CN218571195U - 带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置 - Google Patents

Abstract

一种带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置，在一个小型水射流器内，高速喷射水流与负压吸入的大量空气剧烈挤压混合，形成含有无数微小气泡的水气混合流体高速进入螺旋扰动器，再次强烈的涡旋湍流挤压冲击扰动，引入水体的空气泡破碎分化为更小更多的细微小气泡，促使水气接触面积最大化，气水混合流体喷向水池水箱的底部后逐渐上浮，该技术可以大大增加定量空气与水接触的总面积及时间；设置了一个辅助补充气源通道，用户依据业务需要，可通过增加空气的氧浓度或空气流量获取更高的增氧速率及增氧量。本装置具有氧转移效率高、能耗低、结构紧凑耐用等特点，可广泛用于鱼类水产品的销售、展出、运输、养殖，水处理、化工等领域。

Description

带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置

技术领域

本实用新型涉及一种带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置，属于小型水射流增氧装置的技术领域。

背景技术

水中足够的氧含量是鱼类水生动物生存的必要条件。日常生活中，在鱼虾鲜活水产品销售交易市场、活鱼车载水箱运输、动物园水族馆、观赏鱼销售商店等许多地方，为了及时补充水体中氧的含量，人们目前普遍采用的方法是应用小型气泵，将压缩空气通过软管经放置于水池水箱底部的微孔陶瓷管发泡器，空气被分割为许多小气泡，气泡在水体上升过程中，空气中的氧向水扩散转移而增加水体氧含量。自然大气中的氧浓度变化很小，一定量的空气以众多小气泡形式进入水中，氧分子向液态水扩散转移成为水的溶解氧，其转移效率由该定量空气全部气泡与水接触的总面积及气泡在水中停留的时间决定。对目前大量使用的气泵微孔陶瓷增氧方法的研究表明，微孔陶瓷发泡器产生的气泡最小直径约为毫米量级以上，气→水的氧转移效率低于10％；并且，陶瓷微孔经常因被水中杂质堵塞而影响增氧装置正常工作。上述范围内该传统的增氧方法虽然结构简单，但是，增氧效率很低，当水池水箱中的鱼数量较多，个体较大时，耗氧量增多，如果不能及时有效补充水体的氧含量，生存环境恶化，最终导至鱼因缺氧而窒息死亡，多年来，这种常给业者造成一定经济损失的情况，至今还未能得到有效解决。

本实用新型的目的在于弥补现有技术的不足，适应市场需求，提供一种带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置新的技术方案，在一个小型水射流器内，高速喷射水流与负压吸入的大量空气剧烈挤压混合，形成含有无数微小气泡的水气混合流体高速进入螺旋扰动器，再次强烈的涡旋湍流挤压冲击扰动，引入水体的空气泡破碎分化为更小更多的细微小气泡，气水混合流体喷向水池水箱的底部后逐渐上浮。该技术可以大大增加定量空气与水接触的总面积及时间，氧转移效率比传统的气泵微孔陶瓷增氧方法提高了约2倍；本装置设置了一个辅助补充气源通道，用户依据业务需要，可以通过增加空气的氧浓度或空气流量而提高水体的增氧速率及增氧量，能够很好适应高密度活鱼水箱运输、现代小网箱鱼虾养殖等更多方面的使用。本装置具有增氧效率高、能耗低、结构紧凑耐用等特点，可广泛用于上述鱼类水产品的销售、展出、运输、养殖，还可用于水处理、化工等领域。

发明内容

一种带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置，包括有小型水射流器、螺旋扰动器、导流管、弯角喷嘴、2合1双端反向对称比例混合调节阀、带有不锈钢滤网的吸水管路、微型高压水泵、连接管路等构成，小型水射流器(以下简称水射流器)输出口与螺旋扰动器输入口连接，螺旋扰动器为圆管形构件，管内沿轴向嵌入一个麻花螺旋板，板长与管长相同，螺径与管内径相同，螺旋扰动器输出口与末端有弯角喷嘴的导流管连接，导流管长度可根据水池水箱的水深度而选定；水射流器气体吸入腔的输入管接口上设置了一个2合1双端反向对称比例混合调节阀，阀有两个输入端口，一个端口与自由大气相通，另一个端口与辅助补充气源相通，对于超高密度活鱼水箱运输可接氧气瓶，对于高密度小网箱鱼虾水产养殖可接小型送风机；微型高压水泵的水输入口通过带有密封扣的常压连接软管与顶端有不锈钢滤网的吸水管连接，吸水管与水射流器平行固定，微型高压水泵的高压水流输出口通过带有密封扣的高压连接软管与水射流器高压水流输入口连接。如图1所示，微型高压水泵16通过不锈钢滤网22，吸水管20，出水端口19，带有密封扣的常压连接软管18，水输入端口17，从水池水箱上部吸入的水被16内电泵增压，高压水流经输出端口15，带有密封扣的高压连接软管13，高压水流输入端口14，进入小型水射流器1，喷射口7高速喷射的水流与气体吸入腔6负压吸入的大量空气在喉管8剧烈挤压混合，空气被分割成无数个微小气泡，形成水气混合流体经扩散段9高速进入螺旋扰动器10，强制涡旋湍流扰动，水气再次相互挤压冲击，微小气泡破碎分化为更小更多的细微小气泡，气水混合流体通过导流管11，在弯角喷嘴12以一定角度喷向水池水箱的底部后上浮。实验表明：水射流器输出口安装的螺旋扰动器对水气混合流体再进行一次扰动处理，促使水气接触面积最大化，扰动后生成的细微小气泡直径可达亚毫米至微米量级，具有非常大的比表面积，大大提高了定量空气与水接触的总面积，为本装置能够获得更高的氧转移效率起了重要作用；微小气泡在射流系统内形成后的流动过程中即与水体进行氧转移，进入水池水箱底部的细微小气泡在水中逐渐上浮并继续与水体进行气→水的氧转移，综合效应是增加了气与水的接触时间；本装置采用的技术可以获取更高效的氧分子传质输送，氧转移效率可达30％，与水射流器输出口不安装螺旋扰动器而其它配置不变的情况下对比，氧转移效率提高了20％，与目前常用的气泵微孔陶瓷方法对比，氧转移效率提高了约2倍。

本装置水射流器气体吸入腔的输入管5接口上设置了一个2合1双端反向对称比例混合调节阀(以下简称比例混合调节阀)3，双端反向同步对称开口度分别为0～100％、100～0％，阀有两个输入端口，一个端口2与自由大气相通，另一端口4与辅助补充气源相通。以两类典型应用为例，对于超高密度活鱼水箱运输，箱中鱼个体大，数量多，耗氧很快，辅助补充气源可接氧气瓶，通过增大输入射流系统空气的氧气浓度来提高单位时间的增氧量即增氧速率，比例混合调节阀3调节位置的设定是依据水箱大小、箱装活鱼总重、不同生长期鱼单位体重单位时间平均耗氧量的常规统计参考值、环境温度、氧气瓶流量等因素而给定，生产厂会有表格给用户提示；近年来兴起的高附加值小网箱高密度鱼虾水产养殖，及时较多的补充水体氧含量对鱼虾的生长非常重要，特别是在气压低、水面风速小的气象条件下尤不可缺，对于这方面的应用，辅助补充气源可接本装置的用户选购配件小型送风机，通过增大输入射流系统空气的流量来提高单位时间的增氧量即增氧速率，比例混合调节阀3的调节位置设在端口4辅助补充气源100％。此外，对于多数情况下的应用，比例混合调节阀3调节位置设在端口2自由大气100％。水产养殖需要适时对水体细菌、病毒、芽孢、藻类灭杀，治疗鱼虾的细菌性、病毒性疾病，可通过辅助补充气源端口4将规定剂量的二氧化氯一类广谱高效灭菌剂气态或水溶液输入射流系统与水充分混合后进入水池水箱的水体中。

与导流管11轴向成30°夹角的弯角喷嘴12套装在导流管11末端的环形凹槽上，弯角喷嘴能够在水流作用下具有一定范围扇形摆动的功能。导流管的长度是使弯角喷嘴大约位于水池水箱的水深2/3处，产品附有备份伸缩管供用户选定灵活组装。导流管引导气水混合流成倾斜扇形摆动喷出冲向水池水箱底部，高速流动的水气混合液搅拌扰动了水体，有益于水质均衡改善。

本装置吸水管20与水射流器1通过定位板21组成平行固定一体化结构，方便用户使用。安装增氧装置系统时，吸水管与水射流器组合体垂直插入水中，吸水管端口距离水池水箱的水面约深20～30厘米即可，当水池水箱的水深变化不定时，可采用浮动安装方式。

附图说明

图1是本实用新型的技术方案示意图，如图标所示：小型水射流器1，自由大气连接端口2，2合1双端反向对称比例混合调节阀3，辅助补充气源连接端口4，输入管5，气体吸入腔6，水流高速喷射口7，喉管8，扩散段9，螺旋扰动器10，导流管11，弯角喷嘴12，带有密封扣的高压连接软管13，水射流器高压水流输入端口14，高压水流输出端口15，微型高压水泵16，水输入端口17，带有密封扣的常压连接软管18，出水端口19，吸水管20，定位板21，不锈钢滤网22。

具体实施方式

本实用新型主要提供给市场需求最多的容积小于20立方米水池水箱进行水体增氧。产品采用的制造技术先进而成熟，所需的原材料及配套零部件都可以在市场上找到，适合流水线批量生产，可以很快形成产品投放市场，生产成本也较低。

水射流器制造工艺流程是首先综合考虑标配情况下给定的增氧量、增氧速率、氧转移效率，配套微型高压水泵输出水压、水流量，工作介质是水为射流能量载体空气为混合流体物质等各项物理参数，依据流体力学射流理论公式计算出水流高速喷射口孔径、喉管口径和长度、扩散段张角和长度的数值；按照理论计算值，用铝或硬塑料棒材原料在数控机床上加工出零部件后，组装成水射流器试验样品；应用水流量计、空气流量计、水溶氧仪等仪表对样品进行水池模拟试验，检验修正获取最佳设计数值；根据最佳数值完成水射流器整体设计，由专业厂开制注塑模具；在热注塑机上一次成型批量生产符合本实用新型的小型水射流器成品部件，注塑材质为UPVC塑料(增强型聚氯乙烯)或PVDF塑料(聚偏二氟乙烯)。螺旋扰动器是材质为UPVC或PVDF塑料的圆管形构件，管内径与水射流器扩散端口径一致，沿管内轴向嵌入一个麻花螺旋板，板与管用熔接或胶贴工艺固定，板长与管长相同，螺径与管内径相同，螺距与螺径之比小于1，板长大于3个螺距，麻花螺旋板采用热模压成型工艺制造，圆管采用热注塑成型制造。

微型高压水泵的电机和泵体长期高负载连续运转，是全装置最易损坏的部件，在满足本装置所需水压、流量、使用环境条件等技术指标前提下，选择符合国家标准，有资质厂家的可靠定型产品配套；微型高压水泵的供电必须有AC220V交流市电及DC24V直流电源两种规格型号，适应本装置不同用户选择。

2合1双端反向对称比例混合调节阀市场上有几种定型产品，应选择具有双端反向同步对称功能，开口度达到0～100％、100～0％，有混合比例标示的产品；阀有两个输入端口，1个输出端口，端口连接螺纹结构与本装置设计应完全匹配。导流管可用市场上标准UPVC管材剪裁加工；轴向夹角30°的弯角喷嘴采用UPVC塑料热注塑成型，弯角喷嘴套装在导流管顶端环形凹槽上，槽内的不锈钢卡簧使弯角喷嘴连同喷射的水气混合流可以有一定范围的扇形摆动。密封扣、高压连接软管、常压连接软管、不锈钢滤网、安装紧固件、用户选购配件小型送风机等可选用市场上专业生产厂的合适产品配套组装。

Claims (2)

1.一种带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置，包括有小型水射流器、螺旋扰动器、导流管、弯角喷嘴、2合1双端反向对称比例混合调节阀、带有不锈钢滤网的吸水管路、微型高压水泵、连接管路，其特征是小型水射流器输出口与螺旋扰动器输入口连接，螺旋扰动器为圆管形构件，管内沿轴向嵌入一个麻花螺旋板，板长与管长相同，螺径与管内径相同，螺旋扰动器输出口与末端有弯角喷嘴的导流管连接，导流管长度可根据水池水箱的水深度而选定；水射流器气体吸入腔的输入管接口上设置了一个2合1双端反向对称比例混合调节阀；微型高压水泵的水输入口通过带有密封扣的常压连接软管与顶端有不锈钢滤网的吸水管连接，吸水管与水射流器平行固定，微型高压水泵的高压水流输出口通过带有密封扣的高压连接软管与水射流器高压水流输入口连接。

2.如权利要求1所述的带有螺旋扰动器的小型水射流增氧装置，其特征是水射流器气体吸入腔输入管接口上设置的2合1双端反向对称比例混合调节阀有两个输入端口，一个端口与自由大气相通，另一个端口与辅助补充气源相通，对于超高密度活鱼水箱运输可接氧气瓶，对于高密度小网箱鱼虾水产养殖可接小型送风机。

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