[發明專利]高速率水體充氧裝置

在審

• 申請號: 201410456793.8
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104221989A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 張小偉;徐美倩;霍洪誼;范宗國
• 申請（專利權）人: 上海純元環保科技有限公司
• 主分類號: A01K63/04
• 分類號: A01K63/04
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 徐偉奇

技術領域

本發明涉及水產養殖領域，具體為一種高速率水體充氧裝置。

背景技術

高速充氧一直是困擾許多水產養殖戶的問題，如鯛魚等需要高溶氧環境的魚類在養殖過程中很難找到較好的充氧辦法，需要大量的充氧設備同時運行，而噪音極大影響了魚的生長。此外，鴨嘴魚等魚類在運輸過程中需要極大的溶解氧來滿足生存需要，傳統的氣泵和氣袋運輸多因缺氧造成大量魚體死亡，也限制了運輸距離。

傳統氣泡直徑在0.5mm-2mm，在水中急速上升，在到達水面后立即破滅消失，而對于直徑在50μm以下的微米級氣泡在水中的上升速度慢，比表面積大，因此氣液傳質的速度遠高于傳統大尺寸氣泡。近年來，微米氣泡不僅廣泛應用于氣浮、增氧曝氣、飲料脫氧等工業領域，也被越來越多的應用于醫療、美容、洗浴等民用領域。

由于微米氣泡的各種優勢，越來越多的人開始研究微米氣泡產生的機理以及微米氣泡生成設備。現有的微米氣泡發生裝置主要有超聲波振蕩式、機械剪切式和水力剪切式等。其中，由于超聲振蕩式和機械剪切式需要額外超聲波發生裝置或復雜的機械構成，因此應用較少，當前微米氣泡發生裝置大多采用水力剪切式，通過特殊的設計，實現獨特的流場，通過流場內的水力剪切作用將流體中的大尺寸氣泡破碎為微米氣泡。如專利CN?101565230?B，描述了微米氣泡發生裝置及其旋流器，通過旋轉流的水力剪切作用將低壓區釋放出來的氣泡破碎成微米氣泡，與其相近的設備還有專利JP?特開2003-126665。

現有的水力剪切式微米氣泡發生裝置，均依靠旋轉流場或文丘里結構形成的低壓區的負壓引入氣體（或直接通入壓縮空氣），再通過高壓區將溶氣以氣泡的形式釋放到流體中，最后經旋轉流場的水力剪切作用對大尺寸氣泡進行破碎。上述設備可以產生一定數量的微米級氣泡，但單位體積內的氣泡數量較小，一般在10⁵個/L以下，難以滿足單位需氧量較高的環境下的供養需求。

發明內容

為了解決單位體積內的氣泡數量較小的問題，本發明提供一種高速率水體充氧裝置，其利用高速湍流流經局部低表面張力表面所形成的大量空化核生成超高密度的細小氣泡，該過程所產生氣泡直徑極小，約為5-50μm。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種高速率水體充氧裝置，其包括增壓設備，進出水管路和閥門，氣體管路和閥門，以及安裝在出水管路上的氣泡破碎裝置；

其中，該氣泡破碎裝置為安裝在出水管路上的兩個沿水流方向不連續的阻流件；其中，靠近來水方向阻流件沿水流方向上有至少一個通孔，該通孔截面為圓形，其面積沿水流方向先保持不變，再逐漸變小，再保持不變；遠離來水方向阻流件沿水流方向上也設有若干個組圓形通孔，每組通孔個數大于等于3個，在垂直于水流方向平面內的投影，彼此圓心距離相同，且每組圓形投影距離靠近來水方向阻流件一個對應通孔在垂直于水流方向平面內圓形投影的圓心距離相同；

其中，設靠近來水方向阻流件的遠離水流方向的圓柱形通孔內徑為d1，通孔數量為n1，遠離來水方向阻流件的圓柱形通孔內徑為d2，每組通孔數量為n2，出水管路內徑為D，兩個組件相對面的距離為h，則參數應滿足d1n1^1/2=0.2D-0.5D,?d2n2^1/2=0.2d1-0.5d1，h在0.5n1d1²/D到2n1d1²/D之間；

其中，兩個阻流件相對通孔開口處的通孔母線由直線變為圓弧線；設靠近來水方向阻流件的遠離水流方向的圓柱形通孔內徑為d1，該圓弧型母線沿阻流件通孔主體母線方向距離0.5d1處的切線與阻流件通孔主體母線的夾角在15°-75°。設遠離來水方向阻流件的靠近水流方向的圓柱形通孔內徑為0.5d2，該圓弧型母線沿阻流件通孔主體母線方向距離d2處的切線與阻流件通孔主體母線的夾角在30°-75°；靠近來水方向阻流件的遠離水流方向的圓柱形通孔的圓弧型母線在水流方向的長度小于1/2h，遠離來水方向阻流件的靠近水流方向的圓柱形通孔的圓弧型母線在水流方向的長度小于1/4h；

其中，氣體管路連接于進水管路上，通過負壓自吸或壓縮機供氣等方式將氣體混合入進水管路；

其中，所述增壓設備為旋渦泵、噴射泵、計量泵、蠕動泵或柱塞泵等可以增加液體壓力的水泵。

本發明采用上述技術方案的有益效果是：本裝置結構簡單，布局緊湊，非常適合集約化水產養殖以及高需氧水產品運輸等過程。

附圖說明

圖1為本發明的組件連接示意圖；