异形可扩张微孔高效节能曝气软管的制作方法
【专利摘要】一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，涉及微孔曝气软管，包括高弹性高分子材料的软管表面加工有微孔阵，所述的微孔阵由异形可扩张微孔组成，所述的异形可扩张微孔呈Y型、V型、U型、T型、十字型、米字型的单一孔型或不同孔型组合，所述的各孔型异形可扩张微孔形成有一个或一个以上的孔瓣，该曝气软管产生的气泡尺寸小、气泡干扰少、气泡阵分散度好，具有阻力损失低、充氧能力高、氧利用率高、动力效率高、水不倒灌、防堵塞性能好、使用寿命长、造价低等特点，是一种高效节能的新型曝气装置。
【专利说明】异形可扩张微孔高效节能曝气软管
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是微孔曝气软管，具体涉及的是一种应用于污水生物处理，水产养殖的异形可扩张微孔高效节能曝气软管。
【背景技术】
[0002]目前在污水生物处理好氧法工艺与水产养殖中，水中微生物、动植物要消耗水体中的溶解氧，需要利用曝气装置向水中充入空气以维持水中溶氧的浓度。目前常见的曝气方式有鼓风曝气和机械曝气，曝气装置有管式、盘式、表曝等多种型式，但普遍具有气泡大、气泡分布不均、曝气孔易堵塞、阻力损失大、氧利用率低、能耗大、水易倒灌、易老化、造价高等缺点。
[0003]近年来发展起来的微孔曝气软管采用聚氨酯类高分子材料制造，在超薄软管表面打有密阵微孔(图11)，产生微小气泡，其各项曝气性能指标均有一定提高。但目前市场上的曝气软管上的微孔均为单一尺寸直缝孔(图12，图13)，在软管表面均匀分布。软管采用高弹性的聚氨脂材料，零通气量时，微孔能自行闭合。该种曝气软管有以下缺点:
微孔采用直缝孔，通气时，直缝孔通流面由管内外差压作用软管表面拉伸弹性形变形成，表面拉伸弹性形变应力大，使得曝气阻力损失大，表面拉伸弹性形变应力分布不均匀，在直缝两端产生应力集中区域，会引起疲劳破坏，缩短软管使用寿命。
[0004]微孔采用单一尺寸，根据流体力学特性，水中不同位置的微孔所对应的水压均不同，在一定通气压力下， 曝气软管上不同水深微孔产生的气泡数量及尺寸差异大，气泡阵分布不均匀，气泡数量减少。
[0005]微孔在软管表面均匀分布，使得相当数量的气泡间隔近，微孔分布不合理，加重了气泡间相互干挠，恶化了气泡阵的分散度(图14、图15 )。
[0006]上述这些缺点导致目前市场上的微孔曝气软管氧利用率不高、能耗高、充氧能力低。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服现有技术的缺点而提供的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其创新点是曝气软管上分布异形可扩张微孔阵，进而在曝气软管上优化微孔孔径及分布方式，具有阻力损失低、充氧能力高、氧利用率高、动力效率高、水不倒灌、防堵塞性能好、使用寿命长、造价低等特点，是一种高效节能的新型曝气装置。
[0008]为了解决【背景技术】中存在的缺点，本发明采用以下技术方案:
一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，包括高弹性高分子材料的软管表面加工有微孔阵，其特征在于所述的微孔阵由异形可扩张微孔组成，所述的异形可扩张微孔呈Y型、V型、U型、T型、十字型、米字型的单一孔型或不同孔型组合，所述的各孔型异形可扩张微孔形成有一个或一个以上的孔瓣。在这些异形可扩张微孔中，优选单一孔型，尤其是以Y型微孔最佳，Y型异形可扩张微孔形成有三个孔瓣。异形可扩张微孔孔径在0.2-2.0mm之间选择。通气时，异形可扩张微孔的通流面由微孔的孔瓣在管内外差压作用下弯曲弹性形变形成。相比直缝孔，在通流面积相同时，异形可扩张微孔通流面的阻力损失显著降低；在通气量相同时，形成异形可扩张微孔通流面所需的差压大幅度降低，阻力损失小，具有微气泡尺寸小、阻力损失小、氧利用率高、充氧能力高、动力效率高等特点。相比直缝孔，异形可扩张微孔的孔瓣弯曲弹性形变应力小，应力分布均匀，无应力集中区域，不易产生疲劳破坏，使用寿命增加。零通气量时，由于曝气软管采用软性高弹性材料制造，微孔能自行闭合，防止水倒灌，防堵塞性能好。按照实际应用曝气压力和通气量的要求，在曝气软管上加工分布异形可扩张微孔阵为100~12000个微孔/米。
[0009]曝气软管上的异形可扩张微孔为相同孔径或不同孔径的微孔，微孔孔径在
0.2-2.0mm之间选择，优选不同孔径的微孔。根据流体力学动力特性优化选择不同孔径的微孔，孔径从上至下呈梯度增大，由于不同水深位置微孔水的阻力差异大，优化后的异形可扩张微孔孔径随水深增加而增加(图8)，在曝气软管充气运行时，各微孔的通流面面积趋于相同，所产生气泡尺寸一致好，气泡分散度好，气泡数量增加。
[0010]曝气软管表面的异形可扩张微孔的间距设计为2-15mm。这些曝气软管表面的异形可扩张微孔呈均匀或非均匀分布，优选非均匀分布。非均匀分布是指曝气软管充气运行时，水平横放的曝气软管水平中分面上部的微孔在软管表面非等距分布，更具体地是曝气软管充气运行时，这些微孔的水平面投影间距相等(图9)。曝气软管水平中分面下部的微孔可采用常规设计，即在软管表面均匀分布。这种根据流体力学动力特性和气泡在水中运动的流场特征优化的微孔非均匀分布方式，在曝气软管充气运行时，曝气软管水平中分面上部不同水深的微孔产生的气泡向上运动是近似均匀分布的，减少气泡间的干扰，改善气泡阵的分散度(图10)。
[0011]曝气软管水平中分面上部布置的异形可扩张微孔数量占总微孔数量的2/3以上，这种根据流体力学动力特性和气泡在水中运动的流场特征优化的微孔布置方式，使曝气软管水平中分面上部的微孔产生气泡阵中大部分气泡，减少了气泡间的干扰，改善了气泡阵分散度。
[0012]本发明的异型可扩张微孔高效节能曝气软管，产生的气泡尺寸小、气泡干扰少、气泡阵分散度好，具有阻力损失低、充氧能力高、氧利用率高、动力效率高、水不倒灌、防堵塞性能好、使用寿命长、造价低等特点，是一种高效节能的新型曝气装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的结构示意图。
[0014]图2为图1的Al放大图(Y型异形可扩张微孔示意图)。
[0015]图3为图1的Al放大图(V型异形可扩张微孔示意图)。
[0016]图4为图1的Al放大图(U型异形可扩张微孔示意图)。
[0017]图5为图1的Al放大图(T字型异形可扩张微孔示意图)。
[0018]图6为图1的Al放大图(十字型异形可扩张微孔示意图)。
[0019]图7为图1的Al放大图(米字型异形可扩张微孔示意图)。
[0020]图8为图1的A2放大图(Y形可扩张微孔不同孔径示意图)。
[0021]图9为图1的Bl-Bl剖面图(异形可扩张微孔非均匀分布示意图)。[0022]图10为本发明的曝气示意图。
[0023]图11为【背景技术】的曝气软管示意图。
[0024]图12为图11的A3放大图(直缝孔示意图)。
[0025]图13为图11的A4放大图(单一尺寸直缝孔示意图)。
[0026]图14为图11的B2-B2剖面图(直缝孔均匀分布示意图)。
[0027]图15为【背景技术】的曝气示意图。
[0028]图中各标记的含义:
1-软管，2-异形可扩张微孔，3-孔径，4-间距，5-水平面投影间距，6-孔瓣，7-水平中分面。
【具体实施方式】
[0029]实施例1，一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，包括高弹性的聚氨酯类高分子材料软管I表面加工有微孔阵，所述的微孔阵由异形可扩张微孔2组成，微孔2呈V型，V型微孔2形成有一个孔瓣6。根据实际应用的要求，微孔2的孔径3为0.5 mm,微孔2在软管I表面均匀分布，间距4为2mm，软管I表面上均匀分布12000个微孔/米。
[0030]实施例2，一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，包括高弹性的聚氨酯类高分子材料软管I表面加工有微孔阵，所述的微孔阵由异形可扩张微孔2组成，微孔2呈十字型，十字型微孔2形成有四个孔瓣6。根据实际应用的要求，微孔2的孔径3为1.5 mm,微孔2在软管I表面均匀分布，间距4为15mm，软管I表面上均匀分布6000个微孔/米。
[0031]实施例3，一种异形可扩张`微孔高效节能曝气软管，包括高弹性的聚氨酯类高分子材料软管I表面加工有微孔阵，所述的微孔阵由异形可扩张微孔2组成，微孔2呈U型和T型组合，U型微孔2形成有一个孔瓣6，T型微孔2形成有二个孔瓣6。根据实际应用的要求，U型微孔2的孔径3为0.7 mm，U型微孔2的孔径3为0.7 mm，U型和T型微孔2在软管I表面均匀分布，U型和T型微孔2间隔布置，间距4为12mm，软管I表面上均匀分布8000个微孔/米。
[0032]实施例4，一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，包括高弹性的聚氨酯类高分子材料曝气软管I表面加工有微孔阵，所述的微孔阵由异形可扩张微孔2组成，微孔2呈Y型，Y型微孔2形成有三个孔瓣6。根据实际应用的要求，Y型微孔2的孔径3为0.2 mm，间距4为10mm，软管I表面上均匀分布3600个微孔/米。
[0033]实施例5，一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，包括高弹性的聚氨酯类高分子材料曝气软管I表面加工有微孔阵，所述的微孔阵由异形可扩张微孔2组成，微孔2呈Y型，Y型微孔2形成有三个孔瓣6。软管I上分布的Y形微孔2是不同孔径的，孔径3从上至下梯度增大，孔径范围为0.7-1.2mm。
[0034]实施例6，参考实施例5，曝气软管水平中分面7上部布置的Y形微孔2数量占总微孔2数量的2/3以上。
[0035]实施例7，参考实施例6，曝气软管水平中分面7上部的Y形微孔2在软管I表面呈非均匀分布，即曝气软管充气运行时，水平横放的曝气软管水平中分面7上部的微孔2在软管I表面非等距分布但其水平面投影间距5相等；曝气软管水平中分面7下部的微孔2均匀分布。[0036]注:曝气软管上的异形可扩张微孔2除设计成Y、V、U、T、十字型外，还可根据需要设计成米字型的单一孔型或前述各种孔型的不同组合，异形可扩张微孔2的孔径3在0.2~2.0m m间选择，异形可扩张微孔2的间距4在2-15mm间选择，使曝气软管表面上分布有100~12000个异 形可扩张微孔/米，均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，包括高弹性高分子材料的软管表面加工有微孔阵，其特征在于所述的微孔阵由异形可扩张微孔组成，所述的异形可扩张微孔呈Y型、V型、U型、T型、十字型、米字型的单一孔型或不同孔型组合，所述的各孔型异形可扩张微孔形成有一个或一个以上的孔瓣。
2.根据权利要求1所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于异形可扩张微孔为单一孔型Y型，所述的Y型异形可扩张微孔形成有三个孔瓣。
3.根据权利要求1所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于异形可扩张微孔的孔径为0.2~2.0m m。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于曝气软管表面上分布有100~12000个异形可扩张微孔/米。
5.根据权利要求4所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于曝气软管上的异形可扩张微孔为相同孔径或不同孔径。
6.根据权利要求5所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于曝气软管上的异形可扩张微孔是不同孔径的且孔径从上至下呈梯度增大。
7.根据权利要求1-6之一所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于曝气软管表面的异形可扩张微孔的间距为2-15_。
8.根据权利要求7所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于曝气软管表面的异形可扩张微孔呈均匀或非均匀分布。
9.根据权利要求8所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于曝气软管表面的异形可扩张微孔呈非均匀分布，所述的非均匀分布是指曝气软管充气运行时，水平横放的曝气软管水平中分面上部的微孔在软管表面非等距分布但其水平面投影间距相`坐寸ο
10.根据权利要求1-9之一所述的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其特征在于曝气软管水平中分面上部布置的微孔数量占总微孔数量的2/3以上。
【文档编号】C02F7/00GK103663749SQ201310604167
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月3日
【发明者】曹建锋, 曹庆穗, 张蕊 申请人:江苏瑞盛水处理有限公司