第一表面之间存在允许气体流通的气流空间，并且所述安装盘在第二表面上设有用于连接进气管道的管道接口，所述管道接口的一端连接进气管道，另一端设有允许气体流动至所述第一表面的气孔；

一个紧固装置，所述紧固装置穿过最内侧的曝气环的中空部分安装在所述安装盘上，并且将所述曝气环压紧在安装盘上。

本发明的曝气器的优点是，曝气孔通过曝气环之间的紧密套合形成，结构紧凑、易于安装，并且可以防止由于内侧配合紧、外侧易松动而出现的曝气孔内紧外松、出气不均匀的问题。此外，本发明的曝气器有利于通过加大通气量而将污染物冲出，使微孔重新处于“干净”状态。这样，可以克服刚玉曝气器，橡胶曝气器等曝气增氧设备固定开孔存在运行阻力大、易堵塞、易老化撕裂、氧利用率运行不高、耗电、维修困难、不可再生等问题。

附图说明

现将参照附图详细地描述本发明的优点、特征，在附图中，各部件未必按比例绘制，其中：

图1是根据本发明的曝气器的一个实施方案的示意图；

图2是根据本发明的曝气器的剖视图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应理解，以下实施方案仅是举例性的，对本发明不构成限制。本发明的保护范围由权利要求书限定。还应理解，在实施本发明的过程中，不必包括下述实施方案中的所有技术特征，这些技术特征可以有多种组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，词语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所示的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书中，为叙述的方便与简明，以曝气器中安装盘的第一表面和第二表面处于水平方向的方位为准，此时认为曝气器处于水平方向，与其垂直的方向定义为竖直方向，上述对于方向的限定不能理解为对本发明的限制。

本发明的曝气环，其为中空的截头圆锥形，曝气环的圆周面的延伸方向相对于水平方向成一个倾斜角度，所述倾斜角度的范围是45°-75°，所述曝气环厚度均匀，其圆周面的至少一面具有贯穿曝气环周面分布的槽，其中槽的深度为0.01至1mm，槽的宽度为0.01至1mm。

优选地，所述曝气环的圆周面的延伸方向与水平方向形成的倾斜角度的范围是55°-65°，更优选地，所述倾斜角度为58-62°。有利的是，

由于曝气环设有倾斜角度，则相邻的曝气环之间彼此作用有水平方向和竖直方向的力，使得曝气环能够在水平和竖直方向上被压紧，从而降低曝气环在曝气过程中由于气压可能造成的曝气环脱离安装盘和曝气环相互脱离的可能性。另外，所述槽的深度优选地为0.05-0.5mm，更优选0.07至小于0.1mm(即0.07-0.1mm，但是不包括0.1mm)。槽的宽度优选地与槽的深度相同，槽的宽度优选地为0.05-0.5mm，更优选0.07至小于0.1mm(即0.07-0.1mm，但是不包括0.1mm)。曝气环的高度(按竖直方向上的距离计，而不是按斜面长度计)为0.5-2.2cm，优选0.8-1.8cm，更优选 1.0-1.5cm；曝气环的厚度为0.4-1.5mm，优选为0.5-1.25mm。

可选地，曝气环的内圆周面具有贯穿曝气环周面分布的槽，槽在截头圆锥形的顶部和底部均有出口，中间沿截头圆锥形的面延伸，优选以直线延伸。或者，曝气环的外圆周面具有贯穿曝气环周面分布的槽，或者曝气环的圆周面两面都具有贯穿曝气环周面分布的槽。另外，优选地，槽在曝气环上的延伸方向可交于一点，从而使槽的延伸方向形成一个圆锥体的周面。这样的布置的优势是，可以在曝气环上布置尽可能多的槽，增加曝气孔的数量，从而增加曝气效率。

本发明的曝气器包括至少两个曝气环，其为中空的截头圆锥形，所述曝气环的圆周面的延伸方向相对于水平方向成一个倾斜角度，所述倾斜角度的范围是45°-75°，所述曝气环厚度均匀，其圆周面的至少一面具有贯穿曝气环周面分布的槽，槽的深度为0.01至1mm，槽的宽度为0.01至1mm，所述曝气环同轴地相互紧密地套合；

一个安装盘，所述安装盘包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面上设有支撑曝气环的支架，使得至少两个曝气环和第一表面之间存在允许气体流通的气流空间，并且所述安装盘在第二表面上设有用于连接进气管道的管道接口，所述管道接口的一端连接进气管道，另一端设有允许气体流动至所述第一表面的气孔；

一个紧固装置，所述紧固装置穿过最内侧的曝气环的中空部分安装在所述安装盘上，并且将所述曝气环压紧在安装盘上。

根据本发明的一个优选实施方案，所述安装盘外缘处具有周壁，周壁在竖直方向从第一表面向远离第一表面方向延伸，所述周壁的内侧与水平方向之间形成的角度与曝气环的倾斜角度相对应，使得所述周壁的内侧能够完全贴合与其相邻的曝气环的外圆周面。这有利于曝气环在安装盘上的固定，防止曝气环与安装盘脱离。

根据本发明的一个实施方案，所述安装盘的周壁的高度等于曝气环的高度(按竖直方向上的距离计)。然而，所述安装盘的周壁的高度也可大于或小于曝气环的高度。

根据本发明的一个优选实施方案，所述紧固装置完全贴合与其相邻的曝气环的内圆周面。所述紧固装置可选地为楔形塞与螺栓的组件，该楔形 塞的侧壁相对于水平方向的倾斜角度等于曝气环的倾斜角度。所述紧固装置还可以与所述安装盘一体形成的一个板状构件，以用于固定曝气环。

另外，应注意，不同曝气环的高度优选地是相同的，可替代地，也可以采用不同高度的曝气环。

优选地，本发明的曝气器包括多个套装在一起的曝气环。不言而喻，在这种实施方案中，各曝气环的直径不同，但是足以保证它们可以以大环套在小环上的方式套装，并以它们各自具有的槽与相邻的曝气环的光滑表面配合形成曝气孔。因此，优选地，曝气环的圆周面单面开槽；如果槽开在内圆周面，则所有的曝气环均将槽开在内圆周面；如果槽开在外圆周面，则所有的曝气环均将槽开在内圆周面。更为优选地，曝气环的外圆周面开槽，以允许有更大的操作和加工空间。

根据本发明的一个优选实施方案，所述安装盘的第一表面上的支架可以是与第一表面一体成型的凸棱、网状隔板等。

根据本发明的一个优选实施方案，所述紧固装置被安装到安装盘的基本中间位置。

根据本发明的一个优选实施方案，所述曝气器还包括间隔环，间隔环是圆周面两面均为光滑表面的曝气环。

根据本发明的一个优选实施方案，所述间隔环被放置在相互贴合的两个表面均分布有槽的相邻两个曝气环之间。以此方式，间隔环可以将两个相向分布有槽的表面隔开，从而在间隔环与曝气环之间形成曝气孔。可选地，间隔环具有弹性，通过增大进气压力，使得间隔环发生弹性变形，从而调整间隔环与曝气环之间的间隙，将堵塞的污物吹出。

根据本发明的一个优选实施方案，所述安装盘第二表面上还设有加强筋，用于增加安装盘的强度，防止安装盘变形扭曲等。

根据本发明的一个优选实施方案，所述曝气器还包括固位装置，所述固位装置穿过安装盘和曝气环，防止所述安装盘与曝气环相对窜动。

根据本发明的一个优选实施方案，所述曝气器还包括预应力圈，所述预应力圈有弹性，设置在紧固装置与曝气环之间，或者设置在安装盘的内周壁与曝气环之间，所述预应力圈优选地由橡胶或塑料制成。预应力圈厚度为0.2-0.5mm，优选0.25-0.40mm，其直径按实际需要确定。当增大进气压力，曝气孔中的压力随之增加，曝气环之间的相互作用力也随之增加， 则预应力圈被压缩可发生弹性变形，相应地，曝气环之间的间隙变大，曝气孔中的污物被吹出，从而达到净化曝气孔的目的。由于预应力圈具有弹性，随着压力减小，预应力圈可恢复原位，曝气环之间的间隙也随之恢复，曝气器以原有的曝气孔大小曝气。事实上，前述间隔环为弹性时，也可以起预应力圈作用。

根据本发明的一个优选实施方案，在安装盘的内周壁和紧固装置上分别设有用于部分容纳预应力圈的凹槽。

本发明的塑料环曝气器中，各部件(例如曝气环、安装盘、管道接口、紧固装置等)可以采用塑料、橡胶和延展性金属(例如铝、钢、合金等)制成。

本发明的塑料环曝气器各部件可以采用本领域已知的方法制造，例如采用注塑等方法制造。各部件的组装方式基于其各自结构和功能不言自明，在此不作赘述。

本发明的塑料环曝气器可以用于各种液体环境(例如鱼塘、水族馆、家用鱼缸、微生物培养池、污水处理池等)中，对液体环境充气(包括充氧)。

以下结合附图对本发明作进一步示例性说明。

下面根据图1-2描述根据本发明实施方案的一种曝气器，其中本实施方案中的曝气器为直径为300mm塑料环曝气器。如图1所示，曝气器01包括：安装盘1、曝气环2和紧固装置3，紧固装置3被安装到安装盘1的基本中间位置，不同直径(本文中该直径为截头圆锥形的小端的直径)的曝气环2相互紧密地套合，最内侧的曝气环2与紧固装置3贴合，最外侧的曝气环2与安装盘1的内周壁贴合，从而在安装盘1上形成曝气器。如图所示，紧固装置3从曝气环2的中空部分穿过，借助于螺栓4和螺母6安装到安装盘1上，使得紧固装置3压紧曝气环2。可选地，紧固装置3可以与安装盘1一体成型，然后将曝气环2套紧在紧固装置3上。还可以将紧固装置3设置成压紧在套合的曝气环2的上表面上。曝气器01还包括固位装置10，例如钢钉，其穿过曝气环2和安装盘1的周壁将二者固定，从而能防止其间的相对窜动。

参照图2，图2例示了本发明的曝气器的剖视图。曝气环2为中空的 截头圆锥形，其优选地由塑料、橡胶或者柔性金属例如铝制成。如图所示，曝气环2的横截面为梯形，所述曝气环2的圆周面相对于水平方向成一个倾斜角度α，所述倾斜角度α的范围是45°-75°，优选地55°-65°，在本实施方案中，倾斜角度为60°。优选地，曝气环2厚度均匀(槽的深度不计)，高度(竖直方向上的距离)相同，在其圆周面的一面具有贯穿曝气环圆周面分布的槽。不同直径的曝气环依次紧密地相互套合，从而在相邻的曝气环之间形成曝气孔。在本实施方案中，在曝气环2的外圆周面的一面具有槽，内圆周面为光滑表面，槽的深度为0.01至1mm，更优选地，槽11的深度为0.07mm至小于0.1mm，本实施方案槽的深度为0.08mm。槽的宽度优选地与槽的深度相同。应理解，曝气环的内圆周面具有槽，外圆周面为光滑表面；或曝气环的内、外圆周面均具有槽。优选地槽在曝气环的周面上均匀分布。以本实施方案为例，槽在曝气环2的外圆周面上均匀分布，带有槽的外圆周面和与其相邻的曝气环的光滑内圆周面紧密贴合，从而在两个曝气环之间形成环形分布的曝气孔。当槽在曝气环2的内圆周面上分布时，则带有槽的内圆周面和与其相邻的曝气环的光滑外圆周面紧密贴合，从而在两个曝气环之间形成环形分布的曝气孔。若相向的内、外圆周面均具有槽，则可在两个曝气环之间放置一个间隔环，即内、外圆周面均光滑的曝气环，从而形成上述环形分布的曝气孔。如图所例示的，由于曝气环2的圆周面存在一个倾斜角度，相邻曝气环之间的相互作用的力可以被分解为水平分力和竖直分力，使得能够在水平方向和竖直方向压紧曝气环。此外，槽在曝气环2的外圆周表面上以能够构成圆锥体周面的形式延伸。

如图2所示，安装盘1包括第一表面11和第二表面12，在本实施方案中，第一表面11上设有支架8，支架8用于支撑相互套合的曝气环2，并且支架8与第一表面11之间存在间隙，形成允许气体流通的气流空间9。另外，支架8还可以是与第一表面一体成型的凸棱形式，由于凸棱高于第一表面，因此支撑在凸棱之上的曝气环2和第一表面11之间也能够形成了一个空间，以允许气体流动，气体进入该气流空间后通过环形分布的曝气孔曝气。第一表面11上还设有周壁，周壁在安装盘1的外缘处从第一表面11向远离第一表面方向延伸，其高度优选地大体上等于曝气环2的高度，且内周壁13与水平方向之间形成的角度优选地等于曝气环2 相对于水平方向的倾斜角度，以便内周壁13能够与最后侧的曝气环2的外圆周面完全贴合。应理解，周壁的延伸高度并不受限于曝气环的高度。还应理解的是，曝气环2并不限于通过内周壁13将其压紧至安装盘，它还可以通过其他方式，例如通过上述固位装置，例如钢钉，或者利用绳索将曝气环系至安装盘，等等。因此，安装盘的内周壁也可以竖直的，普通技术人员可以根据自己的技能作出选择，在本文中不再一一描述。

再次参照图2，安装盘1的第二表面12上配置有管道接口7，用于连接进气管道，优选地通过螺纹连接。应理解，可以采用任何适合的连接方式，此处不再赘述。第二表面12上还设有加强筋(未示出)，用于增加安装盘1的强度，防止安装盘变形扭曲等。管道接口7上设有至少一个气孔，进入管道接口的气体可以通过气孔导入到第一表面，从而通过上述形成的气流空间经由环形分布的曝气孔曝气。优选地，气孔沿管道接口的外周对应于气流空间大体上均匀分布。应领会，气孔的尺寸不应过小，否则会产生气体压降，降低通气速度，影响曝气效果。

有利的是，塑料环曝气器01还包括预应力圈5，其为具有弹性的圈状物，当与曝气环接触时，其高度优选地不超过曝气环的宽度，但应理解，预应力圈的高度是不受曝气环限制的。预应力圈5优选地由橡胶、硅胶等材料制成。由于预应力圈5具有弹性，它可以被安置在紧固装置3和/或内周壁13上，从而被设置在紧固装置3与曝气环2之间、曝气环2和内周壁13之间，当进气量增加和/或气压增大时，预应力圈可以响应进气量和/或气压以调整间隙。优选地，紧固装置3和内周壁13上分别设有用于部分容纳预应力圈5的凹槽。

在使用过程中，气体通过进气管道进入管道接口7，经由气孔导入到由曝气环2和第一表面11之间的气流空间9中，进气流向相互套合的曝气环2，然后经由曝气环2之间(或者曝气环与间隔环之间)形成的环形分布的曝气孔曝气。以此方式形成的塑料环曝气器，由于其有效曝气面积大、结构简单、曝气孔可变，因此具有曝气量大、维护维修方便、可重复利用率高等优点。另外，可以防止由于内侧配合紧、外侧易松动而出现的曝气孔内紧外松、出气不均匀的问题。

虽然在上文展示和描述了示例各种实施方案，但对本领域技术人员显而易见的是，可以在不背离所附权利要求书所定义的本发明范围的前提下 作出修改和变化。

Claims (10)

1.一种曝气环，其特征在于，所述曝气环为中空的截头圆锥形，曝气环的圆周面的延伸方向相对于水平方向成一个倾斜角度，所述倾斜角度的范围是45°-75°，所述曝气环厚度均匀，其圆周面的至少一面具有贯穿曝气环周面分布的槽，槽的深度为0.01至1mm，槽的宽度为0.01至1mm。

2.根据权利要求1所述的曝气环，其特征在于，所述曝气环的圆周面的延伸方向与水平方向形成的倾斜角度的范围是55°-65°。

3.根据权利要求1或2所述的曝气环，其特征在于，所述槽的深度为0.05-0.5mm。

4.根据权利要求3所述的曝气环，其特征在于，所述槽的深度为0.07至小于0.1mm。

5.一种曝气器，其特征在于，包括：

至少两个根据权利要求1-4之一所述的曝气环，所述曝气环同轴地相互紧密地套合；

一个安装盘，所述安装盘包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面上设有支撑曝气环的支架，使得至少两个曝气环和第一表面之间存在允许气体流通的气流空间，并且所述安装盘在第二表面上设有用于连接进气管道的管道接口，所述管道接口的一端连接进气管道，另一端设有允许气体流动至所述第一表面的气孔；

一个紧固装置，所述紧固装置穿过最内侧的曝气环的中空部分安装在所述安装盘上，并且将所述曝气环压紧在安装盘上。

6.根据权利要求5所述的曝气器，其特征在于，所述安装盘外缘处具有周壁，周壁在竖直方向从第一表面向远离第一表面方向延伸，所述周壁的内侧与水平方向之间形成的角度与曝气环的倾斜角度相对应，使得所述周壁的内侧能够完全贴合与其相邻的曝气环的外圆周面。

7.根据权利要求5或6所述的曝气器，其特征在于，所述紧固装置完全贴合与其相邻的曝气环的内圆周面。

8.根据权利要求5或6所述的曝气器，其特征在于，所述曝气器还包括间隔环，间隔环是圆周面两面均为光滑表面的曝气环，所述间隔环被放置在相互贴合的两个表面均分布有槽的相邻两个曝气环之间。

9.根据权利要求5或6所述的曝气器，其特征在于，所述曝气器还包括固位装置，所述固位装置穿过安装盘和曝气环，防止所述安装盘与曝气环相对窜动。

10.根据权利要求5或6所述的曝气器，其特征在于，所述曝气器还包括预应力圈，所述预应力圈有弹性，设置在紧固装置与曝气环之间，或者设置在安装盘的内周壁与曝气环之间，所述预应力圈由橡胶或塑料制成。