強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置制造方法
【專利摘要】一種水處理【技術(shù)領(lǐng)域】的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置，包括：強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔、文丘理管、控制器以及分別與之電連接的帶有流量調(diào)節(jié)閥的氧氣氣源和自吸式水泵，其中：文丘理管的輸入端分別與氧氣氣源和自吸式水泵相連，文丘理管的輸出端與強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的入水口相連。本裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、能耗低、氧利用率高、低氣蝕、無(wú)堵塞等特點(diǎn)，能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度在14500GS以上的N5釹鐵硼強(qiáng)磁性材料且輸出氣泡體積在10μm以下。適用于水中增氧領(lǐng)域，可替代傳統(tǒng)的溶氣罐，適合污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖等水體充氧曝氣或氣浮分離法等水處理技術(shù)。
【專利說(shuō)明】強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種水處理【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種磁場(chǎng)強(qiáng)度在14500GS以上的N5釹鐵硼強(qiáng)磁性材料且輸出氣泡體積在10 μ m以下的氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的氣泡發(fā)生器是在外力作用下，通過(guò)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)對(duì)氣體和液體進(jìn)行強(qiáng)力混合攪拌，將氣體破碎成小氣泡。傳統(tǒng)的氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡過(guò)大，同時(shí)耗能很大，此外由于氣泡過(guò)大，在液體中停留時(shí)間過(guò)短而影響氣體的溶解。因此增氧效果差，電能消耗高。
[0003]目前的微氣泡發(fā)生器多是由激光在氣泡發(fā)生器的表面開(kāi)出無(wú)數(shù)細(xì)密的小孔，利用高壓泵產(chǎn)生高壓空氣透過(guò)小孔產(chǎn)生微氣泡釋放到水體中形成溶解氧。此類裝置要消耗很大的電能，且停機(jī)后水中的細(xì)小顆粒物容易堵塞微氣孔造成系統(tǒng)癱瘓。高濃度的溶氧水對(duì)水泵等配件氣蝕嚴(yán)重，由于水泵泵水的同時(shí)還要擔(dān)任壓氣的任務(wù)，所以泵水量大大低于其正常工作狀態(tài)下的水量；泵體內(nèi)氣泡的存在也容易引起葉輪的抖動(dòng)易損壞葉片。
[0004]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102531265A公開(kāi)(公告)日2012.07.04，公開(kāi)了一種利用帶電離子的微氣泡磁化水凈化湖水的處理系統(tǒng)屬環(huán)境保護(hù)裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】。結(jié)構(gòu)包括微氣泡磁化水制作器7、臭氧發(fā)生器10、電離子發(fā)生器11、添加劑液箱5、直流電源6 ;微氣泡磁化水制作器7由外殼和圓盤轉(zhuǎn)子29構(gòu)成，外殼內(nèi)和圓環(huán)狀中板21裝有圓筒長(zhǎng)方型桿18、端面長(zhǎng)方型桿28和定子永磁鐵17 ;圓盤轉(zhuǎn)子29裝有側(cè)面長(zhǎng)方型桿19、撥水桿20和轉(zhuǎn)子永磁鐵32。但是該技術(shù)的缺陷在于，把空氣中的氧先轉(zhuǎn)化這臭氧這從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)并沒(méi)有增氧氧原子的數(shù)量，同時(shí)這種作法有造成環(huán)境污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)；此外，由于氧氣在水中的溶解度在同等溫度下是與壓強(qiáng)成正比的，該裝置并未提及給容器加壓的裝置，也就是說(shuō)其對(duì)污水的處理過(guò)程是在常壓下，那么不難算出其對(duì)水體溶解氧的提高是很有限的；第三，該技術(shù)要用到空氣壓縮機(jī)、臭氧發(fā)生器、水泵、電離子發(fā)生器等諸多用電設(shè)施，能耗高，系統(tǒng)操作與維護(hù)難度高，且臭氧發(fā)生器與電離子發(fā)生器都是高壓設(shè)備對(duì)操作人員有較大安全隱患不易安裝在潮濕易發(fā)生觸電事故的水處理備上；第四，該微氣泡技術(shù)的流水通路是M型，雖然增加了水和氣體的停留時(shí)間，但是因?yàn)槭荕型，對(duì)氣水混合物的阻力大，導(dǎo)致動(dòng)力消耗大；最后，由于該技術(shù)沒(méi)有給出自動(dòng)控制裝置，需要人力操作。
[0005]綜上所述，現(xiàn)階段急需一種能夠滿足工業(yè)需要的微細(xì)氣泡發(fā)生裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的氣泡大，停留時(shí)間短，能耗高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣蝕嚴(yán)重，易堵塞的弊端，提出一種強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置，本裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、能耗低、氧利用率高、低氣蝕、無(wú)堵塞等特點(diǎn)，適用于水中增氧領(lǐng)域，可替代傳統(tǒng)的溶氣罐,適合污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖等水體充氧曝氣或氣浮分離法等水處理技術(shù)。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明涉及一種強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔，罐體和依次設(shè)置于其內(nèi)部的強(qiáng)磁渦旋管、強(qiáng)磁螺旋葉片以及若干對(duì)強(qiáng)磁磁鋼組，其中:強(qiáng)磁渦旋管位于罐體的內(nèi)部前端，強(qiáng)磁螺旋葉片位于罐體的內(nèi)部后端，強(qiáng)磁磁鋼組分別設(shè)置于強(qiáng)磁渦旋管內(nèi)和強(qiáng)磁螺旋葉片的外緣。
[0009]所述的強(qiáng)磁渦旋管的剖面為矩形結(jié)構(gòu)，其整體為渦旋狀方管結(jié)構(gòu)，所述強(qiáng)磁磁鋼組固定設(shè)置于渦旋狀方管結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁頂部和底部。
[0010]所述的強(qiáng)磁渦旋管上的強(qiáng)磁磁鋼組是由多塊N極磁鋼組和S極磁鋼組組成，該釹鐵硼磁鋼上設(shè)有若干固定孔，通過(guò)該固定孔實(shí)現(xiàn)與強(qiáng)磁渦旋管的固定連接，該釹鐵硼磁鋼的外表面設(shè)有環(huán)氧樹(shù)脂層。
[0011]所述的強(qiáng)磁螺旋葉片為等半徑等螺距的連續(xù)螺旋狀結(jié)構(gòu)，所述的強(qiáng)磁磁鋼組固定設(shè)置于葉片的外緣。
[0012]所述的強(qiáng)磁渦旋管的兩端分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，在進(jìn)、出水口上分別設(shè)有進(jìn)水壓力傳感器和出水壓力傳感器。
[0013]本發(fā)明涉及一種曝氣裝置，包括:上述強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔、文丘理管、控制器以及分別與之電連接的帶有流量調(diào)節(jié)閥的氧氣氣源和自吸式水泵，其中:文丘理管的輸入端分別與氧氣氣源和自吸式水泵相連，文丘理管的輸出端與強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的入水口相連。
[0014]所述的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的出水口設(shè)有與控制器相連的釋放頭，該強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的進(jìn)水壓力傳感器和出水壓力傳感器分別與控制器相連；控制器的控制輸出線分別與釋放頭的控制輸出線和氧氣流量調(diào)節(jié)閥的控制輸出線相連實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0015]所述的閉環(huán)控制通過(guò)進(jìn)、出水壓力傳感器采集獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算得到最佳閥門開(kāi)度，并對(duì)氧氣流量調(diào)節(jié)閥和可控釋放頭的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；使得強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的工作壓力穩(wěn)定。
[0016]所述的最佳閥門開(kāi)度通過(guò)以下方式獲得:a、當(dāng)進(jìn)水壓力高于負(fù)的0.1公斤時(shí)，閥門開(kāi)度保持在50%固定不變(不對(duì)出水壓力進(jìn)行采樣計(jì)算)；b、當(dāng)進(jìn)水壓力傳感器等于或低于負(fù)的0.1公斤時(shí)對(duì)出水壓力進(jìn)行采樣計(jì)算，如果出水壓力低于0.4公斤就減小釋放頭的閥門開(kāi)度，C、當(dāng)進(jìn)水壓力傳感器等于或低于負(fù)的0.1公斤且出水壓力高于0.45公斤就增大釋放頭的閥門開(kāi)度。
[0017]所述的調(diào)節(jié)控制是指:1、當(dāng)進(jìn)水壓力高于負(fù)的0.1公斤時(shí)，氧氣流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；
2、當(dāng)進(jìn)水壓力傳感器等于或低于負(fù)的0.1公斤，氧氣流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度按與出水壓力正比調(diào)節(jié)。
技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對(duì)氧氣的利用率高，能大大提高水體中溶解氧的溶度，凈化水體降低C0D，同時(shí)對(duì)水體還有磁化作用，減小水體分子團(tuán)大小，利于水體中濁物的絮凝和沉淀；本裝置僅需一個(gè)水泵需要消耗電能，水泵給水提供動(dòng)力將其推入渦旋強(qiáng)磁磁場(chǎng)，使水流切害磁力線而成為帶電粒子；同時(shí)利用水泵的進(jìn)水口能產(chǎn)生一定負(fù)壓的特性使其吸入氧氣或空氣，空氣與水的混合液在水泵的高速葉輪的作用下，被初步切割成小氣泡，隨后進(jìn)入強(qiáng)磁渦旋后與水的帶電粒子碰撞并交換電子。隨著水泵的加壓進(jìn)入螺旋磁場(chǎng)氣體基團(tuán)與水分子基團(tuán)破裂變成更小的分子基團(tuán)，隨著壓力的升高氧的溶解度隨之提高，小的氧分子基團(tuán)很容易被帶電的水分子捕獲面由分子態(tài)轉(zhuǎn)成離子態(tài)即被溶解。從而解決了常壓下水中溶解氧因過(guò)飽合而無(wú)法繼續(xù)提高的問(wèn)題；此外，通過(guò)閉環(huán)式控制，本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)工作，穩(wěn)定可靠操作簡(jiǎn)便。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔示意圖；
[0021]圖3為圖2的A-A剖面示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明混合液流經(jīng)強(qiáng)磁渦旋管時(shí)的路徑示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明N極強(qiáng)磁磁鋼組安裝示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明S極強(qiáng)磁磁鋼組安裝示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明強(qiáng)磁螺旋葉片示意圖；
[0026]圖中:氧氣氣源1、氧氣流量調(diào)節(jié)閥2、自吸式水泵3、文丘理管4、強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔5、可控釋放頭6、出水管7、控制器8、進(jìn)水壓力傳感器9、出水壓力傳感器10、強(qiáng)磁渦旋管11、強(qiáng)磁螺旋葉片12、進(jìn)水管13、N極磁鋼組14、螺旋隔板15、和S極磁鋼組16、N極強(qiáng)磁磁鋼組17、S極強(qiáng)磁磁鋼組18、鉚釘19、下檔板20、上檔板21、半圓型螺旋葉22、軸23、強(qiáng)磁磁鋼24、鉚釘25。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0028]如圖1所示，本裝置包括:氧氣氣源1、氧氣流量調(diào)節(jié)閥2、自吸式水泵3、文丘理管
4、強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔5、可控釋放頭6、出水管7、控制器8、進(jìn)水壓力傳感器9和出水壓力傳感器10，其中:氧氣氣源I通過(guò)氧氣流量調(diào)節(jié)閥2與文丘理管4的負(fù)壓接口連接；文丘理管4的進(jìn)水口與自吸式水泵3的出水口連接，文丘理管4的出水口與強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔5的進(jìn)水口連接；強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔5的出水口通過(guò)可控的釋放頭6與出水管7連接，強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔5的進(jìn)水口和出水口分別設(shè)有進(jìn)水壓力傳感器9與出水壓力傳感器10 ;進(jìn)水壓力傳感器9、出水壓力傳感器10的信號(hào)線與控制器8的信號(hào)線連接，控制器8控制輸出線與氧氣流量調(diào)節(jié)閥2、可控的釋放頭6連接實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0029]如圖2所示，強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔5的進(jìn)水側(cè)內(nèi)部依次設(shè)有強(qiáng)磁渦旋管11和強(qiáng)磁螺旋葉片12。
[0030]如圖3、圖5、圖6所示，所述的強(qiáng)磁渦旋管11的剖面為矩形結(jié)構(gòu)a，其整體為渦旋狀方管結(jié)構(gòu)，包括:進(jìn)水管13、上檔板21、下檔板20和螺旋隔板15，其中:N極磁鋼組14由多個(gè)釹鐵硼材質(zhì)的N極強(qiáng)磁磁鋼組17通過(guò)鉚釘19均勻鉚接在下檔板20上；對(duì)應(yīng)的S極強(qiáng)磁磁鋼組18通過(guò)鉚釘19均勻鉚接在上檔板21上。鉚接完成的兩塊磁鋼組上再敷上一層環(huán)氧樹(shù)脂，以使其表面的光滑平整以減少其對(duì)水流的阻力；同時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂也起到一個(gè)保護(hù)層的作用，防止硬質(zhì)顆粒物撞擊損壞磁鋼組。
[0031]如圖7所示，所述的強(qiáng)磁螺旋葉片12是由數(shù)個(gè)半圓型螺旋葉22連續(xù)焊接在軸23上而制成連續(xù)螺旋狀葉片。
[0032]所述的強(qiáng)磁螺旋葉片12的外緣通過(guò)鉚釘25鉚接有數(shù)個(gè)強(qiáng)磁磁鋼24并用環(huán)氧樹(shù)脂粘合為一體，強(qiáng)磁螺旋葉片12起到不斷改變水流方向加速離子撞擊并有效利用磁鋼能量的作用。
[0033]位于強(qiáng)磁螺旋葉片12上的強(qiáng)磁磁鋼24的極性方向相同。
[0034]本裝置在具體工作時(shí)，所述的自吸式水泵3產(chǎn)生的水流在流經(jīng)文丘理管4時(shí)會(huì)吸入大量來(lái)自氧氣氣源I的氧氣，形成氣水混合液，即混合液?；旌弦毫鹘?jīng)強(qiáng)磁渦旋管11時(shí)的路徑如圖4所示，當(dāng)混合液沿進(jìn)水管13進(jìn)入強(qiáng)磁渦旋管11后會(huì)沿渦旋隔板15與N極磁鋼組14與S極磁鋼組16形成的渦旋型空腔前進(jìn)，前進(jìn)方向呈順時(shí)針螺渦旋型。由于N極磁鋼組14與S極磁鋼組16之間相互平行且都是由相互隔開(kāi)，混合液在流經(jīng)強(qiáng)磁渦旋管11時(shí)，強(qiáng)磁渦旋管11給水流營(yíng)造了一個(gè)不斷變化的磁場(chǎng)環(huán)境，根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知，變化的磁場(chǎng)會(huì)在其周圍的空間激發(fā)一種電場(chǎng)，這種電場(chǎng)就是渦旋電場(chǎng)。渦旋電場(chǎng)使混合液中的水與氧氣分子產(chǎn)生內(nèi)能，而這種內(nèi)能又因強(qiáng)磁渦旋管11的渦旋結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)；混合液中的水分子基團(tuán)與氧氣分子基團(tuán)在其內(nèi)能的作用下來(lái)斷相互碰撞、并裂解成小的分子基團(tuán)。
[0035]以下為本裝置的具體工作參數(shù):

【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔，其特征在于，包括:罐體和依次設(shè)置于其內(nèi)部的強(qiáng)磁渦旋管、強(qiáng)磁螺旋葉片以及若干對(duì)強(qiáng)磁磁鋼組，其中:強(qiáng)磁渦旋管位于罐體的內(nèi)部前端，強(qiáng)磁螺旋葉片位于罐體的內(nèi)部后端，強(qiáng)磁磁鋼組分別設(shè)置于強(qiáng)磁渦旋管內(nèi)和強(qiáng)磁螺旋葉片的外緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強(qiáng)磁渦旋管的剖面為矩形結(jié)構(gòu)，其整體為渦旋狀方管結(jié)構(gòu)，所述強(qiáng)磁磁鋼組固定設(shè)置于渦旋狀方管結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁頂部和底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強(qiáng)磁渦旋管上的強(qiáng)磁磁鋼組是由多塊N極磁鋼組和S極磁鋼組組成，該釹鐵硼磁鋼上設(shè)有若干固定孔，通過(guò)該固定孔實(shí)現(xiàn)與強(qiáng)磁渦旋管的固定連接； 所述的釹鐵硼磁鋼的外表面設(shè)有環(huán)氧樹(shù)脂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強(qiáng)磁螺旋葉片為等半徑等螺距的連續(xù)螺旋狀結(jié)構(gòu)，所述的強(qiáng)磁磁鋼組固定設(shè)置于葉片的外緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強(qiáng)磁渦旋管的兩端分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，在進(jìn)、出水口上分別設(shè)有進(jìn)水壓力傳感器和出水壓力傳感器。
6.一種曝氣裝置，其特征在于，包括:權(quán)利要求f 5中任一所述的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔、文丘理管、控制器以及分別與之電連接的帶有流量調(diào)節(jié)閥的氧氣氣源和自吸式水泵，其中:文丘理管的輸入端分別與氧氣氣源和自吸式水泵相連，文丘理管的輸出端與強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的入水口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曝氣裝置，其特征是，所述的強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的出水口設(shè)有與控制器相連的釋放頭，該強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的進(jìn)水壓力傳感器和出水壓力傳感器分別與控制器相連；控制器的控制輸出線分別與釋放頭的控制輸出線和氧氣流量調(diào)節(jié)閥的控制輸出線相連構(gòu)成閉環(huán)式控制回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曝氣裝置，其特征是，所述的閉環(huán)控制通過(guò)進(jìn)、出水壓力傳感器采集獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算得到最佳閥門開(kāi)度，并對(duì)氧氣流量調(diào)節(jié)閥和可控釋放頭的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；使得強(qiáng)磁渦旋式超微細(xì)氣泡發(fā)生腔的工作壓力穩(wěn)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曝氣裝置，其特征是，所述的最佳閥門開(kāi)度通過(guò)以下方式獲得:a、當(dāng)進(jìn)水壓力高于負(fù)的0.1公斤時(shí)，閥門開(kāi)度保持在50%固定不變；b、當(dāng)進(jìn)水壓力傳感器等于或低于負(fù)的0.1公斤時(shí)對(duì)出水壓力進(jìn)行采樣計(jì)算，如果出水壓力低于0.4公斤就減小釋放頭的閥門開(kāi)度，C、當(dāng)進(jìn)水壓力傳感器等于或低于負(fù)的0.1公斤且出水壓力高于0.45公斤就增大釋放頭的閥門開(kāi)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曝氣裝置，其特征是，所述的調(diào)節(jié)控制是指:1、當(dāng)進(jìn)水壓力高于負(fù)的0.1公斤時(shí)，氧氣流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；2、當(dāng)進(jìn)水壓力傳感器等于或低于負(fù)的0.1公斤，氧氣流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度按與出水壓力正比調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】B01F3/04GK104163511SQ201410428726
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】章永泰 申請(qǐng)人:上海佛欣流域環(huán)境治理有限公司