CN201158604Y - 超大量水的净化装置 - Google Patents

Abstract

一种超大量水的净化装置，包括充气室和扬水筒，充气室由隔板分成内腔和外腔，扬水筒由筒体和筒座组成，筒座由充气室的内腔顶部的中心孔伸出，筒座的底端有环形托板，托板的上表面开有凹槽，凹槽中嵌装有多个滚珠，这些滚珠与充气室顶板的下表面呈滚动配合；充气室的内腔中设置有曝气室，曝气室的下部分室壁呈圆锥筒形状，上部分室壁呈倒置的圆锥筒形状，上部分室壁嵌入在筒座中，下部分室壁的底端固接有裙边，裙边上均布有泄气孔，裙边的底端外沿有底盘，底盘与隔板的下沿通过螺钉固接。本装置可以有效地形成空气弹，通过空气弹让上、下水层对流循环，有效地提高整个水域的溶解氧气量，破坏藻类的悬浮状态，抑制其生长，达到净化水的目的。

Description

超大量水的净化装置

技术领域

本实用新型属于水质原位修复技术领域，涉及水质原位修复时使用的净化装置。

背景技术

对水库、湖泊的水质进行原位修复，采用的装置有两类：

一类是在湖底布置穿孔导气管，用空气压缩机向湖底的穿孔导气管中输入压缩空气，在水中产生大量的小气泡，进行曝气，从而混合上、下水层，提高下层水体溶解氧浓度，改善水质。湖底布设穿孔导气管的研究较多，技术也较成熟，但是这种设备的效率较低。

另一类是在水中布置空气扬水筒，空气扬水筒的结构如图1所示。

请参照图1，空气扬水筒具有筒体1、筒座2、充气室3，充气室3具有内、外两个环形腔，外侧的为水封腔4，内侧的为压水腔5，水封腔4的底面敞口，压水腔5四周封闭，在压水腔5与筒座2之间设置有曝气室6，曝气室6套在筒座2上，压缩空气由进气嘴7进入水封腔4中，水封腔4中的水位开始下降，当水位到达压水腔5侧壁上部的通气孔8后，压缩空气由通气孔8进入压水腔5，压水腔5的水位与水封腔4的水位同时下降，当水位下降到曝气室6侧壁下部的泄气孔9时，压水腔5和水封腔4内的气体迅速推开曝气室6中的水体，从筒座2侧壁上的溢气孔10溢出，涌入筒体1内，当第一块气泡溢出后，其下方出现压降，该压降促使水封腔4和压水腔5中的气体来填充第一块气泡上升后留下的空间，从而拉动后续气体连续涌出，只要空气压缩机输出的空气压强适当，上述的曝气过程是在瞬间完成的，不会造成后续气体与第一块气泡的断裂，形成了气体的一次性逸出。

使用时，空气扬水筒的筒体竖直地安装在水域中，空气压缩机通过供气软管向充气室的水封腔内供气，水封腔与压水腔内的水位同时下降，当水位下降至泄气孔时，开始曝气，气体从各溢气孔涌入筒体内，形成数个小气泡，这些小气泡合并成一个完整的大气泡(空气弹)，推动筒体中水流上升，其提升水的效率要比穿孔导气管高很多。

目前，对空气扬水筒的研究较少，技术也不成熟，现有的空气扬水筒仍有以下不足之处：

一、充气室和曝气室都环绕在扬水筒的外侧，与扬水筒的筒座固接，因此，空气扬水筒是一个整体，各部分之间不能相对活动，使用时，空气扬水筒悬浮于水下，其顶部连接浮球，底部通过索链固接在重锤上，在水库、湖泊中使用时，受水流或风浪的影响，空气扬水筒会旋转，空气扬水筒一旦旋转，其平衡被破坏，不能保持竖直地悬浮状态，防碍空气弹稳定上升，而且会使索链或供气软管扭曲缠绕，影响设备的正常运行和工作性能。

二、空气弹在是扬水筒的内部形成的，其形成的关键是：当曝气室向筒体内释放数个小气泡时，这些从溢气孔涌出的小气泡要能相互融合成一个完整的大气泡(空气弹)，才能推动筒体内水流上升，产生抽吸作用，使上、下层水体循环流动，从而改善水质。

然而，现有空气扬水筒的曝气室是直筒形状，这种形状不利于同时溢出的小气泡合并，只有精确的控制空气压缩机的输出的空气压强，才能使这些小气泡合并成一个完整的空气弹，一旦输出的气体压强没有控制准确，这些小气泡往往融合成几个中等气泡，依次上升，没有间歇性，无法形成空气弹和柱塞式抽吸作用，提水效果很差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超大量水的净化装置，该装置可以有效地让压水曝气过程中产生的小气泡合并成一个大气泡，形成空气弹，从而推动筒体内水流上升，产生抽吸作用，使上、下层水体循环流动，有效地提高整个水域的溶解氧气量，通过混合上、下水层，破坏藻类的悬浮状态，使之向光线无法到达的下层水域迁移，从而抑制其生长，达到净化水的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种超大量水的净化装置，包括充气室和扬水筒，充气室内设置有环形隔板，隔板将充气室分成内腔和外腔，隔板的上部开有通气孔，通气孔将充气室的内腔和外腔连通，扬水筒由筒体和筒座组成，筒体由直管构成，筒体固接在筒座上，其特征是：

所述充气室的内腔顶部开有中心孔，所述筒座由该中心孔伸出，筒座的底端外沿有环形的托板，该托板的上表面开有一圈凹槽，凹槽中嵌装有多个滚珠，这些滚珠与充气室内腔顶板的下表面呈滚动配合；充气室的内腔中设置有曝气室，曝气室的室壁由上、下两部分组成，下部分室壁呈圆锥筒形状，上部分室壁呈倒置的圆锥筒形状，上部分室壁嵌入在筒座中，下部分室壁的底端固接有圆环形的裙边，裙边上均布有泄气孔，裙边的底端外沿有连体的环形底盘，该底盘与隔板的下沿通过螺钉固接。

所述筒体由一根直管构成，该直管的半径范围是20-30cm。

所述筒体由两根完全相同的直管构成。

所述筒体由三根完全相同的直管构成。

所述筒体由四根完全相同的直管构成。

本实用新型积极有益效果主要体现在以下几方面：

一、本装置的曝气室的形状、结构、安装位置与以往的空气扬水筒的曝气室都不同，本装置的曝气室呈喇叭筒形，这种形状有利于形成空气弹，曝气时，数个小气泡先融合成几个中气泡，中气泡通过曝气室的细颈时，受挤压，会合并成大气泡，即空气弹，推动水体上升。

二、本实用新型扬水筒的筒座与充气室之间通过滚珠活动连接，可以相对旋转，受水流和风浪的影响小，平衡可靠性极高，易于保持竖直地悬浮状态，而且索链与供气软管也不会发生缠绕。空气弹是一个完整的大气泡，其外表面抵靠在筒体内壁上，当筒体保持竖直状态时，在表面张力作用下，空气弹能够紧贴筒体内壁稳定地上升，在离开筒口时，仍是一个完整的大气泡，直至越出水面时破裂，形成向四周辐射状扩散，扰动表层的水，带动上、下层水体循环流动。

三、本装置在使用时，在浮环的下面悬挂药剂盒，药剂盒内可以盛装石灰石、活性碳等药剂，空气弹推动水体上、下层循环时，带动药剂弥散开，可以更好的净化水质。

四、本装置中曝气室的形状、结构、安装位置与现有的曝气室都不同，但是筒口淹没深度、筒体半径、筒体长度、曝气室的高度、充气室淹没深度等几个关键参数与现有的空气扬水筒可以一、一对应起来，例如，充气室的淹没深度都等于筒口淹没深度、筒体长度、曝气室高度三者之和，因此，本装置的使用方法与现有的空气扬水筒相同，给实施带来极大的便利。

附图说明

图1是现有空气扬水筒的结构示意图。

图2是本实用新型的单管式净化装置的结构示意图。

图3是图2的放大剖视图。

图4是图2的俯视图。

图5是图4的A-A剖视放大图。

图6是图5的B局部放大图。

图7是图2所示净化装置的工作原理示意图。

图8是图2所示净化装置的工作原理示意图。

图9是图2所示净化装置的工作原理示意图。

图10是图2所示净化装置的工作原理示意图。

图11是图2所示净化装置的使用状态示意图。

图12是本实用新型的双管式净化装置的结构示意图。

图13是图12的放大剖视图。

图14是图12的俯视图。

图15是图14的C-C剖视放大图。

图16是本实用新型的三管式净化装置的结构示意图。

图17是图16的放大剖视图。

图18是图16的俯视图。

图19是图18的E-E剖视放大图。

图20是本实用新型的四管式净化装置的结构示意图。

图21是图20的放大剖视图。

图22是图20的俯视图。

图23是图22的F-F剖视放大图。

具体实施方式

图中标号

1.筒体           2.筒座     3.充气室    4.水封腔

5.压水腔         6.曝气室   7.进气嘴    8.通气孔

9.泄气孔         10.溢气孔  11.筒体     12.筒座

13.充气室        14.内腔    15.外腔     16.曝气室

17.进气嘴        18.通气孔  19.泄气孔   20.滚珠

21.托板          22.凹槽    23.隔板     24.上部分室壁

25.下部分室壁    26.裙边    27.底盘     28.螺钉

29.密封圈        30.浮环    31.索链     32.重锤

33.索链          34.小气泡  35.中气泡   36.空气弹(大气泡)

37.药剂盒        38.水面    39.水底

请参照图2、图3、图4、图5、图6，本实用新型公开了一种超大量水的净化装置，包括充气室和扬水筒，充气室13内设置有环形隔板23，隔板23将充气室13分成内腔14和外腔15，隔板23的上部开有通气孔18，通气孔18将充气室的内腔14和外腔15连通，扬水筒由筒体11和筒座12组成，筒体11由一根直管构成，筒体11固接在筒座12上，充气室内腔14的顶部开有中心孔，筒座12由该中心孔伸出，筒座12的底端外沿有环形的托板21，托板21的上表面开有一圈凹槽22，凹槽22中嵌装有多个滚珠20，这些滚珠20与充气室顶板的下表面呈滚动配合。

充气室13的内腔14中设置有曝气室16，曝气室16的室壁由上、下两部分组成，下部分室壁25呈圆锥筒形状，上部分室壁24呈倒置的圆锥筒形状，两部分室壁的衔接处形成细颈。细颈的作用是，促使小气泡或中气泡合成空气弹。曝气时，小气泡或中气泡通过细颈时，受挤压，会形成一个完整的大气泡，即空气弹。

曝气室16的上部分室壁24嵌入在筒座12中，下部分室壁25的底端有连体的圆环形的裙边26，裙边26上均布有泄气孔19，裙边26的底端外沿有一环形底盘27，该底盘27与隔板23的下沿通过螺钉28固接。

在托板21与充气室顶板下表面的交界处设置有密封圈29，如图6所示，密封圈29的作用是增加内腔14的气密性能。

请参照图7、图8、图9、图10，本装置的工作原理是：空气压缩机通过软管向进气嘴17内注入压力空气后，空气首先进入充气室13的外腔15中，外腔15内的液面开始下降，当液面下降至隔板23上部的通气孔18时，内腔14中进入空气，内腔14和外腔15的液面同时下降，请参照图8，当内腔14内的液面下降至曝气室下部的泄气孔19时，内腔14和外腔15中的空气在压力作用下，从泄气孔19迅速溢入曝气室16中，形成数个小气泡34如图8所示，这些小气泡34在表面张力作用下，会融合成几个大小不一的中气泡35如图9所示，这几个中气泡35如果不受约束，先后依次上升，则不能形成空气弹，而且没有间歇性，由于本实用新型的曝气室16为喇叭筒形状，两头有开口，中间有细颈，当小气泡或中气泡上升时，受细颈的挤压，中、小气泡会融合在一起，形成了一个完整的大气泡，即空气弹36，空气弹36涨满并抵靠在筒体11的内壁上，在浮力的作用下上浮，推动筒体内部水流上升，同时形成柱塞式抽吸作用，将曝气室16下方的水流吸入筒体11内。

请参照图1和图11，本装置的曝气室16安装在充气室13的内腔14中，与图1所示的现有技术中的曝气室6的安装位置不同，结构也不同，但是筒口淹没深度D2、筒体半径R1、筒体长度L1、曝气室的高度L2、充气室下沿淹没深度等几个关键参数与现有的空气扬水筒可以一、一对应起来，例如，充气室下沿的淹没深度都等于D2+L1+L2。因此，本装置的使用方法与现有的空气扬水筒相同，具有通用性，给实施带来极大的便利。

在图2、图3、图4、图5、图6所示实施例中，筒体11由一根直管构成，该直管的半径R1的范围是20-30厘米。

请参照图11，使用时，将净化装置沉没于水中，在水面设置浮环30，将筒体11的上部用索链31与浮环30连接，浮环30可使扬水筒保持悬浮状态，在充气室的下方设置重锤32，用索链33将充气室连接在重锤32上；湖水的深度D1是水面38与水底39之间的距离。实施时，在浮环30的下面悬挂药剂盒37，药剂盒37内可以盛装石灰石、活性碳等药剂，空气弹推动水体上、下层循环时，带动药剂弥散开，可以更好的净化水质。

请参照图5、图6、图11，本装置的扬水筒的筒座12与充气室13之间通过滚珠20活动连接，可以相对旋转，受水流和风浪的影响小，易于保持竖直状态，有利于空气弹的形成和紧贴筒体内表面稳定上升，产生塞柱式抽吸作用，带动上、下层水体循环流动。

请参照图12、图13、图14、图15，筒体11也可以由两根完全相同的直管构成。该两根直管共用筒座12，每根直管的长度为L1，每根直管的半径为R2，R2与R1存在如下数学关系：

(4/3)π(R1)³＝2×(4/3)(R2)³

图12、图13、图14、图15所示的双管式空气扬水筒，其筒座12、充气室13、曝气室16的结构、安装位置、工作原理与图2、图3、图4、图5、图6所示的单管式空气扬水筒相同。双管式空气扬水筒曝气室的高度与单管式空气扬水筒曝气室的高度相同，都为L2。

本实用新型的净化装置中，完整的空气弹是在曝气室16的上部分室壁24内形成，形成后，空气弹在浮力作用下开始上升，进入两个直管时，分成两个完整的小空气弹，推动两个直管内的水体上升。

请参照图16、图17、图18、图19，空气扬水筒的筒体11也可以由三根完全相同的直管构成。该三根直管共用筒座12，每根直管的长度为L1，每根直管的半径为R3，R3与R1存在如下数学关系：

(4/3)π(R1)³＝3×(4/3)(R3)³

图16、图17、图18、图19所示的三管式空气扬水筒，其筒座12、充气室13、曝气室16的结构、安装位置、工作原理与图2、图3、图4、图5、图6所示的单管式空气扬水筒相同。三管式空气扬水筒曝气室的高度与单管式空气扬水筒曝气室的高度相同，都为L2。

本实用新型的净化装置中，完整的空气弹是在曝气室16的上部分室壁24内形成，形成后，空气弹在浮力作用下开始上升，进入三个直管时，分成三个完整的小空气弹，推动三个直管内的水体上升。

请参照图20、图21、图22、图23，空气扬水筒的筒体11也可以由四根完全相同的直管构成。该四根直管共用筒座12，每根直管的长度为L1，每根直管的半径为R4，R4与R1存在如下数学关系：

(4/3)(R1)³＝4×(4/3)(R4)³

图20、图21、图22、图23所示的四管式空气扬水筒，其筒座12、充气室13、曝气室16的结构、安装位置、工作原理与图2、图3、图4、图5、图6所示的单管式空气扬水筒相同。四管式空气扬水筒曝气室的高度与单管式空气扬水筒曝气室的高度相同，都为L2。

本实用新型的净化装置中，完整的空气弹是在曝气室16的上部分室壁24内形成，形成后，空气弹在浮力作用下开始上升，进入四个直管时，分成四个完整的小空气弹，推动四个直管内的水体上升。

Claims (5)

1.一种超大量水的净化装置，包括充气室和扬水筒，充气室内设置有环形隔板，隔板将充气室分成内腔和外腔，隔板的上部设置有通气孔，通气孔将充气室的内腔和外腔连通，扬水筒由筒体和筒座组成，筒体由直管构成，筒体固接在筒座上，其特征是：

所述充气室的内腔顶部开有中心孔，所述筒座由该中心孔伸出，筒座的底端外沿有环形的托板，该托板的上表面开有一圈凹槽，凹槽中嵌装有多个滚珠，这些滚珠与充气室顶板的下表面呈滚动配合；充气室的内腔中设置有曝气室，曝气室的室壁由上、下两部分组成，下部分室壁呈圆锥筒形状，上部分室壁呈倒置的圆锥筒形状，上部分室壁嵌入在筒座中，下部分室壁的底端固接有圆环形的裙边，裙边上均布有泄气孔，裙边的底端外沿有连体的环形底盘，该底盘与隔板的下沿通过螺钉固接。

2.如权利要求1所述的超大量水的净化装置，其特征是：所述筒体由一根直管构成，该直管的半径范围是20-30cm。

3.如权利要求1所述的超大量水的净化装置，其特征是：所述筒体由两根直管构成。

4.如权利要求1所述的超大量水的净化装置，其特征是：所述筒体由三根直管构成。

5.如权利要求1所述的超大量水的净化装置，其特征是：所述筒体由四根直管构成。

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