一种层流交换式增氧活水机的制作方法

本实用新型涉及一种增氧活水机，尤其是涉及一种层流交换式增氧活水机。

背景技术：

目前国内外市场上的曝气增氧机主要有四类，一类是提水曝气机，如旋片式曝气机、浮水泵式曝气机等。其原理是通过提升泵将表层水或浅层水抛洒到空中，与空气接触，增加水体的溶解氧含量，优点是结构简单，安装方便，缺点是增氧效率不高。第二类是射流式曝气机和近年来出现的推流式曝气机，前者是通过文丘里管将空气高度分散到水体中，后者则是升级版，在将空气高度分散到水体中的同时还能推动水体的流动，进一步提高了增氧的效率，是目前河道增氧的主要产品之一。射流式曝气机的优点是增氧效率较高，缺点是作用范围有限。第三类是微孔曝气，采用与污水处理厂类似的方法将压缩空气送入到河、湖底层通过微孔释放，气体在上升过程中为水体增氧。优点是能耗较低，能够为底层水增氧，并能够将部分底层水带到上层，缺点是需要在水底布设曝气管，施工困难。第四类是近年来兴起的纳米曝气机。其原理是通过切割将空气在水中分散成纳米级的气泡，这种微小的气泡在水中可以长期间不破碎因此提高了增氧效率，另外纳米级气泡在破裂时能释放出较高的能量有强烈的氧化作用，对降解水体中的还原性物质有一定的效果。优点是增氧效率高，缺点是设备价格较高。此外，近些年来出现了一种低能耗的耕水机，其基本原理是通过强制表层水体旋转产生下沉水流，促进水体的垂直交换，达到给水体增氧的目的。由于不需要强制向水体充气，而大大降低了能耗，但由于动力小，加上夏季水体表层密度低、下沉难度加大，因此，尤其在夏季增氧能力明显不足，使单独使用出现困难。另外，美国为了改善湖泊底层水环境，曾将20台轴流泵固定在水下，将底层水抽到表层，促进水体的垂直交换，取得了显著效果。国内一家公司则开发了一种类似设备，“太阳能水循环复氧设备”，基本原理是以太阳能为动力将底层水提升到表层起到与轴流泵相同的作用，据称仅用太阳能驱动，能耗很低，效果不错。

综上所述，目前国内外市场上的增氧机仍以曝气增氧机居多，其设计理念大多数是通过物理手段将空气中的氧气分散到水体中，由于氧气在水体中的溶解度较小，氧气溶解到水体中需要一定的接触时间，所以无论采用何种物理手段，曝气增氧的效率始终受到局限，高能耗问题难以得到解决。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能将表层富氧水转移到下层缺氧区，使下层水体得到更新，而快速增氧，转移到缺氧区的表层水因密度低而上升，产生垂直对流的层流交换式增氧活水机。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种层流交换式增氧活水机，包括表层水收集漏斗、主导流管、安装底盘、若干个推流泵、若干个浮体以及与所述的浮体数量相同的水平设置的浮体连接杆，所述的表层水收集漏斗的底部开口通过主导流管法兰连接管与所述的主导流管的上端开口连通，所述的主导流管的下端焊接在所述的安装底盘的中央；所述的主导流管的下部侧壁分别通过推流泵法兰连接管与所述的推流泵连通，所述的推流泵通过卡扣固定在所述的安装底盘上；所述的浮体的重心位置高于所述的表层水收集漏斗的上端开口且所述的浮体的底部纵向设置有浮体调节螺杆，所述的浮体连接杆的一端固定在所述的主导流管的顶部法兰上且其另一端与所述的浮体调节螺杆的下端通过螺纹连接。

所述的表层水收集漏斗的上端开口中央处水平设置有圆形格栅，所述的格栅的直径略小于所述的表面水收集漏斗的上端开口直径，所述的格栅的网孔孔径为20-40mm，所述的格栅通过格栅固定卡固定在所述的表层水收集漏斗上。设置格栅用于防止较大颗粒物进入主导流管，堵塞推流泵。

所述的表层水收集漏斗的上边沿焊接有一圈边沿加强筋，所述的表层水收集漏斗的侧部横向等间距焊接有若干根侧加强筋。

所述的浮体连接杆的底部设置有浮体连接杆加强筋，所述的浮体连接杆加强筋一端固定在所述的侧加强筋上且其另一端通过螺栓螺母固定在所述的浮体连接杆上。

所述的浮体连接杆均布在所述的主导流管的顶部法兰外壁。

所述的表层水收集漏斗与所述的主导流管法兰连接管通过焊接一体连接，所述的主导流管法兰连接管的法兰与所述的主导流管的法兰通过螺栓螺母紧固连接，所述的主导流管与所述的安装底盘密封连接，所述的主导流管的下部侧壁横向等间距焊接若干个所述的推流泵法兰连接管，所述的推流泵法兰连接管的法兰与相应连接的所述的推流泵的法兰通过螺栓螺母紧固连接，每个所述的推流泵上设置有两个卡扣，所述的卡扣与所述的安装底盘通过螺栓螺母紧固连接。

所述的表层水收集漏斗为中空圆台管结构，采用的制作材料为金属或工程塑料；所述的浮体为中空圆柱、圆锥或中空圆台结构，采用的制作材料为金属或工程塑料；所述的推流泵为轴流泵；所述的浮体连接杆为角钢或方钢；所述的主导流管法兰连接管、所述的主导流管、所述的安装底盘和所述的推流泵法兰连接管采用的制作材料均为金属或工程塑料；所述的浮体连接杆和所述的卡扣采用的材料均为金属。

发明原理：本实用新型利用河、湖等水体通常在夏季表层富氧而下层缺氧、表层密度低而底层密度高的特性，通过更换水层的方法，研发一种能将表层（0-20cm）的表层富氧水连续转移到缺氧层，直接进行水体更换的新概念型设备。本实用新型将大量的表层富氧水转移缺氧的下层，在表层由于水体的粘度和表面张力，带动表层水的辐聚，形成表面流。在缺氧层则由于轴流泵的推力形成水平流动。在水体缺氧的季节通常表层水温度较高、密度较低，转移到下层的表层会自然上浮产生垂直对流。本项实用新型的理论依据，一是充分利用表层水的自然增氧作用。因为大气中的氧主要是通过气—水界面进入水体中的，因此，通常水体表层溶解氧含量高，如果将表层水转移到缺氧的下层不仅可以迅速改变缺氧层水的性质，增加底层水体的氧含量，而且表层水体会因表面更新与大气充分接触而快速复氧。二是，夏季通常表层水的温度高，密度低，转移到缺氧层后会因为密度差会使下层水的“上浮”，从而产生垂直对流，使水体全方位活动起来。三是，理论上说将表层水转移到底层是不需要耗能的，只要将底层水往四周推开，表层水就会连续不断地自然流到底层，从而最大限度地节约了能源。由于直接用富氧表层水更新缺氧水体，这种方法对下层缺氧水体的增氧速度远远超过目前市场上的任何曝气增氧、提升式增氧等物理增氧方法，而且是能耗最低的增氧方法。另外，由于藻类大多生活在表层水体中，这种新设备能迅速将表层水转移到缺氧、光线弱的下层，表层水体中的藻类也被带到下层，使藻类失去了适宜生长的光照和环境，起到控制藻类的目的。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型首次公开了一种层流交换式增氧活水机，将一台或多台推流泵，固定在安装底盘上，推流泵将流入表面水收集漏斗中的水在选定的下层推开，形成水平流，通过用表层富氧水更换缺氧的下层水，增氧速度快。由于上层富氧水的温度较高，密度较低会自然上浮形成上升流，从而使水体全方位运动起来，变“死水”为“活水”。本装置的优点如下：

（1）利用表层富氧水为缺氧水层增氧，因省略了通常增氧过程中需要将氧气溶解到水中的步骤，增氧速度快；

（2）由于将表层水转移到缺氧的下层，理论上不需要外加能量，从而最大限度地节约了能源；

（3）收集表层水时，利用了水的粘度，使表层水产生了辐聚型的水平流动，增加了水体与大气的接触，加快大气中的氧气溶解到水中的速度；

（4）推流泵在缺氧层将收集到的表层富氧水推开，产生了下层水平流，推流效率可达500t/kwh以上；

（5）通过推流形成的下层水平流在运动时会因密度低而上浮，形成上升流，打破阻碍水体交换的温度和密度“跃层”从而改变水体结构；

（6）通过调节主导流管的长度可以选择将表层富氧水交换到设计的水层，交换深度理论上没有限制；通过改变浮体调节螺杆的长度来确定表面水收集漏斗上沿与作用水体的表面距离，从而确定收集表层水的厚度；

（7）能将表层富氧水转移到下层缺氧区，使下层水体得到更新，而快速增氧，转移到缺氧区的表层水因密度低而上升，产生垂直对流，具有高效率的增氧、造流和增加水体与大气交换的功用。

综上所述，本实用新型一种层流式增氧活水机，使用该装置对天然与人工建设的河流、湖泊、池塘、景观水体、水产养殖水体等进行表层富氧水与缺氧下层水进行交换，同时起到为缺氧层增氧与表层水平流动、缺氧层的水平流动与下层水的上浮，不仅能为缺氧水层迅速提供溶解氧，而且改善水质和水体流动性，增强水体的自净能力，具有结构简单、应用领域广、能耗低、增氧效率高等优点。

附图说明

图1为本实用新型增氧活水机的结构示意图一；

图2为本实用新型增氧活水机的结构示意图二；

其中1.表层水收集漏斗；2. 边沿加强筋；3.侧加强筋；4. 主导流管法兰连接管；5.主导流管；6.推流泵法兰连接管；7.安装底盘；8推流泵；9.卡扣；10.浮体；11.浮体调节螺杆；12. 浮体连接杆；13.浮体连接杆加强筋； 14.格栅；15.格栅固定卡。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

具体实施例

一种层流交换式增氧活水机，如图1和图2所示，包括表层水收集漏斗1、主导流管5、安装底盘7、若干个推流泵8、若干个浮体10以及与浮体10数量相同的水平设置的浮体连接杆12，表层水收集漏斗1的底部开口通过主导流管法兰连接管4与主导流管5的上端开口连通，主导流管5的下端焊接在安装底盘7的中央；主导流管5的下部侧壁分别通过推流泵法兰连接管6与推流泵8连通，推流泵8通过卡扣9固定在安装底盘7上；浮体10的重心位置高于表层水收集漏斗1的上端开口且浮体10的底部纵向设置有浮体调节螺杆11，浮体连接杆12的一端固定在主导流管5的顶部法兰上且其另一端与浮体调节螺杆11的下端通过螺纹连接。

在此具体实施例中，如图1和图2所示，表层水收集漏斗1的上端开口中央处水平设置有圆形格栅14，格栅14的直径略小于表面水收集漏斗的上端开口直径，格栅14的网孔孔径为20-40mm，格栅14通过格栅固定卡15固定在表层水收集漏斗1上。表层水收集漏斗1的上边沿焊接有一圈边沿加强筋2，表层水收集漏斗1的侧部横向等间距焊接有若干根侧加强筋3。

在此具体实施例中，如图1和图2所示，浮体连接杆12的底部设置有浮体连接杆加强筋13，浮体连接杆加强筋13一端固定在侧加强筋3上且其另一端通过螺栓螺母固定在浮体连接杆12上。浮体连接杆12均布在主导流管5的顶部法兰外壁。

在此具体实施例中，如图1和图2所示，表层水收集漏斗1与主导流管法兰连接管4通过焊接一体连接，主导流管法兰连接管4的法兰与主导流管5的法兰通过螺栓螺母紧固连接，主导流管5与安装底盘7密封连接，主导流管5的下部侧壁横向等间距焊接若干个推流泵法兰连接管6，推流泵法兰连接管6的法兰与相应连接的推流泵8的法兰通过螺栓螺母紧固连接，每个推流泵8上设置有两个卡扣9，卡扣9与安装底盘7通过螺栓螺母紧固连接。

在此具体实施例中，如图1和图2所示，表层水收集漏斗1为中空圆台管结构，采用的制作材料为金属或工程塑料；浮体10为中空圆柱、圆锥或中空圆台结构，采用的制作材料为金属或工程塑料；推流泵8为轴流泵；浮体连接杆12为角钢或方钢；主导流管法兰连接管4、主导流管5、安装底盘7、推流泵法兰连接管6和推流泵8采用的制作材料均为金属或工程塑料；浮体连接杆12和卡扣9采用的材料均为金属。

在工作过程中，浮体10承载着层流交换式增氧活水机整体漂浮于水中，工作之前根据设定的参数，通过转动浮体调节螺杆11调节表层水收集漏斗1上边沿离水面的距离，确定表层交换水的厚度。通过选择表层水收集漏斗1的外径尺寸大小来调节收集水量与表面水流速度和收集范围。通过选择推流泵8的功率与数量来调节推流水量的多少和推流影响范围。通过选择主导流管5的长度来确定层流交换式增氧活水机的运行深度。将表层富氧水输送到缺氧的下层，用富氧水替换缺氧水，从而通过更换水来实现增氧和推动水体运动。

上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。