CN1336850A - 气液混合装置 - Google Patents

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Abstract

一种气液混合装置,在水槽内平行于该水管内的流水方向水平地设置旋转轴,在该旋转轴周围固定旋转叶片的基端部,使空气管一端的开口部位于该旋转叶片基端部近旁的上游侧,将其另一端的开口部配置在上述水管外的大气中。这样,可不受从污水槽水面到旋转叶片的距离即水深影响,可不产生振动等问题地将马达的旋转传递到旋转叶片,能够经受长期使用,并且,可使混入到水中的气泡的粒径细化,增大气泡与水的接触面积,从而增大溶解到水中的空气中的氧量。

Description

气液混合装置
技术领域
本发明涉及一种气液混合装置，用于鱼养殖场、活鱼输送和饲养用水槽、游泳池、或废水处理场等的水的净化，或用于在水稻、水耕栽培的水中混入氧、液体肥料，或用于在隧道、地铁施工现场的碱性排水中混合中和用二氧化碳气体，更为具体地说，涉及一种在上述各种水中将大气中的空气形成气泡混入的形式的气液混合装置。
背景技术
在现有气液混合装置中，马达安装在设于水槽等的水面上的台架，在该马达的轴于水面上连接纵向的中空轴的上端部，在该中空轴的上端部形成空气入口，另外，在该中空轴的水面下的下端部的周围以放射状设置多片平面叶片，在该平面叶片的安装部的近旁的中空轴形成空气出口，通过该中空轴内的空气通道连通上述空气入口。
当由水面上的马达使中空轴旋转时，上述平面叶片在水面下以中空轴为中心旋转，与此相随，该部分的水也旋转，沿其放射方向流动，所以，中空轴的近旁的水的压力下降，从形成于该近旁的中空轴的空气出口吸入空气，在上述水的流动中使其成为气泡并混入。
这样混入到水中的多个气泡由其浮力作用在水槽内的水中上升，在此期间与水接触，该气泡中的氧溶解到水中。
因此，从上述旋转叶片到水面的水深越大，则气泡发生后上浮到水面的距离越大，所以，溶解到水中的氧量增大。
为此，希望旋转叶片与水面上的马达的距离尽可能地大。然而，当增大该距离时，用于接合安装于水面上的马达与旋转叶片的旋转轴变长，存在旋转时产生振动等问题的可能性，所以，其长度自身存在限度。
发明内容
本发明的目的在于使得可不受从污水槽水面到旋转叶片的距离即水深影响，可不产生振动等问题地将马达的旋转传递到旋转叶片，能够经受长期使用。
另一目的在于使混入到水中的气泡的粒径细化，增大气泡与水的接触面积，从而增大溶解到水中的空气中的氧量。
本发明的气液混合装置在中空的水管内与其流水方向平行地设置旋转轴，在该旋转轴的周围安装旋转叶片的基端部，使空气管的一端的开口部位于该旋转叶片基端部的上游侧近旁，将其另一端的开口部配置在上述水管外的大气中，在水管内的液体中使上述旋转叶片旋转时，向在旋转叶片的基端部近旁产生的液体负压部吸引大气中的空气，从而混合空气与液体。
附图说明
图1为示出本发明实施形式的气液混合装置的局部剖切状态的透视图。
图2为示出本发明另一实施形式的气液混合装置的局部剖切状态的透视图。
图3为示出本发明气液混合装置的使用状态的侧面图。
图4为示出使用本发明气液混合装置的另一使用状态的侧面图。
图5为示出改变图4的一部分的使用状态的侧面图。
图6为示出使用本发明气液混合装置的再另一使用状态的侧面图。
图7为示出将图6的气液混合装置设置到与其不同的另一位置的状态的侧面图。
图8为示出变更图7的一部分的使用状态的侧面图。
图9为图1-图8的局部放大透视图。
图10为示出使用本发明气液混合装置的另一不同使用状态的侧面图。
图11为示出与图1的气液混合装置不同的使用状态的侧面图。
具体实施方式
如图1所示，在由金属或合成树脂等形成的水管1内平行于其流水方向A1地设置旋转轴2，在该旋转轴2的周围固定旋转叶片3的基端部3a，将空气管4的一端的开口部4a对着该旋转叶片3的基端部3a近旁的上游侧3b，在上述水管1的外部的大气中配置该空气管4的另一端的开口部4b。
在上述旋转叶片3的旋转轴2直接连接马达5，由托架6将其固定在相同水管1内，由该马达5使旋转叶片3旋转，从而使水管1内的液体旋转。此时，该液体从旋转叶片3的基端部3a朝向前端部3c产生由离心力形成的流动A3，前端部3c附近的液体被加压成正压，基端部3a的近旁和其上游侧3b的液体成为负压。
此时，在朝该基端部3a近旁的上游侧3b的液体负压部开口的空气管4一端的开口部4a与朝大气中开口的另一端的开口部4b之间产生空气压力差，大气中的空气在上述上游侧3b的液体中成为气泡并受到吸引，在由上述那样的离心力形成的流动A3的作用下从水管1的轴心部朝水管1的管壁部流动，此时的旋转叶片3的旋转和流动A3将上述受到吸引的气泡在液体中细化成无数个，增大与液体的接触面积。
因此，从空气管4受到吸引的大气中的氧有效地溶解到液体中。在该状态下由固定于旋转轴2的自由端的螺旋桨7的旋转使水管1内的水从其上游侧1a朝下游侧1b沿箭头A1方向流动。
图2所示本发明的气液混合装置在由两端开放的水平管8a和垂直管8b构成的曲管8的一方的水平管8a内的轴线部设置旋转轴2，在该旋转轴2的外周固定平板状的旋转叶片3，在旋转轴2的一端固定螺旋输送器状的旋转叶片9的中心轴10的基端部，使上述旋转轴2的另一端部朝上述曲管8的外侧凸出，在该凸出的另一端部接合马达5。
在将液体充填到曲管8内的状态下，当由马达5使平板状的旋转叶片3和螺旋输送器状的旋转叶片9旋转时，由该旋转叶片9的泵作用从垂直管8b的入口朝水平管8a的出口开放部产生从箭头A8b朝A8a方向的液体流动。
此时，由平板状的叶片3的旋转使该部分的液体也开始旋转，由离心力的作用形成箭头A3方向的流动，旋转轴附近的液体成为低压。为此，从对着平板状叶片3的基端部附近上游侧的空气管4的出口4a吸引大气，在旋转中的液体中成为气泡从而混入，由上述螺旋输送器状旋转叶片9的旋转作用下，沿箭头A9方向流动。此时，上述的气泡进一步细化，成为多个微小气泡，混入到液体中，增大液体与气泡的接触面积，使氧化作用活跃。
图3所示气液混合装置在短筒状的水管1内同心地设置旋转轴2，在该旋转轴2的周围固定螺旋状的旋转叶片3的基端部3a，使空气管4的一端的开口部4a对着该旋转叶片3的基端部3a近旁的上游侧，在上述水管1外部的大气中配置其另一端的开口部4b，该气泡混合装置配置在污水槽11内的底面12上。
上述空气管4的开口部4b固定在浮在污水面13的浮子14，另外，马达5通过导线16a、16b连接到配置于上述污水面13上的大气中的电源端子15a、15b。
当马达5旋转时，螺旋状旋转叶片3旋转，该部分的污水也旋转，由离心力的作用使污水朝径向A3流动，在水管1的轴心部形成负压，通过空气管4的开口部4b和4a向该处吸引大气中的空气。
那样吸入大气中的氧的液体在螺旋状的旋转叶片3的作用下朝径向A3方向流动，并由旋转叶片3的旋转微细化，沿旋转轴方向A2流动。
在包含那样细化了的多个气泡的污水从该气液混合装置的放水口17朝箭头A2方向放出，在污水槽11内沿箭头A11方向流动，再次进入到进水口18。在此期间，污水与多个微小的气泡接触，丰富地溶解气泡中的氧，净化污水槽11内的污水。
图4所示气液混合装置通过接合于中间导水管21两端的2个曲管8连通上游导水管19和下游导水管20之间，在各曲管8的水平部分8a配置上述图2所示气液混合装置。
该气液混合装置可从箭头A19朝A20方向在处于上游导水管19与下游导水管20之间的曲管8内流动的液体中通过空气过滤器28和开口部4a从空气管4的开口部4b吸入大气中的空气，所以，利用该气液混合装置时，没有必要在上游导水管19与下游导水管20之间设置气液混合装置专用的外壳。符号29表示逆止阀。为此，当在规定宽度的空间安装各种化学设备时，非常有利。
图5所示气液混合装置除去设于图4所示空气管4的开口部4b的空气过滤器28，使二氧化碳气体的气体箱51的气体管52与该处连通，从上游导水管19的上端如箭头A19所示那样导入隧道、地铁施工等的碱性排水，在曲管8部分的上述排水中使上述气体箱51的二氧化碳气体成为气泡并混入，中和该碱性排水。
图6所示气液混合装置用于净化各种污水的净化槽22内的污水23，在该净化槽22内的底面上的水平旋转台24安装图2所示气液混合装置。
在该气液混合装置中，当马达5旋转时，螺旋输送器状旋转叶片9的旋转使净化槽22内的污水23从连通到垂直管8b的上游侧的导水管25的入口25a朝箭头A25方向流入，流向与水平管下游侧连通的排水管26的出口26a。此时，如上述那样，通过空气管4的开口部4b和4a将大气中的空气吸引到流水中。
这样吸引的空气由旋转叶片3和螺旋输送器状旋转叶片9在流水中细化成小尺寸，成为多个气泡27流动，从排水管26的出口26a排出到污水23中，沿箭头A22方向在净化槽22流动，进入到上述导水管25的入口25a。
在这期间被细化了的多个气泡27在其周围的接触面与污水23接触，溶入到其中，将其净化。
另外，水平旋转台24的旋转，使得可在宽范围内从排水管26的出口26a排出上述多个气泡27，均匀地在净化槽22内全面进行净化。
在上述空气管4的上端开口部4b设置空气过滤器28，将其配置在污水面23a上方的大气中。另外，在该空气管4的下部设置逆止阀29，当中止马达5的旋转时，防止污水23从开口部4a与污物一起进入到空气管4的内部而将其堵塞。
图7的气液净化装置不如上述图6的装置那样设于净化槽22的污水23内，而是设置在该净化槽22的外侧。
即，在净化槽22的侧壁22a的下部形成壁孔30，在该壁孔30从净化槽22的外侧朝内侧水密地插入上述图6的气液混合装置的排水管26，并在台座31上安装曲管8的部分，从导水管25沿箭头A32方向供给一次净化水32，经过垂直管8b，在旋转叶片3和9的作用下流动，从排水管26朝净化槽22内的二次净化水33的下部沿箭头A33方向排水。
图8所示气液混合装置除去图7所示空气管4上端的空气过滤器28，在该处连通臭氧气体发生装置或臭氧箱53，从导水管25如箭头A32那样供给自来水54，在曲管8的部分向该自来水54中以泡状供给臭氧箱53的臭氧，作为臭氧水从排水管26如箭头A33那样供给到杀菌槽55内的杀菌水56内。
图9示出上述图1-图8所示气液混合装置的各水管1和水平管8a的内壁面的形状及其内壁面内的旋转叶片3的配置状态，在水管1的内壁面朝上述轴心凸起设置纵断面为板状34a或山形34b的多个凸条34，阻碍与上述旋转叶片3一起旋转的液体5的旋转，在该处产生涡流36，从进一步细化吸引到产生于叶片3的基端部3a的真空区域3v的气泡3d。
图10所示气液混合装置在竖型的水管1内平行于该水管1内的水流方向设置竖型的旋转轴2，在该旋转轴2的周围固定多片平板状的旋转叶片3，使空气管4的一端的开口部4a对着该旋转叶片3的基端部3a近旁的上游侧，使其另一端的开口4b在上述水管1外的污水面13上的大气中开口，另外，由介入有泵38、阀39的吸水管40连通该旋转叶片3的基端部3a的近旁与贮水箱37的底部。
在上述水管1的底板41的下部设置马达5，与上述旋转轴2的下端部接合，将该水管1的上端开口部1c连通到发泡槽42的底面42a，另外，在该水管1的内周壁面朝着该轴沿与轴线相同的方向设置板状34a的凸条34。
在发泡槽42的上部嵌合圆锥形的集泡盖43，由连管45连通该集泡盖43与泡沫分离器44，由泡沫分离器44将从发泡槽42的液面46上升的气泡27分离成液体和空气，该液体收容到泡沫分离器44的下部，该空气放出到大气中。
从发泡槽42的液面46溢出的液体经过通道49流向净化槽47的下部，从该通道的液面50上升的空气从空气孔61排出到大气中。另外，从净化槽47的净化液面48溢出的液体贮存到上述贮水槽37。
图11所示气液混合装置在上述图1的气液混合装置中，与该空气管4一起，还设置液体管57，该液体管57的开口部57a邻接着该空气管4的开口部4a配置，另外，液体管57的基端部连通到液体肥料箱58，其中的液体肥料混入到流动中的水管1内的水中，由此将经过该空气管4供给的空气与经过该液体管57供给的液体肥料一起混合，形成水耕栽培用水，并将其从水管1的下游侧1b排出。
由于该发明如上述那样，所以，即使在从污水槽的水面到旋转叶片的水深大的场合，也可不产生振动等问题地传递马达的旋转，可以长时间使用。
另外，本发明在水管的内壁面平行于该水管内的流水方向设置多个凸条，所以，可由旋转叶片的旋转使混入到污水中的气泡的粒径微细化，增大气泡与水的接触面积，增大氧在水中溶解的量，可增进净化作用。
如上述那样，即使水面到叶片的水深大，也不受其影响，可不产生振动地将马达的旋转传递到旋转叶片，所以，可设于鲷或平目等高级鱼的养殖场的水中底部使用。
另外，在向用于以活鱼状态将这些鱼从养殖场输送到消费地的水槽内供氧的场合，通过将本发明的气液混合装置设置在上述养殖场的水中或输送用水槽内，可简单地获得该功能。
在净化游泳池或废水处理场的水、对水稻、水耕栽培时的水供氧、及对从隧道等施工现场不可避免地流出的排水等供给二氧化碳气体时，也可适用本发明的气液混合装置。

Claims (17)

1.一种气液混合装置，其特征在于：在水管内平行于该水管内的流水方向设置旋转轴，在该旋转轴的周围固定旋转叶片的基端部，使空气管一端的开口部位于该旋转叶片基端部近旁的上游侧，将其另一端的开口部配置在上述水管外的大气中。
2.一种气液混合装置，其特征在于：在开放两端的直管内平行于该直管内的流水方向设置旋转轴，在该旋转轴的周围安装旋转叶片的基端部，使空气管一端的开口部位于该旋转叶片基端部近旁的上游侧，将其另一端的开口部配置在上述水管外的大气中。
3.一种气液混合装置，其特征在于：在开放两端的曲管的一方的直管内平行于该直管内的流水方向设置旋转轴，在该旋转轴的周围安装旋转叶片的基端部，使空气管一端的开口部位于该旋转叶片基端部近旁的上游侧，将其另一端的开口部配置在上述曲管外的大气中。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的气液混合装置，其特征在于：设于旋转轴外周的旋转叶片的面为相对该旋转轴的轴线方向平行的平面。
5.如权利要求1-3中任何一项所述的气液混合装置，其特征在于：设于旋转轴外周的旋转叶片的面相对该旋转轴的轴线方向倾斜。
6.如权利要求1-3及5中任何一项所述的气液混合装置，其特征在于：设于旋转轴外周的旋转叶片的面由螺旋状的曲面形成。
7.如权利要求1-3中任何一项所述的气液混合装置，其特征在于：设于旋转轴外周的旋转叶片的面具有相对该旋转轴的轴线方向平行的平面和倾斜的平面两方。
8.如权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于：两端开放的水管与水槽内的循环水的流动平行地配置。
9.如权利要求3所述的气液混合装置，其特征在于：两端开放的曲管配置在水槽内。
10.如权利要求3所述的气液混合装置，其特征在于：两端开放的曲管配置在水槽外。
11.如权利要求1-10中任何一项所述的气液混合装置，其特征在于：在安装旋转叶片的基端部的旋转轴的一端接合马达的输出轴，另外，该马达设置在水管内。
12.如权利要求11所述的气液混合装置，其特征在于：接合于旋转轴一端的马达设置在两端开放的直管内。
13.如权利要求11所述的气液混合装置，其特征在于：接合于旋转轴一端的马达设置在两端开放的直管外。
14.如权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于：在两端开放的水管的内壁面平行于该水管内的流水方向设置多个凸条。
15.如权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于：使其出口与发泡槽的底部连通地配置水管，与贮水槽连通地设置该水管的入口，在该发泡槽的顶部设置集泡盖，通过净化槽连通发泡槽的上部与上述贮水槽之间。
16.如权利要求1或2所述的气液混合装置，其特征在于：使液体管一端的开口部位于旋转叶片基端部近旁的上游侧，使其另一端的开口部连通到上述水管外的液体箱。
17.一种气液混合装置，其特征在于：在开放两端的曲管的一方的直管内平行于该直管内的流水方向设置旋转轴，在该旋转轴的周围安装旋转叶片的基端部，使气体管一端的开口部位于该旋转叶片基端部近旁的上游侧，使其另一端的开口部与上述曲管外的气体箱连通。
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