CN114751533B - 多维度曝气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，尤其是一种多维度曝气装置，包括平台、中心管、动力机构、外管以及凹形板，平台下表面设置有若干用于支撑在水体底部的支撑杆，平台位于水体的液面上方；中心管外周壁的上端固定有若干向外延伸的喷水管，喷水管的出口位于平台的上方，并与外界连通；中心管的下端管口向下穿过水体的液面，并与水体连通；外管的底端穿过平台，并固定有螺旋桨；本发明多维度曝气装置利用中心管、外管、螺旋桨、喷水管及凹形板相互连接成一个整体模块的设计，使该整体模块在旋转过程中，水体表层深度、中层深度及低层深度的水均能够通过各自独特的方式与空气进行混合，从而实现对水体多维度曝气。

Description

多维度曝气装置
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是一种多维度曝气装置。
背景技术
曝气是指利用空气与水进行混合而增氧，以此对水体中的有机物进行氧化分解；现有的曝气装置主要分为潜水射流曝气装置、鼓风曝气装置、沉水式曝气装置及表面曝气装置，这些曝气装置一般是通过两种途径：(1)要么是采用将水喷射到空气中的手段进行曝气，被喷出的水往往是水体表面的水，而这部分水在整个水体当中由于和空气接触较近，溶解氧相对较高，因此将这部分水喷射到空中获得的曝气效果并不显著；(2)要么是采用将空气通入水体中的手段进行曝气，由于气泡和水接触的面积较小，即使是将气泡打碎，随着气泡的上升，众多小气泡也会合并成大气泡，导致充氧效率大大降低。因此，目前这些装置的曝气范围具有一定的局限性，曝气效果具有较大的提升空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的不足，现提供一种多维度曝气装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多维度曝气装置，包括：
平台，下表面设置有若干用于支撑在水体底部的支撑杆，所述平台位于水体的液面上方；
中心管，所述中心管的上端管口封堵，中心管外周壁的上端固定有若干向外延伸的喷水管，所述喷水管的进口和中心管内部的顶端连通，所述喷水管的出口位于平台的上方，并与外界连通；所述中心管的下端管口向下穿过水体的液面，并与水体连通；
动力机构，用于带动中心管转动；
外管，套设在中心管外，且彼此之间固定连接，所述外管的内周壁与中心管的外周壁之间形成有开口朝上的进气腔，外管转动安装在平台上，进气腔的上端开口位于平台的上方，并与外界连通，外管的底端穿过平台，并固定有螺旋桨，螺旋桨位于水体的液面下方，螺旋桨的桨叶内具有自桨叶内端延伸至桨叶外端的流道，流道的内端和进气腔的底端连通，流道的外端和水体连通；
以及凹形板，具有开口朝上的凹腔，所述螺旋桨位于凹腔内，所述凹腔上贯穿有若干通孔，所述中心管的下端管口位于凹形板的下方。
本方案利用中心管、外管、螺旋桨、喷水管及凹形板相互连接成一个整体模块的设计，使该整体模块在旋转过程中：
其一，螺旋桨扬起水体表层深度的水，使其撞击平台的下表面，以此充分和空气接触，从而实现对水体表层深度的水进行曝气；
其二，一方面由于螺旋桨的转动，螺旋桨内的空气从流道的外端被甩出，故而在螺旋桨内形成低压区域，空气从进气腔的上端开口处被吸入，并从桨叶中流道的外端持续流出；另一方面螺旋桨拨动水之后，凹形板引导水流向上快速流动至水体表层或到达空气中，故而可以与水体表面的空气接触、混合，凹形板内的水被螺旋桨拨走之后，则会形成低压区域，水体中层深度的水会从凹形板下方向上补充，补充时，从凹形板的通孔喷入，相当于形成了转动的喷嘴向凹形板内喷水，有利于和流道喷出的空气混合，旋转的喷水又相当于搅动，使混合更充分，大幅度提高混合效果，从而实现对水体中层深度的水进行曝气；其中，凹形板还可以让下方的水(水体中层深度的水)补充进去凹腔，而减少让侧方的水(水体表层深度的水)进入凹腔；
其三，喷水管随中心管旋转的过程中，喷水管内的空气被甩出，喷水管的出口低压，大气压降水体内的水压入中心管的下端管口，故而水体底层深度的水会压中心管到达喷水管，并从喷水管抛洒到空气中，与空气充分接触，抛洒到空气中的水滴会流到平台的上表面，最后返回到水体当中，此时水体已经被充分曝气，从而实现对水体中层深度的水进行曝气；
为了避免进气腔与喷水管产生干涉，进一步地，所述进气腔的上端开口位于喷水管的下端管口的下方。
为了便于布局，进一步地，所述中心管和外管同轴设置。
进一步地，所述凹形板呈球冠形，凹形板的球心位于中心管的轴线上。
进一步地，所述平台的下表面相对凹形板的部位向下凸出有若干凸起；水向上甩出撞击到平台的下表面时，平台下表面的凸起能够对水进行破碎，使水接触更多空气，然后滴落到水体当中，提高曝气效果。
为了有利于将水从喷水管抛洒到空气中，进一步地，所述喷水管倾斜设置，且喷水管的出口位于喷水管的进口的上方。
为了提高曝气效果，进一步，所述平台的上表面分布有若干集水器；
所述集水器上安装有支架，支架固定安装在平台上，所述集水器具有开口朝上的集水腔，所述集水腔的上端开口位于喷水管的出口的下方，所述集水腔的腔底贯穿有狭缝，所述集水腔的下表面与平台的上表面之间具有间隙；
喷水管抛洒到空气中的水滴一部分直接落入到平台的上表面，还有一部分会预先落入到集水腔中，再从狭缝流入到平台的上表面，此过程，延长了水与空气的接触时间，从而提高曝气效果。
进一步地，所述集水器沿中心管的周向间隔分布。
进一步地，所述集水腔上端大下端小，所述集水器的上端转动或固定安装在支架上。
进一步地，所述动力机构包括电机，所述平台上固定有安装架，所述电机的壳体固定安装在安装架上，所述电机的主轴与中心管的顶端传动连接。
本发明的有益效果是：本发明多维度曝气装置利用中心管、外管、螺旋桨、喷水管及凹形板相互连接成一个整体模块的设计，使该整体模块在旋转过程中，水体表层深度、中层深度及低层深度的水均能够通过各自独特的方式与空气进行混合，从而实现对水体进行多维度曝气。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明多维度曝气装置的示意图；
图2是本发明多维度曝气装置中外管、内罐、螺旋桨及凹形板装配在一起时的视图；
图3是本发明多维度曝气装置中集水器的示意图；
图4是本发明多维度曝气装置放置在水体内的示意图。
图中：1、平台，101、支撑杆，102、凸起；
2、中心管；
3、喷水管；
4、外管；
5、进气腔；
6、螺旋桨，601、桨叶，6011、流道；
7、凹形板，701、凹腔，702、通孔；
8、集水器，801、集水腔，802、狭缝；
9、支架；
10、电机；
11、安装架；
12、轴承。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1-4所示，一种多维度曝气装置，包括：
平台1，下表面设置有若干用于支撑在水体底部的支撑杆101，所述平台1位于水体的液面上方；
中心管2，所述中心管2的上端管口封堵，中心管2外周壁的上端固定有若干向外延伸的喷水管3，所述喷水管3的进口和中心管2内部的顶端连通，所述喷水管3的出口位于平台1的上方，并与外界连通；所述中心管2的下端管口向下穿过水体的液面，并与水体连通；
动力机构，用于带动中心管2转动，在本实施例中动力机构包括电机10，所述平台1上固定有安装架11，所述电机10的壳体固定安装在安装架11上，所述电机10的主轴与中心管2的顶端传动连接，电机10具体可与中心管2同轴设置，以提高结构的紧凑性，例如电机10的主轴通过联轴器与传动轴传动连接，传动轴焊接固定在中心管2上，从而实现电机10与中心管2之间的传动连接；值得注意的是，电机10的主轴亦可与减速机的输入端传动连接，减速机的输出端与中心管2传动连接，从而利用减速机提高输出扭矩；
外管4，套设在中心管2外，且彼此之间固定连接，所述外管4的内周壁与中心管2的外周壁之间形成有开口朝上的进气腔5，外管4转动安装在平台1上，进气腔5的上端开口位于平台1的上方，并与外界连通，外管4的底端穿过平台1，并固定有螺旋桨6，螺旋桨6位于水体的液面下方，螺旋桨6的桨叶601内具有自桨叶601内端延伸至桨叶601外端的流道6011，流道6011的内端和进气腔5的底端连通，流道6011的外端和水体连通；为了提高转动的灵活性，外管4的外周壁与平台1之间可配置轴承12；
以及凹形板7，具有开口朝上的凹腔701，所述螺旋桨6位于凹腔701内，所述凹腔701上贯穿有若干通孔702，所述中心管2的下端管口位于凹形板7的下方。
进气腔5的上端开口位于喷水管3的下端管口的下方，可避免进气腔5与喷水管3产生干涉，便于水管的布局。
中心管2和外管4同轴设置，凹形板7呈球冠形，也就是说，凹形板7为回转体，凹形板7的截面的外轮廓线和内轮廓线均为同心的弧线，凹形板7的球心位于中心管2的轴线上；以此提高转动的稳定性，消除转动过程中的偏心载荷。
平台1的下表面相对凹形板7的部位向下凸出有若干凸起102；水向上甩出撞击到平台1的下表面时，平台1下表面的凸起102能够对水进行破碎，使水接触更多空气，然后滴落到水体当中，提高曝气效果；在本实施例中，凸起102具体可呈圆柱状，凸起102的轴向长度在5～10cm范围内，直径在1～2cm范围内，平台1的下表面各凸起102的轴向长度可互不相同，从而增加碰撞机率。
喷水管3倾斜设置，且喷水管3的出口位于喷水管3的进口的上方；从而可将水从喷水管3抛洒到空气中，并延长水与空气的接触时间，实现充分曝气；在本实施例中喷水管3和水平面的夹角a优选为0～45°；
平台1的上表面分布有若干集水器8，集水器8沿中心管2的周向间隔分布；
集水器8上安装有支架9，支架9固定安装在平台1上，所述集水器8具有开口朝上的集水腔801，所述集水腔801的上端开口位于喷水管3的出口的下方，所述集水腔801的腔底贯穿有狭缝802，所述集水腔801的下表面与平台1的上表面之间具有间隙；
集水腔801上端大下端小，所述集水器8的上端转动安装在支架9上。
本实施例中的水体指的是池塘、污水池、河道、养鱼池等；
工作时，将该曝气装置置于需要曝气充氧的水体当中，支撑杆101固定在水体的底部，保持平台1处于水体液面上方30～50cm；螺旋桨6位于水体液面下方30～60cm深；
启动电机10，带动中心管2转动，中心管2、外管4、螺旋桨6、喷水管3及凹形板7同步转动；
螺旋桨6扬起水体表层深度的水，使其撞击平台1的下表面，平台1下表面的凸起102对水进行破碎，使水接触更多空气，然后滴落到水体当中，以此充分和空气接触，从而实现对水体表层深度的水进行曝气；
由于螺旋桨6的转动，螺旋桨6内的空气从流道6011的外端被甩出，故而在螺旋桨6内形成低压区域，空气从进气腔5的上端开口处被吸入，并从桨叶601中流道6011的外端持续流出；螺旋桨6拨动水之后，凹形板7引导水流向上快速流动至水体表层或到达空气中，故而可以与水体表面的空气接触、混合，凹形板7内的水被螺旋桨6拨走之后，则会形成低压区域，水体中层深度的水会从凹形板7下方向上补充，补充时，从凹形板7的通孔702喷入，相当于形成了转动的喷嘴向凹腔701内喷水，有利于和流道6011喷出的空气混合，旋转的喷水又相当于搅动，使混合更充分，大幅度提高混合效果，从而实现对水体中层深度的水进行曝气；
喷水管3随中心管2旋转的过程中，喷水管3内的空气被甩出，喷水管3的出口低压，大气压将水体内的水压入中心管2的下端管口，故而水体底层深度的水会压中心管2到达喷水管3，并从喷水管3抛洒到空气中，喷水管3抛洒到空气中的水滴一部分直接落入到平台1的上表面，还有一部分会预先落入到集水腔801中，再从狭缝802流入到平台1的上表面，此过程，延长了水与空气的接触时间，提高曝气效果，最后流到平台1的上表面的水滴返回到水体当中，此时水体已经被充分曝气，从而实现对水体底层深度的水进行曝气。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种多维度曝气装置，其特征在于：包括：
平台（1），下表面设置有若干用于支撑在水体底部的支撑杆（101），所述平台（1）位于水体的液面上方；
中心管（2），所述中心管（2）的上端管口封堵，中心管（2）外周壁的上端固定有若干向外延伸的喷水管（3），所述喷水管（3）的进口和中心管（2）内部的顶端连通，所述喷水管（3）的出口位于平台（1）的上方，并与外界连通；所述中心管（2）的下端管口向下穿过水体的液面，并与水体连通；
动力机构，用于带动中心管（2）转动；
外管（4），套设在中心管（2）外，且彼此之间固定连接，所述外管（4）的内周壁与中心管（2）的外周壁之间形成有开口朝上的进气腔（5），外管（4）转动安装在平台（1）上，进气腔（5）的上端开口位于平台（1）的上方，并与外界连通，外管（4）的底端穿过平台（1），并固定有螺旋桨（6），螺旋桨（6）位于水体的液面下方，螺旋桨（6）的桨叶（601）内具有自桨叶（601）内端延伸至桨叶（601）外端的流道（6011），流道（6011）的内端和进气腔（5）的底端连通，流道（6011）的外端和水体连通；
以及凹形板（7），具有开口朝上的凹腔（701），所述螺旋桨（6）位于凹腔（701）内，所述凹腔（701）上贯穿有若干通孔（702），所述中心管（2）的下端管口位于凹形板（7）的下方；
由于螺旋桨（6）的转动，螺旋桨（6）内的空气从流道（6011）的外端被甩出，空气从进气腔（5）的上端开口处被吸入，并从桨叶（601）中流道（6011）的外端持续流出；螺旋桨（6）拨动水之后；
凹形板（7）用于引导水流向上流动至水体表层或到达空气中，凹形板（7）内的水被螺旋桨（6）拨走之后，水会从凹形板（7）下方向上补充，补充时，从凹形板（7）的通孔（702）喷入；
喷水管（3）随中心管（2）旋转的过程中，喷水管（3）内的空气被甩出，大气压将水体内的水压入中心管（2）的下端管口，通过中心管（2）到达喷水管（3），并从喷水管（3）抛洒到空气中。
2.根据权利要求1所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述进气腔（5）的上端开口位于喷水管（3）的下端管口的下方。
3.根据权利要求1所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述中心管（2）和外管（4）同轴设置。
4.根据权利要求3所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述凹形板（7）呈球冠形，凹形板（7）的球心位于中心管（2）的轴线上。
5.根据权利要求3所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述平台（1）的下表面相对凹形板（7）的部位向下凸出有若干凸起（102）。
6.根据权利要求3所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述喷水管（3）倾斜设置，且喷水管（3）的出口位于喷水管（3）的进口的上方。
7.根据权利要求1所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述平台（1）的上表面分布有若干集水器（8）；
所述集水器（8）上安装有支架（9），支架（9）固定安装在平台（1）上，所述集水器（8）具有开口朝上的集水腔（801），所述集水腔（801）的上端开口位于喷水管（3）的出口的下方，所述集水腔（801）的腔底贯穿有狭缝（802），所述集水腔（801）的下表面与平台（1）的上表面之间具有间隙。
8.根据权利要求7所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述集水器（8）沿中心管（2）的周向间隔分布。
9.根据权利要求7所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述集水腔（801）上端大下端小，所述集水器（8）的上端转动或固定安装在支架（9）上。
10.根据权利要求1所述的多维度曝气装置，其特征在于：所述动力机构包括电机（10），所述平台（1）上固定有安装架（11），所述电机（10）的壳体固定安装在安装架（11）上，所述电机（10）的主轴与中心管（2）的顶端传动连接。
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