空爆式水中空气高效提取装置的制作方法

本发明涉及水下应用领域，具体为空爆式水中空气高效提取装置。

背景技术：

千百年来人们都梦想着和能鱼一样可以在水中遨游，不必受限于换气的困扰。特别是潜水爱好者在水下潜水过程中总是不住的观察气瓶中的氧气存量。水中存在着大量的空气，制造一个可以从水中有效快速的提取空气的水肺是很多人的梦想。

先说说人造鳃的历史：从上世纪60年代起，明尼苏达大学化工系的cussler就提出了用聚二甲基硅氧烷这样的膜材料实现从水中分离溶解氧的想法。他甚至还做出了一个样机，能供一只小狗呼吸。但远远达不到供人呼吸的程度。上世纪90年代，日本的富士系统公司为了展示他们新一代的非对称聚二甲基硅氧烷有多棒，也做过一个人造鳃，不过其体积非常大，有一个多冰箱那么大，在演示时需要推着在水里不断前进来获取足够的氧气，而且只维持潜水员正常呼吸了18分钟。

20世纪以来，先后有至少两个组对人造鳃做过严肃的科学研究。早稻田大学化工系的kiyotakasakai组在2003到2005年发过几篇文章，大概的原理是用疏水的中空纤维膜作为人造鳃，膜外与外界水体接触，膜内用泵驱动可富氧的液体通过，再从另一侧通过加热或光照的方式将富氧液体中的氧气释放出来。但是，无论怎样优化，都无法将维持这套系统提供一个人足够正常呼吸(仅仅是静息时)的氧气的能耗降低到150w以下。虽然氧气的来源理论上是解决了，但电源又成了问题。

美国凯斯西储大学化工系的hariharabaskaran也曾经拿到过美国海军的经费与其他公司合作研发人造鳃，他们的思路是用微流控芯片取代中空纤维膜作为人造鳃的鳃体。这样做的好处，是因为微流控芯片是通过光刻技术“打印”出来的，所以可以设计管道的形状从而将效率最大化。事实上，凯斯西储大学还试着用这一技术实现人工肺。然而，这个项目最终也不了了之。微流控芯片加工的成本要大大高于中空纤维膜，而且怎样把这么多微流控芯片集成起来也是问题。另外，还是需要一个泵来驱动水流过这些微通道。

本专利发明的一种从水中提取空气的方法可以在低能耗的情况下提取水中的空气并直接供给潜水员或者潜水艇等使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供空爆式水中空气高效提取装置，其能够高效快速的将水中的空气提取出来，从而满足人在水下的工作和生活对氧气的需求，从而能够扩大人类生活的空间。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：空爆式水中空气高效提取装置，包括竖直方向上设置的气化室，所述气化室的上方连接有渐缩罩，所述渐缩罩的上方设置有集气罩，所述集气罩的上方连接有气体输出管，所述集气罩内设置有与所述气体输出管连接的气体收集筒，所述气体收集筒的侧壁上均匀设置有过气孔，所述气体收集筒的底部设置有集气盖，所述气化室上设置有空爆机构；

所述空爆机构包括设置在所述气化室一侧的进水孔，所述气化室的另一侧设置有与所述进水孔正对的出水孔，所述气化室的侧面均匀固定设置有防水的驱动电机，所述驱动电机连接有驱动轴，所述驱动轴连接有驱动水从所述进水孔流向所述出水孔的螺旋桨。

通过上述技术方案，防水的驱动电机带动驱动轴和螺旋桨进行旋转，使得水从进水孔流向出水孔；螺旋桨在旋转的时候，叶片的背水面会产生局部真空(或是压力较周围的水要小)，由于这部分的水压力急速变小，因此溶解在水中的空气便逸散出来，因而产生了大量的气泡；产生的气泡在气化室内逐渐上升，逐渐通过渐缩罩进入集气罩，当集气罩内的气体逐渐聚集，气体的压力增大因而将集气罩内的水分都排开，从而完成了对于空气的收集；通过集气罩内的气体收集筒和过气孔，气体便流通到气体输出管当中，集气盖的设置能够起到避免水溅起的作用；综上，该装置能够利用螺旋桨的转动使得空气从水中逸散出来，并且进行良好的收集，能够满足水下工作和生活的用氧气需求，相对于其他的制氧方式，具有成本低廉的优点。

优选的，所述出水孔的位置高于所述进水孔的位置。

通过上述技术方案，使得出水孔的位置高于进水孔的位置，因此经过螺旋桨的水流在气化室内具有更长的流动路径，更加有利于气泡在气化室内的聚集，有利于增大气泡的总的收集量。

优选的，所述渐缩罩和所述集气罩间设置有过滤网。

通过上述技术方案，过滤网能够防止水中的杂物进入到集气罩当中，有利于该装置长期进行使用。

优选的，所述气体输出管连接有位于所述集气罩内的自动增压机构。

通过上述技术方案，自动增压机构能够使得集气罩内的气体能够在经过一段时间聚集后，具有一定的工作压力，从而更好的完成对于收集后的气体的使用。

优选的，所述自动增压机构，包括与所述气体输出管连接的竖直设置的开关筒，所述开关筒的侧面设置有开关孔，所述开关筒内密封滑移连接有开关活塞，所述开关活塞的下方连接有开关杆，所述开关杆的下端连接有浮球。

通过上述技术方案，当开始进行空气提取，气化室内的气泡在水中进行上浮，并且运动到集气罩当中进行聚集，气体逐渐聚集因而气体的压力也变大，因此水位也开始相应的下降，因此浮球和开关活塞也开始下降，下降的过程中，开关孔能够将集气罩内部空间与开关筒的内部空间联通，从而在完成增压后从气体输出管中进行气体的输出和使用。

优选的，所述过滤网的下方均匀设置有二次搅动结构，所述二次搅动机构包括均匀设置的拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的下方均匀设置有配重物。

通过上述技术方案，由于过滤网的下方的位置存在紊流，紊流会带动拉伸弹簧和配重物不规则的移动，从而再次对液体产生一定的搅拌作用，有利于小气泡聚集成为大气泡，从而更加快速的完成气泡的聚集。

优选的，所述拉伸弹簧上均匀设置有扰流叶片。

通过上述技术方案，扰流叶片能够增强拉伸瘫痪的搅拌作用

优选的，所述配重物为倒锥体形状的配重物。

通过上述技术方案，倒锥体形状的配重物其侧面的面积较大，更容易受到紊流的影响，从而更好地起到搅拌的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)该装置能够利用螺旋桨的转动使得空气从水中逸散出来，并且进行良好的收集，能够满足水下工作和生活的用氧气需求，相对于其他的制氧方式，具有成本低廉的优点；

(2)使得出水孔的位置高于进水孔的位置，因而驱动轴处于倾斜向上的设置，因此经过螺旋桨的水流在气化室内具有更长的流动路径，更加有利于气泡在气化室内的聚集，有利于增大气泡的总的收集量；

(3)自动增压机构能够使得集气罩内的气体能够在经过一段时间聚集后，具有一定的工作压力，从而更好的完成对于收集后的气体的使用；

(4)由于过滤网的下方的位置存在紊流，紊流会带动拉伸弹簧和配重物不规则的移动，从而再次对液体产生一定的搅拌作用，有利于小气泡聚集成为大气泡，从而更加快速的完成气泡的聚集。

附图说明

图1为本发明第一视角的立体结构示意图；

图2为本发明第二视角的立体结构示意图；

图3为本发明俯视结构示意图；

图4为图3中a-a的截面结构示意图；

图5为图4中b的局部放大结构示意图。

图中：1、气化室；2、渐缩罩；3、集气罩；4、气体输出管；5、气体收集筒；6、过气孔；7、集气盖；8、进水孔；9、出水孔；10、驱动电机；11、驱动轴；12、螺旋桨；13、过滤网；14、开关筒；15、开关孔；16、开关活塞；17、开关杆；18、浮球；19、拉伸弹簧；20、配重物；21、扰流叶片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：

空爆式水中空气高效提取装置，包括竖直方向上设置的气化室1，气化室1的上方连接有渐缩罩2，渐缩罩2的上方设置有集气罩3。渐缩罩2和集气罩3间设置有过滤网13。过滤网13能够防止水中的杂物进入到集气罩3当中，有利于该装置长期进行使用。集气罩3的上方连接有气体输出管4，集气罩3内设置有与气体输出管4连接的气体收集筒5，气体收集筒5的侧壁上均匀设置有过气孔6，气体收集筒5的底部设置有集气盖7，气化室1上设置有空爆机构。

空爆机构包括设置在气化室1一侧的进水孔8，气化室1的另一侧设置有与进水孔8正对的出水孔9，气化室1的侧面均匀固定设置有防水的驱动电机10，驱动电机10连接有驱动轴11，驱动轴11连接有驱动水从进水孔8流向出水孔9的螺旋桨12。本实施例当中，出水孔9的位置高于进水孔8的位置。使得出水孔9的位置高于进水孔8的位置，因此经过螺旋桨12的水流在气化室1内具有更长的流动路径，更加有利于气泡在气化室1内的聚集，有利于增大气泡的总的收集量。

该装置的工作原理：防水的驱动电机10带动驱动轴11和螺旋桨12进行旋转，使得水从进水孔8流向出水孔9；螺旋桨12在旋转的时候，叶片的背水面会产生局部真空(或是压力较周围的水要小)，由于这部分的水压力急速变小，因此溶解在水中的空气便逸散出来，因而产生了大量的气泡；产生的气泡在气化室1内逐渐上升，通过渐缩罩2进入集气罩3，当集气罩3内的气体逐渐聚集，气体的压力增大因而将集气罩3内的水分都排开，从而完成了对于空气的收集；通过集气罩3内的气体收集筒5和过气孔6，气体便流通到气体输出管4当中，集气盖7的设置能够起到避免水溅起的作用。

此外本实施例，还做出了以下改进：

1、气体输出管4连接有位于集气罩3内的自动增压机构。自动增压机构能够使得集气罩3内的气体能够在经过一段时间聚集后，具有一定的工作压力，从而更好的完成对于收集后的气体的使用。

自动增压机构，包括与气体输出管4连接的竖直设置的开关筒14，开关筒14的侧面设置有开关孔15，开关筒14内密封滑移连接有开关活塞16，开关活塞16的下方连接有开关杆17，开关杆17的下端连接有浮球18。当开始进行空气提取，气化室1内的气泡在水中进行上浮，并且运动到集气罩3当中进行聚集，气体逐渐聚集因而气体的压力也变大，因此水位也开始相应的下降，因此浮球18和开关活塞16也开始下降，下降的过程中，开关孔15能够将集气罩3内部空间与开关筒14的内部空间联通，从而在完成增压后从气体输出管4中进行气体的输出和使用。

2、过滤网13的下方均匀设置有二次搅动结构，二次搅动机构包括均匀设置的拉伸弹簧19，拉伸弹簧19的下方均匀设置有配重物20。由于过滤网13的下方的位置存在紊流，紊流会带动拉伸弹簧19和配重物20不规则的移动，从而再次对液体产生一定的搅拌作用，有利于小气泡聚集成为大气泡，从而更加快速的完成气泡的聚集。

3、拉伸弹簧19上均匀设置有扰流叶片21。扰流叶片21能够增强拉伸瘫痪的搅拌作用。配重物20为倒锥体形状的配重物20。倒锥体形状的配重物20其侧面的面积较大，更容易受到紊流的影响，从而更好地起到搅拌的作用。

综上所述，本发明的有益效果是：(1)该装置能够利用螺旋桨12的转动使得空气从水中逸散出来，并且进行良好的收集，能够满足水下工作和生活的用氧气需求，相对于其他的制氧方式，具有成本低廉的优点；(2)使得出水孔9的位置高于进水孔8的位置，因而驱动轴11处于倾斜向上的设置，因此经过螺旋桨12的水流在气化室1内具有更长的流动路径，更加有利于气泡在气化室1内的聚集，有利于增大气泡的总的收集量；(3)自动增压机构能够使得集气罩3内的气体能够在经过一段时间聚集后，具有一定的工作压力，从而更好的完成对于收集后的气体的使用；(4)由于过滤网13的下方的位置存在紊流，紊流会带动拉伸弹簧19和配重物20不规则的移动，从而再次对液体产生一定的搅拌作用，有利于小气泡聚集成为大气泡，从而更加快速的完成气泡的聚集。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。