CN109529651A - 一种微纳米气泡水发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微纳米气泡水发生器，包括泵壳、泵盖，泵壳与泵盖成混合空间；泵盖上开有装配孔；混合装置包括主叶轮和副叶轮，主叶轮为半开式结构，主叶轮端面板和前口环，连接端面板和前口环的若干个主叶片；前口环位于泵盖的装配孔处，且前口环的外壁与装配孔的孔壁间隙配合，前口环的内壁与副叶轮进行连接；还包括一驱动装置，其设置在泵壳上，驱动装置通过驱动轴与端面板进行连接。本发明利用混合装置对进气管中输入的气体产生的气泡进行反复剪切、搅拌、混合、加压，使气泡尺寸达到微米或纳米级，并稳定地溶解在水中，还能通过对主叶轮和副叶轮的连接方式的改进，有效地缓解因进气而导致水泵压力和流量下降过快的问题，大大提高产生气泡水的使用效果。

Description

一种微纳米气泡水发生器

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，尤其是一种能够产生微纳米气泡的微纳米气泡水发生器。

背景技术

在污水处理过程中，常需要把空气、氧气或者其他气体以极细微的气泡方式溶于污水水体中，根据实际需要，可以将不同的气体溶于水而达到需要的效果；一般情况下，气泡粒径越小，气泡浓度越高，越容易与水体的固液界面进行粘附，越有利于水体中其他物质或者生物体的吸收。还可利用微纳米气泡的气浮和曝气作用，加强污水有机物与微生物与溶解氧的接触。从而使池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物产生氧化分解作用。

现有技术中，将空气直接引入水泵半开式叶轮的负压区，通过叶轮的转动获得气泡水，但会因空气和水混合不均匀产生气蚀，导致产生微纳米气泡数量较少，还会导致泵的增压能力下降。所以，会进一步的延长轴，并在轴上主叶轮前端另安装副叶轮，可解决气、水混合和水泵增压性能问题，但污水中的纤维状杂物会缠绕在延长轴上，影响泵的性能，严重时污水中的纤维状杂物，还会造成水泵堵塞。更主要的还在于从泵壳出来的气泡水直接进入水体，导致部分气泡还没有来得及溶解到水中就从泵壳出口排出释放，而此时将有部分气泡凝并后形成大气泡会很快从水中析出，导致气泡溶解效率低。

依此，本领域技术人员急需提供一种微纳米气泡水发生器，不仅能够增加微纳米气泡数量，使气泡尺寸达到微米或纳米级，并稳定地溶解在水中，还能缓解因进气导致水泵压力和流量下降过快的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题提供一种微纳米气泡水发生器，通过对产生的气泡进行反复剪切、搅拌、混合、加压，使气泡尺寸达到微米或纳米级，并稳定地溶解在水中，有效地缓解因进气而导致的水泵压力和流量下降过快的问题，大大提高产生气泡水的使用效果。

本发明提供的技术方案如下：

一种微纳米气泡水发生器，包括:

一泵壳、一泵盖，所述泵壳与所述泵盖构成一混合空间；

所述泵盖上开有一装配孔；

一混合装置，所述混合装置包括一主叶轮和一副叶轮，所述主叶轮为半开式结构，所述半开式结构的主叶轮包括一端面板和一前口环，以及连接所述端面板和所述前口环的若干个主叶片；

所述前口环位于所述泵盖的所述装配孔处，且所述前口环的外壁与所述装配孔的孔壁间隙配合，所述前口环的内壁与所述副叶轮进行连接；

还包括一驱动装置，其设置在所述泵壳上，所述驱动装置通过一驱动轴与所述端面板进行连接。

本技术方案中，利用混合装置对进气管中输入混合空间内的气体产生的气泡进行反复剪切、搅拌、混合、加压，使气泡尺寸达到微米或纳米级，并稳定地溶解在水中，这样能够实现对污水中有机物的氧化分解作用。同时还能通过对主叶轮和副叶轮的连接方式的改进，在驱动装置的驱动下，实现同步转动的基础上，有效地缓解因进气而导致的水泵压力和流量下降过快的问题，大大提高产生气泡水的使用效果。

优选地，所述主叶片的外表面上均匀地分布有若干个第一凸起，所述第一凸起呈多棱锥状或刀片状中的一种。

本技术方案中，在主叶片的外表面(即外表面为主叶轮旋转时的迎水面) 上设置第一凸起，且进一步的将第一凸起设置成多棱锥状或刀片状中的一种。目的是利用多棱锥状或刀片状结构，在主叶轮高速旋转过程中主叶片流道内的水快速流动，进一步进行切割、破碎气泡，并在离心力作用下进行增压，使气泡受压尺寸缩小，使更多的微纳米气泡迅速溶解在水中。

优选地，所述副叶轮包括一外环和一内芯，以及用于连接所述外环和所述内芯的若干个副叶片，若干个所述副叶片自所述内芯向四周成散发状均匀分布，所述内芯与所述驱动轴同轴线设置。

本技术方案中，通过对副叶轮结构的改进，有效地解决以往副叶轮固定在驱动轴的延长轴上，导致驱动轴容易被杂物缠绕的问题。同时将内芯与驱动轴进行同轴线设置。这样还能使得主叶轮与副叶轮绕同一中心轴线进行转动，保证其转动时平稳性和同步性。

进一步优选地，所述外环的外壁与所述前口环的内壁采用螺纹连接或焊接中的一种方式进行连接。

本技术方案中，将外环的外壁与前口环的内壁采用螺纹连接或焊接，均是为保证在驱动装置驱动主叶轮转动的情况下，同时通过前口环带动副叶轮进行转动。而采用这两者连接方式主要是保证了连接强度，避免长时间转动导致副叶轮的脱落现象发生。还能通过螺纹的连接方式可以随时将副叶轮进行拆装后对混合空间内进行清理，设计巧妙合理。

进一步优选地，所述副叶片的叶面倾斜设置，且与水平面构成一倾斜夹角，所述倾斜夹角的角度在5°～45°之间。

本技术方案中，将副叶片的叶面设置成倾斜，且与水平面构成一倾斜夹角，而倾斜方向的设置是根据副叶轮旋转方向设定，主要是为向混合空间内产生推流作用。

进一步优选地，所述副叶片朝向进水一侧的边缘设置成尖刃状，朝向出水一侧的边缘设置成锯齿状。

本技术方案中，在气体进入端形成负压的情况下，同时能够快速地吸入气体和液体。而将副叶片朝向进水一侧的边缘设置成尖刃状，对污水中杂物进行剪切，有效防止堵塞，并减少阻力。同时将副叶片朝向出水一侧的边缘设置成锯齿状，目的是在副叶轮随主叶轮高速旋转时，增大气液接触面积，使气液搅拌、混合的更加均匀，减少大气泡，倾斜的叶片产生推流使主叶轮进水通道内主叶轮中心区域由负压变成微正压，不仅为主叶轮提供一种均匀的气液混合物，同时获得水泵高扬程的性能，为水泵提高产生气泡水的效率提供了条件。

优选地，所述泵壳的出水管道上还设有剪切装置，所述剪切装置包括一连接管，以及设置在所述连接管两端的一对剪切环，所述一对剪切环分别通过法兰与所述泵壳的出水管道进行连接。

优选地，所述一对剪切环的内表面上设有多个第二凸起，每个所述第二凸起均为多棱状齿。

本技术方案中，通过在泵壳的出水管道上设置剪切装置，目的是利用剪切环对出水管道内流出的水中没有溶解的较大气泡进行切割，进一步破碎。具体的通过在一对剪切环的内表面上设置多个多棱状齿实现对流经水流中的气泡进行反复的切割。同时一对剪切环通过法兰实现与泵壳的出水管道的可拆卸连接，目的是通过简单的拆装即可实现对其剪切装置的清洗、更换，以及数量上的增减，操作简单方便。

进一步的优选地，所述一对剪切环之间还设有一多孔板，所述多孔板上均匀地分布有若干个流通孔，每个所述流通孔包括进水端和出水端，且所述进水端沿所述出水端孔径逐渐变小，成一渐缩状。

进一步优选地，所述多孔板上所述出水端的面积为所述泵壳的出水管道内孔截面的50-80％。

本技术方案中，在一对剪切环之间设置一多孔板，同时将多孔板上出水端的面积与泵壳的出水管道内孔截面做进一步限定，目的是使得经过一个剪切环后进行剪切后再经连接管区域溶解，再经过多孔板上设置的流通孔进行挤压分割后再次进入连接管内进一步混合，最后经过一剪切环后再次切割后流出，从而实现多次剪切、挤压、混合，大大减小气泡尺寸，增加气泡溶解度。

综上所述，本发明提供的一种微纳米气泡水发生器的具有以下几个特点：

1、本发明中，利用混合装置对进气管中输入混合空间内的气体进行反复剪切、搅拌、混合，产生较多的均匀的气泡。同时突破常规的主叶轮与副叶轮的连接方式，通过对主叶轮和副叶轮的连接方式的改进，在驱动装置的驱动下，实现同步转动的基础上，实现推流作用，从而有效地缓解因进气而导致的水泵压力和流量下降过快的问题，大大提高产生气泡水的使用效果。

2、本发明中，突破常规的叶片结构，在主叶片的外侧面上设置第一凸起，同时将第一凸起设置成多棱锥状或刀片状中的一种。主要的目的是利用多棱锥状或刀片状结构，在主叶轮高速旋转过程中主叶片流道内的水快速流动，进一步进行切割、破碎气泡，并在离心力作用下进行增压，使更多的微纳米气泡迅速溶解在水中。

3、本发明中，对副叶轮的结构做了改进，有效地解决以往副叶轮固定在驱动轴的延长轴上，导致驱动轴容易被杂物缠绕的问题。同时将副叶轮中的副叶片做了倾斜设置，这样在副叶轮旋转时向混合空间内产生推流作用，在气体进入端形成负压，同时能够快速地吸入气体和液体。进一步的将副叶片朝向进水一侧的边缘设置成尖刃状，对污水中杂物进行剪切，有效防止堵塞，并减少阻力。同时将副叶片朝向出水一侧的边缘设置成锯齿状，目的是在副叶轮随主叶轮高速旋转时，增大气液接触面积，使气液搅拌、混合的更加均匀，减少大气泡。

4、本发明中，进一步的在泵壳的出水管道上设置剪切装置，目的是利用剪切环对出水管道内流出的水中没有溶解的较大气泡进行切割，进一步破碎。使其流出的水流依次通过一个剪切环后进行截切后再经连接管区域溶解，再经过多孔板上设置的流通孔进行挤压分割后再次进入连接管内进一步混合，最后经过一剪切环后再次切割后流出。

5、本发明中，设置的剪切装置主要是通过环形法兰夹持，使其一对截切环实现与泵壳的出水管道的可拆卸连接，这样通过简单的拆装即可实现对其剪切装置的清洗、更换，以及数量上的增减，操作简单方便。

6、本发明结构简单，能够增加微纳米气泡数量，使气泡尺寸达到微米或纳米级，并稳定地溶解在水中，还能缓解因进气导致水泵压力和流量下降过快的问题，从而大大地提高了产生微纳米气泡量，提高对污水的处理效果。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种微纳米气泡水发生器的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明一种微纳米气泡水发生器的结构示意图；

图2为本发明一种微纳米气泡水发生器中主叶轮的结构示意图；

图3为本发明一种微纳米气泡水发生器中副叶轮的结构示意图；

图4为图3中副叶片的安装示意图。

附图标号：

泵壳1；出水管道11；；

泵盖2；装配孔21；

进气管3；进气调节阀31；

混合装置4；主叶轮41；端面板411；前口环412；主叶片413；第一凸起 4131；副叶轮42；外环421；副叶片422；尖刃状4221；锯齿状4222；内芯 423；

驱动装置5；驱动轴51；压紧螺母52；

剪切装置6；连接管61；剪切环62；第二凸起621；法兰63；多孔板64；流通孔641。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。同时，附图1中的实线箭头表示污水的流入方向，而虚线箭头表示空气的流入方向。

在本发明的实施例一中，参看图1-4所示，一种微纳米气泡水发生器的，具体的包括一泵壳1、一泵盖2，且泵盖2与泵壳1盖合后构成一混合空间，该混合空间主要是对进入的污水与空气进行混合。依此，为提高混合效率，进一步的在混合空间内设置一混合装置4，该混合装置4具体的包括一主叶轮41 和一副叶轮42。其中，主叶轮41为半开式结构，具体的半开式结构的主叶轮 41包括一端面板411和一前口环412，以及用于连接端面板411和前口环412 的若干个主叶片413。

实际使用时，在泵盖2上开设一装配孔21，而该装配孔21主要是用于将前口环412设置在位于装配孔21处。具体的前口环412的外壁与装配孔21的孔壁进行间隙配合，而前口环412的内壁与副叶轮42进行连接。其中，还设置了一个驱动装置5，其设置在泵壳1上，这样驱动装置5通过一驱动轴51贯穿泵壳1后与主叶轮41的端面板411进行连接即可，为保证连接强度，进一步的在驱动轴51 贯穿端面板411的一端上通过一压紧螺母52将其进行固定即可，见图1所示。这样在保证驱动装置5与主叶轮41的连接强度，又能在驱动装置5的驱动下通过驱动轴51带动主叶轮41的转动，同时通过前口环412带动副叶轮42进行转动，从而避免了主叶轮41和副叶轮42同时设置在一个延长的驱动轴51上，有效地解决驱动轴51被杂物缠绕的问题发生，缓解因进气导致水泵压力和流量下降过快的问题，大大提高产生气泡水的使用效果。

其中，应说明的是，为保证混合的均匀性，以及结构的稳定性，将装配孔21设置在泵盖2的中心位置处，而空气的流入主要是通过在前口环412的外侧，即泵盖2的外侧设有一用于输入气体的进气管3将其在副叶轮42的推送作用下送入混合空间。同时为了污水与空气的同时流入，保证两者的充分混合，将进气管3的管径设置的小于副叶轮42的大小，且位于副叶轮42，即装配孔21的进入端的中心位置处，见图1所示，在实际使用时进一步的在进气管3的进入端上设置一进气调节阀31，通过进气调节阀31实现对进入空气量进行有效控制。当然在其他实施例中装配孔21的位置和大小，以及进气管3的位置和大小均可根据实际需求做合理的调整均可，本申请中不做进一步的限定。

在本发明的实施例二中，参看图1、2所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：在主叶片413的外表面上，即外表面为主叶轮41旋转时的迎水面。具体的驱动轴51位于主叶片413的中心位置处，主叶片413的外表面上均匀地分布有若干个第一凸起4131，第一凸起4131呈多棱锥状或刀片状中的一种。这样在主叶轮41和副叶轮42进行转动时，实现对空气和污水混合的同时，还能通过主叶片413上设置的多棱锥状或刀片状的第一凸起4131 对产生的气泡进行切割、破碎气泡，并在离心力作用下进行增压，使更多的微纳米气泡迅速溶解在水中。应说明的是，第一凸起4131的数量、以及排布方式均可根据实际设置，不做进一步的限定。

在本发明的实施例三中，参看图3、4所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：其中设置的副叶轮42包括了一外环421和内芯423，以及用于连接外环421和内芯423的若干个副叶片422，若干个副叶片422自内芯423向四周成散发状分布。其中，优选地将内芯423与驱动轴51进行同轴线设置。这样还能使得主叶轮41与副叶轮42绕同一中心轴线进行转动，保证其同步性，能够快速地增加微纳米气泡数量。

需说明的是，其中内芯423的设置，可以保证输入的空气在副叶片422的推动下，能够快速地从相邻的副叶片422之间的间隙中输入，避免发生倒流现象发生。

在本发明的实施例四中，再次参看图1所示，其中，副叶轮42的外环421 与前口环412之间的连接方式有多种。本申请中，优选地将外环421的外壁与前口环412的内壁之间采用螺纹连接，这样在前口环412的外壁与装配孔21 的内壁之间间隙配合的情况下，主叶轮41转动下带动前口环412转动，从而带动副叶轮42的转动，且转动的方向正好与外环421和前口环412螺纹的螺纹拧紧方向相同，进而有效地避免长时间转动发生副叶轮42掉落的现象发生。而螺纹的连接方式可以随时将副叶轮42进行拆装后对混合空间内进行清理，还可以方便将压紧螺母52与驱动轴51进行连接。当然在其他实施例中，也可采用焊接工艺进行连接均可，仅需保证副叶轮42的外环421与前口环412之间连接稳定即可。

在本发明的实施例五中，参看图3、4所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：其中，设置的副叶片422的叶面成倾斜设置，且与水平面构成一倾斜夹角，倾斜夹角的角度控制在5°～45°之间。其中，倾斜方向的设置是根据副叶轮42旋转方向设定，主要是为向混合空间内产生推流作用，在气体进入端形成负压，同时能够快速地吸入气体和液体。当然具体的倾斜夹角的角度大小可以根据实际副叶轮42的大小，以及实际的需求做进一步的调整均可。

在实际使用时，应说明的是，进一步优选地将副叶片422朝向进水一侧的边缘设置成尖刃状4221，这样可以对污水中杂物进行剪切，有效防止堵塞，并减少阻力。而副叶片422朝向出水一侧，即背向尖刃状4221的边缘设置成锯齿状4222，主要的利用锯齿状4222结构增加与气液混合的接触面积，增加污水中的气泡量，提高气、液混合的均匀度。当然在实际加工时锯齿状4222的大小、数量等等均可根据实际设置，仅需满足其功能即可。

在本发明的实施例六中，参看图1所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：进一步的在泵壳1的出水管道11上设置剪切装置6，该剪切装置6包括一连接管61，以及设置在连接管61两端的一对剪切环62，而一对剪切环62，即剪切装置6的两端分别通过法兰63与泵壳1的出水管道11进行连接。这样保证了剪切装置6与出水管道11的连接强度，同时通过剪切装置6 对出水管道11中气泡进行再次剪切。其中，不管是连接管61还是一对剪切环 62的直径均根据出水管道11的管径进行设置，仅需保证两者进行无缝隙连接即可。

应说明的是，具体的剪切是在一对剪切环62的内表面上设置多个第二凸起621，且每个第二凸起621均为多棱状齿，实际使用时，多棱状齿的齿长度不应过长，主要是较大的气泡一般都是浮在水的表面，因此，仅需在整个剪切环62的内表面上设置均可。具体的设置数量可根据实际剪切环62的直接进行调整均可。

在本发明的实施例七中，再次参看图1所示，在上述实施例的基础上做改进，且改进之处在于：进一步的在一对剪切环62之间通过连接管61连接一多孔板64，其中，多孔板64上均匀地分布有若干个流通孔641，每个流通孔641 包括进水端和出水端，即朝向水流流入的一端为进水端，水流流出的一端为出水端，实际设置时将进水端沿出水端孔径逐渐变小，成一渐缩状。使得经过一个剪切环62后进行剪切后再经连接管61区域溶解，再经过多孔板64上设置的流通孔641进行挤压分割后再次进入连接管61内进一步混合，最后经过一剪切环62后再次切割后流出，增加剪切环62和多孔板及连接管的组合数量，从而实现多次剪切、挤压、混合，大大减小气泡尺寸，增加气泡溶解度。

其中，应说明的是，通过多孔板64上设置的流通孔641对水中的气泡进行挤压作用，进一步的将多孔板64上设置的流通孔641的出水端的总面积为泵壳1的出水管道11内孔截面的50-80％，仅需保证达到该功能即可。本发明的最终目的是经过多次剪切、挤压、混合，达到减小气泡尺寸，增加气泡溶解度，最终气泡水从出水管道11排出。当然在条件允许的情况下，出水管道11 上可以设置多个剪切装置6均可。具体的是间隔设置，还是连续设置根据实际需求，本申请中不做一一限定。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微纳米气泡水发生器，其特征在于，包括:

一泵壳、一泵盖，所述泵壳与所述泵盖构成一混合空间；

所述泵盖上开有一装配孔；

一混合装置，所述混合装置包括一主叶轮和一副叶轮，所述主叶轮为半开式结构，所述半开式结构的主叶轮包括一端面板和一前口环，以及连接所述端面板和所述前口环的若干个主叶片；

所述前口环位于所述装配孔处，且所述前口环的外壁与所述装配孔的孔壁间隙配合，所述前口环的内壁与所述副叶轮进行连接；

还包括一驱动装置，其设置在所述泵壳上，所述驱动装置通过一驱动轴与所述端面板进行连接。

2.根据权利要求1所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述主叶片的外表面上均匀地分布有若干个第一凸起，所述第一凸起呈多棱锥状或刀片状中的一种。

3.根据权利要求1所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述副叶轮包括一外环和一内芯，以及用于连接所述外环和所述内芯的若干个副叶片，若干个所述副叶片自所述内芯向四周成散发状均匀分布，且所述内芯与所述驱动轴同轴线设置。

4.根据权利要求3所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述外环的外壁与所述前口环的内壁采用螺纹连接或焊接中的一种方式进行连接。

5.根据权利要求3所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述副叶片的叶面倾斜设置，且与水平面构成一倾斜夹角，所述倾斜夹角的角度在5°～45°之间。

6.根据权利要求5所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述副叶片朝向进水的一端边缘设置成尖刃状，所述述副叶片朝向出水的一端边缘设置成锯齿状。

7.根据权利要求1-6任一项所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述泵壳的出水管道上还设有剪切装置，所述剪切装置包括一连接管，以及设置在所述连接管两端的一对剪切环，所述一对剪切环分别通过法兰与所述泵壳的出水管道进行连接。

8.根据权利要求7所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述一对剪切环的内表面上设有多个第二凸起，每个所述第二凸起均为多棱状齿。

9.根据权利要求7所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述一对剪切环之间还设有一多孔板，所述多孔板上均匀地分布有若干个流通孔，每个所述流通孔包括进水端和出水端，且所述进水端沿所述出水端孔径逐渐变小，成一渐缩状。

10.根据权利要求9所述的微纳米气泡水发生器，其特征在于:

所述多孔板上所述出水端的面积为所述泵壳的出水管道内孔截面的50-80％。