CN204670155U - 一种增氧机叶轮及具有该增氧机叶轮的增氧机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种增氧机叶轮，包括具有中心孔的锥形轮盘及叶片，锥形轮盘的上端直径大于下端直径，叶片呈螺旋状均布在锥形轮盘的外壁上，相邻的叶片之间设有排水板，排水板均匀地垂直固定在锥形轮盘的外壁上；所述叶片由叶片工作体和安装端组成，叶片工作体与锥形轮盘倾斜结合，安装端倾斜贴壁固定在锥形轮盘的外壁上。该装置具有搅水和增氧双重功能，工作效率高，节约能源，成本低，便于推广使用。

Description

一种增氧机叶轮及具有该增氧机叶轮的增氧机

技术领域

本实用新型属于渔业养殖机械技术领域，具体涉及一种增氧机叶轮及具有该增氧机叶轮的增氧机。

背景技术

叶轮式增氧机是上海渔机所于1972年研制成功，目前全国已推广近30个省及东南亚地区，现拥有数千万台。随着叶轮式增氧机的推广使用池塘养殖亩产量由过去的5～6百斤一下提高到上千斤甚至7～8千斤，被广大渔民称为救鱼机、增产机是池塘养殖一次革命，同时也是目前增氧效果最好且不可缺少的渔业机械。

渔民为了追求产量的最大化往往是一个池塘安放多台增氧机，从而使池塘产量得以提高，然而随着产量的增加和投饲量的加大导致了养殖水体的恶化和鱼病的频发，渔农处理老化的池塘水体往往是进行简单地换水，治疗鱼病就是大量使用消毒剂和抗生素。养殖废水直接的排放加重了江河湖海的污染和地下水资源的浪费。而在鱼病治疗过程中，渔药的大量使用严重威胁了人们的食品安全并危害了地表水的安全。据２０１４年第９期《科学通报》由华东理工大学、同济大学和清华大学的研究团队调查发现：我国地表水中含有68种抗生素，且浓度远高于国外。对此，环保部门明确表示其主要污染来源来自养殖业，其中包括水产养殖业。

针对以上情况渔农为了自身的经济利益和效益的最大化，处理恶化的池塘水体进行简单地换水；但是池塘废水的直接排放加重了江河的污染及地下水资源的浪费。鱼病大部分是因为使用大量的消毒剂和抗生素所致，且渔药的大量使用严重威胁了人们的食品安全。

在增氧机的使用过程中研究人员研究发现：养殖水体增氧主要依赖光合作用。午后是一天中光照最充足的时段，也是水中浮游植物的光合作用最活跃的时段。由于水体中光合作用最深只能达到水体透明深度的两倍，鱼塘表面水体溶氧量达到超饱和时，中、底层的水体还处于欠氧状态，这时就需要叶轮式增氧机进行搅拌和曝气，把上层的超饱和溶氧水体带到中底层，把中底层欠氧水体带到上层进行光合作用，同时把池底的有害气体如氨、硫化氢、甲烷、一氧化碳等带到水面通过瀑气分解，使鱼塘水体整体溶氧水平得到提高，并降低水体中的有害物质。开启增氧机能够有效地去除养殖池塘水体的温跃层。氧跃层通过增氧机的曝气功能，养殖水体中的有害物质得到有效的去除，对改良池塘水质起着积极有效的作用。

研究人员进一步研究发现：晴天中午增氧机的叶轮转动拨动水体，使底层水向上提升，再由表层中心向外推开，从而形成了一个大范围的立体循环水流，使整个水体与空气接触，被阳光辐照；浮游植物经光合作用释放大量的氧，使上层过饱和溶解氧水体和底层的低溶解氧水体不断进行交换、混合，提高了整个水体的溶解氧。叶轮式增氧能形成较大的水跃，曝气和空气接触有效分解了养殖水体中的有害物质，形成了良性循环；并通过太阳光中的紫外光的辐照，水体里的有害微生物又受到抑制，杀灭水体得以净化“流水不腐”的道理得以实现，其效果随着开机时间的延长而更加显著。如果池塘内有一台增氧机能24小时开启不断地对池塘水体搅水和曝气是能很好的解决以上的问题，3kw增氧机的24小时开启渔民总感觉费电且增加了养殖成本。感到换水最直接见效快且成本最低，白天增氧机的开启形成大量的水跃还会影响鱼类的摄食。

叶轮式增氧机的设计特点是较高的功率和转速形成较大的水跃以增氧为主以搅水曝气为辅。经研究人员不断地深入研究发现：使池塘水体能够形成上、下循环对流并不需要较大的动力和转速；适量的曝气水跃能够有效的去除水体中的有害物质。若现有叶轮式增氧机24小时开机并不经济且造成了能源的浪费。据此，先后又研制出了以较低的转速3~4转/min，较小的功率40~60 W，带动一组叶轮转动，具有搅水功能的耕水机及利用耕水机的原理优化了叶轮形状，加大了叶轮转速和电机功率的涌浪机。耕水机功率太小较适合低产池塘，涌浪机具有很好的造浪功能，实现了池塘水体的上下对流，但形成的水跃较小去除水体中的有害物质能力较差。随后又研制出了在叶轮式增氧机上加装副电机的耕水增氧机和在原有的叶轮式增氧机上加装变频器改变供电频率，调节电机转速和降低电机功率的叶轮式变频耕水增氧机。前者变速箱结构复杂，制造成本高渔民难以接受；后者由于加装了变频器虽转速和功率均得以下降但现阶段变频器价格高渔民难以接受，且要用专用变频电机。变频器受使用环境的影响，往往会提前保护电机造成增氧机的不工作，过早的保护停机威胁到养殖池塘的安全，所以并不适用于养殖池塘。国内养池塘如此国外养殖池塘亦如此，实用耐用节能环保高速大功率增氧，低速小功率耕水曝气的一体机是当今研究的方向。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种增氧机叶轮及具有该增氧机叶轮的增氧机，该装置具有搅水和增氧双重功能，工作效率高，节约能源，成本低，便于推广使用。

 为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种增氧机叶轮，包括具有中心孔的锥形轮盘及叶片，锥形轮盘的上端直径大于下端直径，叶片呈螺旋状均布在锥形轮盘的外壁上，相邻的叶片之间设有排水板，排水板均匀地垂直固定在锥形轮盘的外壁上；所述叶片由叶片工作体和安装端组成，叶片工作体与锥形轮盘倾斜结合，安装端倾斜贴壁固定在锥形轮盘的外壁上。

 根据上述的增氧机叶轮，所述排水板与相邻叶片工作体的背水侧之间的距离不大于该排水板与另一相邻叶片工作体的迎水侧之间的距离。

 根据上述的增氧机叶轮，所述叶片工作体与锥形轮盘倾斜外壁切平面的夹角为α，15°≤α≤75°。

 根据上述的增氧机叶轮，所述安装端与锥形轮盘倾斜外壁母线的夹角为 β，10°≤β≤60°。

 一种具有上述增氧机叶轮的增氧机，增氧机还包括双速电机、电机架、减速齿轮箱及浮体，电机架设置在浮体上，双速电机的输出轴与减速齿轮箱连接，减速齿轮箱的输出轴与增氧机叶轮连接。

 根据上述增氧机，所述双速电机为单绕组双速电动机，磁极优选4极/8极。

 根据上述增氧机，所述浮体为浮筒或浮球。

 根据上述增氧机，所述双速电机设置有高速和低速两档。

 根据上述增氧机，所述双速电机为三相异步电动机。

 根据上述增氧机，所述浮体为一体成型，浮体内设置有隔板，隔板将浮体分割为气包和生物包，气包的内壁形成密闭的腔体，生物包与外界相通。

与现有技术相比，本使用新型取得的有益效果：

1. 本实用新型叶轮在相邻的叶片之间设有排水板，排水板均匀地垂直固定在锥形轮盘的外壁上；所述叶片由叶片工作体和安装端组成，叶片工作体与锥形轮盘倾斜结合，安装端倾斜贴壁固定在锥形轮盘的外壁上；所述排水板与相邻叶片工作体的背水侧之间的距离不大于该排水板与另一相邻叶片工作体的迎水侧之间的距离；优选叶片工作体与锥形轮盘倾斜外壁切平面的夹角为α，15°≤α≤75°，安装端与锥形轮盘倾斜外壁母线的夹角为 β，10°≤β≤60°；本结构能够在水从迎水侧出水形成的波峰要降低的同时与排水板相接触，使得二次形成波峰，进而形成了更大的波浪，有利于增加水中溶氧量。

2. 本实用新型将提供动力的三相异步电动机的定子绕组线圈合理抽头或增加绕组并通过电机内部绕组的串并联接线方式来改变电动机的定子旋转磁场磁极对数来改变电动机的转速和功率；通过试验选择合理的减速齿轮箱的速比即叶轮的转速，如单绕组双速电动机的磁极优选4极/8极，优化搅水叶轮的叶片数量至少是11个和形状实现一台机器一个驱动电机形成多个转速和多个相应的功率，使一台机器不仅具有原叶轮式增氧机增氧的功能，还具有耕水曝气调节水质的功能，与变频电机相比，制造成本低，工作效率高耐用。

3. 本实用新型排水板数量为偶数或奇数，排水板的增加可大大增加低速搅水造浪的功能。

4. 本实用新型电机设有高速和低速两档，能够使电机不仅仅在原来转速和功率下工作以保障其原来的增氧功能，而且在低于原来转速和功率下工作可以满足池塘养殖前期养殖品种的增氧需求，或者更低的转速和功率以保障其搅动水体起到耕水调节水质的功能，池塘水体上下得以循环对流，并形成一定的水跃，有效去除了水体中的有害物质从而池塘水体得以净化，充分实现了节能环保耕水增氧这一理念。

5. 本实用新型白天增氧机的开启主要功能如下：（1）、使养殖水体上下能够循环打破池塘水体上下温跃层和氧跃层提高底层的氧化还原电位改良水体；（2）、能有效地降低或消除水体中的氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质；（3）、能有效改变水体底层缺氧，使整个水体溶氧量提高40%以上；（4）、能促进水体中有益藻类和浮游生物的繁殖生长，使天然饵料增加，节约投放饵料20%以上；（5）、能有效地对沉积的残饵、排泄物、蜕壳、淤泥和腐败藻类等有害物质的分解，改善底质，激活底泥生态功能；（6）、能有效地促进水体循环，消除水体中溶解氧、温度和盐度的分层，稳定水质，增强池塘生态功能，减少应激反应，促进生长，提高养殖效益。

附图说明

图1是本实用新型增氧机的整体结构示意图；

图2是本实用新型增氧机叶轮的仰视结构示意图；

图3是本实用新型增氧机叶轮的主视结构示意图。

具体实施方式

本实用新型中三相异步电动机的原理：

首先影响三相异步电动机转速的因素：转速应该和电机的极对数和转差率、电源频率有关，可以看电机转速的公式n=60f(1-tn)/p,f电源频率，tn转差率，p电机极对数

双速电动机属于异步电动机变极调速，是通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场磁极对数，从而改变电动机的转速。工作原理是改变定子极对数来改变电机速度的，电机速度与极对数成反比，极对数增加一倍时，转速下降一半，否则反之，于是达到调速目的。电机的变速采用改变绕组的连接方式，也就是说用改变电机旋转磁场的磁极对数来改变它的转速。

双速电机转速高、低，主要是通过以下外部控制线路的切换来改变电机线圈的绕组连接方式来实现。

1、在定子槽内嵌有两个不同极对数的共有绕组，通过外部控制线路的切换来改变电机定子绕组的接法来实现变更磁极对数；

2、在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组；

3、在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组，而且每个绕组又可以有不同的联接。

  定子极对数可由改变定子绕组的接线方式来改变，关键就在于每相定子绕组内的电流改变方向。其接线有：Y改成YY，△改成YY和顺串Y--反串Y这三种接法。

单绕组双速电动机，转速比等于磁极倍数比，如2极／4极、4级／8极等等，从定子绕组△接法变为YY接法，磁极对数从p＝2变为p=1。 所以：转速比＝2／1＝2 ；以上连接方式均可以通过控制箱转换开关来实现的。

另外：在三速电动机的定子槽内安放两套绕组，一套为三角形绕组，另一套是星形绕组。适当变换这两套绕组的联结方法，就可以改变电动机的磁极对数。使电动机具有高速、中速、和低速三种不同的转速。

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

参照图1～3所示，一种增氧机，包括增氧机叶轮1、双速电机2、电机架3、减速齿轮箱4及浮体5，电机架3设置在浮体5上，双速电机2的输出轴与减速齿轮箱4连接，减速齿轮箱4的输出轴与增氧机叶轮1连接；所述增氧机叶轮1，包括具有中心孔的锥形轮盘11及叶片12，锥形轮盘11的上端直径大于下端直径，叶片12呈螺旋状均布在锥形轮盘的外壁上，相邻的叶片12之间设有排水板13，排水板13均匀地垂直固定在锥形轮盘11的外壁上；所述叶片12由叶片工作体121和安装端122组成，叶片工作体121与锥形轮盘11倾斜结合，安装端122倾斜贴壁固定在锥形轮盘11的外壁上；所述排水板13与相邻叶片工作体的背水侧之间的距离不大于该排水板与另一相邻叶片工作体的迎水侧之间的距离；所述叶片工作体121与锥形轮盘11倾斜外壁切平面的夹角为α，15°≤α≤75°，安装端122与锥形轮盘倾斜外壁母线的夹角为 β，10°≤β≤60°。

其中双速电机2为单绕组三相异步电动机，磁极优选4极/8极，双速电机2设置有高速和低速两档或旋钮无级调速；浮体5为浮筒或浮球；所述浮体5为一体成型，浮体5内设置有隔板，隔板将浮体分割为气包和生物包，气包的内壁形成密闭的腔体，生物包与外界相通，该生物包可以作为主浮体也可作为辅助浮体。生物包实质就是生物过滤器，其中装有多孔滤材在水中可吸附并产生大量的微生物，好氧、厌氧间性微生物的生长消耗了水体中大量有机物从而起到净水的作用。

   申请人对单电机双速叶轮式水犁增氧机和当前市面常见增氧机增氧能力做了对比试验。

增氧机清水增氧性能试验按照：《增氧机增氧能力试验方法》(SC/T6009-1999)

                                                 

参见表1，通过以上试验发现：申请人研发增氧机动力效果高于当前市面常见增氧机15%；申请人增氧机增氧能力高于当前市面常见增氧机20%；

原因分析：申请人研发增氧机增加了排水板，其作用将增氧机的叶片工作体所提起的水进一步打碎，水花更加细小增加了空气接触面，空气中的氧气溶入水体更多更快。

   申请人研发的增氧机和当前市面常见增氧机性能对比试验：

先将申请人研发的增氧机和当前市面常见增氧机和涌浪机在国家大宗淡水鱼体系，沿黄流域大宗淡水鱼池塘养殖示范片区多次对比试验总结如下：试验塘平均水深1.8米，池塘无护坡池塘底泥15-20厘米。

水样采集：上层：池塘水深15-20厘米；

          下层：据池塘底泥10-15厘米；

参见表2和表3，通过试验数据表明：采用当前增氧机普遍使用方法，申请人研发的增氧机与当前市面常见3.0kw增氧机在开机8小时时使用效果基本一致；涌浪机在开机相同时间时使用效果不如前者；3.0kw增氧机在晴天中午开机3小时是开机后水质指标向好的方向转变，但开机前和和关机后有明显的差异，且水质指标均表现不好。而本申请增氧机在同样开机时间内取得了相同的效果，但功率却为一半，节能效果明显。

具有节能效果表现：以功率1500 W、每天运行8 h 计算，每年可节电2880kW/hm²，若按照全国233.2万hm²的池塘养殖面积计算，该机每年可节省电能671904万kW符合当前节能环保型养殖机械的要求。

   试验还证明：使用本申请增氧机可使整个养殖周期减少换水次数2/3,每20天每次每亩换水30厘米，每年可节约水资源97200万立方米。

并且可减少用药，保证了食品安全。

Claims (10)

1.一种增氧机叶轮，包括具有中心孔的锥形轮盘及叶片，锥形轮盘的上端直径大于下端直径，叶片呈螺旋状均布在锥形轮盘的外壁上，其特征在于：相邻的叶片之间设有排水板，排水板均匀地垂直固定在锥形轮盘的外壁上；所述叶片由叶片工作体和安装端组成，叶片工作体与锥形轮盘倾斜结合，安装端倾斜贴壁固定在锥形轮盘的外壁上。

2.根据权利要求1所述的增氧机叶轮，其特征在于：所述排水板与相邻叶片工作体的背水侧之间的距离不大于该排水板与另一相邻叶片工作体的迎水侧之间的距离。

3.根据权利要求1所述的增氧机叶轮，其特征在于：所述叶片工作体与锥形轮盘倾斜外壁切平面的夹角为α，15°≤α≤75°。

4.根据权利要求1所述的增氧机叶轮，其特征在于：所述安装端与锥形轮盘倾斜外壁母线的夹角为 β，10°≤β≤60°。

5.一种具有如权利要求1所述增氧机叶轮的增氧机，其特征在于：增氧机还包括双速电机、电机架、减速齿轮箱及浮体，电机架设置在浮体上，双速电机的输出轴与减速齿轮箱连接，减速齿轮箱的输出轴与增氧机叶轮连接。

6.根据权利要求5所述增氧机，其特征在于：所述双速电机为单绕组双速电动机，磁极为4极/8极。

7.根据权利要求5所述增氧机，其特征在于：所述浮体为浮筒或浮球。

8.根据权利要求5所述增氧机，其特征在于：所述双速电机设置有高速和低速两档。

9.根据权利要求5所述增氧机，其特征在于：所述双速电机为三相异步电动机。

10.根据权利要求7所述增氧机，其特征在于：所述浮体为一体成型，浮体内设置有隔板，隔板将浮体分割为气包和生物包，气包的内壁形成密闭的腔体，生物包与外界相通。