CN1075702A

CN1075702A - 使浅水域的全部水循环流动的装置和方法

Info

Publication number: CN1075702A
Application number: CN92101176A
Authority: CN
Inventors: 牧野久男
Original assignee: Kaiyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kaiyo Kogyo Co Ltd; Kaiyo Kogyo KK
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1993-09-01

Abstract

在浅水域中用来使全部水产生从底部向顶部然后从顶部向底部的循环流动，从而改善全部水的质量的方法和装置。

所述方法包括在压力下产生向上的液体射流，作用到从底部通过垂直安装的管道向顶部上升的水流上，从而增大水流的上升速度，并在管道顶端喷出，强制水产生循环流动。

所述装置包含一垂直安装的管式结构，水通过其中的管道流动并上升，管式结构还包括置于管道内部暴露于水中用来在压力下产生向上的液体射流的机构。

Description

本发明涉及改善浅水域中水的质量的***，具体地说，涉及一种产生从顶部向底部然后从底部向顶部的循环水流的方法和装置，从而提高总水量中的氧含量。

通常，在上述的大约两米或不到两米的浅水域中采用一种普通的***，在整个水域产生一种从顶部向底部然后从底部向顶部的循环水流。具体说来，该***包括在未审查的日本专利申请特开昭63-240989和特开平2-50000中所述的方法和装置。

在上面提到的普通方法和装置中，一个可垂直安装在任何浅水域中的管式结构包括每隔一段特定的规则时间就产生气泡的机构。所产生的气泡组成一种独特的气泡群，它们通过管式结构的管通道依靠各自的漂浮作用上升，与此同时，每隔一段特定的规则时间与管道的各个内壁接触。在漂浮作用下，处在那些独特的气泡群上下的水可被气泡群向上抽取而上升，直到最后水被从管式结构的顶部喷出到水面上。从管式结构喷出的那些水射流径向地扩散遍及全水域。这样，停留在靠近底部的那部分水可以上升，并产生从底部向水面然后从水面向底部的循环流动。直到本发明出现之前，上述专利出版物所公开的技术一直是众所公知的，该技术提供了唯一有效的手段用来特别改善浅水域中的水的质量。

上述的方法和装置实质上是用来在每隔一段特定的规则时间产生气泡，因此，必须考虑物理尺寸要求，例如，要考虑管式结构的管道的特定长度和直径之间的关系，以便在提升水时具有更好的性能。在浅水域（例如深度为两米或不足两米）中，管式结构的长度相应地受限制，所以根据长度只有选择20厘米或更小的直径才能达到有效的性能。在此情况下，就难以在一次提升更多量的水。

为了避免上述限制，在普通的装置和方法中采取了一项技术措施，即将几根给定长度的小直径管子捆在一起，以图在总体上有较大的管径。为了避免上述限制，或者还可采取另外的解决办法，即将装置安装在底部一个特殊的较深的部位，以便有较长的通道，相应地有较大的管径。采取上述任何一项措施，可以提升较多的水。但是，必须注意，依靠气泡的漂浮作用会限制由所产生的气泡群来抽取和提升的水的流速。例如，通过管道提升的水的流速实际限制在1.5米/秒。如上所述，由于管道直径小，每次提升的水量受到限制。这种限制可通过提高提升水的流速予以消除。但是，按照普通的方法和装置，不可能消除所述的限制，因为其流速不能进一步提高了。要增大提升的水量只有增加捆在一起并安装在浅水域的管道的数目。

本发明的一个主要的目的是解决现有技术中的上述的问题，提供一种专门设计的垂直安装在浅水域中的管式结构，该结构包括强制水流过管式结构并以增大的流速从底部向顶部提升的机构。因此，产生了一个强制水流，依靠它可以通过管道提升所需数量的水，而不管设施的深度如何。

为实现本发明的，本发明提供一种使用专门设计并垂直地安装在浅水域中的管式结构的方法，该方法包括一个产生从底部通过管式结构向顶部上升的强制水流;对管道中的水起作用，强制它以增大的流速流动和上升;强制水流的顶部喷出，径向扩散，然后作环流运动。依靠这个强制水流，可以通过管道提升所需数量的水，而不管设施的深度如何。

所述的产生强制水流的机构包括一个在压力下提供一种向上的液体射流的喷嘴。

具体说来，本发明的装置包括一个带有管通道的管式结构，垂直地安装在任何浅水域使水可从底部向顶部向上流动;和一个用来产生带压力的液体射流的喷嘴，该喷嘴置于管道内部并暴露在管道内的水中。喷嘴可通过管道的下部圆周壁延伸，以便使它在管道的中心暴露于管道内的水中，或者将喷嘴设置在下部圆周壁部分的周围，以便使它通过围绕管道的下圆周壁设置的几个喷口暴露于管道内的水中。在上述情况下，喷嘴都是朝上喷的。

用来通过连接软管为喷嘴提供带压力的流体的泵可安装在陆地上或在水下。

按照本发明，上述带压力的流体是用作产生强制水流的手段，所以，不需要使用任何机械装置（例如螺旋推进器）。因此，可以在所要求的流速下获得向上的水流。

显然，本发明可以消除在浅水域中安装普通管式结构的时候所存在的有关管道的物理尺寸（如长度和直径）的所有限制，从而也就消除了被提升的水量或提升水的效率方面的限制。于是，本发明的管式结构可以安装在任何浅水域（例如大约两米或不足两米深的水域）而不影响可提升的水量以及提升水的流速。在理论上，通过管道提升水的流速取决于所给定的能量，随着所给能量的增加，流速增大。但是，对于实践应用目的的而言，流速为1～3米/秒是经济的。随着流速增大，通过管道的水流从管道顶端喷出，并喷到高于水面。这样，水就可以有效地充气，从而使水中含有更多的氧。在这方面，流速应当最好处于上面所述的范围内，管式结构的顶端最好处于低于水面约30厘米的位置。

从管式结构的顶端喷出的水流推动着水向上，如图1所示，然后落下，并向侧向流去，呈径向扩散，如图4和5所示。

喷嘴可以设置在沿着管道的任何地方，但最好设置在所示管道的靠近底端的位置或设置在其底端上以便获得所要求的流速。

按照本发明，管式结构可以垂直地安装在浅水域中，位于底部或靠近底部的水被强制水流加压，并由强制水流将它通过管道提升。当水朝着通道顶端向上流动时，就增大其流速，水从管道顶端喷出到水面上，呈径向扩散，遍及整个水面。围绕着管式结构的整个水域可以形成从顶部向底部然后从底部向顶部的循环流动。这种循环流动可以使靠近水面的那部分水流下到底部与在底部的那部分水相会合，这样，两部分的水可以混合在一起。由于水面的那部分水含氧多，而水底那部分的水含氧少，故上述的混合可使水底那部分水含氧增多而重新鲜活起来。在上述过程中，已受循环流动影响的全部水可含有均匀溶解的氧。上述过程可以在短时间内完成。在上述过程中可以添加某些物质（例如，聚合物集料、强碱、消毒剂等）。此时，这些添加物可与水混合，所得混合物可按上述方法提升，因此，在水中含有的这些物质能与水一起扩散，并能均匀地分布在全部水中。

显然，本发明可以改善水的质量，例如增加水中氧含量，可以改变水的酸碱度，可以扩散和分布添加的物质例如聚合物集料。上述这些可以高效率地达到。

通过下面结合附图详细说明的几个优选实施例可以更好了解本发明的上面那些和其他的目的、特征和优点，附图中：

图1是本发明第一最佳实施例的示意图，示出了带有局部断面的装置的正视图;

图2类似于图1，但它示出本发明的第二最佳实施例;

图3与前面的图类似，但它示出本发明的第三最佳实施例;

图4是图3所示装置的平面图;和

图5是图3所示装置的剖面图。

下面参看各附图来说明和讨论几个最佳实施例。

第一实施例：

参见图1，它示出下面就要描述的本发明第一实施例。

装置5包含一个管式结构（总的用标号1表示），该机构可以垂直地或直立地安装在水中。管式结构1含有：一个在顶部起到浮子作用的气室2;一个通过绳索4悬挂在其底端的重物3，该重物3安置并固定在基底上;以及一个从下部伸入管式结构用来在压力下形成液体射流的喷嘴6。图1的标号7指示出水域的底部，标号8指出水面。

在操作时，流体在压力（例如1.5公斤/厘米²）下通过软管9从水源（未示出）输入喷嘴6（如箭头10所示），然后，喷嘴6在压力下发出液体射流（箭头11所示）。该射流作用到通过管式结构1的内通道的水中，迫使从底端进入管式结构中的水上升，最后从其顶部喷出。例如，水的上升速度可能是每秒两米（2米/秒），直到其最终到达通道的顶部。当水流喷出通道时，可使水面高出来，如图中13所示。然后，部分水面向上溅入空气中，并使水充气。充气后随即向径向扩散（如箭头12所示，亦可参见图4的箭头12）。当水径向扩散时，可产生围绕管式结构1的环形运动14（见图4），这种环形运动在近水面处以同心的方式传播开来，并靠到岸边15，在那里水往回流并落向底部。这种水流回到管式结构1的底端，如箭头16、17和18（图5）所示。在环流运动过程中，可能有一些水向深入底部流去，如箭头19和20所示。上述操作一直持续到在总水量中的氧含量达到均匀分布为止。例如，在一个两米深、容水量为5000-10000米³的水域中使用一种包含一个直径为20厘米的管式结构而其生产率为0.1米³/秒的单一装置时，上述操作可持续一天或两天，以便使总水量中含有的氧达到均匀分布。

例如，在有黄鳝类生长的普通农田里，由于水草是活性的，在白天其氧含量提高到其饱和程度，但在夜间由于现存的氧仅被消耗，就会使氧含量降至4～6ppm以下。如果在这种农田使用本发明，可使夜间的氧含量至少维持在8ppm，否则就会出现最低的氧含量。

在上述实施例中，流体在压力下的输送是用泵28来完成的，这种泵具有所要求的功率，并安装在陆地上，如图4所示。在图4所示实例中，当泵28起动时，就从水池29通过进口管30抽水（如箭头31所示），并通过出水管32将水输出（箭头33所示），通过连接软管9送到喷嘴6。

第二实施例：

下面参见图2来说明第二个最佳实施例。

在该实施例中，其装置包含一个含有腔室21的管式结构1，上述腔室21包围管式结构1的下部外圆部分，用来在压力下供水，并有一根软管9从腔室21伸出。管式结构1有一位于腔室21的收缩部分1a，该收缩部分1a有喷口23、23，喷口23在收缩部分1a的上部沿圆周的一定间隔分布。该装置的其他部分与图1所示实施例是相似的。

在操作中，水在压力下通过软管9送入腔室21（如箭头10所示），再从腔室21通过喷口23、23进入管式结构1（如箭头24所示），于是通过喷口23、23形成水的射流。

这些从喷口23喷出的水射流作用到正在从管式结构底部进入管道1并通过该管道上升的水中，从而使水流提高其上升速度（如箭头22所示），并从管道1的顶端喷出。当水流喷出管道1，并向径向扩散（如箭头12所示）时，它将水提升到高于水面8（如点划线13所示）。因此，形成了从顶部向底部然后从底部向顶部的循环流动，如图5所示。

第三实施例：

参看图3，该图示出了第三个最佳实施例，它与图2所示的第二实施例的不同之处在于其送水泵在压力下供水的方式。在上面的实施例中，送水泵28置于陆地上，采用软管9在压力下送水，但在本实施例中，送水泵25置于水下，其他的部分与图2所示实施例相似。具体说来，来自泵25的出口管26与位于管式结构1的下部外圆部分周围的腔室21连接。当泵25起动时，带压力的水被通过出口管26送入腔室21（如箭头27所示），然后通过喷口23、23成为水射流进入管道，如在第二实施例所述那样。这些水射流作用到通过管道上升的水流上，从而增大了水的上升速度。在管道的顶端，水流喷出，向径向扩散，并产生环流运动。水流随后的行为在上述实施例中已经说明，为简单起见，这里不再详述。

虽然上面结合几个实施例详细地说明了本发明，但是，应该了解，在不背离下面所附权利要求规定的本发明的精神和范围的情况下，还可以做各种变化和改型。

Claims

1、一种浅水域的总水量产生循环流动的方法，包含如下步骤：

产生一种从底部通过垂直管道向顶部上升的强制水流；

对管道中的水起作用，使之流动并以随通过管道从底部向顶部的强制水流而增加的速度上升；和

强制水流从管道的顶部喷出，径向扩散，然后作环流运动。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，产生强制水流的步骤包括由一个喷嘴输送一种带压力的流体。

3、一种在浅水域中使全部水产生循环流动的装置，包含：

一种带有管通道的管式结构，垂直地安装在浅水域中，使水通过管通道从底部向顶部向上流动;和

置于管通道内并暴露于管道内的水中的喷嘴机构，用来在压力下产生一种向上的液体射流，作用到管道内的水中，从而增大水的上升速度。

4、根据权利要求3的装置，其特征在于，所述喷嘴机构通过管道的下部圆周壁延伸，并在管道的中心暴露于管道内的水中。

5、根据权利要求3的装置，其特征在于，所述喷嘴机构安装在管道的下圆周壁部分的周围，并在管道的内壁暴露于管道内的水中。

6、根据权利要求3的装置，其特征在于，所述喷嘴机构通过一连接软管与置于陆地上的用来产生带有压力的流体的泵连接。

7、根据权利要求3的装置，其特征在于，所述喷嘴机构通过一连接软管与置于水下的用来产生带有压力的流体的泵连接。