CN115968827B - 一种基于浮力破裂的均匀增氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于浮力破裂的均匀增氧装置，包括破碎横杆、外壳、减缩喷口、混合装置和直线驱动装置，减缩喷口设置于外壳的端部出水口上，破碎横杆布置于减缩喷口正上方，并沿水涡环的喷出方向布置，混合装置布置于外壳内，混合装置包括气室和多个沿外壳周向布置的不同直径的混合腔室，每个混合腔室内均设有活塞推杆，活塞推杆的一端连接有活塞伸入相应的混合腔室内，直线驱动装置设置于混合装置后侧，用于推动活塞推杆沿相应的混合腔室来回移动；混合腔室的侧壁上设有吸水孔和吸气孔，吸水孔上设有单向阀，混合腔室的吸气孔通过气泡管与气室连接。实现多点均匀增氧的效果，增氧更加的均匀、利用率高，兼具有观赏性。

Description

一种基于浮力破裂的均匀增氧装置

技术领域

本发明具体涉及一种基于浮力破裂的均匀增氧装置。

背景技术

当鱼的数量比较少时，水体中的氧气含量可以满足鱼的生存。但是一般情况下鱼缸中的鱼的密度比较高，所以如果要保证鱼缸中鱼的生存，我们需要在鱼缸中加入增氧装置。一般的增氧装置是使用空气泵将外部空气通过管道压进鱼缸中，从而使氧气溶解于水体中。但是这种方式存在着很明显的弊端，只能装置附近位置大幅度增加氧气含量，在远离装置的地方氧气含量提升不明显，容易产生氧气分布不均的问题。

目前的增氧方式只能通过提高空气泵功率或者是均匀设置多个空气出口。但是提升空气泵功率会造成浪费，均匀设置多出口会使鱼缸内充满空气泡从而导致观赏性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于浮力破裂的均匀增氧装置，实现多点均匀增氧的效果，增氧更加的均匀、利用率高，兼具有观赏性。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于浮力破裂的均匀增氧装置，包括破碎横杆、外壳、减缩喷口、混合装置和直线驱动装置，减缩喷口设置于外壳的端部出水口上，破碎横杆布置于减缩喷口正上方，并沿水涡环的喷出方向布置，混合装置布置于外壳内，

混合装置包括气室和多个沿外壳周向布置的混合腔室，部分或全部混合腔室的后端出口设有降速板，每个混合腔室内均设有活塞，活塞连接有活塞推杆的一端，活塞推杆的另一端从相应的混合腔室前端穿出，直线驱动装置设置于混合装置的活塞推杆一侧，用于推动活塞推杆沿相应的混合腔室来回移动；混合腔室的侧壁上设有吸水孔和吸气孔，吸水孔上设有单向阀，混合腔室的吸气孔通过气泡管与气室连接。

按照上述技术方案，外壳为圆筒结构，外壳的侧壁上设有进水口。

按照上述技术方案，混合装置连接有腔室切换装置，腔室切换装置带动混合装置转动，带动混合装置转动至不同角度时，使不同的混合腔室与直线驱动装置对接，直线驱动装置带动相应的混合腔室中的活塞推力杆移动。

按照上述技术方案，腔室切换装置包括旋转驱动机构和混合腔室机架，混合腔室机构横向布置于外壳内腔，混合腔室机架上沿周向分布有多个通孔，各通孔与各混合腔室一一对应分布，各混合腔室均与混合腔室机架连接，旋转驱动机构与混合腔室机架连接。

按照上述技术方案，降速板为蜂窝结构，多个混合腔室分三种，分别为远程混合腔室、中程混合腔室和近程混合腔室，远程混合腔室的出口端没有设置降速板，近程混合腔室的出口端对应的降速板的孔洞比中程混合腔室的出口端对应的降速板的孔洞更小更密；蜂窝结构式的降速板上的孔洞越小越密，对相应混合腔室产生的涡环降速越明显。

按照上述技术方案，旋转驱动机构包括旋转电机和传动机构，旋转电机通过传动机构与混合腔室机架的中心连接。

按照上述技术方案，混合腔室的端部与混合腔室机架连接，降速板设置于相应混合腔室对应的混合腔室机架上的通孔内；

各混合腔室侧壁上的吸气孔与相应混合腔室前端的距离不相同；吸气孔与相应混合腔室前端的距离越长，活塞在相应混合腔室内回位吸水过程中，吸气孔能更早的进入活塞的后方，活塞不再对吸气孔形成遮蔽，吸气孔及气泡管更早打开，从而使相应混合腔室内能吸入更多的空气泡。

进一步地，各混合腔室的体积相同，远程混合腔室、中程混合腔室和近程混合腔室的直径依次减小，长度依次增加，吸气孔分别与远程混合腔室、中程混合腔室和近程混合腔室的前端之间的距离依次增长。

按照上述技术方案，传动机构包括转臂和槽轮，转臂的一端与旋转电机的输出端连接，转臂的另一端与槽轮连接，槽轮布置于混合腔室机架的转动中心轴线上。

按照上述技术方案，混合腔室机架与外壳之间套设有限位环。

按照上述技术方案，直线驱动装置包括电推杆、底板和顶板，底板设置于外壳上，电推杆设置于底板上，电推杆的伸缩端与顶板连接；活塞推杆上套设有复位弹簧。

按照上述技术方案，电推杆替换为气推杆或液压推杆。

本发明具有以下有益效果：

1、本装置通过将活塞杆将水体和空气泡吸入混合腔室，并将其从混合腔室内快速推出，经减缩喷口形程裹挟着空气泡的水涡环，利用水涡环的裹挟效果作为空气泡的运输工具，相比于传统的增氧装置，本装置的增氧更加的均匀、利用率高。

2、本装置产生的水涡环本身是不可见的，但是因为其裹挟有空气泡并且空气泡会跟随涡环内部水体的旋转而运动，因此具有较高的观赏性；通过各混合腔室对应的吸气孔前后位置不同及降速板的孔洞密度来，控制水涡环中的空气泡的含量以及水涡环的传播速度来更进一步实现多点均匀增氧的效果，通过鱼缸可以观察到涡环的产生、传播、破裂过程，提高了鱼缸的观赏价值。

附图说明

图1是本发明实施例中基于浮力破裂的均匀增氧装置的爆炸示意图；

图2是本发明实施例中基于浮力破裂的均匀增氧装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中远程混合腔室的结构示意图；

图4是本发明实施例中活塞推杆机架的结构示意图；

图5是本发明实施例中传动机构的结构示意图；

图6是本发明实施例中基于浮力破裂的均匀增氧装置的外壳内部布结构示意图；

图7是本发明实施例中腔室切换装置的结构示意图；

图8是本发明实施例中混合装置的结构示意图；

图9是本发明实施例中混合装置的立体图；

图10是本发明实施例中直线驱动装置的结构示意图；

图中，1-破碎横杆，2-减缩喷口，3-外壳，4-旋转电机，5-转臂，6-槽轮，7-单向阀门，8-气泡管，9-远程混合腔室，10-中程活塞推杆，11-复位弹簧，12-气室，13-活塞推杆机架，14-顶板，15-底板，16-电推杆，17-近程活塞推杆，18-远程活塞推杆，19-近程混合腔室，20-中程混合腔室，21-限位环，22-混合腔室机架，23-近程降速板，24-中程降速板，25-隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图10所示，本发明提供的一个实施例中的一种基于浮力破裂的均匀增氧装置，包括破碎横杆1、外壳3、减缩喷口2、混合装置和直线驱动装置，减缩喷口2设置于外壳3的端部出水口上，破碎横杆1的一端与外壳3连接，另一端悬置于减缩喷口2正上方，并沿水涡环的喷出方向布置，混合装置布置于外壳3内，混合装置包括气室12和多个沿外壳3周向均匀布置的混合腔室，部分或全部混合腔室的后端出口设有降速板，每个混合腔室内均设有活塞，活塞连接有活塞推杆的一端，活塞推杆的另一端从相应的混合腔室前端穿出，直线驱动装置设置于混合装置的活塞推杆一侧，用于推动活塞推杆沿相应的混合腔室轴线来回移动；

混合腔室的侧壁上设有吸水孔和吸气孔，吸水孔上设有单向阀，混合腔室的吸气孔通过气泡管8与气室12连接；当活塞推杆回位过程中从吸水孔吸水进入混合腔室，并从吸气孔向混合腔室内注入空气泡，当活塞推杆向外推出过程中将混合腔室内的混合有空气泡的水从混合腔室的尾端推出，并从外壳3端部的减缩喷口2喷出，产生水涡环，由于水涡环中夹杂有气泡，使水涡环有一个向上的浮力，水涡环移动传播到一定距离后，会上移与破碎横杆1触碰，进而在相应位置破碎，吸水孔上的单向阀可以防止混合腔室内的水从吸水孔向外流出。

气室端面设有活塞推杆机架13，活塞推杆机架13上沿外壳周向分布有多个定位孔，各定位孔与各活塞推杆一一对应布置，活塞推杆穿过相应的定位孔，实现对活塞推杆的定位。

由于活塞通过复位弹簧11进行回位，弹簧复位使活塞的回位过程相对于活塞的去程过程较慢，活塞的回位过程所用时间占活塞整个运动周期的70～80％的时间。

一个优选实施例中，在气泡管8上设置控制阀，吸气时控制阀打开，不吸气时控制阀关闭。

进一步地，外壳3为圆筒结构，外壳3的侧壁上设有进水口。

进一步地，进水口沿外壳3周向均匀分布。

进一步地，混合装置连接有腔室切换装置，腔室切换装置带动混合装置转动，带动混合装置转动至不同角度时，使不同的混合腔室与直线驱动装置对接，直线驱动装置带动相应的混合腔室中的活塞推力杆移动。

进一步地，腔室切换装置包括旋转驱动机构和混合腔室机架22，混合腔室机构横向布置于外壳3内腔，混合腔室机架22上沿周向均匀分布有多个通孔，各通孔与各混合腔室一一对应分布并连通，各混合腔室均与混合腔室机架22连接，旋转驱动机构与混合腔室机架22连接；旋转驱动机构带动混合腔室机架22转动，进而带动整个混合装置及各混合腔室转动，从而使不同的混合腔室切换至与直线驱动装置对接。

进一步地，旋转驱动机构包括旋转电机4和传动机构，旋转电机4通过传动机构与混合腔室机架22的中心连接；旋转驱动机构通过传动机构带动混合腔室机架22绕中心转动，混合腔室机架22的中心布置于外壳3的中心轴线上。

降速板为蜂窝结构，多个混合腔室分三种，分别为远程混合腔室9、中程混合腔室20和近程混合腔室19，远程混合腔室9的出口端没有设置降速板，近程混合腔室19的出口端对应的降速板的孔洞比中程混合腔室20的出口端对应的降速板的孔洞更小更密；蜂窝结构式的降速板上的孔洞越小越密，对相应混合腔室产生的涡环降速越明显。

进一步地，混合腔室的端部与混合腔室机架22连接，

降速板设置于相应混合腔室对应的混合腔室机架22上的通孔内；

各混合腔室侧壁上的吸气孔与相应混合腔室前端的距离不相同；吸气孔与相应混合腔室前端的距离越长，活塞在相应混合腔室内回位吸水过程中，吸气孔能更早的进入活塞的后方，活塞不再对吸气孔形成遮蔽，吸气孔及气泡管8更早打开，从而使相应混合腔室内能吸入更多的空气泡。

如图6所示，各混合腔室外圈合外壳内腔之间横向布置有隔板25，隔板用于隔离外壳内腔中活塞移动过程中混合腔室两个端口之间的水气流干扰，图1中没有标出，外壳的进水口和吸水孔及吸气孔均设置于隔板和混合腔室机架之间。进一步地，各混合腔室的体积相同，远程混合腔室9、中程混合腔室20和近程混合腔室19的直径依次减小，长度依次增加，吸气孔分别与远程混合腔室9、中程混合腔室20和近程混合腔室19的前端之间的距离依次增长。

混合腔室的个数为六个，其中，有两个远程混合腔室9、两个中程混合腔室20和一个近程混合腔室19，依次交错布置。

进一步地，传动机构包括转臂5和槽轮6，转臂5的一端与旋转电机4的输出端连接，转臂5的另一端与槽轮6连接，槽轮6布置于混合腔室机架22的转动中心轴线上；旋转电机4通过转臂5带动槽轮6转动，槽轮6带动混合腔室机架22转动一定角度，使一个混合腔室切换到相邻的混合腔室，与直线驱动装置对接。

进一步地，混合腔室机架22与外壳3之间套设有限位环21。

进一步地，直线驱动装置包括电推杆16、底板15和顶板14，底板15设置于外壳3上，电推杆16设置于底板15上，电推杆16的伸缩端与顶板14连接；电推杆16伸出时，顶板14穿过气室12与相应活塞推杆接触；活塞推杆上套设有复位弹簧11，复位弹簧11的两端分别与混合腔室和气室12连接；复位弹簧11的弹性系数较小，使混合腔室整个吸入过程较慢，另外腔室切换装置的槽轮6机构能够在较短的时间内完成混合腔室的切换，整个周期中，对于每个腔室来说，空气泡和水体的吸入过程占据周期的大多时间，混合腔室内的活塞推杆为：慢吸入，快推出；混合腔室快速切换。

进一步地，电推杆16替换为气推杆或液压推杆。

本发明的工作原理：参照图1，本发明提供的种基于浮力破裂的均匀增氧装置。首先以远程为例，初始状态下，活塞在复位弹簧11的作用下位于混合腔室的底面，此时混合腔室中已经充满了一定比例的水体和空气泡。下一时刻，电推杆16开始工作，顶板14推动远程活塞推杆18向前运动，因为单向阀门7的作用下远程混合腔室9中的混合物被快速从轴向推出，而不会从径向泄露。下一时刻，混合物通过外壳3中的通道并且经过减缩喷口2形成水涡环向前运动直至上升至破碎横杆1上，水涡环破裂，空气气泡得到释放开始直线上浮。下一时刻电推杆16使顶板14以较快的速度后移，远程活塞推杆18在复位弹簧11的作用下开始缓慢向后端移动，在移动的过程中，没有活塞的遮挡，吸水孔打开开始吸水，随后使吸气孔打开，在气泡管8和气室12的作用下开始注入空气泡，直至远程活塞推杆18运动到远程混合腔室9底部，此时混合腔室里水体和空气泡的含量固定，整个吸水和吸气过程持续大半个周期，直至下一次旋转到该混合腔室。下一时刻，在旋转电机4的带动下，转臂5拨动槽轮6从而带动混合腔室机架22进行旋转。此时混合腔室在混合腔室机架22的带动下，发生了改变，由远程混合腔室9变为中程混合腔室20。然后在经过同样的流程，将中程混合腔室里的混合物推出，不同的是中程混合物会经过安装于混合腔室机架22上的中程降速板24，进行降速。因为含有的空气泡比远程的混合物多并且水涡环传播速度较慢，所以会在相比于远程水涡环较近的位置触碰到破碎横杆1。下一时刻，在复位弹簧11的作用下，中程活塞推杆10开始后移，一样的是吸水孔先打开，但是相比于远程混合腔室9，中程混合腔室的吸气孔会提前打开，从而来提高混合物中空气泡的含量。下一时刻，在旋转电机4的作用下，中程混合腔室再次20变为远程混合腔室9，重复远程混合腔室9的工作过程。下一时刻，在旋转电机4的作用下，远程混合腔室9变回中程混合腔室20，重复中程混合腔室20的工作过程。下一时刻，在旋转电机4的作用下，中程混合腔室20变为远程混合腔室9，重复远程混合腔室9的工作过程。下一时刻，在旋转电机4的作用下，远程混合腔室9变为近程混合腔室19。和上述过程不同的是，近程混合腔室19推出的混合物会经过近程降速板23的降速，并且由于空气含量最高，所以其产生的水涡环会在近端触碰破碎横杆1。下一时刻，在复位弹簧11的作用下，近程活塞推杆17开始后移，相同的是，吸水孔会先打开，但不同的是吸气孔相比于远程和中程混合腔室要提前打开，从而保证空气泡的含量最高。下一时刻，在旋转电机4的作用下，重新回到最初的远程混合腔室9。完成一个大循环，在整个过程中，空气泡和水体的混合物是以一种较快的速度被推出，经过减缩喷口2形成含有空气泡的水涡环，在复位弹簧的作用下，空气泡和水再以较为缓慢的速度被输送到混合腔室中，直到下一次被推出前，完成空气泡和水体的吸入过程，整个过程处于连续无间断的状态。一个大循环中一共产生三个远程水涡环、两个中程水涡环和一个近涡环，因为远程水涡环中的空气泡的含量少，近程涡环的空气泡含量多，所以通过这种方式来保证远、中、近方位的空气泡输送量相似。

综上所述，本发明可以实现多点均匀增氧。本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于浮力破裂的均匀增氧装置。本装置中含有六个腔室，腔室中会先吸入水体再吸入空气泡直至活塞运动到底部本装置；然后再由装置后部的电推杆推动活塞使水体和空气泡的混合物快速推出腔室，混合物经过对应的通道和减缩喷口2形成一种裹挟着空气泡的水涡环。因为本装置的独特性，使产生的水涡环的空气泡含量和传播速度得到控制。因为空气含量不同所以上浮速度会不同，再因涡环的横向传播速度也不同，所以涡环触碰到外壳上的横杆的位置会有所不同；水涡环破裂后，空气泡得到释放，在对应位置上浮，达到多点均匀增氧的效果。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于浮力破裂的均匀增氧装置，其特征在于，包括破碎横杆、外壳、减缩喷口、混合装置和直线驱动装置，减缩喷口设置于外壳的端部出水口上，破碎横杆布置于减缩喷口正上方，并沿水涡环的喷出方向布置，混合装置布置于外壳内，

混合装置包括气室和多个沿外壳周向布置的混合腔室，部分混合腔室的后端出口设有降速板，每个混合腔室内均设有活塞，活塞连接有活塞推杆的一端，活塞推杆的另一端从相应的混合腔室前端穿出，直线驱动装置设置于混合装置的活塞推杆一侧，用于推动活塞推杆沿相应的混合腔室来回移动；混合腔室的侧壁上设有吸水孔和吸气孔，吸水孔上设有单向阀，混合腔室的吸气孔通过气泡管与气室连接；

混合装置连接有腔室切换装置，腔室切换装置带动混合装置转动，带动混合装置转动至不同角度时，使不同的混合腔室与直线驱动装置对接，直线驱动装置带动相应的混合腔室中的活塞推力杆移动；

腔室切换装置包括旋转驱动机构和混合腔室机架，混合腔室机构横向布置于外壳内腔，混合腔室机架上沿周向分布有多个通孔，各通孔与各混合腔室一一对应分布，各混合腔室均与混合腔室机架连接，旋转驱动机构与混合腔室机架连接；

降速板为蜂窝结构，多个混合腔室分三种，分别为远程混合腔室、中程混合腔室和近程混合腔室，远程混合腔室的出口端没有设置降速板，近程混合腔室的出口端对应的降速板的孔洞比中程混合腔室的出口端对应的降速板的孔洞更小更密。

2.根据权利要求1所述的基于浮力破裂的均匀增氧装置，其特征在于，外壳为圆筒结构，外壳的侧壁上设有进水口。

3.根据权利要求1所述的基于浮力破裂的均匀增氧装置，其特征在于，混合腔室的端部与混合腔室机架连接，降速板设置于相应混合腔室对应的混合腔室机架上的通孔内；

各混合腔室侧壁上的吸气孔与相应混合腔室前端的距离不相同。

4.根据权利要求1所述的基于浮力破裂的均匀增氧装置，其特征在于，旋转驱动机构包括旋转电机和传动机构，旋转电机通过传动机构与混合腔室机架的中心连接；

传动机构包括转臂和槽轮，转臂的一端与旋转电机的输出端连接，转臂的另一端与槽轮连接，槽轮布置于混合腔室机架的转动中心轴线上。

5.根据权利要求1所述的基于浮力破裂的均匀增氧装置，其特征在于，混合腔室机架与外壳之间套设有限位环。

6.根据权利要求1所述的基于浮力破裂的均匀增氧装置，其特征在于，直线驱动装置包括电推杆、底板和顶板，底板设置于外壳上，电推杆设置于底板上，电推杆的伸缩端与顶板连接；活塞推杆上套设有复位弹簧。

7.根据权利要求6所述的基于浮力破裂的均匀增氧装置，其特征在于，电推杆替换为气推杆或液压推杆。