调频压缩气体自激脉冲发生器的制作方法

本发明涉及一种调频压缩气体自激脉冲发生器，是利用压缩气体所带弹性能量在气体输送过程中自激产生脉冲的装置。

背景技术

在污水处理曝气工艺中现采用连续曝气的方式向污水中注入空气来提高污水中氧气溶解转移率的效果，连续曝气的方式易于在污水中使注入的气体集中合并为大型气泡，气泡数量少、平均半径大，比表面积急剧下降，不利于提高污水中氧气溶解转移率的效果。

发明人通过对比曝气实验发现，脉冲式曝气产生的气泡簇合并为大型集中气泡的概率较小；对生成的气泡进行图像统计分析，得出同一区域范围内脉冲式曝气生成的气泡数量多、平均直径小。实验数据分析显示，脉冲式曝气达到氧饱和所需的时间较连续曝气方式增加了10％左右，但氧的利用率增加了50％以上，且动力效率提高了28％以上。脉冲式曝气方式大幅度提高了污水中氧的利用率，节约能耗，同时还具有更好的充氧效果，为氧生化处理污水系统工艺提供了新的研究思路。但目前没有对调频压缩气体自激脉冲发生器的结构设计，也无相关产品问世。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种调频压缩气体自激脉冲发生器，能获得用脉冲通断式曝气提高氧气溶解转移率的效果，具有结构简单，调控方便，制作成本低和使用效果好的优点。

为此，本发明由壳体、进气口和出气口所组成。壳体的内端上部设有分隔板。位于分隔板上端的壳体内空间为主气路室。位于分隔板下端的壳体内空间为蓄能罐，蓄能罐的下部内设有蓄能膜片，蓄能膜片封闭蓄能罐的下部空间。蓄能膜片的下端面中部与壳体的内端底面之间设有回位塔簧。壳体的上端面中部设有与主气路室相通的出气口。壳体的上端面一侧边设有与主气路室相通的进气口。分隔板的一侧边纵向设有贯通主气路室和蓄能罐的进排气口。进排气口由位于对应侧壳体外的进排气口调节钮控制启闭。与出气口对应的分隔板的中部设有纵向贯通孔。位于贯通孔下端的分隔板上设有带中部孔的阻尼磁块。阀杆的上端设有启闭出气口的阀片，阀杆的下端穿过贯通孔及阻尼磁块的中部孔与推拉杆的上端连接，推拉杆的下端与蓄能膜片的上端面中部连接。

所述的阻尼磁块与贯通孔轴线重合。所述的阀杆周边与贯通孔内周壁滑配。所述的阀杆为铁制阀杆。所述的阀杆与推拉杆的连接处设有预定行程量的固定螺栓。所述的蓄能膜片由弹性耐磨合成材料制成。所述的主气路室内的空间体积与蓄能罐内的空间体积比为1∶4～5。

所述的进排气口调节钮连接位于壳体外的螺杆外端，内螺孔横向贯通对应侧壳体外与进排气口，螺杆螺设在内螺孔中，螺杆内端启闭进排气口，内螺孔外侧与对应的螺杆之间设有密封圈。

所述的阀片的上端面设有橡胶密封片。所述的蓄能膜片位于蓄能罐内底部五分之一处至六分之一处。

上述结构设计实现了本发明的目的。

本发明能获得用脉冲通断式曝气提高氧气溶解转移率的效果，具有结构简单，调控方便，制作成本低和使用效果好的优点。

实验表明：本发明产生的是周期性气泡簇，相对于传统的连续曝气充氧方式，服务面积大大增加；本发明的脉冲式的曝气方式提高了出气压力和速度，加速了水体的紊动程度。蓄能膜片亦会随着气压的周期性上下振动，脉冲式的曝气方式能形成微小气泡，可增大气液接触面积，提高氧的转移率。通过清水性能实验验证了本发明的设计方案具有更好的充氧效果。

采用高像素数码相机拍摄实验生成的气泡，再用生物学图像分析软件对本发明产生的多组拍摄的气泡进行统计分析，得到本发明产生的气泡较传统连续曝气产生的气泡数量多，平均气泡直径小，增加了气液接触面积。数据分析可得，虽然本发明的脉冲曝气时间较传统的连续曝气时间减少了10％，但是氧的利用率较传统的连续曝气方式提高了50％以上，且动力效率提高到28％以上，达到节能的目的。在氧转移系数差别不大的情况下，氧的利用率和动力效率更为重要，采用本发明的脉冲式曝气可以大幅度提高氧的利用率，动力效率也有很大的提高，从而减少能源浪费，降低运行成本，超低频脉冲更是曝气氧化的需要。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的进排气口局部结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种调频压缩气体自激脉冲发生器由壳体1、进气口3和出气口4所组成。壳体的内端上部设有分隔板14。位于分隔板上端的壳体内空间为主气路室2。位于分隔板下端的壳体内空间为蓄能罐6。所述的主气路室内的空间体积与蓄能罐内的空间体积比为1∶4～5。

蓄能罐的下部内设有蓄能膜片7，蓄能膜片封闭蓄能罐的下部空间。所述的蓄能膜片位于蓄能罐内底部五分之一处至六分之一处。蓄能膜片的下端面中部与壳体的内端底面之间设有回位塔簧9。所述的蓄能膜片由弹性耐磨合成材料制成，以使其有足够的伸缩弹性。

壳体的上端面中部设有与主气路室相通的出气口。壳体的上端面一侧边设有与主气路室相通的进气口。

分隔板的一侧边纵向设有贯通主气路室和蓄能罐的进排气口10。进排气口由位于对应侧壳体外的进排气口调节钮11控制启闭。所述的进排气口调节钮连接位于壳体外的螺杆18外端，内螺孔横向贯通对应侧壳体外与进排气口，螺杆螺设在内螺孔中，螺杆内端启闭进排气口，内螺孔外侧与对应的螺杆之间设有密封圈17，以使螺杆周边与内螺孔之间密封。进排气口调节钮可通过能横向封闭进排气口的螺杆，控制进排气口的过气量或启闭进排气口。

与出气口对应的分隔板的中部设有纵向贯通孔19。位于贯通孔下端的分隔板上设有带中部孔的阻尼磁块13。阀杆15的上端设有启闭出气口的阀片5，所述的阀片的上端面设有橡胶密封片16，以保证阀片可密封出气口。

阀杆的下端穿过贯通孔及阻尼磁块的中部孔与推拉杆8的上端连接，推拉杆的下端与蓄能膜片的上端面中部连接。所述的阀杆与推拉杆的连接处设有预定行程量的固定螺栓12，用于调整推拉杆和阀杆的总体长度，以适合阀片能在回位塔簧顶起蓄能膜片时，推拉杆和阀杆的总体长度可使阀片密封出气口。

所述的阻尼磁块与贯通孔轴线重合。所述的阀杆周边与贯通孔内周壁滑配，即形成密封纵向轴接。

所述的阀杆为铁制阀杆，用通过阻尼磁块的磁场磁力产生的阻尼作用来控制阀杆，确保封闭出气口的阀片有一定的惰性，使阀杆在上、下行过程中可在任意位置停留，并且必须受外力作用时方能上下位移。

本发明是利用压力气体从进气口进入主气路室，在出气口关闭使壳体内压强增加和使出气口开通使壳体压强减小的过程中，利用压强的变化使蓄能罐内的蓄能膜片的作用力不断变化，控制出气口形成自动关闭和自动开通，产生压缩气体的自激脉冲效果。

使用时，进气口相通压气机，出气口相通曝气氧化池的底部。

本发明的开通：压力气体从进气口进入主气路室2，即当进气口进气，出气口处于封闭状态时，由于压强相等原理，主气路室的进气压强将逐渐增强，并通过进排气口向蓄能罐充压。蓄能罐内腔较大面积的蓄能膜片会受充气压强的作用，产生一个向下、向低压强运动的作用力，当作用力大于支顶蓄能膜片下端回位塔簧的弹力时；蓄能膜片受这个作用力的作用，在向下运行一个距离后，将与其相连接的推拉杆同向下拉，亦带动阀杆和阀片同向下运动，使阀片与出气口相离，出气口开通，进气压强外泄，完成本发明的开通过程。

本发明的关闭：压力气体从进气口进入主气路室，出气口处于开放状态时，由于压强相等原理，主气路室的进气压强将逐渐减小，蓄能罐向主气路室泄压；同时蓄能膜片失去压力，回位塔簧失去顶压力回位，回位塔簧将向蓄能膜片向上推出产生一个向出气口运动的作用力，蓄能膜片向上带动推拉杆向上运动，亦带动阀杆和阀片向上运动，受这个作用力的作用，在运行一个距离后，至阀片接触出气口，完成封闭出气口，系统关闭，完成本发明的关闭过程。

在蓄能罐容积固定的情况下，进排气口10与主气路室相通的孔径大小决定着蓄能罐内部压强变化的速率，也就决定着脉冲的频率，进排气口调节钮的作用就是调节孔径的大小，来调节脉冲频率，一般气动脉冲发生器很难做到超低频，但本发明的频率可做到最低0.1hz～300hz。

总之，本发明能获得用脉冲通断式曝气提高氧气溶解转移率的效果，具有结构简单，调控方便，制作成本低和使用效果好的优点。