本發(fā)明涉及水體增氧設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水體增氧裝置。

背景技術(shù)：

我國水利改革發(fā)展面臨防洪抗旱能力仍薄弱、農(nóng)業(yè)灌溉用水效率不高、灌溉工程覆蓋率低等一系列問題和困難。從農(nóng)業(yè)節(jié)水措施考慮需強(qiáng)化節(jié)水措施，因地制宜推廣經(jīng)濟(jì)、成熟的節(jié)水灌溉方式，如滴灌、微型灌溉、增氧灌溉、噴灌等。目前，光伏-風(fēng)能微納米增氧系統(tǒng)，微納米增氧系統(tǒng)等，基本與設(shè)施農(nóng)業(yè)相結(jié)合，且在進(jìn)水口處進(jìn)行增氧處理。但現(xiàn)有大田種植的水體摻氣增氧設(shè)備增氧效果差，導(dǎo)致增氧效率和設(shè)備運(yùn)行成本高，且均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價(jià)高等缺點(diǎn)，不僅投入大，且收效不顯著。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作穩(wěn)定可靠、增氧效率高、能耗和成本低的水體增氧裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種水體增氧裝置，包括通過管路依次相連的水泵、文丘里摻氣管和排放管，所述文丘里摻氣管設(shè)有加氣口，所述加氣口連接有加氣組件，所述加氣組件包括缸體、與缸體配合的活塞以及由管路或文丘里摻氣管內(nèi)水流驅(qū)動(dòng)帶著活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件，所述缸體上設(shè)有與外部環(huán)境連通的進(jìn)氣口以及與文丘里摻氣管的加氣口連通的出氣口，所述進(jìn)氣口設(shè)有僅能使氣體進(jìn)入缸體內(nèi)的進(jìn)氣單向閥，所述出氣口設(shè)有僅能使氣體從缸體內(nèi)輸出的出氣單向閥。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)組件包括通過轉(zhuǎn)軸安裝在管路或文丘里摻氣管中并能由管路或文丘里摻氣管中水流驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)的第一葉輪，所述第一葉輪通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與活塞相連并驅(qū)使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸，所述傳動(dòng)軸通過錐齒輪機(jī)構(gòu)與第一葉輪的轉(zhuǎn)軸相連，所述活塞通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)軸相連。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述文丘里摻氣管包括管體，所述管體的一端為與水泵相連的輸入口，另一端為與排放管相連的輸出口，所述加氣口位于輸入口和輸出口之間。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述管體內(nèi)安裝有位于加氣口和輸出口之間的碎泡組件，所述碎泡組件包括安裝在管體中的碎泡器和安裝在管體中并能由管體中水流驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)的第二葉輪，所述碎泡器與第二葉輪相連并隨著第二葉輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述碎泡器由若干繞第二葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線間隔布置的弧形桿構(gòu)成，各弧形桿沿一端到另一端的方向與第二葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間的徑向間距逐漸增大。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述管體的輸出口設(shè)有一橫截面沿水流方向逐漸減小的第一錐形管段。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述管體的輸入口設(shè)有一橫截面沿水流方向逐漸增大的第二錐形管段。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述第二錐形管段的大徑端直徑與小徑端直徑之比為2：1。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述第一葉輪安裝在管體內(nèi)。

上述的水體增氧裝置，優(yōu)選的，所述水體增氧裝置還包括用于控制水泵運(yùn)行的控制組件，所述控制組件包括用于檢測水體含氧量的傳感器以及與水泵相連的控制器，所述傳感器與控制器相連并將檢測的含氧量信號(hào)傳送至控制器，所述控制器將含氧量信號(hào)與設(shè)定的下極限閾值和上極限閾值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果控制水泵的啟停，當(dāng)含氧量信號(hào)小于下極限閾值時(shí)，控制器控制水泵開啟，當(dāng)含氧量信號(hào)大于上極限閾值時(shí)，控制器控制水泵停止。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的水體增氧裝置采用活塞式的加氣組件進(jìn)行加氣，其加氣穩(wěn)定可靠，同時(shí)，帶著活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件由管路或文丘里摻氣管內(nèi)水流驅(qū)動(dòng)，不需要另外設(shè)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)件，能夠大大降低能耗和成本。該水體增氧裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、增氧效率高的優(yōu)點(diǎn)。

該水體增氧裝置體積小巧、造價(jià)低，對(duì)提高水體含氧量，增強(qiáng)水體中微生物活性，提高降解能力，提高水體的自身凈化能力和防止因缺氧致使需氧生物死亡而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)潰崩等具有十分重要的意義。其不僅可用于對(duì)農(nóng)業(yè)增氧灌溉高效增氧，也可以用于污染水體的高效增氧，特別是河流斷面增氧站的高效增氧及于漁業(yè)養(yǎng)殖的高效增氧。

附圖說明

圖1為水體增氧裝置的結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖2為加氣組件的結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖3為加氣組件中驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖4為加氣組件中第一葉輪安裝在管體中的結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖5為碎泡組件安裝在管體中的結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖例說明：

1、水泵；2、文丘里摻氣管；21、管體；211、第一錐形管段；212、第二錐形管段；201、加氣口；202、輸入口；203、輸出口；3、排放管；4、加氣組件；41、缸體；42、活塞；43、進(jìn)氣單向閥；44、出氣單向閥；45、第一葉輪；451、轉(zhuǎn)軸；46、傳動(dòng)軸；47、曲柄連桿機(jī)構(gòu)；48、固定筒座；5、碎泡組件；51、碎泡器；511、弧形桿；52、第二葉輪；53、安裝支架；6、傳感器；7、控制器；100、管路。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的水體增氧裝置，包括通過管路100依次相連的水泵1、文丘里摻氣管2和排放管3，文丘里摻氣管2設(shè)有加氣口201，加氣口201連接有加氣組件4，加氣組件4包括缸體41、與缸體41配合的活塞42以及由管路100或文丘里摻氣管2內(nèi)水流驅(qū)動(dòng)帶著活塞42往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件，缸體41上設(shè)有與外部環(huán)境連通的進(jìn)氣口以及與文丘里摻氣管2的加氣口201連通的出氣口，進(jìn)氣口設(shè)有僅能使氣體進(jìn)入缸體41內(nèi)的進(jìn)氣單向閥43，出氣口設(shè)有僅能使氣體從缸體41內(nèi)輸出的出氣單向閥44，活塞42由驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變缸體41內(nèi)部氣腔的大小，當(dāng)氣腔增大時(shí)，出氣單向閥44關(guān)閉，進(jìn)氣單向閥43在氣腔內(nèi)部負(fù)壓下打開，使外部空氣進(jìn)入到氣腔內(nèi)，當(dāng)氣腔減小時(shí)，進(jìn)氣單向閥43關(guān)閉，出氣單向閥44在氣腔內(nèi)壓縮氣體的壓力下打開，從而將氣腔中的氣體加入文丘里摻氣管2。該水體增氧裝置采用活塞式的加氣組件4進(jìn)行加氣，其加氣穩(wěn)定可靠，同時(shí)，帶著活塞42往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件由管路100或文丘里摻氣管2內(nèi)水流驅(qū)動(dòng)，不需要另外設(shè)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)件，能夠大大降低能耗和成本。該水體增氧裝置具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、增氧效率高的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)施例中，文丘里摻氣管2包括管體21，管體21的一端為與水泵1相連的輸入口202，另一端為與排放管3相連的輸出口203，加氣口201位于輸入口202和輸出口203之間。

本實(shí)施例中，如圖1、圖3和圖4所示，驅(qū)動(dòng)組件包括通過轉(zhuǎn)軸451安裝在管體21中的第一葉輪45，第一葉輪45能由管體21中的水流驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)，第一葉輪45通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與活塞42相連并驅(qū)使活塞42往復(fù)運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸46，傳動(dòng)軸46通過錐齒輪機(jī)構(gòu)與第一葉輪45的轉(zhuǎn)軸451相連，活塞42通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)47與傳動(dòng)軸46相連。其中，管體21上設(shè)有一伸入至管體21內(nèi)的固定筒座48，第一葉輪45與轉(zhuǎn)軸451固接，轉(zhuǎn)軸451通過軸承安裝在固定筒座48上，傳動(dòng)軸46也通過軸承安裝在固定筒座48上，轉(zhuǎn)軸451和傳動(dòng)軸46直接通過兩個(gè)錐齒輪相連進(jìn)行傳動(dòng)；曲柄連桿機(jī)構(gòu)47包括連桿和與傳動(dòng)軸46固接的曲柄，連桿的一端與活塞42鉸接，另一端與曲柄鉸接。當(dāng)啟動(dòng)水泵1使管路100和管體21中形成水流時(shí)，水流驅(qū)使第一葉輪45轉(zhuǎn)動(dòng)，第一葉輪45帶著傳動(dòng)軸46轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)47的作用將傳動(dòng)軸46轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞42的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作穩(wěn)定可靠、易于制作、成本低。本實(shí)施例的第一葉輪45是安裝在管體21中，在其他實(shí)施例中，第一葉輪45也可以安裝在管路100中。

本實(shí)施例中，如圖1和圖5所示，管體21內(nèi)安裝有碎泡組件5，碎泡組件5位于加氣口201和輸出口203之間，該碎泡組件5包括安裝在管體21中的碎泡器51和安裝在管體21中并能由管體21中水流驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)的第二葉輪52，碎泡器51與第二葉輪52相連并隨著第二葉輪52同步轉(zhuǎn)動(dòng)，具體是，第二葉輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過軸承安裝在固定于管體21內(nèi)的安裝支架53上，碎泡器51與第二葉輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接。當(dāng)啟動(dòng)水泵1使管路100和管體21中形成水流時(shí)，水流驅(qū)使第二葉輪52轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶著碎泡器51轉(zhuǎn)動(dòng)。碎泡器51由若干繞第二葉輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線間隔布置的弧形桿511構(gòu)成，各弧形桿511沿一端到另一端的方向與第二葉輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間的徑向間距逐漸增大，該種碎泡器51在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有非常好的碎泡作用，可使摻氣水流中的小氣泡形成微米級(jí)和納米級(jí)的氣泡，能夠大大提高氣泡微納米化效果，從而提高增氧效率，減少水體增氧裝置工作時(shí)間，降低能耗。同時(shí)，該碎泡組件5由管路100中的水流驅(qū)動(dòng)，不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)件，能夠大大降低能耗和成本。

本實(shí)施例中，管體21的輸出口203設(shè)有一橫截面沿水流方向逐漸減小的第一錐形管段211，第一錐形管段211通過減少過流截面面積、提高流速、增壓加氣的摻氣原理使摻氣水流增壓加氣，使氣體以宏觀小氣泡存在，達(dá)到微納米化的效果。同時(shí)，管體21的輸入口202設(shè)有一橫截面沿水流方向逐漸增大的第二錐形管段212，第二錐形管段212可使流體逐漸減速，減小湍流度，穩(wěn)定性能好，以使第一葉輪45速度穩(wěn)定，進(jìn)而能更好的為加氣組件4提供穩(wěn)定的機(jī)械能。優(yōu)選的，第二錐形管段212的大徑端直徑與小徑端直徑之比為2：1，這樣能夠獲得最佳效果。

在只進(jìn)行增氧的情況下，本實(shí)施例的水體增氧裝置還可設(shè)置用于控制水泵1運(yùn)行的控制組件，控制組件包括用于檢測水體含氧量的傳感器6以及與水泵1相連的控制器7，傳感器6與控制器7相連并將檢測的含氧量信號(hào)傳送至控制器7，控制器7將含氧量信號(hào)與設(shè)定的下極限閾值和上極限閾值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果控制水泵1的啟停，當(dāng)含氧量信號(hào)小于下極限閾值時(shí)，控制器7控制水泵1開啟，當(dāng)含氧量信號(hào)大于上極限閾值時(shí)，控制器7控制水泵1停止。上述傳感器6可采用現(xiàn)有的氧氣監(jiān)測探頭，控制器7可參考現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行配置。下極限閾值和上極限閾值根據(jù)不同設(shè)施作物對(duì)含氧量的要求設(shè)置。通過設(shè)置控制組件，可實(shí)現(xiàn)水體增氧裝置根據(jù)水體中含氧量變化自動(dòng)啟停，保證水體中含氧量處在設(shè)定的范圍內(nèi)。

本實(shí)施例中，水泵1的進(jìn)水口還設(shè)有攔污柵，以避免吸入雜物。

根據(jù)stokes定律，氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比，微納米氣泡水從水體底部緩緩排放，由于納米氣泡在水體中與水的接觸面大，上浮流速慢，接觸時(shí)間長，因而氧的傳質(zhì)效率高，可高效提高水體的含氧量。相比其他增氧灌溉處理方式，采用本實(shí)施例的水體增氧裝置進(jìn)行增氧的效果明顯，無二次污染，且不需要單獨(dú)設(shè)置增氧泵。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)本實(shí)施例的水體增氧裝置的增氧效果進(jìn)行分析，用燒杯測定水樣澄清時(shí)間來評(píng)價(jià)增氧效果，試驗(yàn)結(jié)果為：取經(jīng)碎泡組件5碎泡后的摻氣水體作為水樣，該水樣從乳白色微細(xì)氣泡混合液到完全澄清所用時(shí)間是1.2~2.6分鐘；取排放管3排出的摻氣水體作為水樣，該水樣的澄清時(shí)間增加到3.2~4.8分鐘。根據(jù)stokes定律，微小氣泡在水中上升的速度較慢，氣泡與水的接觸比表面積大，氣泡中的氣體不斷溶入水中，體積會(huì)不斷收縮并于水中最終溶解消失，從產(chǎn)生到破裂的歷程通常達(dá)到兒十秒甚至幾分鐘。根據(jù)文獻(xiàn)資料，現(xiàn)有日本hondapumps的busp大型微納米氣泡泵，產(chǎn)生的微細(xì)氣泡直徑分布在1um到50um，其微細(xì)氣泡混合液的氣泡懸浮時(shí)間為1分鐘。由此表明本實(shí)施例的水體增氧裝置產(chǎn)生的摻氣水流中含有大量直徑小于50um微小氣泡，其摻氣水流中微納米級(jí)氣泡的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有微納米氣泡泵產(chǎn)生的摻氣水流，其增氧效果得到顯著提升。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。