CN109452222B - 高效纯氧混合装置及其溶氧调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水产养殖技术领域，具体涉及一种高效纯氧混合装置及其溶氧调节方法。一种高效纯氧混合装置，包括一密封的壳体，所述壳体的一端设有伸入壳体内的进水管和进气管，所述壳体的另一端设有出水管；所述进水管与壳体滑动连接，所述进水管上设有伸缩调节装置，所述出水管上设有溶解氧传感器，所述溶解氧传感器连接有控制装置，所述伸缩调节装置也与所述控制装置连接，所述控制装置通过控制伸缩调节装置驱动进水管在壳体内伸缩。本发明的混合装置能按需调节溶氧量，能精确控制溶氧量并且氧气利用率高，降低了液氧使用量，从而大大降低了生产成本。

Description

高效纯氧混合装置及其溶氧调节方法

技术领域

本发明涉及水产养殖技术领域，具体涉及一种高效纯氧混合装置及其溶氧调节方法。

背景技术

在循环水养殖系统中，溶氧一直以来都是水产养殖的核心要素，在养殖中起着非常重要的作用，溶氧的高低直接关系到养殖水产的成活率的高低和产量的多少，目前国内普遍使用氧气混合器为养殖水提供氧气，不能精确控制水中的溶氧量，造成氧气的浪费。

鱼类在一天中的需氧量不是一成不变的，在进食过程中需氧量大，在安静的时候需氧量相对较低，然而，现有的氧气混合器一方面不能精确控制水中的溶氧量，另一方面不容易根据需氧量的变化而改变溶氧量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种精确控制溶氧量而且能按需调节溶氧量的高效纯氧混合装置，及使用上述高效纯氧混合装置的溶氧调节方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高效纯氧混合装置，包括密封的壳体，所述壳体的一端设有伸入壳体内的进水管和进气管，所述壳体的另一端设有出水管；

所述进水管与壳体滑动连接，所述进水管上设有伸缩调节装置，所述出水管上设有溶解氧传感器，所述溶解氧传感器连接有控制装置，所述伸缩调节装置也与所述控制装置连接，所述控制装置通过控制伸缩调节装置驱动进水管在壳体内伸缩。

本发明还提供一种上述高效纯氧混合装置的溶氧调节方法，包括以下步骤：

步骤1、水流从进水管进入壳体内，氧气从进气管进入壳体内，水和氧气在所述壳体内混合溶解获得溶氧后的水；

步骤2、步骤1溶氧后的水从出水管排出，溶解氧传感器监测出水管处水的溶氧量并传递给控制装置，控制装置通过控制伸缩调节装置驱动进水管在壳体内伸缩，进而获得所需溶氧量的水。

本发明的有益效果在于：本发明在进水管上设置伸缩调节装置，在出水管上设置溶解氧传感器，伸缩调节装置与溶解氧传感器均与控制装置连接，溶解氧传感器监测出水管处溶氧量并传递给控制装置，控制装置通过控制伸缩调节装置驱动进水管在壳体内伸缩，伸缩调节装置通过调节进水管在壳体内的伸缩来调节进水口和进气口之间的距离，进水口靠近进气口，氧水接触混合更充分进而提高水中的溶氧量，进水口远离进气口，氧水接触距离变远，进而降低水中的溶氧量。

本发明的高效纯氧混合装置能按需调节溶氧量且能精确控制溶氧量，避免了氧气的浪费，进而提高养殖水产的成活率和产量。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的高效纯氧混合装置的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的高效纯氧混合装置在循环水养殖系统中的实际应用示意图；

标号说明：1、壳体；2、进水管；3、出水管；4、进气管；5、溶解氧传感器；6、进水口；7、控制装置；8、波纹管段；9、第一固定座；10、电机；

11、电动杆；12、第二固定座；13、水泵；14、电磁阀；15、液氧罐；

16、进气口；17、水雾喷头；18、接收室；19、混合室；20、扩散室；

21、环流混合室；22、环形导流管；23、导流板；24、养殖池；25、外循环水管；26、养殖池出水管；27、内循环水管；28、高效纯氧混合装置；29、水处理装置。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于:进水管上设置伸缩调节装置，出水管上设置溶解氧传感器，伸缩调节装置与溶解氧传感器均与控制装置连接，溶解氧传感器监测出水管处溶氧量并传递给控制装置，控制装置通过控制伸缩调节装置驱动进水管在壳体内伸缩，进而调节水中的溶氧量。

一种高效纯氧混合装置，包括密封的壳体1，所述壳体1的一端设有伸入壳体1内的进水管2和进气管4，所述壳体1的另一端设有出水管3；

所述进水管2与壳体1滑动连接，所述进水管2上设有伸缩调节装置，所述出水管3上设有溶解氧传感器5，所述溶解氧传感器5连接有控制装置7，所述伸缩调节装置也与所述控制装置7连接，所述控制装置7通过控制伸缩调节装置驱动进水管2在壳体1内伸缩。

本发明的工作过程为：水流从进水管2的进水口6进入壳体1内，液氧罐15与进气管4连接，同时开启进气管4，氧气进入壳体1内，水和氧气在壳体1内接触混合溶解，溶氧后的水从出水管3排出，溶解氧传感器5监测出水管3处溶氧量并将信息传递给控制装置7，当溶氧量低于设定值，则控制装置7通过伸缩调节装置控制进水管2的进水口6沿着水流方向轴向靠近进气管4的进气口16，同时加大氧气流量；当溶氧量高于设定值，则控制装置7通过伸缩调节装置控制进水管2的进水口6沿着水流方向轴向远离进气口16，同时减小氧气流量，控制装置能够实现信号的接收和指令的发送，所述控制装置7包括AT89C51单片机，可以实现溶氧数据的接收，然后和设定值进行比对，最后发出信号控制进水管在壳体内的收缩。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明在进水管2上设置伸缩调节装置，在出水管3上设置溶解氧传感器5，伸缩调节装置与溶解氧传感器5均与控制装置7连接，溶解氧传感器5监测出水管3处溶氧量并传递给控制装置7，控制装置7通过控制伸缩调节装置驱动进水管2在壳体1内伸缩，伸缩调节装置通过调节进水管2在壳体1内的伸缩来调节进水口6和进气口16之间的距离，进水口6靠近进气口16，氧水接触混合更充分进而提高水中的溶氧量，进水口6远离进气口16，氧水接触距离变远，进而降低水中的溶氧量。

本发明的高效纯氧混合装置能按需调节溶氧量且能精确控制溶氧量，从而提高养殖水产的成活率和产量。

进一步的，所述伸缩调节装置设置在位于壳体1外侧的进水管2上，所述伸缩调节装置包括设在进水管2上的波纹管段8，所述波纹管段8的两端分别固定套接有第一固定座9和第二固定座12，所述第一固定座9上设有电机10，所述电机10的电动杆11与第二固定座12连接，所述电机10与所述控制装置7连接。

由上述描述可知，通过电机10及波纹管来调节第一固定座9和第二固定座12的距离，进而驱动进水管2在壳体1内伸缩，从而改变进水口6和进气口16之间的距离，最终改变水中的溶氧量。

进一步的，所述壳体1内设有气水混合通道，所述进水管2的进水口6和所述进气管4的进气口16设置在所述气水混合通道内；

所述气水混合通道包括依次连接的接收室18、混合室19、扩散室20和环流混合室21，所述接收室18为沿水流方向逐渐缩进的通道，所述扩散室20为沿水流方向逐渐扩大的喇叭形通道，所述混合室19的两端分别与接收室18和扩散室20的小径端对应连接。

由上述描述可知，在气水混合通道内设置管径不断变化的接收室18、扩散室20和混合室19，使得进入气水混合通道的水和氧气能够混合充分，增加水中的溶氧量，提高氧气的利用率。

进一步的，所述环流混合室21内设有至少一条环形导流管22，所述环形导流管22的两端分别与扩散室20和出水管3相连通。

由上述描述可知，水和氧气流经环形导流管22，既延长了水和氧气的混合路径，也使得水和氧气通过径向高度的改变混合的更加均匀，增加水中的溶氧量，提高氧气的利用率。

进一步的，所述混合室19和扩散室20的内壁分别设有导流板23。

由上述描述可知，导流板23可以让水和氧气混合更均匀，增加水中的溶氧量。

进一步的，所述进气管4上设有电磁阀14，所述电磁阀14与所述控制装置7连接。

由上述描述可知，电磁阀14由控制装置7实现自动化控制。

进一步的，所述进气管4倾斜伸入所述壳体1，所述进气管4的进气口16位于所述进水管2的进水口6的上方。

由上述描述可知，进气口16朝进水口6的进水方向斜向下出气，该设置使得出气方向在水平方向的分量和出水方向一致，能使得水气混合更均匀，溶解更好。

进一步的，所述进水管2上设有水泵13，所述进水管2的进水口6设有水雾喷头17。

由上述描述可知，经过水泵13加压后的高速水流从进水管2的进水口6进入壳体1内，高速水流在壳体1内形成负压将氧气从进气管4的进气口16处吸入壳体1，水和氧气在壳体1内接触混合溶解；有压力的水在水雾喷头17处产生射流，喷出后产生雾化或微粒化，增加了氧气和水的接触面积，使进气口16处出来的氧气溶解的更充分，从而提高氧气的利用率。

进一步的，所述混合室19和扩散室20的内壁分别开设有导流凹槽。

由上述描述可知，混合室19和扩散室20的内壁间隔对称开设导流凹槽，进而混合室19和扩散室20的管径不断的在改变，使得进入气水混合通道的水和氧气能够混合充分，增加水中的溶氧量，提高氧气的利用率。

本发明还提供一种上述高效纯氧混合装置的溶氧调节方法，包括以下步骤：

步骤1、水流从进水管2进入壳体1内，氧气从进气管4进入壳体1内，水和氧气在所述壳体1内混合溶解获得溶氧后的水；

步骤2、步骤1溶氧后的水从出水管3排出，溶解氧传感器5监测出水管3处水的溶氧量并传递给控制装置7，控制装置7通过控制伸缩调节装置驱动进水管2在壳体1内伸缩，进而获得所需溶氧量的水。

实施例1

请参照图1，一种高效纯氧混合装置28，包括混合器，所述混合器包括密封的壳体1，所述壳体1的一端设有伸入壳体1内的进水管2和进气管4，所述壳体1的另一端设有出水管3；

所述进水管2与壳体1滑动连接，所述进水管2上设有伸缩调节装置，所述出水管3上设有溶解氧传感器5，所述溶解氧传感器5连接有控制装置7，所述伸缩调节装置也与所述控制装置7连接，所述控制装置7通过控制伸缩调节装置驱动进水管2在壳体1内伸缩。

所述伸缩调节装置设置在位于壳体1外侧的进水管2上，所述伸缩调节装置包括设在进水管2上的波纹管段8，所述波纹管段8的两端分别固定套接有第一固定座9和第二固定座12，所述第一固定座9上设有电机10，所述电机10的电动杆11与第二固定座12连接，所述电机10与所述控制装置7连接。所述壳体1内设有气水混合通道，所述进水管2的进水口6和所述进气管4的进气口16设置在所述气水混合通道内；

所述气水混合通道包括依次连接的接收室18、混合室19、扩散室20和环流混合室21，所述接收室18为沿水流方向逐渐缩进的通道，所述扩散室20为沿水流方向逐渐扩大的喇叭形通道，所述混合室19的两端分别与接收室18和扩散室20的小径端对应连接。所述环流混合室21内设有至少一条环形导流管22，所述环形导流管22的两端分别与扩散室20和出水管3相连通。所述混合室19和扩散室20的内壁分别设有导流板23。所述进气管4上设有电磁阀14，所述电磁阀14与所述控制装置7连接。所述进气管4倾斜伸入所述壳体1，所述进气管4的进气口16位于所述进水管2的进水口6的上方。

参照图2，图2为上述高效纯氧混合装置28在循环水养殖系统中的实际应用示意图，所述高效纯氧混合装置28安装在循环水养殖系统中的水循环管道上。循环水养殖系统包括养殖池24，养殖池24上设为养殖池24进水的外循环水管25，外循环水管25一端连接养殖池24，外循环水管25另一端连接水处理装置29，养殖池24的水出来统一进入养殖池出水管26，然后进入水处理装置29，养殖水经过水处理装置29净化处理后进入外循环水管25，经过设置在外循环水管25上的高效纯氧混合装置增氧后重新进入养殖池24循环；另外，养殖池24上还设有为单个养殖池24增氧的内循环系统，该内循环系统包括两端均和养殖池24相连的内循环水管27和设置在内循环水管27上的高效纯氧壳体1，养殖池24内的水进入内循环水管27，经过高效纯氧壳体1增氧后重新回到养殖池24内。图2中的箭头方向为水流方向。

一种高效纯氧混合装置的溶氧调节方法，包括以下步骤：

1)启动水泵13，高压水流从进水管2的进水口6进入接收室18，同时开启进气管4，氧气进入接收室18；

2)水和氧气在混合室19、扩散室20、环流混合室21内接触混合溶解，溶氧后的水从出水管3排出；

3)溶解氧传感器5监测出水管3处溶氧量并传递给控制装置7，当溶氧量低于设定值，则控制装置7通过伸缩调节装置控制进水口6沿着进水管2轴向靠近进气管4的进气口16，同时加大氧气流量；当溶氧量高于设定值，则控制装置7通过伸缩调节装置控制进水口6沿着进水管22轴向远离进气口16，同时减小氧气流量。

实施例2

一种高效纯氧混合装置，包括密封的壳体1，所述壳体1的一端设有伸入壳体1内的进水管2和进气管4，所述壳体1的另一端设有出水管3；

所述进水管2与壳体1滑动连接，所述进水管2上设有伸缩调节装置，所述出水管3上设有溶解氧传感器5，所述溶解氧传感器5连接有控制装置7，所述伸缩调节装置也与所述控制装置7连接，所述控制装置7通过控制伸缩调节装置驱动进水管2在壳体1内伸缩。

所述伸缩调节装置设置在位于壳体1外侧的进水管2上，所述伸缩调节装置包括设在进水管2上的波纹管段8，所述波纹管段8的两端分别固定套接有第一固定座9和第二固定座12，所述第一固定座9上设有电机10，所述电机10的电动杆11与第二固定座12连接，所述电机10与所述控制装置7连接。所述壳体1内设有气水混合通道，所述进水管2的进水口6和所述进气管4的进气口16设置在所述气水混合通道内；

所述气水混合通道包括依次连接的接收室18、混合室19、扩散室20和环流混合室21，所述接收室18为沿水流方向逐渐缩进的通道，所述扩散室20为沿水流方向逐渐扩大的喇叭形通道，所述混合室19的两端分别与接收室18和扩散室20的小径端对应连接。所述环流混合室21内设有至少一条环形导流管22，所述环形导流管22的两端分别与扩散室20和出水管3相连通。所述混合室19和扩散室20的内壁分别开设有导流凹槽。所述进气管4上设有电磁阀14，所述电磁阀14与所述控制装置7连接。所述进气管4倾斜伸入所述壳体1，所述进气管4的进气口16位于所述进水管2的进水口6的上方。所述进水管2上设有水泵13，所述进水管2的进水口6设有水雾喷头17。

一种高效纯氧混合装置的溶氧调节方法，包括以下步骤：

1)启动水泵13，进水口6处的水雾喷头17将水喷射呈水雾状进入接收室18，同时开启进氧管，氧气进入接收室18；

2)水雾状的水和氧气在混合室19、扩散室20、环流混合室21内接触混合溶解，溶氧后的水从出水管3排出；

3)溶解氧传感器5监测出水管3处溶氧量并传递给控制装置7，当溶氧量低于设定值，则控制装置7通过伸缩调节装置控制进水口6沿着进水管2轴向靠近进氧管的进气口16，同时加大氧气流量；当溶氧量高于设定值，则控制装置7通过伸缩调节装置控制进水口6沿着进水管2轴向远离进氧管的进气口16，同时减小氧气流量。

另外，我们还可以将鱼池每天的需氧量变化储存在控制装置7中，控制装置7根据鱼池的需氧量进而调节壳体1的溶氧量，控制装置7包括AT89C51单片机。

综上所述，本发明提供的高效纯氧混合装置，经过水泵加压后的高速水流从进水管的进水口进入壳体的接收室，高速水流在接收室内形成负压将氧气从进氧管的进气口处吸入壳体，进气口朝进水口的进水方向斜向下出气，该设置使得出气方向在水平方向的分量和出水方向一致，能使得水气混合更均匀，溶解更好。在气水混合通道内设置管径不断变化的接收室、扩散室和混合室，及混合室和扩散室的内壁间隔对称开设导流凹槽，使得进入气水混合通道的水和氧气能够混合充分，增加水中的溶氧量，提高氧气的利用率，水和氧气流经环形导流管，既延长了水和氧气的混合路径，也使得水和氧气通过径向高度的改变混合的更加均匀，水和氧气在混合室、扩散室、环流混合室内接触混合溶解，从出水管排出；伸缩调节装置通过调节进水管在壳体内的伸缩来调节进水口和进气口之间的距离，进水口靠近进气口，氧水接触混合更充分进而提高水中的溶氧量，进水口远离进气口，氧水接触距离变远，进而降低水中的溶氧量；所述出水管上设溶解氧传感器用于测量出水管处的溶氧量并将信息传递给控制装置，如果溶氧量低于设定值，则控制装置通过伸缩调节装置控制进水口沿着进水管轴向靠近进气口，同时加大氧气流量；当溶氧量高于设定值，则控制装置通过伸缩调节装置控制进水口沿着进水管轴向远离进气口，同时减小氧气流量。水泵、电磁阀和电动缸均由控制装置实现自动化控制。所述进水口上设水雾喷头，有压力的水在喷头处产生射流，喷出后产生雾化或微粒化，增加了氧气和水的接触面积，使进气口处吸入的氧气溶解的更充分，从而提高氧气的利用率。本发明的混合装置能按需调节溶氧量，能精确控制溶氧量并且氧气利用率高，降低了液氧使用量，从而大大降低了生产成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种高效纯氧混合装置，其特征在于，包括密封的壳体，所述壳体的一端设有伸入壳体内的进水管和进气管，所述壳体的另一端设有出水管；所述进气管倾斜伸入所述壳体，所述进气管的进气口位于所述进水管的进水口的上方，出气方向在水平方向的分量和出水方向一致；

所述进水管与壳体滑动连接，所述进水管上设有伸缩调节装置，所述出水管上设有溶解氧传感器，所述溶解氧传感器连接有控制装置，所述伸缩调节装置也与所述控制装置连接，所述控制装置通过控制伸缩调节装置驱动进水管在壳体内伸缩；所述进气管上设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制装置连接；

所述伸缩调节装置设置在位于壳体外侧的进水管上，所述伸缩调节装置包括设在进水管上的波纹管段，所述波纹管段的两端分别固定套接有第一固定座和第二固定座，所述第一固定座上设有电机，所述电机的电动杆与第二固定座连接，所述电机与所述控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的高效纯氧混合装置，其特征在于，所述壳体内设有气水混合通道，所述进水管的进水口和所述进气管的进气口设置在所述气水混合通道内；

所述气水混合通道包括依次连接的接收室、混合室、扩散室和环流混合室，所述接收室为沿水流方向逐渐缩进的通道，所述扩散室为沿水流方向逐渐扩大的喇叭形通道，所述混合室的两端分别与接收室和扩散室的小径端对应连接。

3.根据权利要求2所述的高效纯氧混合装置，其特征在于，所述环流混合室内设有至少一条环形导流管，所述环形导流管的两端分别与扩散室和出水管相连通。

4.根据权利要求2所述的高效纯氧混合装置，其特征在于，所述混合室和扩散室的内壁分别设有导流板。

5.根据权利要求1~4任一项所述的高效纯氧混合装置，其特征在于，所述进水管上设有水泵，所述进水管的进水口设有水雾喷头。

6.根据权利要求2所述的高效纯氧混合装置，其特征在于，所述混合室和扩散室的内壁分别开设有导流凹槽。

7.一种根据权利要求1~6任一项所述的高效纯氧混合装置的溶氧调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、水流从进水管进入壳体内，氧气从进气管进入壳体内，水和氧气在所述壳体内混合溶解获得溶氧后的水；

步骤2、步骤1溶氧后的水从出水管排出，溶解氧传感器监测出水管处水的溶氧量并传递给控制装置，控制装置通过控制伸缩调节装置驱动进水管在壳体内伸缩，进而获得所需溶氧量的水。