鼓入的新鮮空氣將隨進(jìn)氣罐9底部水流的趨勢而流動。連接管道10兩端分別連接出水口 19和水氧混合器11，通過出水口 19，經(jīng)由連接管道10，進(jìn)氣罐9中富含大量新鮮空氣的增氧池水體將涌入到水氧混合器11中，以便進(jìn)行下一步的混合。
[0021]參見I和圖4，水氧混合器11外觀為一封閉圓柱體，豎直放置。水氧混合器11由外殼24以及位于外殼24內(nèi)部的四級混合筒組成，外殼24為圓筒狀，內(nèi)部空套四級混合筒。每一級混合筒也均是圓筒狀結(jié)構(gòu)，并且均為一個獨(dú)立的空心圓柱體。外殼24和四級混合筒具有共同的軸心線。四級混合筒由內(nèi)而外依次地空套在一起，其內(nèi)徑大小從內(nèi)到外是逐級增加的。最內(nèi)部的是第一級混合筒12，內(nèi)徑最小，位于整個水氧混合器11的正中間。依次地是第二級混合筒21、第三級混合筒22和第四級混合筒23。其中第一級混合筒12與第三級混合筒22的筒壁四周嵌有大小不一的滲水通孔25。第一級混合筒12的頂端與連接管道10連通，其頂端高度最高，頂端伸出外殼24頂面之外。第三級混合筒22頂端與外殼24頂端高度相同，且這兩者的高度僅次于第一級混合筒12。第二級混合筒21頂端高度與第四級混合筒23頂端高度相同，低于第三級混合筒22與外殼24，次于第三級混合筒22與外殼
24。第一級混合筒12頂部和第三級混合筒22頂部與外殼24頂部構(gòu)成完全密封結(jié)構(gòu)，而第二級混合筒21頂部與第三級混合筒22連通，第四級混合筒23的頂部與外殼24連通。四級混合筒的每一級混合筒的底部均與外殼24底面相密封，在外殼24的底部側(cè)壁上開有出口，用于連接出水管道14。
[0022]參見4和圖5，在第二級混合筒21的筒壁外側(cè)安裝第一級超聲波換能器26，在第四級混合筒23的筒壁外側(cè)安裝第二級超聲波換能器27。第一級超聲波換能器26和第二級超聲波換能器27均連接水氧混合器11外部的超聲波發(fā)生器15。
[0023]從進(jìn)氣罐9出來的水體從水氧混合器11的第一級混合筒12的頂端泵入時，會導(dǎo)致水氧混合器11內(nèi)部上下水壓分布不均勻，將嵌在筒壁上的滲水通孔25的孔徑大小設(shè)計成由上至下逐漸減小，滲水通孔25直徑越小，其滲水速率越慢，這樣便延長了滲水時間，使得混合筒內(nèi)水壓較小的底部向下一級混合筒滲水的速率較慢，使氧氣與水充分接觸，保證溶氧效率。而第二級混合筒21與第四級混合筒23筒壁則均為完全密封結(jié)構(gòu)，并未開有滲水通孔，而是在筒壁外側(cè)安裝超聲波換能器，其頂部與下一級筒連通。
[0024]參見圖1-5，本發(fā)明基于超聲波的水體增氧裝置的具體增氧過程如下:
水體增氧裝置通電后，MCU控制單元16啟動水泵6和鼓風(fēng)機(jī)1，水泵6通過進(jìn)水口 18將增氧池13中的水抽到進(jìn)氣罐9中，同時鼓風(fēng)機(jī)I將大量新鮮空氣經(jīng)由進(jìn)氣管3通入進(jìn)氣罐9中，在進(jìn)氣罐9內(nèi)空氣和增氧池水體初步進(jìn)行混合，該過程中控制單元16同時控制電動調(diào)節(jié)閥7與變頻器17來調(diào)節(jié)水泵6的進(jìn)水量和鼓風(fēng)機(jī)I的進(jìn)風(fēng)量，以便能夠滿足不同溶氧量的需求。
[0025]進(jìn)氣罐9中的水量與出水量保持相對平衡，在進(jìn)氣罐9底部形成一股穩(wěn)定的水流。因此，根據(jù)附壁效應(yīng)的原理，進(jìn)氣罐9中的空氣氣流方向會隨水流改變改變，將隨其中的水體在水壓作用下涌入到水氧混合器11當(dāng)中。
[0026]大量空氣和增氧池水體經(jīng)連接管道10首先通入第一級混合筒12，由于壓力作用水體將源源不斷地涌入水氧混合器11中，第一級混合筒12內(nèi)的水體在水的壓力作用下，將會經(jīng)由滲水通孔25向外滲入到第二級混合筒21之中，而且，由于滲水通孔25的直徑由上至下大小不一，混合筒底部滲水速率較小。在此過程中，氧氣與水在壓力作用下和緩慢運(yùn)動的過程中，延長接觸時間，增加了接觸面積。
[0027]此時，MCU控制單元16啟動超聲波發(fā)生器15發(fā)出一定頻率的交流電信號，再經(jīng)過超聲波換能器15將電能轉(zhuǎn)換為一定頻率的機(jī)械振蕩，機(jī)械振蕩經(jīng)第二級混合筒21的筒壁外側(cè)上裝有的第一級超聲波換能器26在第二級混合筒21內(nèi)部的水體中傳播，該振蕩的傳播對水體、氣體起到攪拌作用，增加氧氣與水的接觸面積，使空氣中氧氣充分與水進(jìn)行混合。此后，第二級混合筒21中的水體在水壓的作用下經(jīng)由其頂部的連通處被壓入空套在其外的第三級混合筒22中。第三級混合筒22內(nèi)的水體在壓力作用下經(jīng)由滲水通孔25向外滲入到第四級混合筒23內(nèi)部。第四級混合筒23筒壁外側(cè)裝有的第二級超聲波換能器27再次對液體進(jìn)行充分的振蕩攪拌，得到富氧水體。
[0028]在水壓力的作用下，第四級混合筒23內(nèi)的水體經(jīng)由其頂部的連通處向外進(jìn)入外殼24中。至此，氧氣與水已經(jīng)進(jìn)行了充分的混合。水氧混合器11與增氧池13之間由出水管道14連接，水氧混合器11中的富氧水體在水的壓力作用下經(jīng)由出水管道14涌入增氧池13之中。
【主權(quán)項】
1.一種基于超聲波的水體增氧裝置，包括鼓風(fēng)機(jī)(I)和水泵(6)，其特征是:水泵(6)進(jìn)口端經(jīng)由進(jìn)水管道(4)連接增氧池(13)、出口端經(jīng)進(jìn)氣罐(9)的進(jìn)水口(18)連接進(jìn)氣罐(9)，在進(jìn)氣罐(9)和水泵(6)之間的管道上設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥(7)，鼓風(fēng)機(jī)(I)經(jīng)進(jìn)氣管道(3)連接進(jìn)氣罐(9 )，進(jìn)氣罐(9 )的出水口( 19 )經(jīng)連接管道(10 )連接水氧混合器(11)，水氧混合器(11)內(nèi)布置有超聲波換能器，超聲波換能器連接超聲波發(fā)生器(15 )，水氧混合器(11)經(jīng)出水管道(14)連接增氧池(13) ;MCU控制單元(16)通過不同的端口分別連接所述水泵(6)、電動調(diào)節(jié)閥(7)、變頻器(17)和超聲波發(fā)生器(15)，鼓風(fēng)機(jī)(I)連接變頻器(17)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于超聲波的水體增氧裝置，其特征是:水氧混合器(11)豎直放置，由外殼(24)及外殼(24)內(nèi)部的四級混合筒空套在一起組成，四級混合筒由內(nèi)而外依次地空套在一起，最內(nèi)部的是第一級混合筒(12)，第一級混合筒(12)與第三級混合筒(22)的筒壁四周嵌有滲水通孔(25)，第一級混合筒(12)頂端與所述連接管道(10)連通，且其頂端伸出外殼(24)頂面之外，第三級混合筒(22)頂端與外殼(24)頂端高度相同，第二級混合筒(21)頂端與第四級混合筒(23)頂端高度相同且低于第三級混合筒(22)與外殼(24)頂端高度，第一級混合筒(12)、第三級混合筒(22)頂部均與外殼(24)頂部密封，第二級混合筒(21)頂部與第三級混合筒(22)連通，第四級混合筒(23)頂部與外殼(24)連通；四級混合筒的底部均與外殼(24)底面密封；在第二級混合筒(21)筒壁外側(cè)設(shè)置第一級超聲波換能器(26)，在第四級混合筒(23)筒壁外側(cè)安裝第二級超聲波換能器(27)，第一級超聲波換能器(26)和第二級超聲波換能器(27)均連接所述超聲波發(fā)生器(15)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于超聲波的水體增氧裝置，其特征是:進(jìn)氣罐(9)為一密封的橫向水平放置的圓柱筒形結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣罐(9)的進(jìn)水口(18)和出水口(19)靠近進(jìn)氣罐(9)底部且在同一水平位置，所述進(jìn)氣管道(3 )的末端是進(jìn)氣孔(20 )，該末端經(jīng)進(jìn)氣罐(9 )側(cè)壁上的孔伸入到進(jìn)氣罐(9)內(nèi)部且位于進(jìn)水口(18)與出水口(19)之間，該進(jìn)氣孔(2)處有一截朝向出水口( 19 )方向彎曲的弧形管道。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于超聲波的水體增氧裝置，其特征是:所述滲水通孔(25)的孔徑大小由上至下逐漸減小。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于超聲波的水體增氧裝置，其特征是:四級混合筒的內(nèi)徑大小由內(nèi)而外逐級增加。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于超聲波的水體增氧裝置，其特征是:在所述進(jìn)氣管道(3)上設(shè)置單向閥(5)。7.一種如權(quán)利要求1所述基于超聲波的水體增氧裝置的增氧方法，其特征是包括以下步驟: A、MCU控制單元(16)啟動水泵(6 )和鼓風(fēng)機(jī)(I)，水泵(6 )通過進(jìn)水口( 18 )將增氧池(13)中的水抽到進(jìn)氣罐(9)中，同時鼓風(fēng)機(jī)(I)將大量新鮮空氣經(jīng)由進(jìn)氣管(3)通入進(jìn)氣罐(9)中，在進(jìn)氣罐(9)內(nèi)空氣和增氧池水體初步進(jìn)行混合； B、進(jìn)氣罐(9)中初步混合的水體在水壓作用下涌入到水氧混合器(11)中，此時MCU控制單元(16)啟動超聲波發(fā)生器(15)，超聲波換能器(15)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振蕩，使空氣中氧氣充分與水混合得到富氧水體； C、富氧水體在水的壓力作用下經(jīng)由出水管道(14)涌入增氧池(13)之中。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述增氧方法，其特征是:步驟B中，在水氧混合器(11)中，水體首先通入水氧混合器(11)正中間的第一級混合筒(12 )內(nèi)，再向外滲入到第二級混合筒(21)內(nèi)，此時第二級混合筒(21)筒壁外側(cè)上裝有的第一級超聲波換能器(26)對水體充分的振蕩攪拌，然后第二級混合筒(21)中的水體在水壓的作用下經(jīng)由其頂部的連通處壓入空套在第二級混合筒(21)之外的第三級混合筒(22)內(nèi)，第三級混合筒(22)內(nèi)的水體在壓力作用下經(jīng)滲水通孔(25)向外滲入到第四級混合筒(23)內(nèi)，此時設(shè)置在第四級混合筒(23)筒壁外側(cè)的第二級超聲波換能器(27)再次對水體充分的振蕩攪拌，最后，第四級混合筒(23)內(nèi)的水體經(jīng)由其頂部的連通處向外進(jìn)入外殼(24)中。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于超聲波的水體增氧方法與裝置，水泵進(jìn)口端連接增氧池、出口端連接進(jìn)氣罐，進(jìn)氣罐連接水氧混合器；水體首先通入水氧混合器正中間的第一級混合筒內(nèi)，再向外滲入到第二級混合筒內(nèi)，第二級混合筒筒壁外側(cè)上裝有的第一級超聲波換能器對水體充分的振蕩攪拌，然后第二級混合筒中的水體在水壓的作用下經(jīng)由其頂部的連通處壓入空套在第二級混合筒之外的第三級混合筒內(nèi)，第三級混合筒內(nèi)的水體在壓力作用下經(jīng)滲水通孔向外滲入到第四級混合筒內(nèi)，設(shè)置在第四級混合筒筒壁外側(cè)的第二級超聲波換能器再次對水體充分的振蕩攪拌；大大延長了氧氣與水的接觸時間，同時也增加了接觸面積，實現(xiàn)水、氧氣的充分混合。
【IPC分類】C02F7/00
【公開號】CN104961249
【申請?zhí)枴緾N201510345193
【發(fā)明人】張榮標(biāo), 寧東敏, 孫愛義
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月23日