CN214611807U - 液体气泡曝气专用结构、曝气器、曝气装置、污水环保处理曝气池 - Google Patents
液体气泡曝气专用结构、曝气器、曝气装置、污水环保处理曝气池 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于气泡曝气领域，气泡曝气专用结构，包括主气道（1）、无可动部件阀结构（2）；无可动部件阀结构（2）的数量大于或等于3；无可动部件阀结构（2）为特斯拉阀结构；无可动部件阀结构（2）的第二端（2‑2）与主气道（1）相通；无可动部件阀结构（2）的第一端（2‑1）与外部相通；无可动部件阀结构（2）内：从第一端（2‑1）到第二端（2‑2）的方向为低流动阻力方向；无可动部件阀结构（2）内：从第二端（2‑2）到第一端（2‑1）的方向为高流动阻力方向。曝气器，具有前述的气泡曝气专用结构。曝气装置，包括所述的曝气器，还包括气泵（4）。本实用新型结构简单、成本低廉、曝气效率高、寿命长。
Description
技术领域
本实用新型属于液体气泡曝气领域，具体涉及液体气泡曝气专用结构、曝气器、曝气装置、污水环保处理曝气池。
背景技术
液体气泡曝气是指将气体通入液体，在液体中产生大量气泡，依靠气泡内气体与液体之间的物质交换，迫使液体中溶解气体（比如氧气、二氧化碳、氯气、臭氧等）含量增加的工程技术。液体气泡曝气广泛运用于养殖、消毒杀菌、化工生产、污水净化处理等等领域。
为了使液体中气泡分布均匀，增加液体溶解气体的效率，现有技术研发了曝气装置静止的微孔曝气件（比如气石、气石盘、气石条、微孔曝气管、CN201510976282.3 一种含有曝气单元的曝气装置）；以及依靠使曝气装置运动时刻切换气泡产生位置的运动曝气装置（比如：CN201510779931.0一种纳米气泡发生器及其应用）；
现有技术的运动曝气装置存在运动的固体部件，难以避免磨损，导致寿命降低；气泡在液体中合并导致的局部冲击会导致部件受损，导致寿命降低。
现有技术的静止的多孔曝气件，一般依靠至少两个以上的微孔（比如气石，微孔曝气管），来实现在液体中多个位置产生气泡；
现有技术的静止的多孔曝气件存在以下技术问题：
技术问题1、由于制作工艺的问题，各个微孔的尺寸并非完全统一，导致各个微孔的出气速度差异较大，导致出气速度差距极大。
技术问题2、由于空间物理的限制，各个微孔到入气口的距离不一致，距离入气口近的微孔气压大，距离进气位置远的微孔气压小，导致出气速度差距极大。
技术问题3、为了尽可能的降低各个微孔的出气速度差距，生产商不得不做微孔做得很细，微孔容易堵塞。
实用新型内容
为解决前述的技术问题，发明了液体气泡曝气专用结构的设计方法、曝气结构、曝气器、曝气装置、污水环保处理曝气池。
1、液体气泡曝气专用结构的设计方法，与现有技术不同之处在于：包括主气道（1）、无可动部件阀结构（2）；
无可动部件阀结构（2）的数量大于或等于3；
主气道（1）、无可动部件阀结构（2）的连接方式设计如下：无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）相通；无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部相通；
无可动部件阀结构（2）内：在压差绝对值大小不变、气体材料不变的情况下，气体从第二端（2-2）流到第一端（2-1）的阻力 大于 气体从第一端（2-1）流到的第二端（2-2）的阻力；
无可动部件阀结构（2）内：气体从第二端（2-2）流到第一端（2-1）时，气体速度越大，流阻系数越大。
2、液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：包括主气道（1）、无可动部件阀结构（2）；
无可动部件阀结构（2）的数量大于或等于3；
无可动部件阀结构（2）为特斯拉阀结构；
无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）相通；无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部相通；
无可动部件阀结构（2）内：从第一端（2-1）到第二端（2-2）的方向为低流动阻力方向；
无可动部件阀结构（2）内：从第二端（2-2）到第一端（2-1）的方向为高流动阻力方向。
3、如2所述的液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：还包括曝气孔（K）；每个无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）单独与一个曝气孔（K）相通。
4、如2或3所述的液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：设置在曝气装置或曝气原件或曝气设备内。
5、如2或3所述的液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：主气道（1）的壁的材料、无可动部件阀结构（2）的壁的材料，二者均为塑料。
6、如2或3所述的液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：无可动部件阀结构（2）的气体通道结构空间刻蚀于板状的固体（0）。
7、如2或3所述的液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：无可动部件阀结构（2）的气体通道结构采用注塑成型工艺产生。
8、曝气器，与现有技术不同之处在于：具有如2或3所述的液体气泡曝气专用结构。
9、曝气装置，与现有技术不同之处在于：包括如8所述的曝气器，还包括气泵（4）,气泵（4）的出气口与主气道（1）相通。
10、如9所述的曝气装置，与现有技术不同之处在于：还具有蓄电池，蓄电池具备向气泵（4）
11、如2或3所述的液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部之间还具有第一气体控制结构（9）。
12、如2或3所述的液体气泡曝气专用结构，与现有技术不同之处在于：无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）之间还具有第二气体控制结构（10）。
13、污水环保处理曝气池，包含曝气器，采用气泡曝气，与现有技术不同之处在于：曝气器具有如2或3所述的液体气泡曝气专用结构。
技术原理及有益效果：
技术原理：利用特斯拉阀结构高阻流向上，流速越大气体阻力越高的特性，自动抑制各个曝气孔（K）的流量，起到均衡各个曝气孔（K）气体流量的作用。
有益效果1：本实用新型能够自动抑制各个孔的气体流量，具有降低各个曝气孔（K）出气速度的差异的有益效果，相比现有技术本实用新型具有气泡（3）分布更加均匀的有益效果。
有益效果2：本实用新型降低了孔（K）的粗细对气泡分布均匀程度的影响，降低了生产工艺对曝气效率的影响，相比现有技术更加适应曝气效率要求高的场合，提高了曝气技术的适应性。
有益效果3：本实用新型能够自动抑制各个孔的气体流量，克服了‘离进气位置远近不同的曝气孔（K） 的出气速度不一致’的技术问题，相比现有技术本实用新型的不同位置的孔的出气速度更加均匀。
有益效果4：本实用新型降低了孔（K）的粗细对气体流速的影响，降低了孔大小对曝气效率的影响，堵孔的可能性降低了，提高了产品使用寿命。
有益效果5：本实用新型可以采用注塑工艺制造，成本低廉。
有益效果6：本实用新型的曝气结构没有运动部件，相对现有的曝气技术，寿命更长。
综上所述：本实用新型结构简单、成本低廉、曝气效率高、寿命长。
其他说明：特斯拉阀是尼古拉-特斯拉（NIKOLA TESLA）发明的控制阀（专利号US1329559），虽然经过大量技术人员的研究产生了大量结构形式，但均为利用气体性质实现流阻大小方向特异性的结构；
其他说明：‘相通’一词的内涵包含‘腔与腔直接相连’、‘腔与腔间接相连’；两个相通的腔之间允许其他腔的存在，‘腔’比如但不限于：管腔或槽腔或容腔。
附图说明
图1是本实用新型的实施例1的示意简图。
图2是本实用新型的实施例2的示意简图。
图3是本实用新型的实施例2的示意简图，为了视图清晰，图2中省略了部分不重要的线条。
图4是本实用新型的实施例3的剖面的示意简图，为了保持剖面E和剖面F在阅读者眼中的尺寸比例，将剖面E和剖面F放在了同一幅图中，以防独立图纸导致的尺寸比例变化造成阅读者误解。
图5是本实用新型的实施例4的爆炸图。
图6是本实用新型的实施例4的局部剖视图。
图7是本实用新型的实施例4的曝气结构本体的局部剖视图。
图8是本实用新型的实施例5的特斯拉阀结构，图8中X1、X2、X3、X4、X5是特斯拉阀结构的五种形式（X1、X2、X3、X4、X5并不是对本实用新型的特斯拉阀结构的保护范围的限定）。
图9为本实用新型的实施例6的槽板（B-1）的示意图。
图10为本实用新型的实施例6的密封垫片（B-2）的示意图。
图11为本实用新型的实施例6的支架（B-3）的示意图。
图12为图11的剖面H-H的示意图。
图13为图12的剖面G-G的示意图。
图14为本实用新型的实施例6的进气嘴（B-4）的示意图。
图15为图14的剖面L-L的示意图。
图16为本实用新型的实施例6的结构示意图。
图17为本实用新型的实施例7的示意图。
图18为本实用新型的实施例8的示意图。
图19为本发明的实施例9的示意图。
标号：板状的固体（0）、主气道（1）、无可动部件阀结构（2）、无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）、无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）、曝气孔（K）、气泡（3）、气泵（4）、气管（5）、液态水（91）。
具体实施方式
实施例1、如图1所示，液体气泡曝气专用结构，包括主气道（1）、无可动部件阀结构（2）；
无可动部件阀结构（2）的数量大于或等于2；
无可动部件阀结构（2）的形式为特斯拉阀结构;
无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）相通；无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部相通；
无可动部件阀结构（2）内：从第一端（2-1）到第二端（2-2）的方向为低流动阻力方向；
无可动部件阀结构（2）内：从第二端（2-2）到第一端（2-1）的方向为高流动阻力方向。
实施例2、如图2所示，曝气装置，包括实施例1的曝气结构、气泵（4）；气泵（4）的出气口与主气道（1）相通。
实施例3、如图3和4所示，曝气装置，包括曝气结构、气泵（4）、气管（5）
曝气结构包括主气道（1）、无可动部件阀结构（2）、曝气孔（K）；
无可动部件阀结构（2）的形式为特斯拉阀结构;
无可动部件阀结构（2）的数量大于或等于2；曝气孔（K）的数量大于或等于2；
无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）相通；每个无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）单独与一个曝气孔（K）相通；
无可动部件阀结构（2）内：从第一端（2-1）到第二端（2-2）的方向为低流动阻力方向；
无可动部件阀结构（2）内：从第二端（2-2）到第一端（2-1）的方向为高流动阻力方向；
气管（5）的一端与气泵（4）的出气口相通，气管（5）的另一端与主气道（1）相通。
实施例4、如图5-7所示，曝气结构，包括曝气结构本体（a-1）和盖板（a-2）；
曝气结构本体（a-1）包括主气道（1）、无可动部件阀结构（2）、曝气孔（K）；
无可动部件阀结构（2）的数量大于或等于2；曝气孔（K）的数量大于或等于2；
无可动部件阀结构（2）的形式为特斯拉阀结构;
无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）相通；每个无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）单独与一个曝气孔（K）相通；
无可动部件阀结构（2）内：从第一端（2-1）到第二端（2-2）的方向为低流动阻力方向；
无可动部件阀结构（2）内：从第二端（2-2）到第一端（2-1）的方向为高流动阻力方向；
气管（5）的一端与气泵（4）的出气口相通，气管（5）的另一端与主气道（1）相通；
曝气结构本体（a-1）与带有曝气孔（K）相对的端面上设有安装凹槽；
盖板（a-2）的一侧端面上设有曝气结构本体（a-1）上相匹配的安装台阶，安装台阶位于安装凹槽内，且盖板（a-2）的安装台阶面与无可动部件阀结构（2）的下端面贴合，同时为了密封效果增加密封垫。
实施例5、在图8所示的X1、X2、X3、X4、X5中，挑选任意一个特斯拉阀结构，替换 实施例4的特斯拉阀结构。
实施例6、如图9-16所示，曝气器，包括槽板（B-1）、密封垫片（B-2）、支架（B-3）、进气嘴（B-4）；
槽板（B-1）具有通孔（B-1-4），槽板（B-1）的第一平面上开凿有无可动部件阀结构（2），无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与通孔（B-1-4）相通、无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与曝气孔（K）相通，曝气孔（K）位于槽板（B-1）的侧面；
密封垫片（B-2）的中央具有孔；
支架（B-3）穿过槽板（B-1）的通孔（B-1-4），支架（B-3）穿过密封垫片（B-2）的孔，支架（B-3） 串起相间堆叠的槽板（B-1）、密封垫片（B-2）；
进气嘴（B-4）包括气管连接管（B-4-1）、封板（B-4-2）、固定连接管（B-4-3）；
气管连接管（B-4-1） 与 固定连接管（B-4-3） 相通；
固定连接管（B-4-3）与 支架（B-3）固定连接；
槽板（B-1）与 密封垫片（B-2）相间 堆叠 构成空心柱；
无可动部件阀结构（2）的形式为特斯拉阀结构;
支架（B-3）与空心柱的空腔的内壁之间具有气体通道；
对位槽（B-1-2）与定位柱（B-1-3）匹配，实现各个槽板（B-1）之间相对角度的匹配，错开曝气孔（K）提高气液交互效率。
实施例7、基于实施例1，无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部之间还具有第一气体控制结构（9），第一气体控制结构（9）为特斯拉阀结构，第一气体控制结构（9）的安装方向与无可动部件阀结构（2）的安装方向相反,安装方向以气体流向为参照方向。
实施例8、基于实施例1，无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）之间还具有第二气体控制结构（10），第二气体控制结构（10）为特斯拉阀结构，第二气体控制结构（10）的安装方向与无可动部件阀结构（2）的安装方向相反,安装方向以气体流向为参照方向。
实施例9、基于实施例1，无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部之间还具有第一气体控制结构（9）。无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）之间还具有第二气体控制结构（10）。
实施例10、将实施例6的曝气器用于污水净化处理的曝气池中，增加污水中氧气含量，使得好氧菌加快繁殖，吸收转化污水中的亚硝酸盐，降低污水的毒性。
以上实施例只是为了方便阅读者理解列举的少数实施方式，本申请意见明白的阐述了本实用新型的工作原理，本领域技术人员这个虚拟人有能力依据本申请的文件，实现自己的具体方案细节，为了降低篇幅，方便阅读，不再赘述以上实施例以外的具体实施方案。
为了方便阅读者的理解，下面列举部分特斯拉阀的技术文件作为本文的阅读辅助：
1、专利：RU2718196（C1）
2、专利：US2019274230（A1）
3、专利：US2018259130（A1）
4、专利：EP3423721（A1）
5、专利：DE102014111963（A1）
6、专利：US3461897（A）
7、 论文：《International Journal of Heat and Mass Transfer》 （Volume105, February 2017, Pages 1-11）Design and operation of a Tesla-type valve forpulsating heat pipes
8、论文：《物理实验》2020年7月 第40卷第7期 tesla阀性能的影响因素及其优化分析
以上技术文件不是对本实用新型所指的特斯拉阀的形式的限定，也不是对本实用新型的法律保护范围的限定。
Claims (10)
1.气泡曝气专用结构，其特征在于:包括主气道（1）、无可动部件阀结构（2）；
无可动部件阀结构（2）的数量大于或等于3；
无可动部件阀结构（2）为特斯拉阀结构；
无可动部件阀结构（2）的第二端（2-2）与主气道（1）相通；无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部相通；
无可动部件阀结构（2）内：从第一端（2-1）到第二端（2-2）的方向为低流动阻力方向；
无可动部件阀结构（2）内：从第二端（2-2）到第一端（2-1）的方向为高流动阻力方向。
2.如权利要求1所述的气泡曝气专用结构，其特征在于:还包括曝气孔（K）；每个无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）单独与一个曝气孔（K）相通。
3.如权利要求1或2所述的气泡曝气专用结构，其特征在于: 设置在曝气装置或曝气原件或曝气设备内。
4.如权利要求1或2所述的气泡曝气专用结构，其特征在于:主气道（1）的壁的材料、无可动部件阀结构（2）的壁的材料，二者均为塑料。
5.如权利要求1或2所述的气泡曝气专用结构，其特征在于: 无可动部件阀结构（2）的第一端（2-1）与外部之间还具有气体控制结构。
6.如权利要求1或2所述的气泡曝气专用结构，其特征在于:无可动部件阀结构（2）的气体通道结构采用注塑成型工艺产生。
7.曝气器，其特征在于:具有如权利要求1或2所述的气泡曝气专用结构。
8.曝气装置，其特征在于:包括如权利要求7所述的曝气器，还包括气泵（4）,气泵（4）的出气口与主气道（1）相通。
9.如权利要求8所述的曝气装置，其特征在于:还具有蓄电池，蓄电池具备向气泵（4）供电的能力。
10.污水环保处理曝气池，包含曝气器，采用气泡曝气，其特征在于:曝气器具有如1或2所述的液体气泡曝气专用结构。
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