本發(fā)明涉及一種液氣混合裝置,且特別涉及一種用于增加水下含氧量的液氣混合裝置。
背景技術(shù):
各國的養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá),養(yǎng)殖了各式各樣的水生動植物,但由于一般的養(yǎng)殖區(qū)多是圈地所建造而成的水池,所以水中的氧容量容易被消耗殆盡。當(dāng)水池中的氧容量過低時,不僅會使得生物無法吸收到足夠的氧氣而死亡,也會使得水中的生物排泄物無法被硝化菌消化而影響水池的品質(zhì),造成生物不健康或是死亡數(shù)量增加。
為了解決溶氧量過低的問題,有業(yè)者發(fā)展出水下增氧機或稱液氣混合裝置,其主要是利用打水車的結(jié)構(gòu),拍打水面使池水與空氣接觸而增加溶氧量,然此種方式的噪音較大,耗電量較高,且提高溶氧量的效果有限,因此有研究者又開發(fā)其他型態(tài)的水下增氧機,其主要包含導(dǎo)管將氣體導(dǎo)入水下,并通過驅(qū)動水下的葉片擾動水流增加溶氧量。然而,此種方式仍無法有效地將溶氧量提高。
因此,如何改善上述問題,有效增加溶氧量,成為相關(guān)研究者努力的目標(biāo)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種液氣混合裝置,可以有效提升水下的溶氧量。而且本發(fā)明的液氣混合裝置可包含動態(tài)式的應(yīng)用及靜態(tài)式的應(yīng)用。
本發(fā)明的一個動態(tài)式應(yīng)用的實施方式在于提供一種液氣混合裝置,其包含導(dǎo)管及至少一個水下單元。導(dǎo)管供氣體流動并包含多個分流管供氣體分流,水下單元設(shè)置于水面下且包含多個氣管分別與分流管連通,各氣管間隔排列。各氣管包含管壁及多個孔洞,孔洞設(shè)置于管壁。其中每一氣管的管壁與其相鄰另一氣管的管壁之間包含最小間距供水流流過,水流流經(jīng)最小間距時流速大于原先流速,且氣體按伯努利定律效果從孔洞流入水流中。
借此,利用氣管管壁間的最小間距設(shè)計,使得管壁與管壁間形成類似文丘里管(Venturi Tube)的形狀,產(chǎn)生伯努利效應(yīng)(Bernoulli Effect),使水流流速變快產(chǎn)生負(fù)壓吸引氣體從孔洞內(nèi)流出,而達(dá)到更好的氣液混合效果。
根據(jù)前述動態(tài)式的液氣混合裝置,其中,氣管的管壁可以包含上管壁與連接上管壁的下管壁,上管壁與下管壁對稱設(shè)置。且上管壁可以包含第一上管部,第二上管部,及中間上管部分別連接第一上管部及第二上管部。下管壁可以包含中間下管部,第一下管部分別連接第一上管部及中間下管部,以及第二下管部分別連接第二上管部及中間下管部。借此上管壁與下管壁形成六角柱形狀的空間供氣體容置,且孔洞設(shè)置于中間上管部與中間下管部。其中,設(shè)置于任一中間上管部或任一中間下管部的孔洞可以是交錯排列設(shè)置。另外,液氣混合裝置可以還包含驅(qū)動單元,用于驅(qū)動水下單元旋轉(zhuǎn),且各氣管平行排列。
本發(fā)明的另一個動態(tài)式應(yīng)用的實施方式的在于提供一種液氣混合裝置,其包含導(dǎo)管、至少兩個水下單元及保護罩。導(dǎo)管供氣體流動且包含多個分流管供氣體分流,水下單元設(shè)置于水面下且包含多個氣管分別與分流管連通,各氣管間隔排列。各氣管包含管壁及多個孔洞,孔洞設(shè)置于管壁。保護罩呈中空形狀,且包含露出部、連接露出部的沉水部及多個開孔。露出部環(huán)設(shè)于導(dǎo)管,沉水部環(huán)設(shè)于分流管及水下單元,多個開孔則設(shè)置于露出部及沉水部。其中每一氣管的管壁與其相鄰另一氣管的管壁之間包含最小間距供水流流過,水流流經(jīng)最小間距時流速大于原先流速,且氣體按伯努利定律效果從孔洞流入水流中。
根據(jù)前述動態(tài)式的液氣混合裝置,其中管壁包含上管壁與連接上管壁的下管壁,上管壁與下管壁對稱設(shè)置。每一水下單元可以呈長方體且包含虛擬中心線,虛擬中心線與垂直水面的水深方向夾有角度,角度小于90度。
根據(jù)前述動態(tài)式的液氣混合裝置,可以還包含驅(qū)動單元,用于驅(qū)動水下單元旋轉(zhuǎn)。另外,保護罩可以還包含隔水件及接續(xù)件,隔水件環(huán)設(shè)于沉水部,而接續(xù)件連接沉水部遠(yuǎn)離露出部的一端。
借此,在動態(tài)式的應(yīng)用當(dāng)中,通過管壁形狀的設(shè)計及孔洞的配置,可以使水流流速加快,并在通過孔洞時產(chǎn)生負(fù)壓將氣體帶入水流內(nèi),產(chǎn)生微氣泡提高溶氧量,且孔洞的交錯設(shè)置可以有助于提高微氣泡的產(chǎn)量。當(dāng)上下管壁對稱設(shè)置,搭配水下單元呈長方體且虛擬線中心與水深方向夾角小于90度時,水下單元可以被馬達(dá)驅(qū)動順時針旋轉(zhuǎn)或逆時針旋轉(zhuǎn),進而帶動水流與氣泡上升或下沉。保護罩則可以避免水下生物被卷入水下單元內(nèi)而造成損害,再配合隔水件與接續(xù)件的設(shè)置則有助于增加水流循環(huán)。
本發(fā)明的一個靜態(tài)式應(yīng)用的實施方式在于提供一種液氣混合裝置,其包含導(dǎo)管及至少一個水下單元。導(dǎo)管供氣體流動并包含多個分流管供氣體分流,水下單元設(shè)置于水面下且包含多個氣管分別與分流管連通,各氣管間隔排列。各氣管包含管壁及多個孔洞,孔洞設(shè)置于管壁。其中每一氣管的管壁與其相鄰另一氣管的管壁之間包含最小間距供水流流過,水流流經(jīng)最小間距時流速大于原先流速,且氣體按伯努利定律效果從孔洞流入水流中。
根據(jù)前述靜態(tài)式的液氣混合裝置,其中,氣管的管壁可以包含上管壁與連接上管壁的下管壁,上管壁與下管壁對稱設(shè)置。且上管壁可以包含第一上管部,第二上管部,及中間上管部分別連接第一上管部及第二上管部。下管壁可以包含中間下管部,第一下管部分別連接第一上管部及中間下管部,以及第二下管部分別連接第二上管部及中間下管部。借此上管壁與下管壁形成六角柱形狀的空間供氣體容置,且各氣管平行排列。另外,水下單元可以還包含入水端及相反設(shè)置的出水端,前述的液氣混合裝置可以還包含水管及沉水馬達(dá),沉水馬達(dá)設(shè)置于水管內(nèi),且水管與入水端相連通。
借此,在靜態(tài)式的應(yīng)用當(dāng)中,通過管壁形狀的設(shè)計及孔洞的配置,可以使水流流速加快,并在通過孔洞時產(chǎn)生負(fù)壓將氣體帶入水流內(nèi),產(chǎn)生微氣泡提高溶氧量。再利用水管與沉水馬達(dá)的設(shè)置,直接加壓水流,使水流流經(jīng)水下單元的速度更快,提升微氣泡的產(chǎn)生速度。
附圖說明
圖1為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的一個實施例的一種液氣混合裝置的立體示意圖;
圖2為圖1的側(cè)視示意圖;
圖3為圖1的水下單元沿割面線3-3的剖視示意圖;
圖4為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的另一個實施例的一種液氣混合裝置的正面剖面示意圖;
圖5為圖4的保護罩立體示意圖;
圖6為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的又一個實施例的一種液氣混合裝置的正面剖面示意圖;
圖7為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的再一個實施例的一種液氣混合裝置的立體示意圖;以及
圖8為根據(jù)本發(fā)明靜態(tài)式的一個實施例的一種液氣混合裝置的正視剖面示意圖。
具體實施方式
在本說明書中,將本發(fā)明的液氣混合裝置的實施例分為動態(tài)式的應(yīng)用與靜態(tài)式的應(yīng)用來說明,所謂動態(tài)式的應(yīng)用是指本發(fā)明的液氣混合裝置在水下時會旋轉(zhuǎn)動作,進而帶動水流流過水下單元,其相關(guān)附圖為圖1~7;而靜態(tài)式的應(yīng)用是指本發(fā)明的液氣混合裝置在水下時不會旋轉(zhuǎn)動作,而是通過馬達(dá)加 壓水流而流過水下單元,其相關(guān)附圖為圖8。
請參閱圖1。圖1為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的一個實施例的一種液氣混合裝置100的立體示意圖。液氣混合裝置100,其包含導(dǎo)管300及兩個水下單元400。
導(dǎo)管300供氣體310流動,且導(dǎo)管300包含中心線X1。導(dǎo)管300的一端是進氣端,另一端則包含有六個分流管320供氣體310分流。導(dǎo)管300的進氣端可以僅是一個進氣口,而不限于此。
水下單元400設(shè)置于水面610下,包含架體420及三個氣管410,各氣管410間隔平行排列的設(shè)置在架體420內(nèi)且與各分流管320相連通。液氣混合裝置100可以還包含驅(qū)動單元,驅(qū)動單元可以驅(qū)動導(dǎo)管300旋轉(zhuǎn),進而帶動水下單元400旋轉(zhuǎn),驅(qū)動單元可包含馬達(dá)及多個齒輪或傳動機構(gòu),但不限于此。
請參閱圖2與圖3。圖2為圖1的側(cè)視示意圖,圖3為圖1的水下單元400沿割面線3-3的剖視示意圖。氣管410包含管壁430及多個孔洞440,其中管壁430包含上管壁431及與上管壁431連接的下管壁435,上管壁431與下管壁435形狀相同,兩者對稱設(shè)置。上管壁431包含第一上管部432,第二上管部434,及中間上管部433分別連接第一上管部432及第二上管部434。下管壁435包含中間下管部437,第一下管部436分別連接第一上管部432及中間下管部437,以及第二下管部438分別連接第二上管部434及中間下管部437。因此上管壁431與下管壁435形成六角柱形狀的空間439,氣體310容置于空間439內(nèi),且孔洞440設(shè)置于中間上管部433與中間下管部437。氣體310可從孔洞440向外流出。
由于氣管410呈六角柱狀,所以各氣管410間的間距非呈定值,各氣管410的管壁430與其相鄰氣管410的管壁430之間,包含有最小間距d,此最小間距d可供水流450流過。詳細(xì)的說,架體420在前側(cè)A1與后側(cè)A2有開口421與開口422,因此可供水流450流過;水流450的原先流速為V1,當(dāng)水流450流過最小間距d時的流速為變?yōu)閂2,由于各氣管410間的間距非呈定值,因此使得水流450的路徑發(fā)生窄縮,導(dǎo)致流速V2大于原先流速V1, 產(chǎn)生負(fù)壓,使氣體310被吸引而從孔洞440流出,達(dá)到液氣混合效果。
在本實施例中,氣管410遠(yuǎn)離分流管320的一端是封閉的,另外,架體420除了包含開口421與開口422外,其他四面皆為封閉,此種設(shè)計除了可以加強氣管410間的固定以避免氣管410被水流450沖散外,也使得氣體310只能從孔洞440內(nèi)流出而產(chǎn)生微氣泡,進而有效溶于水中。當(dāng)然,在其他實施例中,架體420也可以有其他開口,且其他開口也可以設(shè)計為其他形狀,而氣管410的數(shù)量也可以是三個以上但需和分流管320的數(shù)目相配合,水下單元400的數(shù)量也可以是兩個以上,不受上述公開所限制。
另外,在本實施例中,孔洞440僅設(shè)置于中間上管部433與中間下管部437,且設(shè)置在同一中間上管部433或同一中間下管部437的孔洞440交錯排列設(shè)置,通過較快的流速V2吸引氣體310流出。但孔洞440也可以設(shè)置在管壁430的其他地方,不受上述公開限制。
請參閱圖4及圖5。圖4為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的另一個實施例的一種液氣混合裝置110的正面剖面示意圖,圖5為圖4的保護罩700立體示意圖。在本實施例中,和前述實施例相同處不再描述,只說明和前述實施例的不同處。
液氣混合裝置110還包含有保護罩700,保護罩700呈中空圓筒形狀,包含露出部710、沉水部730及多個開孔720。露出部710露出于水面610,而且露出部710套設(shè)于導(dǎo)管300。沉水部730連接露出部710,且沉水部730套設(shè)于分流管320及水下單元400。
在此要特別說明的是,露出部710與沉水部730是一體成形,且無明顯的分隔線;保護罩700露出水面610的部分即為露出部710,而在水面610下的部分即是沉水部730。露出部710與沉水部730都設(shè)置有開孔720,開孔720優(yōu)選設(shè)置在露出部710靠近水面610的部分,以及設(shè)置在沉水部730靠近水面610的部分及靠近水下單元400的部分,且保護罩700掛設(shè)于浮臺上。保護罩700靠近水面610的一端為開放端,遠(yuǎn)離水面610的一端為封閉端,但封閉端也設(shè)置有開孔720。開孔720的大小可配合水下水物的大小,避免水下 生物被吸入而造成損傷。
保護罩700還包含隔水件740,隔水件740環(huán)設(shè)在沉水部730上,而不遮住開孔720。在本實施例中,保護罩700可是抗氧化及腐蝕的金屬細(xì)網(wǎng),加設(shè)開孔720。而在其他實施例中,也可以不另外設(shè)置開孔720,僅以細(xì)網(wǎng)間的網(wǎng)格讓水流入。隔水件740可選用抗紫外線照射、耐水中酸堿鹽的環(huán)境或成本低廉且重量輕的材質(zhì)制成,而且尼龍纖維布、帆布、麻布、瓦楞形、壓克力波浪板、木片、或竹片都是可以用來當(dāng)作隔水件740的材料,這些材料均可就地取材,不但可降低制造成本,還兼具環(huán)保的再利用。隔水件740可以用鐵絲或細(xì)繩或其他方式固定于沉水部730,不受上述限制。
請參閱圖6。圖6為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的又一個實施例的一種液氣混合裝置120的正面剖面示意圖。在本實施例中,和前述實施例相同處不再描述,只說明和前述實施例的不同處。
保護罩700b呈中空筒形狀,包含露出部710、多個開孔720、沉水部730、隔水件740及接續(xù)件750。露出部710、多個開孔720、沉水部730及隔水件740和圖5類似。接續(xù)件750連接沉水部730遠(yuǎn)離露出部710的一端,且接續(xù)件750是防水材質(zhì)。接續(xù)件750可選用抗紫外線照射、耐水中酸堿鹽的環(huán)境或成本低廉且重量輕的材質(zhì)制成,而且尼龍纖維布、帆布、麻布、瓦楞形、壓克力波浪板、木片、或竹片都是可以用來當(dāng)作接續(xù)件750的材料。在其它實施例中,接續(xù)件750也可以是先以細(xì)網(wǎng)為主體,在細(xì)網(wǎng)外側(cè)再圍上隔水件,此作法可以增加接續(xù)件750穩(wěn)固性。當(dāng)然接續(xù)件750也可以是以其它型式制成,只要可以隔絕接續(xù)件750內(nèi)外的水,使水流僅能從接續(xù)件750的上下端進出,達(dá)到水流上下循環(huán)的目的即可。
請參閱圖7。圖7為根據(jù)本發(fā)明動態(tài)式的再一個實施例的一種液氣混合裝置130的立體示意圖。與前述實施例相同處在此不再描述,僅敘述不同處。
液氣混合裝置130的導(dǎo)管300b包含有四個分流管320b。水下單元400b包含兩個氣管410b及架體420b,兩個氣管410b間隔平行設(shè)置于架體420b內(nèi), 且兩個氣管410b分別與兩分流管320b連通。氣管410b包含管壁430b及多個孔洞440b設(shè)置在管壁430b上,管壁430b呈橢圓柱狀,且每一氣管410b的管壁430b與相鄰氣管410b的管壁430b間包含最小間距d1。水下單元400b呈長方體形狀且包有虛擬中心線I1,虛擬中心線I1與垂直水面610的水深方向A3夾有角度a,角度a小于90度。當(dāng)然,在其他實施例中,氣管410的形狀呈六角柱狀,即與圖1相同形狀,且氣管410b數(shù)量也可以是三個以上,不以本實施例公開為限。當(dāng)導(dǎo)管300b被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時,其帶動水下單元400b順時針或逆時針轉(zhuǎn)動時,水下單元400b會帶動水流上升或下沉,本實施例中的水下單元400b傾斜設(shè)計,有助于旋轉(zhuǎn)時的水流帶動。
上述實施例的液氣混合裝置100~130,都是利用水下單元400或400b在水下旋轉(zhuǎn),使水流通過帶動氣體流出,屬于動態(tài)式的應(yīng)用。而靜態(tài)式的應(yīng)用請參閱圖8,圖8為根據(jù)本發(fā)明靜態(tài)式的一個實施例的一種液氣混合裝置140的正視剖面示意圖。本實施例的液氣混合裝置140的水下單元是靜置于水下,再利用馬達(dá)加壓的方式讓水流通過,詳細(xì)說明如下。
液氣混合裝置140包含導(dǎo)管300c、水下單元400c、水管840及沉水馬達(dá)810。導(dǎo)管300c在水面610上的一端為進氣端。氣體310由進氣端進入導(dǎo)管300c中。導(dǎo)管300c的另一端有三個分流管320c。水下單元400c的構(gòu)造和圖1中的水下單元400類似在此不再描述。水下單元400c在前側(cè)A1有入水端460c,在后側(cè)A2有出水端470c,入水端460c連接水管840的一端。水管840是軟管,可彎曲設(shè)置于水中。另外,液氣混合裝置140還包含有葉片811設(shè)置于沉水馬達(dá)810,過濾件830設(shè)置于水管840的另一端,保護部820設(shè)置于過濾件830遠(yuǎn)離水管840的一端。沉水馬達(dá)810設(shè)置于水管840內(nèi)帶動葉片811旋轉(zhuǎn)。
過濾件830低于水面610,保護部820為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),保護部820有一部分設(shè)置于水面610下。過濾件830用來過濾水中的異物,保護部820則避免水下及空中的生物被吸入造成損害。詳細(xì)的說,當(dāng)沉水馬達(dá)810驅(qū)動葉片811旋轉(zhuǎn)時,水流850從保護部820的網(wǎng)格內(nèi)被吸入,經(jīng)由過濾件830過濾后流 入水管840,而由于水管840與入水端460c相通,因此水流850經(jīng)過水下單元400c,并帶動氣體310流出產(chǎn)生微氣泡,使微氣泡混合于水流850中由出水端470c流出,使液氣混合。在其他實施例中,不一定要使用沉水馬達(dá)810,也可以使用一般馬達(dá)而設(shè)置于水面610上,馬達(dá)軸心伸入水面610下帶動葉片也可以達(dá)到相同效果。而保護部820也可以完全沉于水中,不以部分露出水面610為限。在本實施例中,浮臺860是用來避免保護部820整個沉入水底,而當(dāng)保護部820要完全沉于中水時,不需要再設(shè)置浮臺860。
在本實施例中,沉水馬達(dá)810與葉片811的位置和水下單元400間具有很大的高度落差,如此可以利用水的位能來轉(zhuǎn)換成水的動力,加快水流850進入水下單元400的速度,增加溶氧量。另外,沉水馬達(dá)810與葉片811的位置和水下單元400間可具有很大的水平距離,如此可以增加不同位置的水循環(huán),使水中各處的溶氧量都可以有效提升。
由上述的實施方式可知,本發(fā)明具有下列優(yōu)點:
一、無論動態(tài)式或靜態(tài)式的應(yīng)用下,本發(fā)明的液氣混合裝置均可通過氣管與相鄰氣管間包含最小間距的設(shè)計,使得管壁與管壁間形成類似文丘里管的形狀,產(chǎn)生伯努利效應(yīng),可使水流流經(jīng)最小間距時的流速大于原先流速,通過這種水流流速的改變,可以產(chǎn)生負(fù)壓吸引氣體從孔洞內(nèi)流出,而達(dá)到更好的氣液混合效果。
二、無論動態(tài)式或靜態(tài)式的應(yīng)用下,當(dāng)氣管的形狀設(shè)計為六角柱狀時,均可以讓水流流經(jīng)中間上管部及中間下管部的時間較長,以吸引更多的氣體從孔洞內(nèi)流出,若再搭配孔洞的交錯設(shè)置或氣管的平行排列,可以有助于提高微氣泡的產(chǎn)量。
三、在動態(tài)式的應(yīng)用下,本發(fā)明的液氣混合裝置可進一步利用驅(qū)動單元驅(qū)動水下單元旋轉(zhuǎn)時,有助于水流的帶動。若當(dāng)水下單元呈長方體且虛擬線中心與水深方向夾角小于90度,再搭配上下管壁的對稱設(shè)置時,水下單元可以被馬達(dá)驅(qū)動順時針旋轉(zhuǎn)或逆時針旋轉(zhuǎn),進而帶動水流與氣泡上升或下沉, 有助于水的循環(huán)并有利于溶氧量的提升。
四、在動態(tài)式的應(yīng)用下,當(dāng)本發(fā)明的液氣混合裝置還包含保護罩時,可以避免水下生物被卷入水下單元內(nèi)而造成損害,而隔水件可限制水流僅能從靠近水面處及靠近水下單元處進出,因此會有利于水流循環(huán)。當(dāng)保護罩還包含接續(xù)件設(shè)置在沉水部遠(yuǎn)離露出部的一端時,則可使接續(xù)件往水底延伸,帶動底部的水流進入水下單元,增加底部的水流循環(huán)。
五、在靜態(tài)式的應(yīng)用下,本發(fā)明的液氣混合裝置可采用水下單元靜置于水下并搭配使用水管與沉水馬達(dá)搭配,可以直接加壓水流,使流速更快,加快微氣泡的產(chǎn)生速度。
雖然本發(fā)明已以實施方式公開如上,然其并非用于限定本發(fā)明,任何本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),可作各種不同的選擇和修改,因此本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。