沉浮式曝气的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种沉浮式曝气机，工作区域在水层表面上下，用于提高水中溶解氧含量。它包括包含电动机、支撑板、转轮轴、转轮、转轮螺母、转轮室、进水管、曝气盘、曝气盘流道、出水口、上浮箱、下浮箱、气泵、进气阀、排气阀、输气管等，其特征在于，曝气盘的上方安装着电动机，曝气盘的下方连接着转轮室，转轮室的下方连接着进水管，转轮装在转轮室中并由转轮轴与电机轴相连，曝气盘的进水口朝下对着转轮，曝气盘的出水口在外侧且是环形，上浮箱固定在曝气机的上部，上浮箱为密闭结构，下浮箱固定在曝气机的下部；下浮箱的底部开有通孔、上部设有气管接口，除通孔和气管接口之外下浮箱是密闭结构。
【专利说明】沉浮式曝气机
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沉浮式曝气机，工作区域在水层表面上下，用于提高水中溶解氧含量。
【背景技术】
[0002]国内的污水问题十分严重，水体缺氧会加重水污染程度，水体严重缺氧导致水体中的厌氧微生物滋长，最后水体会发黑发臭，进一步污染环境，同时导致水体里的其他生物(比如鱼类)大量死亡，所以曝气对于净化水体必不可少。
[0003]目前，国内外常用的曝气方式有喷泉式曝气和下潜式曝气，前者曝气效果较佳但是耗能也大，还会导致水体中的溶解氧含量分布不均匀，造成电能的浪费；后者所耗能量较小，能够搅动水体形成一定范围内的水循环，但是只能起到加速水循环的效果，曝气效果没有前者好。
[0004]中国发明专利申请专利申请号:(200610168196.0)提出了一种潜浮式曝气机(见图8)，主要由空心轴电机41、推流螺旋桨42和射流叶轮43组合、通风管45、离心风机46等组成，由离心风机46将空气加压送入空心轴电机41下端的推流螺旋桨42和射流叶轮43，实现曝气目的。这种曝气机结构复杂，风机和潜水电机要同时工作能耗大，只能同时对一个方向进行曝气，螺旋桨和射流叶轮直接装在水池中存在安全隐患。
[0005]中国发明专利专利申请号:(200810089642.8)提出了一种回转潜浮式曝气机(见图9)主要由气环压缩机80、风机座82、不锈钢管或软管84、支撑筒86、潜水空心轴电机90、传动轴94、连接架95、回转装置以及转轮等组成。由离心风机46将空气加压送入空心轴电机41下端的推流螺旋桨42和射流叶轮43，实现曝气目的。由气环压缩机将空气加压送入空心轴电机下端的推流螺旋桨，实现曝气目的。这种曝气机结构相当复杂，风机和潜水电机要同时工作能耗大，通过回转装置来实现多方位的曝气，增加了能源消耗，螺旋桨直接装在水池中存在安全隐患。
[0006]如图10所示，是一种现有渔塘增氧机的结构图，增氧机主机由浮环156支撑浮于水面，电动机151通过减速箱152驱动叶轮155旋转，安装在水面154之下的旋转转轮155搅动水体形成水花153，水花153与空气强力搅拌混合，使氧气溶解于水中，并促使水循环。由于它是按确保曝气效果的单一模式设计，电机功率较大，水循环功率较弱。当日照充足，水体中的浮游植物光合作用强时，表层水溶氧的饱合度高，只需要将水池底层未饱合溶氧的水循环到水体表层，增加溶氧量，即可达到增氧曝气目的，此时从曝气机出水口喷出的水流只需要动能，实际所需功率较小，显然该增氧机不能满足此要求。
[0007]如图11所不,是德国西门子的子公司生产的一种曝气机,主要由电动机201、曝气盘202、浮箱203、转轮室204、转轮205、转轮轴206和进水管207组成，电机201在最上面，曝气盘202装在电动机201下端并与浮箱203相连，转轮轴206固定在电动机201上、从曝气盘202下端中间的开孔中穿出、伸入到转轮室204中，进水管207装在转轮室204下部。该曝气机是在水面之上出水，从曝气机喷出的水流即要有动能还要有势能，而该曝气机是按确保曝气效果的单一模式设计，因此电机功率较大。特别是用于渔塘和景观水体增氧曝气时，当日照充足，水体中的浮游植物光合作用强时，表层水溶氧的饱合度高，只需要将底层未饱合溶氧的水循环到水体表层，增加溶氧量，即可达到增氧曝气目的，此时从曝气机喷出的水流只需要动能，实际所需功率较小，显然该曝气机不能满足此要求。
[0008]为克服现有曝气机的局限性，本发明的目的在于提供一种即能实现喷出水流在水面之上喷射曝气、也能实现喷出水流沉入水中搅拌水体曝气的一种曝气装置，还能根据需要进行这二种工作方式的转换。
【发明内容】
[0009]本发明是为克服现有曝气机局限性而设计的，采用环形出水口的曝气盘，可调节曝气机的工作方式，工作方式一:曝气机的出水口沉入水中进行水体的搅拌和循环，将底层氧含量低的水循环到水体表面进行溶氧，达到增氧曝气的目的；工作方式二:曝气机的出水口上浮到水面之上，水流从出水口喷出后与空气剪切混合，喷射水流落入水体时产生冲击飞溅，达到高效曝气目的。采用本发明不仅能提高曝气的效率，还能减少能源消耗。
[0010]为了解决上述问题，本发明----沉浮式曝气机的技术方案为:一种沉浮式曝气机，主要由电动机、支撑板、转轮轴、转轮、转轮室、进水管、曝气盘、上浮箱、中浮箱、下浮箱、外筒、气泵、进气阀、排气阀、输气管等组成，中浮箱和下浮箱是环形且都安装在转轮室外侧的周边，曝气盘的出口水在其外侧也是环形，电动机安装在曝气机的上方且固定在支撑板的上端，支撑板的下端固定着曝气盘，曝气盘的下端连接着转轮室，转轮室的下端边接着进水管，曝气盘的出水口下端还有一个为曝气机提供浮力的密闭的中浮箱，中浮箱可与转轮室做成一个整体，下浮箱位于中浮箱的下方，中浮箱与下浮箱由紧固件相连，下浮箱的底部开有与通孔、上部设有气管接口，除通孔和气管接口之外下浮箱是密闭结构，外筒、支撑板和曝气盘紧密相连形成密闭的上浮箱；在曝气机的上部装有气泵，气泵的出气口连接着进气阀，输气管的一端连接进气阀、另一端连接下浮箱的气管接口，在输气管的中部开有一个旁路连接着排气阀；转轮轴固定在电机轴上并从曝气盘下端中间的孔中穿出，转轮固定在转轮轴上并安装在转轮室中，曝气盘的进水口朝下并对着转轮，电动机带动转轮轴旋转，转轮轴驱动固定在其上的转轮旋转并对水作功，使水从进水管的进水口吸入，经转轮和曝气盘最后从出水口喷出，实现水的循环流动。
[0011]当下浮箱充满空气时，曝气机出水口浮在水面之上喷射出水；当下浮箱充满水时，曝气机出水口完全沉入水中出水，具体是这样实现的:
[0012]当曝气机以工作方式一即出水口完全沉入水中工作时，打开排气阀将下浮箱中的空气全部排出并充满水，中浮箱、下浮箱和出水口应完全沉入水中，上浮箱应部分沉入水中，此时中浮箱和沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应小于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样出水口才能完全沉入水中，同时上浮箱、中浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样曝气机就能浮悬于水面。
[0013]当曝气机以工作方式二即出水口完全处于水面之上工作时，关闭排气阀，打开进气阀，用气泵对下浮箱充气挤出其中的水，当水完全排出下浮箱时关进气阀，气泵停止工作，出水口应完全在水面之上，此时中浮箱、下浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样就可保证出水口完全处于水面之上且曝气机浮悬于水面，同时合理地设计中浮箱和下浮箱的几何尺寸，可调节出水口在水面上的高度。
[0014]中浮箱与下浮箱虽可用紧固件连接等方式相连，但也可做成一个整体，中间用隔板分隔开，形成二个独立的箱体，上面的为中浮箱，下面的为下浮箱。
[0015]为了解决上述问题，本发明沉浮型曝气机的另一种技术方案为:一种沉浮式曝气机，主要由电动机、支撑板、转轮轴、转轮、转轮室、进水管、曝气盘、上浮箱、下浮箱、夕卜筒、气泵、进气阀、排气阀、输气管等组成，下浮箱是环形且安装在转轮室外侧的周边，曝气盘的出口水在其外侧也是环形，电动机安装在曝气机的上方且固定在支撑板的上端，支撑板的下端固定着曝气盘，曝气盘的下端连接着转轮室，转轮室的下端边接着进水管，下浮箱可与转轮室做成一个整体，下浮箱的底部开有与通孔、上部设有气管接口，除通孔和气管接口之外下浮箱是密闭结构，外筒、支撑板和曝气盘紧密相连形成密闭的上浮箱；在曝气机的上部装有气泵，气泵的出气口连接着进气阀，输气管的一端连接进气阀、另一端连接下浮箱的气管接口，在输气管的中部开有一个旁路连接着排气阀；转轮轴固定在电机轴上并从曝气盘下端中间的孔中穿出，转轮固定在转轮轴上并安装在转轮室中，曝气盘的进水口朝下并对着转轮，电动机带动转轮轴旋转，转轮轴驱动固定在其上的转轮旋转并对水作功，使水从进水管的进水口吸入，经转轮和曝气盘最后从出水口喷出，实现水的循环流动。
[0016]当曝气机以工作方式一运行时，通过排气阀将下浮箱中的空气排出并充满水，出水口应完全沉入水中，上浮箱应部分沉入水中，此时上浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气装置上的外力之合，这样曝气机就能浮悬于水面。当曝气机以工作方式二工作时，关闭排气阀，打开进气阀，用气泵对下浮箱充气挤出其中的水，当水全部排出下浮箱时关闭进气阀，气泵停止工作，出水口应完全在水面之上，此时下浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样出水口完全处于水面之上并使曝气机浮悬于水中，同时合理地设计下浮箱的几何尺寸，可调节出水口在水面上的高度。
[0017]为了解决上述问题，本发明沉浮型曝气机的另一种技术方案为:一种沉浮式曝气机，主要由曝气机主体、浮箱总成、固定支架、气泵、进气阀、排气阀、输气管等组成，曝气机主体主要包含:电动机、支撑板、转轮轴、转轮、转轮室、转轮螺母、曝气盘和进水管等，电动机安装在曝气机的上方且固定在支撑板的上端，支撑板的下端固定着曝气盘，曝气盘的下端连接着转轮室，转轮室的下端边接着进水管，在曝气机的上部装有气泵，气泵的出气口连接着进气阀，输气管的一端连接进气阀、另一端连接下浮箱的气管接口，在输气管的中部开有一个旁路连接着排气阀；上浮箱是密闭的结构，下浮箱的底部开有通孔、上部设有气管接口，除通孔和气管接口之外下浮箱是密闭结构，下浮箱固定在上浮箱的下部形成浮箱总成，固定支架将浮箱总成与支撑板牢固相连，浮箱总成数量不少于2个且均匀分布在出水口外侧的周边；转轮轴固定在电机轴上并从曝气盘下端中间的孔中穿出，转轮固定在转轮轴上并安装在转轮室中，曝气盘的进水口朝下并对着转轮，电动机带动转轮轴旋转，转轮轴驱动固定在其上的转轮旋转并对水作功，使水从进水管的进水口吸入，经转轮和曝气盘最后从出水口喷出，实现水的循环流动。
[0018]当曝气机以工作方式一即出水口完全沉入水中工作时，打开排气阀将下浮箱中的空气全部排除并充满水，出水口完全沉入水中，上浮箱部分沉入水中，此时上浮箱和沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样在出水口完全沉入水中时曝气机仍能悬浮于水中。当曝气机以工作方式二即出水口完全上浮到水面之上工作时，关闭排气阀，打开进气阀，用气泵对下浮箱充气挤出其中的水，当水完全排出下浮箱时关进气阀，气泵停止工作，出水口完全在水面之上，此时上浮箱、下浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样出水口完全处于水面之上并且曝气机悬浮于水面，同时合理地设计上浮箱和下浮箱的几何尺寸，可调节出水口在水面上的高度。
[0019]上浮箱与下浮箱虽可用紧固件连接等方式相连，但也可做成一个整体，中间用隔板分隔开，形成二个独立的箱体，上面的为上浮箱，下面的为下浮箱。
[0020]与现有技术相比，本发明沉浮式曝气机的有益效果是:
[0021]A、当日照充足，水体中的浮游植物光合作用强时，表层水溶氧多，氧的饱合度高，曝气机沉入水中工作，将水体底层未饱合溶氧的水循环到水体表层，增加溶氧量，达到曝气目的。此时曝气机仅仅是对水进行循环，能耗低。
[0022]B、当水体缺氧，且靠水体自身不能实现增氧或增氧达不到要求时，曝气机的出水口浮出水面工作，对水体进行增强曝气，增加水中的溶氧量，此时循环水要从高出水面的出水口喷出，除要有动能外还要有势能，因此比出水口完全沉入水中工作时能耗大，但却实现了增氧的根本目的。
[0023]C、采用环形出水口的曝气盘，实现360度全幅射喷水，循环效果好，无需回转调节装置，成本低。
[0024]D、上浮和下沉两种工作模式的合理搭配，能够在进行有效曝气的同时降低能耗，节省能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
[0026]图1为本发明第一实施例中沉浮型曝气机的整体结构剖面图
[0027]图2为图1中中浮箱和下浮箱的变形例
[0028]图3为图1第一实施例出水口沉入水中的工作图
[0029]图4为图1第一实施例出水口上浮在水面之上的工作图
[0030]图5为本发明第二实施例中沉浮型曝气机的整体结构剖面图
[0031]图6为本发明第三实施例中沉浮型曝气机的整体结构剖面图。
[0032]图7为图6第三实施例的俯视图。
[0033]图8为一种潜浮式曝气机(专利申请号:200610168196.0)剖面图。
[0034]图9为一种回转潜浮式曝气机(专利申请号:200810089642.8)剖面图。
[0035]图10为一种普通渔塘增氧机结构图。
[0036]图11为一种德国西门子公司生产的曝气机剖面图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图详细说明较佳实施例。
[0038]第一实施例
[0039]如图1?图4所示，一种沉浮式曝气机，主要由气泵1、输气管2、进气阀3、排气阀
4、转轮轴6、中浮箱7、转轮8、下浮箱9、转轮螺母10、进水管11、支撑柱12、下曝气盘13、导流片14、上曝气盘15、外筒16、上浮箱17、支撑板18、电动机19和转轮室30等组成。
[0040]上曝气盘15和下曝气盘13均是过水的流道尺寸为下小上大的回转体结构，上曝气盘15和下曝气盘13围成曝气盘流道22，曝气盘流道22的出水口 21是环形，在曝气盘流道22中可以设置导流片14，导流片14的数量不少于2片；上曝气盘15、下曝气盘13、曝气盘流道22以及导流片14的组合称为曝气盘，上曝气盘15的内筒15a与支撑板18相连，上曝气盘15、支撑板18与外筒16紧密相连形成密闭的上浮箱17 ;中浮箱7和下浮箱9均是环形，中浮箱7是全封闭结构，其外壳围成的密闭腔体是腔体7a，中浮箱7的内环兼作转轮室30，下浮箱9的外壳围成的腔体是腔体％，在下浮箱9的底部开有通孔9c、上部设有气管接口 9a，除通孔9c和气管接口 9a之外下浮箱9是密闭结构；气泵I的出气口连接着进气阀3，输气管2 —端连接进气阀3，另一端连接着气管接口 9a，在输气管2的中部开有一个旁路连接着排气阀4，进气阀3和排气阀4都是常闭型；电动机19固定在支撑板18上，气泵I也固定在支撑板18上，转轮轴6由紧固螺钉20固定在电机轴5上，转轮轴6从上曝气盘15下端中间的开孔中穿出，转轮8固定在转轮轴6从上曝气盘15下端穿出的伸出部位、并由转轮螺母10锁定，键24将转轮轴6的动力传递给转轮8，转轮8的外围是转轮室30 ;支撑柱12的一端固定在中浮箱7上，支撑板18与支撑柱12的另一端相连，并由连接件26固定；下曝气盘13由连接件23固定在中浮箱7的上部，进水管11由连接件24固定在中浮箱7的下部，下浮箱9由连接件25固定在中浮箱7的下部。
[0041]曝气盘流道22是水力损失小的流线型，导流片14也是水力损失小的流线型，转轮8装在在转轮室30中，转轮室30与转轮8以及上曝气盘15形成的流道与曝气盘流道22光滑相连，减少水力损失。
[0042]电动机19带动转轮轴6旋转，再驱动固定在其上的转轮8旋转，旋转的转轮叶片8a对水作功，使水从进水管11的进水口 19吸入，水经转轮8获得能量，进入曝气盘流道22，最终从出水口 21喷出，实现水的循环流动。
[0043]上浮箱17、中浮箱7和下浮箱9还应至少满足要求:下浮箱9充满水，上浮箱17部分沉入水中，出水口 21应完全沉入水中，此时中浮箱7和沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合小于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样才能确保出水口21能完全沉入水中，同时上浮箱17、中浮箱7以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气装置上的外力之合，这样曝气机才不会完全沉入水中；当下浮箱9充满空气时，出水口应完全处于水面之上，且中浮箱7、下浮箱9以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气装置上的外力之合，这样出水口 21完全处于水面之上并且曝气机浮悬于水面，同时合理地设计中浮箱7和下浮箱9的几何尺寸，可调节出水口 21在水面上的高度。
[0044]图2是图1中，中浮箱7和下浮箱9的变形例。中浮箱7与下浮箱9虽可用紧固件连接等方式相连，但也可做成一个整体，中间用隔板28分隔开，形成二个独立的箱体，上面的为中浮箱7，下面的为下浮箱9。
[0045]具有上述特征的曝气机有二种工作方式:
[0046]如图3所示，出水口 21完全沉入水中的工作方式一:只打开排气阀4，在外部水压力的作用下，水进入腔体％，直至腔体9b充满水后恢复排气阀4的常闭状态，腔体9b保持完全充水状态，此时出水口 21就完全沉入水中。
[0047]如图4所示，出水口 21完全处于水面之上喷水的工作方式二:排气阀4处于常闭状态，只打开进气阀3，开启气泵I对腔体9b进行充气，同时空气将腔体9b中的水通过通孔9c挤出去，当空气充满腔体9b时，关闭进气阀3和气泵1，腔体9b保持完全空气状态，此时出水口 21完全处于水面之上。
[0048]第二实施例
[0049]如图5所不,一种沉浮式曝气机,主要由气泵1、输气管2、进气阀3、排气阀4、电机轴5、转轮轴6、转轮8、下浮箱9、转轮螺母10、进水管11、支撑柱12、下曝气盘13、导流片
14、上曝气盘15、外筒16、上浮箱17、支撑板18、电动机19和转轮室30等组成。
[0050]上曝气盘15和下曝气盘13均是过水的流道尺寸为下小上大的回转体结构，上曝气盘15和下曝气盘13围成曝气盘流道22，曝气盘流道22的出水口 21是环形，在曝气盘流道22中可以设置导流片14，导流片14的数量不少于2片；上曝气盘15、下曝气盘13、曝气盘流道22以及导流片14的组合称为曝气盘，上曝气盘15的内筒15a与支撑板18相连，上曝气盘15、支撑板18与外筒16紧密相连形成密闭的上浮箱17 ;下浮箱9是环形，下浮箱9外壳围成的腔体是腔体％，在下浮箱9的底部开有通孔9c、上部设有气管接口 9a，除通孔9c和气管接口 9a之外下浮箱9是密闭结构，下浮箱9的内环兼作转轮室30 ;气泵I的出气口连接着进气阀3，输气管2 —端连接进气阀3，另一端连接着气管接口 9a，在输气管2的中部开有一个旁路连接着排气阀4，进气阀3和排气阀4都是常闭型；电动机19固定在支撑板18上，气泵I也固定在支撑板18上，转轮轴6由紧固螺钉20固定在电机轴5上，转轮轴6从上曝气盘15的下端中间的开孔中穿出，转轮8固定所述转轮轴6的伸出部位，并由转轮螺母10锁定，键24将转轮轴6的动力传递给转轮8，转轮8的外围是转轮室30。支撑柱12的一端固定在下浮箱9上，支撑板18与支撑柱12的另一端相连，并由连接件26固定；下曝气盘13由连接件23固定在下浮箱9的上部，进水管11由连接件24固定在下浮箱9的下部。
[0051]曝气盘流道22是水力损失小的流线型，导流片14也是水力损失小的流线型，转轮8装在转轮室30中，转轮室30与转轮8以及上曝气盘15形成的流道与曝气盘流道22光滑相连，减少水力损失。
[0052]电动机19带动转轮轴6旋转，再驱动固定在其上的转轮8旋转，旋转的转轮叶片8a对水作功，使水从进水管11的进水口 19吸入，水经转轮8获得能量，进入曝气盘流道22，最终从出水口 21喷出，实现水的循环流动。
[0053]上浮箱17和下浮箱9还应至少满足要求:上浮箱17全部沉入水中所产生的浮力应大于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样就能保证曝气机不会完全沉入水中；当下浮箱9充满水时，出水口 21应完全沉入水中，同时上浮箱17应部分沉入水中，此时上浮箱17和沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样曝气机就能浮悬于水面；当下浮箱9充满空气时，出水口 21应完全浮出水面，此时下浮箱9以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，出水口 21就能浮悬于水面之上工作，同时合理地设计下浮箱9的几何尺寸，可调节出水口 21在水面上的高度。
[0054]具有上述特征的曝气机有二种工作方式:
[0055]出水口 21完全沉入水中的工作方式一:只打开排气阀4，在外部水压力的作用下，水进入腔体％，直至腔体9b充满水后恢复排气阀4的常闭状态，腔体9b保持完全充水状态，此时出水口 21就完全沉入水中。
[0056]出水口 21完全处于水面之上喷水的工作方式二:排气阀4处于常闭状态，只打开进气阀3，开启气泵I对腔体9b进行充气，同时空气将腔体9b中的水通过通孔9c挤出去，当空气充满腔体9b时，关闭进气阀3和气泵1，腔体9b保持完全空气状态，此时出水口 21完全处于水面之上。
[0057]第三实施例
[0058]如图6所示，一种沉浮式曝气机，主要由曝气机主体、浮箱总成、气泵1、输气管2、进气阀3、排气阀4、固定支架29等组成，曝气机主体主要包含:转轮轴6、转轮8、转轮螺母
10、进水管11、下曝气盘13、导流片14、上曝气盘15、支撑板18、电动机19、固定支架29和转轮室30等，浮箱总成主要包含:上浮箱17和下浮箱9等。
[0059]上曝气盘15和下曝气盘13均是过水的流道尺寸为下小上大的回转体结构，上曝气盘15和下曝气盘13围成曝气盘流道22，曝气盘流道22的出水口 21是环形，在曝气盘流道22中可以设置导流片14，导流片14的数量不少于2片；上曝气盘15、下曝气盘13、曝气盘流道22以及导流片14的组合称为曝气盘，上曝气盘15的内筒15a与支撑板18相连；上浮箱17是全封闭结构，下浮箱9的外壳围成的腔体是腔体％，在下浮箱9的底部开有通孔9c、上部设有气管接口 9a，除通孔9c和气管接口 9a之外下浮箱9是密闭结构；气泵I的出气口连接着进气阀3，输气管2 —端连接进气阀3，另一端连接着气管接口 9a，在输气管2的中部开有一个旁路连接着排气阀4，进气阀3和排气阀4都是常闭型；电动机19固定在支撑板18上，气泵I也固定在支撑板18上，转轮轴6由紧固螺钉20固定在电机轴5上，转轮轴6从上曝气盘15下端中间的开孔中穿出，转轮8就固定在所述穿出的转轮轴6的伸出部位，并由转轮螺母10锁定，键24将转轮轴6的动力传递给转轮8，转轮8的外围是转轮室30 ;支撑柱12的一端固定在转轮室30上，支撑板18与支撑柱12的另一端相连，并由连接件26固定。下曝气盘13由连接件23固定在转轮室30的上部，进水管11由连接件24固定在转轮室30的下部，下浮箱9由连接件25固定在上浮箱17的下部，由上浮箱17和下浮箱9组合而成的浮箱总成不少于2对并且以放射状均匀分布在出水口 21外侧的周边，由固定支架29将浮箱总成与支撑板18牢固连接。
[0060]为减少水力损失，上浮箱17和下浮箱9为一端小另一端大的契形，靠近出水口 21的一端为尖的，这样对水流的阻力小。
[0061]曝气盘流道22是水力损失小的流线型，导流片14也是水力损失小的流线型，转轮8装在转轮室30的中间，转轮室30与转轮8以及上曝气盘15形成的流道与曝气盘流道22光滑相连，减少水力损失。
[0062]电动机19带动转轮轴6旋转，再驱动固定在其上的转轮8旋转，旋转的转轮叶片8a对水作功，使水从进水管11的进水口 19吸入，水经转轮8获得能量，进入曝气盘流道22，最终从出水口 21喷出，实现水的循环流动。
[0063]上浮箱17和下浮箱9的设计还应至少满足要求:出水口 21完全沉入水中工作:上浮箱17全部沉入水中所产生的浮力应大于曝气机的总重量与作用在曝气装置上的外力之合，这样就能保证曝气机不会完全沉入水中；当下浮箱9充满水，出水口 21应完全沉入水中，上浮箱17应部分沉入水中，同时上浮箱17和沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样曝气机才能浮悬于水面；当下浮箱9充满空气时应能保证出水口 21完全处于水面之上，同时上浮箱17、下浮箱9以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，这样曝气机就能浮悬于水面，同时合理地设计上浮箱17和下浮箱9的几何尺寸，调节出水口 21在水面上的高度。
[0064]上浮箱17与下浮箱9虽可用紧固件连接等方式相连，但也可做成一个整体，中间用隔板分隔开，形成二个独立的箱体，上面的为上浮箱17，下面的为下浮箱9。
[0065]具有上述特征的曝气机有二种工作方式:
[0066]出水口 21完全沉入水中的工作方式一:只打开排气阀4，在外部水压力的作用下，水进入腔体％，直至腔体9b充满水后恢复排气阀4的常闭状态，腔体9b保持完全充水状态，此时出水口 21就完全沉入水中。
[0067]出水口 21完全处于水面之上喷水的工作方式二:排气阀4处于常闭状态，只打开进气阀3，开启气泵I对腔体9b进行充气，同时空气将腔体9b中的水通过通孔9c挤出去，当空气充满腔体9b时，关闭进气阀3和气泵1，腔体9b保持完全空气状态，此时出水口 21完全处于水面之上。
[0068]以上，为本发明参照几个实施例所做的具体说明，但，本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其它实施例或变形例。例如，采用潜水电动机，将上浮箱设置在电动机的周围或者上方；又例如，将曝气盘的出水口设计成非360度环形出口而是若干个喷水口 ；再例如，用几个独立的浮箱取代环形浮箱，但功能仍与环形浮箱相同；还例如，在第三实施例中，下浮箱不固定在上浮箱的下端而是固定在转轮室的周边。
【权利要求】
1.一种沉浮式曝气机，该曝气机包含电动机、支撑板、转轮轴、转轮、转轮螺母、转轮室、进水管、曝气盘、曝气盘流道、出水口、上浮箱、下浮箱、气泵、进气阀、排气阀、输气管等，其特征在于，曝气盘的上方安装着电动机，曝气盘的下方连接着转轮室，转轮室的下方连接着进水管，转轮装在转轮室中并由转轮轴与电机轴相连，曝气盘的进水口朝下对着转轮，曝气盘的出水口在外侧且是环形，上浮箱固定在曝气机的上部，上浮箱为密闭结构，下浮箱固定在曝气机的下部；下浮箱的底部开有通孔、上部设有气管接口，除通孔和气管接口之外下浮箱是密闭结构； 该曝气机工作时，电动机带动转轮旋转，转轮对水作功，水从进水管吸入，经转轮增加能量进入曝气盘流道，最后从出水口喷出； 该曝气机还具备:当下浮箱充满空气时，出水口完全处于水面之上工作；当下浮箱充满水后，出水口完全沉入水中工作。
2.如权利要求1所述的沉浮式曝气机，其特征在于，上浮箱设置在曝气盘的上方，在曝气盘的下方设有中浮箱，中浮箱可以与转轮室做成一个整体，中浮箱和下浮箱均是环形结构且布置在转轮室的周边，中浮箱为密闭结构，下浮箱固定在中浮箱的下方； 该曝气机的上浮箱、中浮箱和下浮箱还应至少满足要求:当下浮箱充满水时，中浮箱、下浮箱完全沉入水中，出水口也完全沉入水中工作，此时中浮箱和沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合小于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合，上浮箱部分沉入水中，同时上浮箱、中浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合。
3.如权利要求1和权利要求2所述的沉浮式曝气机，其特征在于，上浮箱和下浮箱做成整体结构，中间用隔板分隔开并密封，上部为上浮箱，下部为下浮箱。
4.如权利要求1至权利要求3所述的沉浮式曝气机，其特征在于，在上浮箱和中浮箱的空腔中填充发泡济。
5.如权利要求1所述的沉浮式曝气机，其特征在于，上浮箱设置在曝气盘的上方，下浮箱为环形结构且固定在曝气盘的下方，下浮箱布置在转轮室的周边，下浮箱可与转轮室合并成一个整体； 该曝气机的上浮箱和下浮箱还应至少满足要求:当下浮箱充满水时，出水口完全沉入水中工作，上浮箱部分沉入水中，此时上浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合。
6.如权利要求1和权利要求5所述的沉浮式曝气机，其特征在于，在上浮箱的空腔中填充发泡济。
7.如权利要求1所述的沉浮式曝气机，其特征在于，下浮箱固定在上浮箱的下部形成浮箱总成，固定支架将浮箱总成与支撑板牢固相连，浮箱总成数量不少于2个且以放射状均匀分布在出水口外侧的周边； 该曝气机的上浮箱和下浮箱还应至少满足要求:当下浮箱充满水时，出水口完全潜入水中工作，上浮箱部分沉入水中，此时上浮箱和沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合；当下浮箱充满空气时，出水口完全处于水面之上工作，此时上浮箱、下浮箱以及沉入水中的曝气机其它零件所产生的浮力之合应等于曝气机的总重量与作用在曝气机上的外力之合。
8.如权利要求1和权利要求7所述的沉浮式曝气机，其特征在于，上浮箱和下浮箱为一端小另一端大的契形，形状较小的一端靠近出水口。
9.如权利要求1、权利要求7和权利要求8所述的沉浮式曝气机，其特征在于，上浮箱和下浮箱做成整体结构，中间用隔板分隔开并密封，上部为上浮箱，下部为下浮箱。
10.根据权利要求1、权利要求7至9所述的沉浮式曝气机，其特征在于，上浮箱的空腔中填充发泡济。
11.如权利要求1至权利要求10所述的沉浮式曝气机，其特征在于，曝气机的上部装有气泵，气泵的出气口连接着进气阀，输气管的一端连接进气阀、另一端连接下浮箱的气管接口，在输气管的中部开有一个旁路连接着排气阀。
【文档编号】C02F7/00GK104230017SQ201410166597
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】朱冬欣 申请人:南京航空航天大学