CN114788506A - 一种复合式增氧装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合式增氧装置，其特征在于：它包括充气加压组件、储水组件和吮吸式吸气组件，充气加压组件包括第一缸体、活塞，储水组件包括第二缸体，第一缸体上设有进气部，第一缸体通过第一进液部与第二缸体相连通，并通过出液部与吮吸式吸气组件相连通，活塞上拉时，出液部关闭且进气部和第一进液部打开，活塞下压时，先关闭进气部和第一进液部，再打开出液部，吮吸式吸气组件包括一个或多个水流抽气管，水流抽气管的进气端与大气相连通，进水端与第一缸体的出液部相连通，出水端用于喷射高速且吮吸了空气泡的富氧水。该复合式增氧装置增氧效率高、增氧效果好、不伤害养殖水产。另外还提供一种复合式增氧装置的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及增氧装置技术领域，具体涉及一种复合式增氧装置及其控制方法。
背景技术
增氧装置的主要作用是增加水中的氧气含量，其在污水治理和鱼塘水产养殖中均得到广泛的应用。尤其在鱼塘水产养殖中，利用增氧装置可以使水中的鱼、虾、蟹等不会缺氧，同时还能够抑制水中厌氧菌的生长，防止池水变质威胁鱼、虾、蟹等的生存环境。
增氧装置的种类有很多，其中应用范围最广泛的当属叶轮式增氧装置。叶轮式增氧装置主要是由电动机、减速箱、水面叶轮及浮球组成，它通过电动机带动水面叶轮旋转来搅动水面，使死水变成活水，激起的水跃和浪花，扩大了气液接触的表面积，从而将空气中的氧气带入到水中。
但是现有的增氧装置仍然存在以下技术问题：一方面通过扩大气液接触的表面积，而带入水中的氧气实际上并不多，另一方面，氧气在翻动的过程中非常容易逃逸掉，因此现有的增氧装置效率非常低下，增氧效果不佳；同时，叶轮旋转搅动水面还可能对养殖的水产造成伤害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种增氧效率高、增氧效果好、不伤害养殖水产的复合式增氧装置。
本发明的技术解决方案是：一种复合式增氧装置，其特征在于：它包括充气加压组件、储水组件和吮吸式吸气组件，所述充气加压组件包括第一缸体、以及上下滑设在第一缸体内的活塞，所述储水组件包括第二缸体，所述第一缸体上设有可通断大气的进气部，所述第一缸体还通过第一进液部与第二缸体相连通，并通过出液部与吮吸式吸气组件相连通，所述活塞上拉时，出液部关闭且进气部和第一进液部打开，以分别向第一缸体充气和注入贫氧水，所述活塞下压时，先关闭进气部和第一进液部以对第一缸体封闭并加压，再打开出液部以向吮吸式吸气组件提供加压后的富氧水，所述吮吸式吸气组件包括一个或多个水流抽气管，所述水流抽气管的进气端与大气相连通，进水端与第一缸体的出液部相连通，出水端用于喷射高速且吮吸了空气泡的富氧水。
本发明复合式增氧装置的工作原理如下：
先将该复合式增氧装置固定在待增氧的水域上，并使水流抽气管的出水端伸入到液面以下；然后进入充气注液阶段，活塞上拉，同时出液部关闭，而进气部和第一进液部打开，此时可通过进气部向第一缸体充气，并通过第一进液部向第一缸体注入贫氧水；接着进入加压溶解阶段，先关闭进气部和第一进液部，以使第一缸体为一封闭的腔体，然后活塞下压，这样随着活塞的下压，腔体内的压强逐渐增大，而之前充入第一缸体内的空气由于无法逃逸，因此只能被压缩并快速溶解到水体中，使水体由贫氧水转化为富氧水；加压后的富氧水并不直接排出，而是再进入负压吮吸阶段，将出液部打开，使加压后的富氧水经过吮吸式吸气组件吮吸了空气泡并加速之后才排出。
采用上述结构后，本发明具有以下优点：
本发明复合式增氧装置不仅利用封闭腔室的加压，使空气快速溶解到水体中而产生加压的富氧水，而且还利用吮吸式吸气组件，使加压后的富氧水再次吮吸空气泡并加速，因此它是加压溶解加负压吮吸相结合的复合式增氧方式，增氧效果更好；其次，不管是通过加压溶解的方式增氧，还是通过负压吮吸的方式增氧，空气都很难逃逸，并且能够快速溶解到水体中，与水体紧密结合，而现有的敞开式环境中单纯翻动水体以增大气液接触面积的方式，不能使空气溶解在水中，也无法与水体结合，很容易逃逸，因此本发明复合式增氧装置增氧效率更高、增氧效果更好；再次，本装置工作时不用翻动水体，从而也不会伤害养殖水产。
作为优选，所述第一缸体的顶端设有开口，所述进气部包括设置在活塞上的进气通孔以及设置在进气通孔处的进气阀板，所述进气阀板的一侧与进气通孔相铰接，另一侧为自由端，所述第一缸体内分别设有用于限制进气阀板向上翻转角度和向下翻转角度的上限位结构和下限位结构，用于在进气阀板向下翻转至下限位结构时打开进气通孔而在进气阀板向上翻转至上限位结构时关闭进气通孔。该进气阀板在活塞上拉时，由于第一缸体内部产生负压，会使得大气压高于第一缸体内部的压力，从而使进气阀板自动向下打开，而在活塞下压时，由于第一缸体内部的压强逐渐增大并大于大气压，又会使进气阀板自动向上关闭，因此该进气部虽然结构非常简单，但是其打开和关闭动作都是自动实现的。
作为优选，所述第一进液部包括连通第一缸体与第二缸体的第一管道、以及设置在第一管道上的第一电动阀，还包括主控部，所述第一电动阀与主控部电连接。该第一进液部结构简单，且采用电动阀控制管道的通断，控制精准灵活，自动化和智能化水平也较高。
作为优选，还包括接水组件，所述接水组件包括第三缸体，所述出液部连通在第一缸体与第三缸体之间，所述水流抽气管的进水端与第三缸体相连通。接水装置可缓存第一缸体内的富氧水，使水流连续、损耗小，有利于增氧效率的提高，增氧效果更好。
作为优选，所述出液部包括连通第一缸体与第三缸体的第二管道、以及设置在第二管道上的第二电动阀，还包括主控部，所述第二电动阀与主控部电连接。该出液部结构简单，且采用电动阀控制管道的通断，控制精准灵活，自动化和智能化水平也较高。
作为优选，所述第三缸体设置在第一缸体的下方，所述吮吸式吸气组件设置在第三缸体的下方，所述第二管道的一端与第一缸体的底部相连通，另一端与第三缸体的顶部相连通，所述水流抽气管的上端为进水端并与第三缸体的底部相连通，下端为出水端。上述部件的布局与水流的自然流动方向一致，不仅节能省电，而且可以减小水流的能量损耗，增氧效率更高。
作为优选，所述第一缸体还通过第三管道与第三缸体相连通，用于在出液部打开前对第三缸体预先注满水，所述水流抽气管的进水端设有用于通断该进水端的第二进液部，用于在出液部打开前关闭水流抽气管的进水端。对第三缸体预先注满水，可使增氧效果和增氧效率进一步提高。
作为优选，还包括主控部，所述第二进液部包括设置在水流抽气管的进水端上的第三电动阀，所述第三电动阀与主控部电连接。采用电动阀控制管道的通断，不仅结构简单，而且管道通断控制精准灵活，自动化和智能化水平也较高。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种增氧效率高、增氧效果好、不伤害养殖水产的复合式增氧装置的控制方法。
本发明的另一技术解决方案是：一种复合式增氧装置的控制方法，该方法应用于上述复合式增氧装置中，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)将装置固定在待增氧的水域上，并使水流抽气管的出水端伸入到液面以下；
(2)活塞上拉并高于第二缸体的水位，在此期间，出液部关闭而进气部和第一进液部打开，以通过进气部向第一缸体充气，并通过第一进液部向第一缸体注入贫氧水；
(3)进气部和第一进液部关闭，以封闭第一缸体，然后活塞下压，以使之前充入第一缸体内的空气被压缩并快速溶解到水体中，而使水体由贫氧水转化为富氧水；
(4)出液部打开，加压后的富氧水经吮吸式吸气组件吮吸了空气泡并加速之后，通过水流抽气管的出水端喷射到待增氧的水域中。
作为优选，所述步骤(2)在活塞上拉过程中，所述第一缸体还通过连通至第三缸体的第三管道向第三缸体预先注满水，且通过设置在水流抽气管的进水端上的第二进液部关闭水流抽气管的进水端，所述步骤(4)在出液部打开的同时，第二进液部也打开，以使第三缸体内的水进入到水流抽气管内。对第三缸体预先注满水，可使增氧效果和增氧效率进一步提高。
作为优选，所述步骤(1)还向第二缸体内添加减阻剂。添加减阻剂后减小了水流与各管道间的阻力，可使水流速度更快，而较快的水流速度会在水流抽气管的束口处产生更大的负压，从而更有利于空气泡的吸入，继而使水体的含氧量更高，增氧效果更好。
附图说明：
图1为实施例1中复合式增氧装置在活塞上拉过程中的结构示意图；
图2为实施例1中复合式增氧装置在活塞下压过程中的结构示意图；
图3为图1中A处的局部放大示意图；
图4为图1中B处的局部放大示意图；
图5为实施例1中复合式增氧装置的电气原理图；
图中：1-充气加压组件，2-储水组件，3-吮吸式吸气组件，4-第一缸体，5-活塞，6-第二缸体，7-进气部，8-第一进液部，9-出液部，10-水流抽气管，11-开口，12-进气通孔，13-进气阀板，14-上限位结构，15-第一管道，16-第一电动阀，17-主控部，18-接水组件，19-第三缸体，20-第二管道，21-第二电动阀，22-水流抽气管的进气端，23-水流抽气管的进水端，24-水流抽气管的出水端，25-第三管道，26-第三电动阀，27-上半管体，28-下半管体，29-外罩，30-气隙，31-束口，32-抽水泵，33-液位检测装置，34-固定组件。
具体实施方式
下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
如图1-5所示，一种复合式增氧装置，它包括充气加压组件1、储水组件2和吮吸式吸气组件3，所述充气加压组件1包括第一缸体4、以及上下滑设在第一缸体4内的活塞5，所述储水组件2包括第二缸体6，所述第一缸体4上设有可通断大气的进气部7，所述第一缸体4还通过第一进液部8与第二缸体6相连通，并通过出液部9与吮吸式吸气组件3相连通，所述活塞5上拉时，出液部9关闭且进气部7和第一进液部8打开，以分别向第一缸体4充气和注入贫氧水，所述活塞5下压时，先关闭进气部7和第一进液部8以对第一缸体4封闭并加压，再打开出液部9以向吮吸式吸气组件3提供加压后的富氧水，所述吮吸式吸气组件3包括一个或多个水流抽气管10，所述水流抽气管10的进气端22与大气相连通，进水端23与第一缸体4的出液部9相连通，出水端24用于喷射高速且吮吸了空气泡的富氧水。
所述第一缸体4的顶端设有开口11，所述进气部7包括设置在活塞5上的进气通孔12以及设置在进气通孔12处的进气阀板13，所述进气阀板13的一侧与进气通孔12相铰接，另一侧为自由端，所述第一缸体4内分别设有用于限制进气阀板13向上翻转角度和向下翻转角度的上限位结构14和下限位结构，用于在进气阀板13向下翻转至下限位结构时打开进气通孔12而在进气阀板13向上翻转至上限位结构14时关闭进气通孔12，上限位结构14和下限位结构采用现有技术即可，下限位结构图中未示意，上限位结构14为设置在第一缸体4内且位于进气通孔12内的与进气阀板13的顶面相抵的台阶面。
所述第一进液部8包括连通第一缸体4与第二缸体6的第一管道15、以及设置在第一管道15上的第一电动阀16，还包括主控部17，所述第一电动阀16与主控部17电连接，主控部17采用现有技术即可，其核心部件一般为单片机或DSP。
还包括接水组件18，所述接水组件18包括第三缸体19，所述出液部9连通在第一缸体4与第三缸体19之间，所述水流抽气管10的进水端23与第三缸体19相连通；所述出液部9包括连通第一缸体4与第三缸体19的第二管道20、以及设置在第二管道20上的第二电动阀21，所述第二电动阀21也与主控部17电连接。
所述第三缸体19设置在第一缸体4的下方，所述吮吸式吸气组件3设置在第三缸体19的下方，所述第二管道20的一端与第一缸体4的底部相连通，另一端与第三缸体19的顶部相连通，所述水流抽气管10的上端为进水端23并与第三缸体19的底部相连通，下端为出水端24。
所述第一缸体4还通过第三管道25与第三缸体19相连通，用于在出液部9打开前对第三缸体19预先注满水，所述水流抽气管10的进水端23设有用于通断该进水端23的第二进液部，用于在出液部9打开前关闭水流抽气管10的进水端23；所述第二进液部包括设置在水流抽气管10的进水端23上的第三电动阀26，所述第三电动阀26也与主控部17电连接；本实施例中，设置第三管道25的口径小于第二管道20的口径，使得第二管道20为主管道，而第三管道25为辅助管道，这样第三管道25的主要作用是向第三缸体19预先充满水，而第二管道20的主要作用是将第一缸体4内的富氧水排放到第三缸体19内，两者相辅相成，可以很好地保证增氧装置的可靠工作。
所述水流抽气管10采用现有技术即可，包括外罩29、以及设置在外罩29内的上半管体27和下半管体28，所述进气端22设置在外罩29上，所述上半管体27的底部和下半管体28的顶部均设置开孔，且两者的开孔上下对接并形成与外罩29的进气端22相连通的气隙30，所述上半管体27的下部管径逐渐向内缩进以形成束口31，用于在束口31处形成负压而吮吸进入气隙30内的空气泡；所述上半管体27和下半管体28的内侧壁沿水流方向均设置为流线形，流线形的内壁可减小水流损耗，增氧效率更高。
还包括抽水泵32，所述抽水泵32的进水端用于与待增氧水域的水源相连通，出水端与第二缸体6相连通，用于将待增氧水域的水源抽送到第二缸体6内，所述抽水泵32也与主控部17电连接，抽水泵32采用现有技术即可。
还包括上下直线驱动机构，所述上下直线驱动机构与活塞5相连，用于驱动活塞5上下往复运动，所述上下直线驱动机构采用现有技术即可，图中不再给出示意，所述上下直线驱动机构也与主控部17电连接。
还包括液位检测装置33，所述液位检测装置33设置在第二缸体6内，用于检测第二缸体6的水位，所述液位检测装置33也与主控部17电连接，所述液位检测装置33采用现有技术即可，例如干簧管和磁性元件组成的液位检测装置33，利用液位检测装置33可监测第二缸体6的最高水位和最低水位，从而保证第二缸体6水量的可靠供给。
还包括可升降的固定组件34，所述充气加压组件1、储水组件2、接水组件18、吮吸式吸气组件3中的一个或多个固定在固定组件34上，可升降的固定组件34采用现有技术即可，采用可升降的固定组件34，可灵活根据待增氧水域的水位，调节装置的高度。
还包括太阳能板电池组件，所述太阳能板电池组件与主控部17、抽水泵32、上下直线驱动机构电连接，太阳能板电池组件采用现有技术即可，图中不再给出示意。
实施例2：
一种复合式增氧装置的控制方法，该方法应用于实施例1中的复合式增氧装置中，它包括以下步骤：
(1)将装置固定在待增氧的水域上，并使水流抽气管10的出水端24伸入到液面以下；
(2)活塞5上拉并高于第二缸体6的水位，在此期间，出液部9关闭而进气部7和第一进液部8打开，以通过进气部7向第一缸体4充气，并通过第一进液部8向第一缸体4注入贫氧水；
(3)进气部7和第一进液部8关闭，以封闭第一缸体4，然后活塞5下压，以使之前充入第一缸体4内的空气被压缩并快速溶解到水体中，而使水体由贫氧水转化为富氧水；
(4)出液部9打开，加压后的富氧水经吮吸式吸气组件3吮吸了空气泡并加速之后，通过水流抽气管10的出水端24喷射到待增氧的水域中。
实施例3：
一种复合式增氧装置的控制方法，该方法应用于实施例1中的复合式增氧装置中，它包括以下步骤：
(1)将装置固定在待增氧的水域上，并使水流抽气管10的出水端24伸入到液面以下，还向第二缸体6内添加减阻剂；减阻剂为现有技术，例如聚氧化乙烯(简称PEO)，聚氧化乙烯易溶于水，且无毒无害，只需添加5～10Wppm的聚氧化乙烯，即可达到很好的减阻效果；
(2)活塞5上拉并高于第二缸体6的水位，在此期间，出液部9关闭而进气部7和第一进液部8打开，以通过进气部7向第一缸体4充气，并通过第一进液部8向第一缸体4注入贫氧水，同时，第一缸体4还通过连通至第三缸体19的第三管道25向第三缸体19预先注满水，且通过设置在水流抽气管10的进水端23上的第二进液部关闭水流抽气管10的进水端23；
(3)进气部7和第一进液部8关闭，以封闭第一缸体4，然后活塞5下压，以使之前充入第一缸体4内的空气被压缩并快速溶解到水体中，而使水体由贫氧水转化为富氧水；
(4)出液部9打开，同时第二进液部也打开，加压后的富氧水经吮吸式吸气组件3吮吸了空气泡并加速之后，通过水流抽气管10的出水端24喷射到待增氧的水域中。
Claims (10)
1.一种复合式增氧装置，其特征在于：它包括充气加压组件(1)、储水组件(2)和吮吸式吸气组件(3)，所述充气加压组件(1)包括第一缸体(4)、以及上下滑设在第一缸体(4)内的活塞(5)，所述储水组件(2)包括第二缸体(6)，所述第一缸体(4)上设有可通断大气的进气部(7)，所述第一缸体(4)还通过第一进液部(8)与第二缸体(6)相连通，并通过出液部(9)与吮吸式吸气组件(3)相连通，所述活塞(5)上拉时，出液部(9)关闭且进气部(7)和第一进液部(8)打开，以分别向第一缸体(4)充气和注入贫氧水，所述活塞(5)下压时，先关闭进气部(7)和第一进液部(8)以对第一缸体(4)封闭并加压，再打开出液部(9)以向吮吸式吸气组件(3)提供加压后的富氧水，所述吮吸式吸气组件(3)包括一个或多个水流抽气管(10)，所述水流抽气管(10)的进气端(22)与大气相连通，进水端(23)与第一缸体(4)的出液部(9)相连通，出水端(24)用于喷射高速且吮吸了空气泡的富氧水。
2.根据权利要求1所述的一种复合式增氧装置，其特征在于：所述第一缸体(4)的顶端设有开口(11)，所述进气部(7)包括设置在活塞(5)上的进气通孔(12)以及设置在进气通孔(12)处的进气阀板(13)，所述进气阀板(13)的一侧与进气通孔(12)相铰接，另一侧为自由端，所述第一缸体(4)内分别设有用于限制进气阀板(13)向上翻转角度和向下翻转角度的上限位结构(14)和下限位结构，用于在进气阀板(13)向下翻转至下限位结构时打开进气通孔(12)而在进气阀板(13)向上翻转至上限位结构(14)时关闭进气通孔(12)。
3.根据权利要求1所述的一种复合式增氧装置，其特征在于：所述第一进液部(8)包括连通第一缸体(4)与第二缸体(6)的第一管道(15)、以及设置在第一管道(15)上的第一电动阀(16)，还包括主控部(17)，所述第一电动阀(16)与主控部(17)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种复合式增氧装置，其特征在于：还包括接水组件(18)，所述接水组件(18)包括第三缸体(19)，所述出液部(9)连通在第一缸体(4)与第三缸体(19)之间，所述水流抽气管(10)的进水端(23)与第三缸体(19)相连通。
5.根据权利要求4所述的一种复合式增氧装置，其特征在于：所述出液部(9)包括连通第一缸体(4)与第三缸体(19)的第二管道(20)、以及设置在第二管道(20)上的第二电动阀(21)，还包括主控部(17)，所述第二电动阀(21)与主控部(17)电连接。
6.根据权利要求5所述的一种复合式增氧装置，其特征在于：所述第三缸体(19)设置在第一缸体(4)的下方，所述吮吸式吸气组件(3)设置在第三缸体(19)的下方，所述第二管道(20)的一端与第一缸体(4)的底部相连通，另一端与第三缸体(19)的顶部相连通，所述水流抽气管(10)的上端为进水端(23)并与第三缸体(19)的底部相连通，下端为出水端(24)。
7.根据权利要求4所述的一种复合式增氧装置，其特征在于：所述第一缸体(4)还通过第三管道(25)与第三缸体(19)相连通，用于在出液部(9)打开前对第三缸体(19)预先注满水，所述水流抽气管(10)的进水端(23)设有用于通断该进水端(23)的第二进液部，用于在出液部(9)打开前关闭水流抽气管(10)的进水端(23)。
8.一种复合式增氧装置的控制方法，该方法应用于权利要求1至权利要求7所述的任一一种复合式增氧装置中，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)将装置固定在待增氧的水域上，并使水流抽气管(10)的出水端(24)伸入到液面以下；
(2)活塞(5)上拉并高于第二缸体(6)的水位，在此期间，出液部(9)关闭而进气部(7)和第一进液部(8)打开，以通过进气部(7)向第一缸体(4)充气，并通过第一进液部(8)向第一缸体(4)注入贫氧水；
(3)进气部(7)和第一进液部(8)关闭，以封闭第一缸体(4)，然后活塞(5)下压，以使之前充入第一缸体(4)内的空气被压缩并快速溶解到水体中，而使水体由贫氧水转化为富氧水；
(4)出液部(9)打开，加压后的富氧水经吮吸式吸气组件(3)吮吸了空气泡并加速之后，通过水流抽气管(10)的出水端(24)喷射到待增氧的水域中。
9.根据权利要求8所述的一种复合式增氧装置的控制方法，其特征在于：所述步骤(1)还向第二缸体(6)内添加减阻剂。
10.根据权利要求8所述的一种复合式增氧装置的控制方法，其特征在于：所述步骤(2)在活塞(5)上拉过程中，所述第一缸体(4)还通过连通至第三缸体(19)的第三管道(25)向第三缸体(19)预先注满水，且通过设置在水流抽气管(10)的进水端(23)上的第二进液部关闭水流抽气管(10)的进水端(23)，所述步骤(4)在出液部(9)打开的同时，第二进液部也打开，以使第三缸体(19)内的水进入到水流抽气管(10)内。
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