專利名稱：噴射振蕩式液體混合充氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種向液體中引射氣體并加以攪拌的裝置，具體地說，涉及一種以高速水股引射空氣，并將此被引射的空氣向周圍環(huán)境的水體中彌散和溶解的裝置，也就是水體充氧攪拌裝置。
最常見的水體充氧裝置首推葉輪式表面曝氣機(jī)。由于它充氧的范圍限于表層水，易于因氣泡由水面逸出到空中而降低動(dòng)力效率。加以機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件易于磨損而降低運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。所以，近年來國(guó)際科技界出現(xiàn)了以液體流股引射氣體的充氧機(jī)。如中國(guó)專利86106673，美國(guó)專利5150988。但前者只注意改進(jìn)了引射管使氣泡尺寸變小，沒能增大射出的水氣射束對(duì)周圍水體的激擾。而后者是利用振搗混凝土的振搗棒與水氣射出管捆綁在一起增大對(duì)污水和污泥的激擾。這種振搗棒引發(fā)的水體渦旋尺度較小，不能使氧擴(kuò)散到大范圍水體中，而且振動(dòng)的固體也易于磨損。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種以流體自己的運(yùn)動(dòng)向水中饋送氧氣并且使其擴(kuò)散到大范圍水體中而溶解入水的裝置，以便既能提高水體充氧機(jī)整機(jī)的充氧動(dòng)力效率，即提高每度電耗所能供給的水中溶解氧的數(shù)量(KgO2)。又能以流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)代替固體元部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，減少機(jī)械損壞的機(jī)率，提高整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在裝置組合中包含了互相匹配的噴射引射器，振蕩形成器和射束方向調(diào)制器。其特征在于，所述噴射引射器具有一個(gè)液體入口和與之相應(yīng)的一級(jí)噴嘴，一個(gè)供被引射氣體匯入的漸縮入口，一段一級(jí)混合管，一個(gè)二級(jí)混合流體噴嘴，一個(gè)供給被引射液體的漸縮口，一段二級(jí)混合管，以及泄放氣液混合流體的輸出孔；所述振蕩形成器具有N個(gè)順著流向分級(jí)排列的液體入口和與之相應(yīng)的噴嘴(N為自然數(shù))，一對(duì)在第N級(jí)噴嘴下游兩側(cè)的反射戽斗及與之相配的反饋流道，該流道可用隔板與正向流的流道分隔開，也可以不用隔板分開；而且還具有分別繞過上述噴射引射器二級(jí)混合管兩側(cè)的兩條輸出流道；所述射束方向調(diào)制器具有兩個(gè)與上述振蕩形成器的輸出流道相銜接的入口，一個(gè)中軸線與上述噴射引射器液氣混合流體的輸出孔中心線相重合的分流楔體，以及分別位于楔體兩側(cè)的兩個(gè)射束出口。
本實(shí)用新型的裝置中所包含的噴射引射器液體入口，一級(jí)液體噴嘴和二級(jí)混合流體噴嘴是共軸準(zhǔn)直的，氣液混合流體輸出孔的中軸線則與上述液體入口，液體噴嘴和混合流體噴嘴的軸線相正交。
本實(shí)用新型的裝置中所包含的振蕩形成器與射束方向調(diào)制器的流場(chǎng)是二維的流動(dòng)，且振蕩形成器的流場(chǎng)與射束方向調(diào)制器的流場(chǎng)位于同一平面內(nèi)，該平面的法線平行于噴射引射器液體噴嘴和混合流體噴嘴的軸線。
上述噴射引射器和振蕩形成器的液體饋送源可以是同一的，用三通和閥門分饋送給兩者的液體；也可以是分開的，即一個(gè)高壓泵向噴射引射器供液體，另一個(gè)中壓泵向振蕩形成器供給液體。
上述噴射引射器的供給被引射氣體的入口可以開敞于大氣中，也可經(jīng)管道與大氣相通。
上述射束方向調(diào)制器的兩個(gè)輸出流道的射束出口則皆潛沒于液體中。
所述噴射引射器，能夠引射體積流量大于液體體積流量的氣體并經(jīng)二級(jí)引射的液體的摻混而使氣泡直徑減小到1mm，延長(zhǎng)氣泡在液體中的停留時(shí)間。
所述振蕩形成器輸出的射流脈沖交替從左右兩側(cè)沖擊噴射引射器輸出孔泄出的氣水混合流體射束，就會(huì)使混合流體射束交替地從射束方向調(diào)制器的兩個(gè)輸出流道射出。從而在外圍水體中引起時(shí)序上的陣發(fā)性間歇紊動(dòng)，空間上的交錯(cuò)換向的順時(shí)針向與逆時(shí)針向的旋轉(zhuǎn)渦流。據(jù)實(shí)測(cè)，這種流場(chǎng)會(huì)促使水體中不同相不同種的物質(zhì)間界面的更新率提高，從而使熱交換和質(zhì)交換系數(shù)提高四成。而這種流體的間歇變向運(yùn)動(dòng)是由本實(shí)用新型裝置中固定的流道形態(tài)和幾何形狀產(chǎn)生和誘導(dǎo)引發(fā)的，并非軸承活瓣等活動(dòng)機(jī)械造成的。所以不會(huì)使裝置磨損破壞。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例之一，水體充氧機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是
圖1的A-A剖視圖，它顯示出了振蕩形成器和射束方向調(diào)制器在平面上如何繞過噴射器而又互相銜接的構(gòu)造。振蕩形成器可以有N個(gè)中壓力水入口和與之相應(yīng)的中壓力的噴嘴，圖2顯示的為N=1的情況之一例。而
圖1則是圖2沿中心縱軸線剖視的豎向結(jié)構(gòu)圖(B-B剖視)。
圖1中和圖2中標(biāo)記符號(hào)代表意義為1．噴射引射器，2．振蕩形成器，3．射束方向調(diào)制器，4．噴射引射器高壓水入口，5．噴射引射器一級(jí)噴嘴，6．噴射引射器一級(jí)漸縮入口，7．噴射引射器一級(jí)混合管，8．噴射引射器二級(jí)噴嘴，9．噴射引射器二級(jí)漸縮入口，10．噴射引射器二級(jí)混合管，11．氣水混合流體泄放孔口，12．氣流過濾網(wǎng)，13．水流攔污柵，14．振蕩形成器中壓水入口，15．振蕩形成器中壓水噴嘴，16．振蕩形成器右側(cè)反射戽斗，17．振蕩形成器右側(cè)反饋通道，18．振蕩形成器右側(cè)隔板，19．振蕩形成器右側(cè)輸出流道，20．振蕩形成器左側(cè)隔板，21．振蕩形成器左側(cè)輸出流道，22．射束方向調(diào)制器右入口，23．射束方向調(diào)制器左入口，24．射束方向調(diào)制器分流楔，25．射束方向調(diào)制器射束左出口，26．射束方向調(diào)制器射束右出口，27．振蕩形成器左側(cè)反射戽斗，28．振蕩形成器左側(cè)反饋通道。
圖1中噴射引射器1的高壓水入口4接受液體饋送源水泵供給的壓力在0.4Mpa以上的水，經(jīng)具有多個(gè)出水孔的一級(jí)噴嘴5噴出的高速射流把周圍的空氣卷吸進(jìn)入一級(jí)漸縮入口6，在混合管7中摻混均勻的水和空氣兩相流體遂由二級(jí)噴嘴8下射，并且再度卷吸經(jīng)攔污柵13濾過的污水由二級(jí)漸縮入口9進(jìn)入二級(jí)混合管10，充分混勻的含微小氣泡的混合流體通過側(cè)向孔口11流出時(shí)已成為水平向流動(dòng)，并將受到由振蕩形成器射出的水股的橫向沖擊。
振蕩形成器2的中壓入水口14接受液體饋送源水泵供給的壓力在0.4Mpa以下的水，由中壓力噴嘴15射出中速射流，此射流由于附壁效應(yīng)會(huì)貼附在某一側(cè)隔板，圖2中實(shí)體箭頭表示此射流貼附在右側(cè)隔板18進(jìn)而由右側(cè)輸出流道19通過射束方向調(diào)制器3的右入口22射出，從而從右側(cè)沖擊孔口11流出的混合流體射束。按照流體動(dòng)量合成矢量原則，匯流后的水挾氣泡的射束遂從分流楔24的左側(cè)出口射出。在分流楔24外誘發(fā)出順時(shí)針向旋轉(zhuǎn)的大尺度渦旋。然而在噴嘴15中射出的中速射流射入右側(cè)輸出流道19的同時(shí)，也會(huì)有一小部分射入右側(cè)反射戽斗16，這一小部分水流被反射后就由右側(cè)反饋通道17沖向噴嘴15出口右邊，由動(dòng)量合成的矢量法則，使后續(xù)射流不復(fù)能貼附在右側(cè)隔板18上面而如圖2中虛線箭頭所表示的那樣切換到左側(cè)循著左側(cè)隔板20前進(jìn)，大部分主流繼而通過左側(cè)輸出流道21，進(jìn)入射束方向調(diào)制器的左側(cè)入口23。從噴射引射器泄放孔口11流出的氣水混合流體的射束受到左側(cè)水射流的橫沖后，合成的動(dòng)量矢量偏同右側(cè)，如圖2中虛線箭頭所示，由右側(cè)射束出口26射出，分流楔24外的水體中則會(huì)誘發(fā)出逆時(shí)針向旋轉(zhuǎn)的大尺度渦旋，外圍水體旋轉(zhuǎn)方向與此前掉換了180°。
不過與此同時(shí)，在大部分主流進(jìn)入左側(cè)輸出通道21的時(shí)候，另一小部分射流則被左側(cè)反射戽斗27挑回左側(cè)反饋通道28，又從左側(cè)逼迫中壓水噴嘴15輸出的射流切換回到右側(cè)，實(shí)現(xiàn)了否定的否定。使水射流再次由右側(cè)輸出流道19流出，繼而使合成的氣水混合射束又由左側(cè)出口25射出，分流楔24外的水體中的旋渦再度回到順時(shí)針向旋轉(zhuǎn)，完成“順時(shí)針-逆時(shí)針-順時(shí)針”一個(gè)周期并將循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始地交替變向攪拌周圍水體，使不同層位的水團(tuán)互換上下高程，互易左右位置，通體混合，其中氧氣以分子狀態(tài)溶入水中，提高了氧向水中的轉(zhuǎn)移效率，從而提高整機(jī)的充氧動(dòng)力效率。而在污水處理廠的厭氧段與河渠湖泊需要防止淤積的部位，則本實(shí)用新型的裝置可以在封閉引氣進(jìn)口閥門的條件下，實(shí)行純液體引射振蕩交變換向攪動(dòng)的運(yùn)用方式，充分發(fā)揮攪拌作用，使水中懸浮物與泥沙不會(huì)淤積滯留下來。
權(quán)利要求1．一個(gè)噴射振蕩式液體混合充氣機(jī)，該機(jī)包含一個(gè)噴射引射器用以把氣體引入液體從而形成混合射束，一個(gè)振蕩形成器以便把穩(wěn)定液流激發(fā)為不穩(wěn)定振蕩射流，以及一個(gè)射束方向調(diào)制器使振蕩射流調(diào)制混合射束的射出方向，其特征在于，所述噴射引射器具有一個(gè)液體入口和與之相對(duì)應(yīng)的一級(jí)噴咀，一個(gè)供被引射氣體匯入的漸縮入口，一段第一級(jí)混合管，一個(gè)供被引射液體匯入的漸縮入口，一段第二級(jí)混合管，以及泄放混合流體的輸出孔；所述振蕩形成器具有至少一個(gè)液體入口和與之相對(duì)應(yīng)的一個(gè)噴咀，一對(duì)位于噴咀兩側(cè)的反射戽斗及與之相配的反饋流道，兩條位于兩側(cè)的輸出通道；所述射束方向調(diào)制器具有兩個(gè)入口，一個(gè)分流楔體，兩個(gè)分別位于楔體兩側(cè)的出口。
2．權(quán)利要求1所述的噴射振蕩式液體混合充氣機(jī)，其特征在于，其中所述噴射引射器的液體入口，第一級(jí)噴咀，氣體匯入的漸縮入口，一級(jí)混合管，液體匯入的漸縮入口，第二級(jí)噴咀和第二級(jí)混合管是中心準(zhǔn)直的和縱軸重合的。
3．權(quán)利要求1或2所述的噴射振蕩式液體混合充氣機(jī)，其特征在于，其中所述噴射引射器的縱軸是與所述振蕩形成器與所述射束方向調(diào)制器所在的平面相垂直的。
4．權(quán)利要求1或2所述的噴射振蕩式液體混合充氣機(jī)，其特征在于，所述振蕩形成器的兩側(cè)隔板相對(duì)于振蕩形成器的中軸線是偏置的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及噴射振蕩式液體混合充氣機(jī),它是由噴射引射器,振蕩形成器和射束方向調(diào)制器組成。引射進(jìn)來的大量氣體與水初步混合后,經(jīng)振蕩射流調(diào)制,以方向交變間歇脈沖射束形式射出到周圍環(huán)境水體中,使水氣團(tuán)上下左右移位互摻,從而獲得較高的充氣動(dòng)力效率。在污水好氧曝氣池與水產(chǎn)養(yǎng)殖池中可高效曝氣與攪拌;在厭氧池與含沙河渠中關(guān)閉引氣閥,實(shí)行純液體引射振蕩交變換向攪動(dòng)的運(yùn)用方式,則可增強(qiáng)水流紊動(dòng)度,防止泥沙淤積。
文檔編號(hào)C02F3/22GK2344396SQ98218398
公開日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1998年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月24日
發(fā)明者孫厚鈞 申請(qǐng)人:孫厚鈞