一种潜水曝气机制造技术

本发明专利技术提出了一种潜水曝气机，属于污水处理设备技术领域，针对目前的潜水曝气机所存在的问题，对其进行的改进包括：

【技术实现步骤摘要】
一种潜水曝气机


[0001]本专利技术属于污水处理设备
，具体涉及一种潜水曝气机。

技术介绍

[0002]随着工业化和城市化进程的推进，我国面临着水资源短缺和水体污染两大问题。污水处理设备能够有效弥补人民生活和工业生产带来的水污染问题，从而改善河流、湖泊的生态环境以及居民的生活环境。曝气机是污水处理设备的重要组成部分，通过向污水中注入空气，加强污水中有机物、微生物和溶解氧三者的接触，促进微生物有氧呼吸以分解污水池内的有机物，使之无机化，从而到达净化水质的目的。
[0003]目前专利性产品有40多个，如：泵型叶轮表面曝气机、OZBG复叶式节能曝气机、大功率倒伞曝气机和转刷曝气机、表面曝气机、螺旋桨式曝气机、潜水曝气机、导流式曝气机、转刷曝气机、增压式曝气机等等。其中潜水曝气机具有结构简单、充氧能力强、动力效率高等众多优点，因此成为污水处理厂常用的表面曝气设备。
[0004]潜水曝气机具有结构简单、充氧能力强、动力效率高等众多优点，因此成为污水处理厂常用的表面曝气设备，工作的时候，水下的潜水电机旋转带动叶轮旋转，通过进气管从外界吸入空气溶入水中。叶轮转动使周围的水通过出水口流到周围水域中，周围水域的水又流到叶轮周围，在这个过程中使空气溶入到水中。因此潜水曝气机的叶轮起到至关重要的作用，既能通过流场中污水流速影响到曝气面积，也能在喷嘴部位产生的负压影响到空气的吸入量。现有的技术方案存在以下缺点：
[0005]①
目前叶轮完全仿照螺旋桨进行设计，而螺旋桨叶片追求的是高推进力，与曝气机目的不一致，且螺旋桨叶周围结构也曝气机结构差别较大，两者工况也不一致，目前现有方案叶轮叶型不符合曝气要求，如曝气效率低，曝气面积小。
[0006]②
由于目前曝气机其他结构所固定，叶轮的子午流道对流道中的其他部件产生干涉，影响叶轮正常曝气，需要改进。
[0007]③
现有技术方案所设计的叶轮较为宽大，叶也相互重叠，导致叶轮重量较大，在相同曝气效率下所需要的功较多，不节能。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出了一种潜水曝气机，目的是解决以下问题：
[0009]①
对叶轮的子午流面与回转面重新设计，在现有的框体下确定出最优的叶轮叶型，以提高曝气机的曝气面积和空气摄入量。
[0010]②
在不影响叶轮的工作效率的提前下，减小叶轮的轴向投影面，减少叶轮的重量，以降低电机功率。
[0011]③
对整机各结构部件与叶轮的结构进行优化和约束，保证叶轮的曝气机的曝气面积和空气摄入量处于现有框体最优。
[0012]本专利技术所采用的技术方案具体如下：
[0013]一种潜水曝气机，该曝气机由风机组件1、浮球2、喷嘴4、叶轮5、输气管9、距离传感器101和步进电机7组成，所述的浮球2放置于曝气池的水面之上，风机组件1在水面之上；所述输气管9与风机组件1和进气口10相连；
[0014]叶轮5由轮毂和安装在轮毂上的叶片组成；叶轮5的前缘部形成入流口，所述曝气机叶轮5的尾缘部形成出流口；所述喷嘴4将叶轮5尾缘区域进行包裹；滤网包裹在叶轮5外侧；
[0015]距离传感器101，所述的距离传感器101设置在风机组件1内部，用于探测风机组件1与污水池底部距离；
[0016]步进电机7，所述步进电机7与风机组件1下方的连接件8相连，步进电机7转动时可调节喷嘴4与水面的角度。
[0017]所述叶轮5由三个叶片所组成，其中轮毂直径为60～90mm，最优为80mm；叶轮5外径180～190mm，最优为183mm；所述叶片，其前缘叶根与尾缘叶根距离为60～150mm，最优为91.5mm；其前缘叶尖与尾缘叶尖距离为60～150mm，最优为116.5mm。其中前缘叶尖与前缘叶根轴向投影距离为5mm，且前缘叶尖比前缘叶根位置更靠近来流方向。前缘处，叶尖到叶根的曲线为多项式曲线，在叶轮5叶尖到叶根的中点其轴向位置距离＝前缘叶根轴向位置+0.3*|(前缘叶根
‑
前缘叶尖)|。尾缘处，叶尖到叶根的曲线为多项式曲线，在叶轮5叶尖到叶根的中点其轴向位置距离＝尾缘叶根轴向位置+0.1*|(尾缘叶根
‑
前缘叶尖)|。
[0018]进一步的，所述的叶轮5，其回转面由5个截面所构成，其进口角从叶根到叶尖分别为20
°
～15
°
线性变化。每一截面出口角可在40
°
～60
°
范围取值，最优为各截面均为40
°
；每一截面中心角可在105
°
～120
°
范围取值，最优为各截面均为115
°
；所述的叶轮5其叶尖处的前弯角为
‑
35～
‑
15
°
，最优为
‑
15
°
，同时叶根处到叶尖处的前弯角从0开始依次线性过渡到叶尖处的前弯角。各截面弧线呈多项式曲线分布，将各截面周向展开之后，其曲线所对应的函数呈下方所示，其中x为周向展开的横坐标，其中y为周向展开的纵坐标。
[0019]第一截面：
[0020]y＝0.0196964234710142x4‑
0.03706135496004315x3+1.03703620333812x2+0.389062729881067x
[0021]第二截面：
[0022]y＝
‑
0.169447540433845x3+0.572669899754332x2+0.427850524422587x+
[0023]0.065986331242618
[0024]第三截面：
[0025]y＝
‑
0.0872029197480442x3+0.341809556238825x2+0.46161331555487400x+
[0026]0.106608666910080
[0027]第四截面：
[0028]y＝
‑
0.0601795408682055x3+0.267889253645677x2+0.4546057320837x+0.14441216003276
[0029]第五截面：
[0030]y＝
‑
0.0447422696895009x3+0.22507405998395x2+0.461011609906171x+
[0031]0.181076504419289
[0032]叶轮5流道，其前缘叶尖与喷嘴4起始点距离L1大于等于23mm，最优为23mm，其前缘
叶尖与喷嘴4起始点距离L2大于等于38mm，最优为38mm。
[0033]该潜水曝气机还包括一个控制器3，其与步进电机7相连，若风机组件1与污水池底部距离小于等于2m，控制器3控制步进电机7传动，使得整机与污水池地面为30
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种潜水曝气机，其特征在于，该潜水曝气机由风机组件(1)、浮球(2)、喷嘴(4)、叶轮(5)、输气管(9)、距离传感器(101)和步进电机(7)组成，所述的浮球(2)放置于曝气池的水面之上，风机组件(1)在水面之上；所述输气管(9)与风机组件(1)和进气口(10)相连；叶轮(5)由轮毂和安装在轮毂上的叶片组成；叶轮(5)的前缘部形成入流口，所述曝气机叶轮(5)的尾缘部形成出流口；所述喷嘴(4)将叶轮(5)尾缘区域进行包裹；所述的距离传感器(101)设置在风机组件(1)内部，用于探测风机组件(1)与污水池底部距离；步进电机(7)，所述步进电机(7)与风机组件(1)下方的连接件(8)相连，步进电机(7)转动时可调节喷嘴(4)与水面的角度。2.根据权利要求1所述的潜水曝气机，其特征在于，所述的叶轮(5)由三个叶片所组成，其中轮毂直径为60～90mm；叶轮(5)外径180～190mm；所述叶片，其前缘叶根与尾缘叶根距离为60～150mm；其前缘叶尖与尾缘叶尖距离为60～150mm；其前缘叶尖与前缘叶根轴向投影距离为5mm，且前缘叶尖比前缘叶根位置更靠近来流方向；前缘处，叶尖到叶根的曲线为多项式曲线，在叶轮(5)叶尖到叶根的中点其轴向位置距离＝前缘叶根轴向位置+0.3*|(前缘叶根
‑
前缘叶尖)|；尾缘处，叶尖到叶根的曲线为多项式曲线，在叶轮(5)叶尖到叶根的中点其轴向位置距离＝尾缘叶根轴向位置+0.1*|(尾缘叶根
‑
前缘叶尖)|。3.根据权利要求1所述的潜水曝气机，其特征在于，轮毂直径为80mm、叶轮(5)外径为183mm，前缘叶根与尾缘叶根距离为91.5mm，前缘叶尖与尾缘叶尖距离为116.5mm。4.根据权利要求1所述的潜水曝气机，其特征在于，所述的叶轮(5)，其回转面由5个截面所构成，其进口角从叶根到叶尖分别为20
°
～15
°
线性变化；每一截面出口角可在40
°
～60
°
范围取值；每一截面中心角可在105
°
～120
°
范围取值；所述的叶轮(5)其叶尖处的前弯角为
‑
35～
‑
15
°
，同时叶根处到叶尖处的前弯角从0开始依次线性过渡到叶尖处的前弯角。5.根据权利要求4所述的潜水曝气机，其特征在于，各截面出口角均为...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丽梅，田伟，商延赓，赵杰，孙霁宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：