一种加压气溶式增氧装置

1.本发明涉及增氧装置技术领域，尤其涉及一种鱼塘水产养殖用增氧装置。


背景技术：

2.增氧装置的主要作用是增加水中的氧气含量，其在污水治理和鱼塘水产养殖中均得到广泛的应用。尤其在鱼塘水产养殖中，利用增氧装置可以使水中的鱼、虾、蟹等不会缺氧，同时还能够抑制水中厌氧菌的生长，防止池水变质威胁鱼、虾、蟹等的生存环境。
3.增氧装置的种类有很多，其中应用范围最广泛的当属叶轮式增氧装置。叶轮式增氧装置主要是由电动机、减速箱、水面叶轮及浮球组成，它通过电动机带动水面叶轮旋转来搅动水面，使死水变成活水，激起的水跃和浪花，扩大了气液接触的表面积，从而将空气中的氧气带入到水中。
4.但是现有的增氧装置仍然存在以下技术问题：一方面通过扩大气液接触的表面积，而带入水中的氧气实际上并不多，另一方面，氧气在翻动的过程中非常容易逃逸掉，因此现有的增氧装置效率非常低下，增氧效果不佳；同时，叶轮旋转搅动水面还可能对养殖的水产造成伤害。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：提供一种增氧效率高、增氧效果好、不伤害养殖水产的加压气溶式增氧装置。
6.本发明的技术解决方案是：一种加压气溶式增氧装置，其特征在于：包括柔性本体和电流驱动控制组件，所述柔性本体的内部具有空腔，所述空腔内间隔设置多层隔层，各层隔层上均嵌设多个第一电磁线圈和多个第一通孔，各第一电磁线圈均与电流驱动控制组件电连接，用于为各第一电磁线圈提供不同极性和大小的电流，以使通电时相邻隔层上的第一电磁线圈相互吸合而带动柔性本体变形并挤压空腔，所述柔性本体上还设有与其内部空腔相连通的进水组件、进气组件和出水组件，用于通过进气组件和进水组件分别向内部空腔输送空气和贫氧水，而通过出水组件排放内部空腔压缩后的富氧水，所述进水组件和进气组件为单向或可开合结构，所述出水组件为可开合结构。
7.本发明加压气溶式增氧装置的工作原理如下：
8.关闭出水组件，利用进气组件和进水组件分别向柔性本体内部的空腔输送空气和贫氧水，空气和贫氧水可以通过隔层上的第一通孔在空腔各层之间流通；当空腔内充满空气和贫氧水时，使第一电磁线圈通电产生磁场，利用电流驱动控制组件控制各第一电磁线圈的电流极性和大小，以使相邻隔层上的第一电磁线圈相互吸合而带动柔性本体变形并挤压空腔；由于进水组件和进气组件为单向或可开合结构，且出水组件为可开合结构，从而可在挤压时设置柔性本体的空腔封闭，而在该封闭空腔被压缩的过程中，由于液体很难被压缩，因此只能压缩空气，而空气在压缩的过程中会使腔室内的压力不断升高，并最终使得大量的空气快速溶解到水体中而形成富氧水；然后，打开出水组件，将高压的富氧水喷射出
去；当柔性本体的空腔内需要重新补充贫氧水和空气时，控制第一电磁线圈断电或电流反向，即可使柔性本体和空腔恢复原状，然后再重复上述步骤，即可将水域中的贫氧水源源不断地转换成富氧水。
9.采用上述结构后，本发明具有以下优点：
10.本发明加压气溶式增氧装置利用设置在柔性本体内的空腔作为气液混合腔，并巧妙结合柔性本体内设置的多层第一电磁线圈，可使柔性本体变形而挤压空腔，挤压后的空腔，内部压力升高，再加上挤压时柔性本体内部的空腔是封闭的，空气很难逃逸，从而可使空腔内的空气快速溶解到水体中，而将原来的贫氧水转换成了富氧水，该方式产生的富氧水可使氧气均匀地溶解在水体中，能与水体紧密结合，较难逃逸，而现有的敞开式环境中单纯翻动水体以增大气液接触面积的方式，不能使氧气溶解在水中，也无法与水体结合，很容易逃逸，因此本发明加压气溶式增氧装置增氧效率更高、增氧效果更好。
11.作为优选，所述隔层由上而下依次设置，各层隔层上的第一电磁线圈上下位置对应。上下方向压缩，变形更稳定可靠，且各层隔层上的第一电磁线圈上下位置对应，可使层间电磁力更大。
12.作为优选，还包括固定架，所述柔性本体的头部和尾部均与固定架上下滑动连接，且通过锁定装置与固定架固定。该设置可在水位变化时，自适应调节柔性本体的垂向位置。
13.作为优选，所述柔性本体的两侧也与固定架上下滑动连接。该设置可在柔性本体发生变形时，不易使柔性本体发生扭转。
14.作为优选，所述隔层设置奇数个，所述电流驱动控制组件为各层隔层上的第一电磁线圈提供的电流，是从中间隔层向两侧隔层对称地逐渐递减。设置中间隔层上的第一电磁线圈的电流最大，而两侧隔层上的第一电磁线圈的电流逐渐递减，可以使中间隔层的位置基本不动，而上下两侧隔层均向中间吸合靠近，这样可使柔性本体的位置相对固定，变形压缩效果更好。
15.作为优选，所述中间隔层为硬性材料制成。设置中间隔层的硬度较大，可使柔性本体的中间位置不易变形，保证柔性本体压缩过程中位置相对固定，且不易发生扭转。
16.作为优选，所述中间隔层的厚度大于两侧隔层的厚度。该设置可使中间隔层更不易变形且位置稳定性更好。
17.作为优选，所述第一电磁线圈的中心设置第一铁芯。该设置可使第一电磁线圈的电磁力更强。
18.作为优选，所述柔性本体上还嵌设有多个第二电磁线圈，各第二电磁线圈也与电流驱动控制组件电连接，用于为各第二电磁线圈提供不同极性和大小的电流，以使通电时与相应隔层上的第一电磁线圈相互吸合，各第二电磁线圈与相应隔层上的第一电磁线圈位置对应。该设置可使柔性本体也可被隔层上的第一电磁线圈吸合，压缩效果更好。
19.作为优选，所述第二电磁线圈的中心设置第二铁芯。该设置可使第二电磁线圈的电磁力更强。
20.作为优选，所述柔性本体半潜于水中，所述进气组件包括设置在柔性本体露出水面部分上的进气口，所述进水组件包括设置在柔性本体潜在水下部分上的进水口，所述出水组件包括设置在柔性本体潜在水下部分上的出水口，所述进气口、进水口和出水口均与柔性本体内的空腔相连通。柔性本体半潜在水中，方便获取空气和水源，且出水口设置在水
下，可使出水口排出的富氧水更好地渗透到水中，且溶解的氧气也更不容易逃逸。
21.作为优选，所述进水组件还包括特斯拉阀，所述特斯拉阀的进水端与进水口相连通，出水端与柔性本体的空腔相连通。特斯拉阀内部无需设置开关，即可控制流体单向流动，不仅节能省电、而且操作方便。
22.作为优选，所述出水组件还包括设置在柔性本体上且位于出水口两侧的两个第三电磁线圈，所述第三电磁线圈也与电流驱动控制组件电连接，用于通电时控制两个第三电磁线圈吸合而关闭出水口，而断电或电流反向时控制两个第三电磁线圈分离而打开出水口。利用第三电磁线圈开合出水口，可以由电流驱动控制组件统一控制，控制更简单。
23.作为优选，所述第三电磁线圈的中心设置第三铁芯。该设置可使第三电磁线圈的电磁力更强。
24.作为优选，所述出水口为漏斗状，且靠近空腔一端的口径大于另一端的口径。柔性本体的容腔变化结合漏斗状的出水口，可仿生乌贼的喷水，具有低能耗、高效率，喷射力大的优点。
25.作为优选，所述出水口两端的硬度大于其余部分的硬度。该设置可使出水口不易发生凹陷而影响出水。
26.作为优选，所述出水口远离空腔的一端伸出到柔性本体外。该设置可使出水口排水更顺畅。
27.作为优选，所述进气组件还包括进气管路、以及设置在进气管路内的浮球，所述进气管路的上端与进气口相连通，所述进气管路的上段侧壁封闭，下段侧壁设有与柔性本体的空腔相连通的多个第二通孔，用于在空腔被压缩时由空腔内挤出的气液混合物推动浮球上升并堵住进气口，而在空腔恢复后使浮球自动回落以连通第二通孔与进气口。该进气组件结构简单，且巧妙地利用空腔的容积变化来使浮球上下运动，从而实现进气口的自动打开和关闭。
28.作为优选，所述进气管路的底端伸入到空腔内且位于其中一隔层上，所述浮球的底部还设有一永磁体，所述浮球的底部与永磁体之间还设有一弹簧，所述永磁体恰好位于该隔层的一第一电磁线圈之上，用于在该第一电磁线圈通电致柔性本体压缩时使其与永磁体相斥。该设置可弥补空腔容积变化快于浮球响应速度的缺陷，对浮球提供一及时快速的斥力，而使浮球可以快速响应空腔容积变化而堵住进气口，之后再与空腔容积变化产生的气液混合物的浮力一起作用到浮球上，而使浮球能够更加可靠地堵住进气口。
29.作为优选，所述进气管路内还固设有一导向杆，所述浮球、弹簧和永磁体均穿设在导向杆上并与导向杆上下滑动连接。该设置可利用导向杆对浮球、弹簧和永磁体的上下运动起导向作用。
30.作为优选，所述进气管路的底端伸入到空腔内并与其中一隔层相连，所述进气管路的顶端设有用于限制浮球向上运动极限位置的上限位结构。设置进气管路的底端与隔层相连，可限制浮球向下运动的极限位置，在进气管路的顶端设置上限位结构，可限制浮球向上运动的极限位置，从而可保证浮球在进气管路内可靠运动，不脱落。
31.作为优选，所述上限位结构包括设置在进气管路顶端的十字型支架，所述导向杆竖直设置在十字型支架的中心处。该上限位结构简单可靠，且方便设置导向杆。
32.作为优选，所述进气管路的上段侧壁由硬性材料制成，所述进气管路的下段侧壁
储水箱，33-缸体，34-活塞，35-开关，36-头尾的连接结构，37-两侧的连接结构，38-水位下限检测装置，39-水位上限检测装置。
具体实施方式
50.下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
51.实施例：
52.如图1-10所示，一种加压气溶式增氧装置，包括柔性本体1和电流驱动控制组件2，柔性本体1可采用硅胶制成，柔性本体1的形状可为石鳖状，电流驱动控制组件2包括控制模块和电流驱动模块，控制模块的核心部件为单片机或dsp，控制模块和电流驱动模块采用现有技术即可，所述柔性本体1的内部具有空腔3，所述空腔3内间隔设置多层隔层4，各层隔层4上均嵌设多个第一电磁线圈5和多个第一通孔6，本实施例中，多个第一电磁线圈5和多个第一通孔6沿横向和纵向方向都均匀间隔排列，如图10所示，各第一电磁线圈5均与电流驱动控制组件2电连接，用于为各第一电磁线圈5提供不同极性和大小的电流，以使通电时相邻隔层4上的第一电磁线圈5相互吸合而带动柔性本体1变形并挤压空腔3，所述柔性本体1上还设有与其内部空腔3相连通的进水组件7、进气组件8和出水组件9，用于通过进气组件8和进水组件7分别向内部空腔3输送空气和贫氧水，而通过出水组件9排放内部空腔3压缩后的富氧水，所述进水组件7和进气组件8为单向或可开合结构，所述出水组件9为可开合结构。
53.所述隔层4由上而下依次设置，各层隔层4上的第一电磁线圈5上下位置对应；所述隔层4设置奇数个，所述电流驱动控制组件2为各层隔层4上的第一电磁线圈5提供的电流，是从中间隔层4向两侧隔层4对称地逐渐递减；所述中间隔层4采用硬性材料，两侧隔层4的硬度可以小于中间隔层4的硬度，两侧隔层4既可采用硬性材料，又可采用柔性材料，本实施中，中间隔层4为硬性材料制成，例如陶瓷、硬质塑料，两侧隔层4为柔性材料制成，例如硅胶，采用硅胶方便与柔性本体1一起加工成型；所述中间隔层4的厚度大于两侧隔层4的厚度；中间隔层4的厚度和硬度较大，几乎不变形，并且中间隔层4上的第一电磁线圈5的电流最大，因此中间隔层4的位置也基本不动，只有两侧隔层4向中间隔层4吸合靠近，这样可以使得柔性本体1在获得较好的压缩变形效果的同时保持柔性本体1的稳定性。
54.还包括固定架10，所述柔性本体1的头部和尾部均与固定架10上下滑动连接，且通过锁定装置11与固定架10固定；所述柔性本体1的两侧也与固定架10上下滑动连接，头尾的连接结构36和两侧的连接结构37如图10所示；水位变化时，通过调节柔性本体1的头部和尾部的上下位置以适应水位变化，头部和尾部的位置调整好后，需再固定到固定架10上；柔性本体1变形时，由于柔性本体1两侧与固定架10上下滑动连接，因此可以防止柔性本体1发生扭转。另外，还包括设置在固定架10上的太阳能电池组件12，所述太阳能电池组件12与电流驱动控制组件2电连接，电流驱动控制组件2也安装在固定架10上。
55.所述柔性本体1上还嵌设有多个第二电磁线圈13，各第二电磁线圈13也与电流驱动控制组件2电连接，用于为各第二电磁线圈13提供不同极性和大小的电流，以使通电时与相应隔层4上的第一电磁线圈5相互吸合，各第二电磁线圈13与相应隔层4上的第一电磁线圈5位置对应；在最外层的柔性本体1上设置第二电磁线圈13，可使压缩变形效果更好。
56.所述柔性本体1半潜于水中，所述进气组件8包括设置在柔性本体1露出水面部分
上的进气口14，所述进水组件7包括设置在柔性本体1潜在水下部分上的进水口15，所述出水组件9包括设置在柔性本体1潜在水下部分上的出水口16，所述进气口14、进水口15和出水口16均与柔性本体1内的空腔3相连通，本实施例中设置了一个进气口14、一个进水口15、以及多个出水口16。
57.所述进水组件7还包括特斯拉阀17，所述特斯拉阀17的进水端与进水口15相连通，出水端与柔性本体1的空腔3相连通。
58.所述出水组件9还包括设置在柔性本体1上且位于出水口16两侧的两个第三电磁线圈18，所述第三电磁线圈18也与电流驱动控制组件2电连接，用于通电时控制两个第三电磁线圈18吸合而关闭出水口16，而断电或电流反向时控制两个第三电磁线圈18分离而打开出水口16；所述出水口16为漏斗状，且靠近空腔3一端的口径大于另一端的口径；所述出水口16两端的硬度大于其余部分的硬度；所述出水口16远离空腔3的一端伸出到柔性本体1外。
59.所述进气组件8还包括进气管路19、以及设置在进气管路19内的浮球20，所述进气管路19的上端与进气口14相连通，所述进气管路19的上段侧壁封闭，下段侧壁设有与柔性本体1的空腔3相连通的多个第二通孔21，用于在空腔3被压缩时由空腔3内挤出的气液混合物推动浮球20上升并堵住进气口14，而在空腔3恢复后使浮球20自动回落以连通第二通孔21与进气口14；所述进气管路19的底端伸入到空腔3内且位于其中一隔层4上，并与该隔层4相连，所述浮球20的底部还设有一永磁体22，所述浮球20的底部与永磁体22之间还设有一弹簧23，所述永磁体22恰好位于该隔层4的一第一电磁线圈5之上，用于在该第一电磁线圈5通电致柔性本体1压缩时使其与永磁体22相斥，永磁体22的磁极预先根据第一电磁线圈5通电产生的磁场确定；所述进气管路19内还固设有一导向杆24，所述浮球20、弹簧23和永磁体22均穿设在导向杆24上并与导向杆24上下滑动连接；所述进气管路19的顶端设有用于限制浮球20向上运动极限位置的上限位结构，而进气管路19的底端与隔层4相连，实际上是巧妙地利用隔层4作为下限位结构；所述上限位结构包括设置在进气管路19顶端的十字型支架25，所述导向杆24竖直设置在十字型支架25的中心处；所述进气管路19的上段侧壁由硬性材料制成，所述进气管路19的下段侧壁和导向杆24为弹性可变形材料制成；进气管路19的上段侧壁硬度较大，可保证进气管路19可靠进气不凹陷，而下段侧壁和导向杆24为弹性可变形材料制成，易于通过变形而适应空腔3容积的变化，并且具有较强的回弹力，可以在变形后快速恢复原状。
60.所述第一电磁线圈5的中心设置第一铁芯26，所述第二电磁线圈13的中心设置第二铁芯27，所述第三电磁线圈18的中心设置第三铁芯28；在各电磁线圈的中心设置铁芯，可使电磁线圈的吸合力更强。
61.所述柔性本体1的空腔3内还设有一液位检测装置29，所述液位检测装置29与电流驱动控制组件2电连接，液位检测装置29采用现有技术即可，这里不再赘述；该设置可利用所述液位检测装置29检测空腔内的液位，从而可以较好地控制柔性本体1的压缩和舒张节拍，更有利于提高气液的混合溶解效率。还包括一辅助增压装置30，所述辅助增压装置30包括管道31、储水箱32、缸体33、活塞34和开关35，开关35可采用电磁阀，电磁阀也与电流驱动控制组件2电连接实现自动控制，所述活塞34套设在管道31的一端外并与其固接，所述缸体33固设在柔性本体1露出水面的部分上，所述管道31设有活塞34的一端与缸体33上下滑动
连接，另一端与储水箱32相连通，所述管道31设有活塞34的一端还与柔性本体1的空腔3相连通，所述开关35设置在管道31靠近储水箱32的一端，所述储水箱32内还可以设置水位下限检测装置38和水位上限检测装置39。该设置是利用了液体的静压力与深度成正比的原理，只要将管道31设置得长且细，即可使管道31底部的液体具有较高的压强，将所述管道31与所述空腔3连通，可与电磁力一起对空腔3形成较强的压力，从而更有利于气体快速溶解到水中，进一步提高气液混合的效率，并同时有利于提高所述出水口16的喷射效率。
62.本发明加压气溶式增氧装置的工作原理如下：
63.将柔性本体1放置到水域中，调整柔性本体1的头部和尾部位置并固定在固定架10上，柔性本体1的两侧可上下滑动地安装在固定架10上；由电流驱动控制组件2控制出水组件9的两个第三电磁线圈18吸合，出水口16关闭；设置在柔性本体1潜在水下部分上的进水口15，通过特斯拉阀17向柔性本体1内部的空腔3单向输送贫氧水，进气组件8的浮球20在重力作用下，下沉到进气管路19的下部，此时进气口14进入的空气通过进气管路19下段侧壁的第二通孔21，进入到柔性本体1的空腔3内，至此，进水口15输入的贫氧水和进气口14输入的空气在柔性本体1的空腔3内混合，图1-5示意了增氧装置未压缩时的状态；当液位检测装置29检测到贫氧水加注完成后，使第一电磁线圈5和第二电磁线圈13通电产生磁场，利用电流驱动控制组件2控制各第一电磁线圈5和第二电磁线圈13的电流极性和大小，以使相邻隔层4上的第一电磁线圈5相互吸合、以及柔性本体1上的第二电磁线圈13与相应隔层4上的第一电磁线圈5相互吸合，从而带动柔性本体1变形并挤压柔性本体1内的空腔3；与此同时，与浮球20位置相应的第一电磁线圈5通电致柔性本体1压缩的同时会产生与永磁体22相斥的磁场，从而在空腔3被压缩初期，即可驱动浮球20向上运动并关闭进气口14，响应速度非常快，之后的压缩过程，空腔3内的气液混合物会通过隔层4上的第一通孔6和进气管路19下段侧壁上的第二通孔21挤压到进气管路19内，压入进气管路19内的气液混合物会对浮球20产生向上的浮力，从而可与第一电磁线圈5产生的斥力一起将浮球20牢牢顶靠在进气口14处，此时进气口14和出水口16均封闭，进水口15由于特斯拉阀17的单向性，只进水不出水，因此对于空腔3内的气液混合物来说，空腔3是一个封闭的空间，气液混合物在被压缩的过程中会使空腔3的压力不断升高，而空气又无法逃逸，因此只会加速空腔3内的空气快速溶解到水体中，而使空腔3内形成富氧水；在利用电磁力使柔性本体1变形并对气液混合腔施加压力的同时，还打开开关35，使辅助增压装置30也工作，辅助增压装置30的细长管道31内的液体会在底部获得较高的压强，将其排放到空腔3内，会辅助电磁力一起对空腔3施加压力，从而更有利于气体快速溶解到液体中，且由于该辅助增压装置30利用管道31内的细长液柱产生增压，因此效率更高，更加节能省电；在空腔3被压缩变形的过程中，进气管路19的下段和导向杆24也会变形以适应空腔3容积变化；接着，关闭开关35，同时由电流驱动控制组件2控制出水组件9的两个第三电磁线圈18，以使两个第三电磁线圈18产生相斥的磁场而将出水口16打开，至此高压的富氧水即可通过出水口16喷射出去，管道31内的液体会逐步排放到空腔3内，图6-9示意了增氧装置压缩后的状态，通过控制第一电磁线圈5和第二电磁线圈13的电流，即可在出水口16处产生脉动喷射，脉动喷射出水效率高、喷射压力大；当空腔3内需要重新补充贫氧水和空气时，控制第一电磁线圈5和第二电磁线圈13断电或电流反向，即可使柔性本体1和空腔3恢复原状，同时进气管路19的下段和导向杆24也会快速恢复原状，然后再重复上述步骤，即可将水域中的贫氧水源源不断地转换成富氧水。