TWI768236B - 高效率水氣混合裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種高效率水氣混合裝置，該泵浦係為一雙層式之設計，其內部係設有一雙層葉輪，上層為鼓風機、下層為水泵，兩層間有一可導引空氣及水流動之隔離轉盤，鼓風機及水泵的葉片分別裝在隔離轉盤上下側。該泵浦之上下層皆具有渦卷殼之導流設計，並且皆連接設置有文式管；文式管前段分別接風機推動空氣及水泵推動的水流，水泵葉片旋轉推動水流經由水泵渦卷殼導引至出口流速很快，至文式管內縮處產生吸力，吸引鼓風機出口氣流，水泵推動的水及風機推動的空氣共同進入文式管後段，進而混合產生良好的水、氣混合效果，並水的噴流帶動混合的水氣在水面下往前流動。本發明之隔離轉盤可穿設有孔洞，藉以令水泵之部分水流可藉由孔洞進入鼓風機，使水流可於鼓風機內被霧化，使水氣混合後之混合氣體更為細緻；而所述風機翼片係設於該隔離轉盤上方之外緣，而所述水泵翼片則係設置於該隔離轉盤下方之中心，故風機翼片之旋轉半徑較大，水泵翼片之旋轉半徑較小，藉以令水流可於氣液混合管內被空氣加壓，並可增加亂流，以利於在氣液混合管內進行均勻的水氣混合後噴出；藉此，本發明具省電及良好水、氣混合效果，因要使含氧高的水、氣在水面下推動，一般而言氣體壓力必須大於水壓氣體才能送至此深度 換言之就需要較大鼓風機耗電。文式管提供吸力可以補小風機氣壓的不足，故可省電，另具水氣混合效果。

Description

高效率水氣混合裝置

本發明係一種高效率水氣混合裝置，該泵浦係為一雙層式之設計，其內部係設有一雙層葉輪，上層為鼓風機、下層為水泵，兩層間有一可導引空氣及水流動之隔離轉盤，鼓風機及水泵的葉片分別裝在隔離轉盤上下側。空氣及水各別經由渦卷殼導引至一文式管。文式管前段分別接風機推動空氣及水泵推動的水流，水泵葉片旋轉推動水流經由水泵渦卷殼導引至出口流速很快，至文式管內縮處產生吸力，吸引鼓風機出口氣流，水泵推動的水及風機推動的空氣共同進入文式管後段，進而混合產生良好的水、氣混合效果，並水的噴流帶動混合的水氣在水面下往前流動。

按，在水產養殖業、環保工業廢水處理廠以及某些化工廠裡，有些地方需將氣體與液體達一良好的混合反應；因此有氣液混合器的萌生。

一、就以一般常見慣用水產養殖業之水車而言，主要係利用馬達帶動在水面上的葉片，該葉片旋轉後即可將水潑到空氣中並細化，當被潑起的水掉回到水池內的時間，水滴與空氣接觸，因而吸收了空氣中的氧氣，以達成充氣的功能，並提供飼養的魚呼吸用。

二、另種裝置如我國新型專利第316496號所示一種具有牽引套筒之捲氣式反應槽，該反應槽內裝兩組葉片，當馬達轉動葉片時，葉片一方面將氣泡打細，同時亦造成漩渦流，以增加氣泡的細度並增加氣體與液體間的反應時間。

三、又有另一種裝置如我國新型專利第362353號所示之一種池水充氣、充氧裝置，乃雙層式充氣充氧裝置，該泵浦內的葉輪分上下兩層，上層是水泵，下層為空氣泵，藉馬達驅葉輪，使葉輪以其旋轉離心力，將腔室內的水及空氣由出口強力推出，以產生水流使池水活化，而可達於水中充氣、充氧之目的。

由上述可知，習用的充氣裝置具有如下等缺失：

一、水產養殖業的水車有如下的缺點：

1.僅淺水面區的水得以吸收到空氣中的氧；

2.遇颱風時水車會翻覆；

3.效率低；

4.結構裝置複雜，容易故障；它需要動力馬達與大減速比例減速機及多組葉片裝置，而一般的減速機使用壽命皆較為短暫（約３個月使用期限）。

二、反應槽式的裝置雖有不錯的效率，但亦有缺點如下：

1.裝置複雜昂貴。它不但需要一個槽體、兩組葉片一個動力馬達、一個減速機外，還須一個空氣幫浦；

2.較耗電能；

3.僅有槽內的液體得以和氣體反應。

三、池水充氣、充氧裝置可使水與空氣有效的混合，但乃有下列諸等的缺失存在：

1.該泵浦的入水口向上，當泵浦運轉將水吸入時，會使該泵浦入水口上方的水流產生漩渦流，當有漩渦流時，泵浦中間入口處的水位便會下凹，尤其當轉速快、流量大時更為明顯。此入口水位的下凹則降低了該泵浦入口水流的壓力，因而降低了泵浦的效率。

2.該泵浦的空氣入口於下方，而上下兩層之間亦缺乏有效的隔離，下層的空氣基於浮力的原理，很自然的會進入上層的水泵中。由於空氣與水同時進入水泵中，此將大幅降低水泵的效率，使水流噴出的距離大為縮減，因而縮小了充氣、充氧的範圍。

3.將該裝置直接用於海水養殖場時，由於海水具有腐蝕性，當馬達運轉時水氣易侵入馬達軸承，因而造成馬達的使用壽命降低。

此外，習知另提供一種概如我國新型專利公告第595316號之「雙層式高效率水、氣混合裝置」及第595315號之「高效率水、氣混合裝置」，其並不具有文氏管水氣混合之設計，故其水氣混合之效率不足；再者，第595316號雖採用雙層葉輪，並具有隔離台使空氣不會混入水泵中，其雙層葉輪係成平面設計，其隔離設計將使水氣之混合不夠細緻，再加上前述並無文氏管之設置，故其水氣混合之效率仍有極大的限制，不符現今的使用需求。

有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究水氣之混合，並著手進行研發及改良，期以一較佳發明以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。

爰是，本發明之目的係為解決前述問題，為達致前述目的，吾等發明人提供一種高效率水氣混合裝置，該泵浦係為一雙層式之設計，其內部係設有一雙層葉輪，上層為鼓風機、下層為水泵，兩層間有一可導引空氣及水流動之隔離轉盤，鼓風機及水泵的葉片分別裝在隔離轉盤上下側。該泵浦之上下層皆具有渦卷殼之導流設計，並且皆連接設置有文式管；文式管前段分別接風機推動空氣及水泵推動的水流，水泵葉片旋轉推動水流經由水泵渦卷殼導引至出口流速很快，至文式管內縮處產生吸力，吸引鼓風機出口氣流，水泵推動的水及風機推動的空氣共同進入文式管後段，進而混合產生良好的水、氣混合效果，並水的噴流帶動混合的水氣在水面下往前流動。本發明具省電及良好水、氣混合效果，因要使含氧高的水、氣在水面下推動，一般而言氣體壓力必須大於水壓氣體才能送至此深度 換言之就需要較大鼓風機耗電。文式管提供吸力可以補小風機氣壓的不足，故可省電，另具水氣混合效果。

據上所述之高效率水氣混合裝置，其中，該隔離轉盤之上下表面具有斜面，藉以令水流及空氣可更容易被導引，且輸出泵浦時可更為順暢；而所述葉片於該隔離轉盤上方者為風機翼片，於下方者為水泵翼片，該隔離轉盤更上下貫穿設置有至少一孔洞，且所述孔洞係由上至下呈漸擴設置，藉以令水泵之部分水流可藉由孔洞進入鼓風機，使水流可於鼓風機內被霧化，使水氣混合後之混合氣體更為細緻；所述風機翼片及所述水泵翼片係設於該隔離轉盤之非斜面處。

據上所述之高效率水氣混合裝置，其中，所述風機翼片係設於該隔離轉盤上方之近外緣處，而所述水泵翼片則係設置於該隔離轉盤下方之近中心處，故風機翼片之旋轉半徑較大，水泵翼片之旋轉半徑較小，藉以令水流可於氣液混合管內被空氣加壓，以利於在氣液混合管內進行均勻的水氣混合後噴出。

據上所述之高效率水氣混合裝置，其中， 該氣液混合管具有一混合流道，該混合流道於該氣液混合管之前段更設有一分隔板，藉以形成一上文氏管及一下文氏管，該文式管係包含該上文氏管及該下文氏管，而該混合流道於該氣液混合管之後段係漸縮形成該內縮部；該上文氏管係連通於該鼓風機，該下文氏管係連通於該水泵，且該上文氏管及該下文氏管於相對該泵浦一端係呈漸縮設置，該氣液混合管之後段末端設有該輸出口。

關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供  鈞上深入了解並認同本發明。

請先參閱第1圖至第4圖所示，本發明係一種高效率水氣混合裝置，其包含：

一泵浦1，其係一雙層式之設計，並具有一渦卷殼11，該渦卷殼11內部係設有一雙層葉輪12，藉以於上層形成一鼓風機13、下層形成一水泵14，該雙層葉輪12於上下層間有一可導引空氣及水流動之隔離轉盤121，該鼓風機13及該水泵14分別設有複數葉片122，並分別對應裝設在該隔離轉盤121上下側；而該泵浦1於上、下層皆係受該渦卷殼11之設置而具有導流作用，且該泵浦1上層設有一上文式管25，下層設有一下文式管26，該渦卷殼11於周緣一側設有一氣液混合管2，該氣液混合管2係包含該上文式管25及下文式管26，使空氣及水各別經由渦該卷殼導引至該氣液混合管2；該氣液混合管2前段分別接收鼓風機13推動之空氣及水泵14推動的水流，而該氣液混合管2之後段內具有一內縮部21，並於末端形成一輸出口22，該水泵14之葉片122旋轉推動水流經由該渦卷殼11導引至該氣液混合管2之流速很快，再藉由該內縮部21之設置而產生吸力，使吸引鼓風機13之氣流，水泵14推動的水流及鼓風機13推動的空氣共同將共同進入該氣液混合管2之後段，進而混合產生良好的水、氣混合效果，並水的噴流帶動混合的水氣在水面下往前流動。

在一實施例中，為令水流及空氣更容易被導引，且輸出泵浦1時可更為順暢，故如第3圖及第4圖所示，該隔離轉盤121之上下表面具有斜面123，而其中，所述葉片122於該隔離轉盤121上方者為風機翼片1221，於下方者為水泵翼片1222；而為令風機翼片1221及水泵翼片1222易於成型設置，並能有效達致汲取空氣及水流之目的，故在一實施例中，所述風機翼片1221及所述水泵翼片1222係設於該隔離轉盤121之非斜面123處。

在另一較佳之實施例中，如第3至5圖所示，該隔離轉盤更上下貫穿設置有至少一孔洞124，其係可為單一或多個設置，且所述孔洞124係由上至下呈漸擴設置，藉使水泵14之部分水流可藉由孔洞124進入鼓風機13，使水流可於鼓風機13內被霧化，使水氣混合後之混合氣體更為細緻；在另一實施例中，由於水流須受加壓，方能有效輸出噴流，是以，為增加鼓風機13對水流之加壓，故較佳者，係將所述風機翼片1221係設於該隔離轉盤上方之近外緣處，而水泵14主要目的在於汲取水池3中之水流，並控制可受鼓風機13加壓之水流流量，故所述水泵翼片1222則係設置於該隔離轉盤下方之近中心處。

藉此，如第5圖所示，本發明係可藉由架體或浮體（圖未繪示）以設置於一水池3，且可知悉者，泵浦1上方可皆設有一進氣管15，而進氣管15將位於水池3之水面上方，藉以令鼓風機13可透過進氣管15抽取外界之空氣；而就鼓風機13及水泵14之運作而言，係如第5圖所示，透過設置一馬達（圖未繪示），而馬達驅動有一轉軸16，該轉軸16係接設並驅動雙層葉輪12旋轉，藉以令空氣受風機翼片1221之旋轉，而由進氣管15進入鼓風機13，而泵浦1於水泵14下方設有一進水口17，水流將受水泵翼片1222之旋轉而透過進水口17進入水泵14，當水流進入水泵14後，部分微量之水將可經由孔洞124進入鼓風機13而被霧化，而鼓風機13之空氣及水泵14之水流將配合渦卷殼11之渦捲形設計，藉以增加其流速，並導引至該氣液混合管2內，而如前所述予以輸出者。

而為提升氣液混合之效率，故在一較佳之實施例中，如第6圖所示，該氣液混合管2具有一混合流道23，混合流道23之係如同文氏管之設置，故該混合流道23於接設於該泵浦1一端更設有一分隔板24，藉以形成該上文氏管25及該下文氏管26，而該混合流道23於該氣液混合管2之後段係漸縮形成該內縮部21；該上文氏管25係連通於該鼓風機13，該下文氏管26係連通於該水泵14，且該上文氏管25及該下文氏管26於相對該泵浦1一端係呈漸縮設置，該氣液混合管2之後段末端設有該輸出口22；藉以令空氣進入上文氏管25，而水進入下文氏管26時，將因其漸縮設置之結構而被加速，並配合內縮部21之設置，使水及空氣可因文氏管效應混合後加速排出輸出口22，藉以達致氣液混合之效果，使空氣得以混合至水中，以提升水池3之溶氧量，藉可提供水中生物良好之生存環境。

綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈  鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。

惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:泵浦 11:渦卷殼 12:雙層葉輪 121:隔離轉盤 122:葉片 1221:風機翼片 1222:水泵翼片 123:斜面 124:孔洞 13:鼓風機 14:水泵 15:進氣管 16:轉軸 17:進水口 2:氣液混合管 21:內縮部 22:輸出口 23:混合流道 24:分隔板 25:上文氏管 26:下文氏管 3:水池

第1圖係本發明之立體示意圖。 第2圖係本發明之立體分解示意圖。 第3圖係本發明雙層葉輪之俯視示意圖。 第4圖係本發明雙層葉輪之仰視示意圖。 第5圖係第1圖於A－A位置之剖視暨使用狀態示意圖。 第6圖係第1圖於B－B位置之剖視暨使用狀態示意圖。

1:泵浦

11:渦卷殼

15:進氣管

2:氣液混合管

22:輸出口

Claims (2)

1. 一種高效率水氣混合裝置，其包含：一泵浦，其係一雙層式之設計，並具有一渦卷殼，該渦卷殼內部係設有一雙層葉輪，藉以於上層形成一鼓風機、下層形成一水泵，該雙層葉輪於上下層間有一可導引空氣及水流動之隔離轉盤，該鼓風機及該水泵分別設有複數葉片，並分別對應裝設在該隔離轉盤上下側；該隔離轉盤之上下表面具有斜面，所述葉片於該隔離轉盤上方者為風機翼片，於下方者為水泵翼片；所述風機翼片係設於該隔離轉盤上方之近外緣處，而所述水泵翼片則係設置於該隔離轉盤下方之近中心處；該隔離轉盤上下貫穿設置有至少一孔洞，且所述孔洞係由上至下呈漸擴設置；而該泵浦於上、下層皆係受該渦卷殼之設置而具有導流作用，且該泵浦上層設有一上文式管，下層設有一下文式管；該渦卷殼於周緣一側設有一氣液混合管，該氣液混合管係包含該上、下文式管，使空氣及水各別經由渦該卷殼導引至該氣液混合管；該氣液混合管前段分別接收鼓風機推動之空氣及水泵推動的水流，而該氣液混合管之後段內具有一內縮部，並於末端形成一輸出口；該氣液混合管具有一混合流道，該混合流道於該氣液混合管之前段更設有一分隔板，藉以形成該上文氏管及該下文氏管，而該混合流道於該氣液混合管之後段係漸縮形成該內縮部；該上文氏管係連通於該鼓風機，該下文氏管係連通於該水泵，且該上文氏管及該下文氏管於相對該泵浦一端係呈漸縮設置，該氣液混合管之後段末端設有該輸出口，該水泵之葉片旋轉推動水流經由該渦卷殼導引至該氣液混合管之流速很快，再藉由該內縮部之設置而產生吸力，使吸引鼓風機之氣流，水泵推動的 水流及鼓風機推動的空氣共同將共同進入該氣液混合管之後段，進而混合產生良好的水、氣混合效果，並水的噴流帶動混合的水氣在水面下往前流動。
2. 如請求項1所述之高效率水氣混合裝置，其中，所述風機翼片及所述水泵翼片係設於該隔離轉盤之非斜面處。

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