高速率水体充氧装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种高速率水体充氧装置，其包括增压设备，进出水管路和阀门，气体管路和阀门，以及安装在出水管路上的气泡破碎装置；该气泡破碎装置为安装在出水管路上的两个沿水流方向不连续的阻流件；其中，靠近来水方向阻流件沿水流方向上有至少一个通孔，其面积沿水流方向先保持不变，再逐渐变小，再保持不变；远离来水方向阻流件沿水流方向上也设有若干个组圆形通孔，每组通孔个数大于或等于3个；本发明利用高速湍流流经局部的表面张力表面所形成的大量空化核生成超高密度的细小气泡，其结构简单，布局紧凑，非常适合集约化水产养殖以及高需氧水产品运输等过程。
【专利说明】
高速率水体充氧装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及水产养殖领域，具体为一种高速率水体充氧装置。
【背景技术】
[0002]高速充氧一直是困扰许多水产养殖户的问题，如鲷鱼等需要高溶氧环境的鱼类在养殖过程中很难找到较好的充氧办法，需要大量的充氧设备同时运行，而噪音极大影响了鱼的生长。此外，鸭嘴鱼等鱼类在运输过程中需要极大的溶解氧来满足生存需要，传统的气泵和气袋运输多因缺氧造成大量鱼体死亡，也限制了运输距离。
[0003]传统气泡直径在0.5mm-2mm，在水中急速上升，在到达水面后立即破灭消失，而对于直径在50 μ m以下的微米级气泡在水中的上升速度慢，比表面积大，因此气液传质的速度远高于传统大尺寸气泡。近年来，微米气泡不仅广泛应用于气浮、增氧曝气、饮料脱氧等工业领域，也被越来越多的应用于医疗、美容、洗浴等民用领域。
[0004]由于微米气泡的各种优势，越来越多的人开始研究微米气泡产生的机理以及微米气泡生成设备。现有的微米气泡发生装置主要有超声波振荡式、机械剪切式和水力剪切式等。其中，由于超声振荡式和机械剪切式需要额外超声波发生装置或复杂的机械构成，因此应用较少，当前微米气泡发生装置大多采用水力剪切式，通过特殊的设计，实现独特的流场，通过流场内的水力剪切作用将流体中的大尺寸气泡破碎为微米气泡。如专利CN101565230 B，描述了微米气泡发生装置及其旋流器，通过旋转流的水力剪切作用将低压区释放出来的气泡破碎成微米气泡，与其相近的设备还有专利JP特开2003-126665。
[0005]现有的水力剪切式微米气泡发生装置，均依靠旋转流场或文丘里结构形成的低压区的负压引入气体(或直接通入压缩空气)，再通过高压区将溶气以气泡的形式释放到流体中，最后经旋转流场的水力剪切作用对大尺寸气泡进行破碎。上述设备可以产生一定数量的微米级气泡，但单位体积内的气泡数量较小，一般在15个/L以下，难以满足单位需氧量较高的环境下的供养需求。
【发明内容】
[0006]为了解决单位体积内的气泡数量较小的问题，本发明提供一种高速率水体充氧装置，其利用高速湍流流经局部低表面张力表面所形成的大量空化核生成超高密度的细小气泡，该过程所产生气泡直径极小，约为5-50 μ m。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种高速率水体充氧装置，其包括增压设备，进出水管路和阀门，气体管路和阀门，以及安装在出水管路上的气泡破碎装置；
其中，该气泡破碎装置为安装在出水管路上的两个沿水流方向不连续的阻流件；其中，靠近来水方向阻流件沿水流方向上有至少一个通孔，该通孔截面为圆形，其面积沿水流方向先保持不变，再逐渐变小，再保持不变；远离来水方向阻流件沿水流方向上也设有若干个组圆形通孔，每组通孔个数大于等于3个，在垂直于水流方向平面内的投影，彼此圆心距离相同，且每组圆形投影距离靠近来水方向阻流件一个对应通孔在垂直于水流方向平面内圆形投影的圆心距离相同；
其中，设靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔内径为dl，通孔数量为nl，远离来水方向阻流件的圆柱形通孔内径为d2，每组通孔数量为n2，出水管路内径为D，两个组件相对面的距离为h，则参数应满足dlnl1/2=0.2D-0.5D, d2n21/2=0.2dl_0.5dl，h在
0.5nldl2/D 到 2nldl2/D 之间；
其中，两个阻流件相对通孔开口处的通孔母线由直线变为圆弧线；设靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔内径为dl，该圆弧型母线沿阻流件通孔主体母线方向距离0.5dl处的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在15° -75。。设远离来水方向阻流件的靠近水流方向的圆柱形通孔内径为0.5d2，该圆弧型母线沿阻流件通孔主体母线方向距离d2处的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在30° -75。;靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔的圆弧型母线在水流方向的长度小于l/2h，远离来水方向阻流件的靠近水流方向的圆柱形通孔的圆弧型母线在水流方向的长度小于l/4h ；
其中，气体管路连接于进水管路上，通过负压自吸或压缩机供气等方式将气体混合入进水管路；
其中，所述增压设备为旋涡泵、喷射泵、计量泵、蠕动泵或柱塞泵等可以增加液体压力的水泵。
[0008]本发明采用上述技术方案的有益效果是:本装置结构简单，布局紧凑，非常适合集约化水产养殖以及高需氧水产品运输等过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的组件连接示意图；
图2为本发明的气泡破碎装置的结构分解示意图；
图3为本发明的气泡破碎装置的剖面示意图；
图4为远离来水方向阻流件在通孔处的截面示意图；
图5为靠近来水方向阻流件在通孔处的截面示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0011]如图1所示，其为安装有本装置的鳗鲡养殖增氧塘，其组成为:鳗鲡养殖水泥塘9，进水单向阀7 (含过滤网)、进水管路2、文丘里管3组成进出水管路和阀门，进气管路5和单向阀4组成气体管路和阀门，喷射泵I为增压设备，阀门10和出水管路6组成出水管路和阀门，气泡破碎装置8;当需要对鳗鲡塘9进行充氧时，开启出水管路阀门10，开启喷射泵1，鳗鲡塘9内的养殖水经过进水单向阀7 (含过滤网)过滤大颗粒后进入进水管路2，高速水流通过文丘里管3时在喉管处形成负压，空气在该负压的作用下通过进气管路5，经过单向阀4进入文丘里管3与进水混合，上述气液混合物经过喷射泵I进行溶解混合后进入出水管路6，经过气泡破碎装置8破碎后形成的含有高浓度微米气泡的富氧水进入鳗鲡塘9，为其高速充氧。
[0012]如图2、3所示，所述的气泡破碎装置8为安装在出水管路上的两个沿水流方向不连续的阻流件；其中，靠近来水方向阻流件81沿水流方向上有至少一个通孔811，该通孔截面为圆形，其面积沿水流方向先保持不变，再逐渐变小，再保持不变；远离来水方向阻流件82沿水流方向上也设有若干个组圆形通孔821，每组通孔个数大于或等于3个，在垂直于水流方向平面内的投影，彼此圆心距离相同，且每组圆形投影距离靠近来水方向阻流件一个对应通孔在垂直于水流方向平面内圆形投影的圆心距离相同。
[0013]在所述的两个不连续阻流件中，设靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔内径为dl，通孔数量为η I，远离来水方向阻流件的圆柱形通孔内径为d2，每组通孔数量为n2，出水管路内径为D，两个组件相对面的距离为h，则参数应满足dlnl1/2=0.2D-0.5D,d2n21/2=0.2dl-0.5dl，h在0.5nldl2/D到2nldl2/D之间；如图4、5所示，其中两个阻流件相对通孔开口处的通孔母线为圆弧线，设靠近来水方向阻流件81的远离水流方向的圆柱形通孔811内径为dl，所述的圆弧型母线8111沿阻流件通孔主体母线方向距离0.5dl处的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在15° -75。;设远离来水方向阻流件82的靠近水流方向的圆柱形通孔821内径为0.5d2，该圆弧型母线8211沿阻流件通孔主体母线方向距离d2处的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在30° -75。，且靠近来水方向阻流件81的远离水流方向的圆柱形通孔811的圆弧型母线8111在水流方向的长度小于l/2h，远离来水方向阻流件82的靠近水流方向的圆柱形通孔821的圆弧型母线8211在水流方向的长度小于l/4h。
[0014]上述的【具体实施方式】只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利公开的技术方案所做出的技术内容实质相同或等同的任何的变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
【权利要求】
1.一种高速率水体充氧装置，其包括增压设备，进出水管路和阀门，气体管路和阀门，以及安装在出水管路上的气泡破碎装置；其特征在于，该气泡破碎装置为安装在出水管路上的两个沿水流方向不连续的阻流件；其中，靠近来水方向阻流件沿水流方向上有至少一个通孔，该通孔截面为圆形，其面积沿水流方向先保持不变，再逐渐变小，再保持不变；远离来水方向阻流件沿水流方向上也设有若干个组圆形通孔，每组通孔个数大于或等于3个，在垂直于水流方向平面内的投影，彼此圆心距离相同，且每组圆形投影距离靠近来水方向阻流件一个对应通孔在垂直于水流方向平面内圆形投影的圆心距离相同。
2.如权利要求1所述的高速率水体充氧装置，其特征在于，在所述的两个不连续阻流件中，设靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔内径为dl，通孔数量为nl，远离来水方向阻流件的圆柱形通孔内径为d2，每组通孔数量为n2，出水管路内径为D，两个组件相对面的距离为h，则参数应满足dlnl1/2=0.2D-0.5D, d2n21/2=0.2dl_0.5dl，h在0.5nldl2/D 到 2nldl2/D 之间。
3.如权利要求1所述的高速率水体充氧装置，其特征在于，两个阻流件相对通孔开口处的通孔母线由直线变为圆弧线。
4.如权利要求3所述的高速率水体充氧装置，其特征在于:设靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔内径为dl，所述的圆弧型母线沿阻流件通孔主体母线方向距离0.5dl的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在15° -75。;设远离来水方向阻流件的靠近水流方向的圆柱形通孔内径为0.5d2，该圆弧型母线沿阻流件通孔主体母线方向距离d2处的切线与阻流件通孔主体母线的夹角在30° -75。。
5.如权利要求3所述的高速率水体充氧装置，其特征在于:靠近来水方向阻流件的远离水流方向的圆柱形通孔的圆弧型母线在水流方向的长度小于l/2h，远离来水方向阻流件的靠近水流方向的圆柱形通孔的圆弧型母线在水流方向的长度小于l/4h。
6.如权利要求1所述的高速率水体充氧装置，其特征在于:所述的气体管路连接于进水管路上，通过负压自吸或压缩机供气等方式将气体混合入进水管路。
7.如权利要求1所述的高速率水体充氧装置，其特征在于:所述增压设备为旋涡泵、喷射泵、计量泵、蠕动泵或柱塞泵等可以增加液体压力的任一水泵。
【文档编号】A01K63/04GK104221989SQ201410456793
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】张小伟, 徐美倩, 霍洪谊, 范宗国 申请人:上海纯元环保科技有限公司