一种带智能破碎装置的潜水曝气机及使用方法
阅读说明：本技术 一种带智能破碎装置的潜水曝气机及使用方法 (Submersible aerator with intelligent crushing device and using method ) 是由 王辉 王川 左红梅 徐静 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种带智能破碎装置的曝气机及使用方法,在曝气机的进水口处安装智能破碎装置；所述潜水电机通过膜片联轴器与驱动轴相连；叶轮安装在驱动轴的另一端,叶轮的端轴通过电磁离合器与破碎装置的轴相连,在破碎装置的静刀盘下方均匀设置四组激光发射器与光敏电阻,用来探测污水浊度,作为是否开启破碎装置的指标。智能破碎装置安装在驱动轴的端轴进水口处,在破碎装置动静刀盘的旋转作用下,进入进水口的固体污物,在刀盘的快速旋转下将污物切割破碎,从而使进水口的堵塞问题等得到很大的改善,并且可以提升曝气机的曝气效率。同时智能控制组件的引入,提升了破碎装置的工况适应性,显著降低了能耗。(The invention provides an aerator with an intelligent crushing device and a using method thereof, wherein the intelligent crushing device is arranged at a water inlet of the aerator; the submersible motor is connected with the driving shaft through a diaphragm coupling; the impeller is arranged at the other end of the driving shaft, an end shaft of the impeller is connected with a shaft of the crushing device through an electromagnetic clutch, and four groups of laser transmitters and photoresistors are uniformly arranged below a static cutter disc of the crushing device and used for detecting the turbidity of sewage and used as an index for judging whether the crushing device is started or not. The intelligent crushing device is installed at the end shaft water inlet of the driving shaft, and under the rotating action of the movable and static cutter head of the crushing device, solid dirt entering the water inlet is cut and crushed by the quick rotation of the cutter head, so that the blockage problem and the like of the water inlet are greatly improved, and the aeration efficiency of the aerator can be improved. Meanwhile, due to the introduction of the intelligent control assembly, the working condition adaptability of the crushing device is improved, and the energy consumption is obviously reduced.)
技术领域
本发明涉及潜水曝气机相关设备的技术领域，尤其涉及一种带智能破碎装置的潜水曝气机及使用方法。
背景技术
曝气是污水生化处理中不可或缺的步骤，其目的是获得足够的溶解氧。此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的。潜水曝气机由潜水电机带动叶轮高速旋转，叶轮产生强大的离心力，使得叶轮周围形成负压区，从而产生自吸力，通过进气管将空气不断吸入。同时叶轮又将污水吸入混合室，在混合室内污水与吸入的空气碰撞形成大量的超微细气泡通过喷射管向四周喷射，喷射出的气液混合流产生搅拌对流的效果。
对于污水来说，其中往往会含有固体杂质及长纤维污物，在对污水曝气处理的过程中，曝气机常常常出现引水装置的堵塞问题，需要定时清洗吸引罩上的垃圾，保证引水装置的通畅，但曝气机是潜水工作的，清洗是一个很繁琐的工作，且存在安全隐患。现有技术中专利公开号为CN103922464A的一种带磨碎装置的潜水曝气机，在曝气机的进水口处安置一磨碎装置将污物磨碎，但其无法根据污水中污物含量情况对磨碎装置进行实时控制，这无疑会增大潜水电机负荷造成能源浪费。且此磨碎装置只在静刀盘外缘处设置数个半圆形通道来实现对污物的磨碎切割，但有些小型污物可以直接通过半圆形通道，导致磨碎效果不佳。动刀盘的内圆处为封闭结构，液流只能从这些半圆形通道以及静刀盘与动刀盘内圆之间的间隙流过，这种结构通过性较差，只能用于小流量污水曝气处理，不适用于大流量曝气处理。
经检索，未见一种带智能破碎装置的潜水曝气机的公开报道。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有的潜水曝气机存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种带智能破碎装置的潜水曝气机及使用方法，本装置采用带智能破碎装置的进水机构，使曝气机进水口的堵塞问题得到较大改善，并且可以提升曝气机的曝气效率。同时智能控制组件的引入，提升了破碎装置的工况适应性，显著降低了能耗。本发明设计合理，破碎效果明显，防缠绕能力强，结构简单，安装维修方便。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种带智能破碎装置的潜水曝气机，包括，潜水电机、驱动轴、膜片联轴器、外壳、叶轮、混合室、喷射管、进气管，其特征在于：包括，破碎组件，在曝气机进水口安装了破碎装置；连接组件，所述潜水电机通过膜片联轴器与驱动轴相连；所述叶轮安装在驱动轴的另一端，叶轮的端轴通过电磁离合器与破碎装置的轴相连，破碎装置安装在驱动轴的轴端进水口处。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述破碎装置包括静刀盘和动刀盘，所述静刀盘安装固定在进水口上，所述动刀盘安装在驱动轴上，所述动刀盘安装在静刀盘下方的圆盘状腔内，且轴向和径向都留有间隙以便于动刀盘在腔内自由转动，其中，轴端螺母安装在驱动轴轴端，固定螺母安装在驱动轴上，位于动刀盘上方，用于固定动刀盘及调节静刀盘和动刀盘的轴向间隙。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述动刀盘由中心径向向外厚度逐渐变小，所述动刀盘包括若干动刀片和若干通孔刀片，其中，所述动刀片的一端与中心孔的外缘固定连接，所述通孔刀片固定在动刀片的另一端。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述静刀盘包括环盘和若干静刀片，所述环盘与若干静刀片一端相连，且若干静刀片的另一端与中心孔的外缘固定连接，其中，所述静刀盘下方内测设置有可容纳动刀盘的圆盘状内腔，所述环盘的内侧沿圆周均匀布置若干矩形通道轴向贯穿整个静刀盘，所述环盘中部开槽，且轴向和径向都与通孔刀片留有间隙，以容纳通孔刀片在槽内自由转动。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述动刀片为后弯型刀片，所述静刀片为前弯型刀片，所述动刀片和静刀片两侧均为直线型，中部以弧形过渡。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述动刀片与通孔刀片的数量设置为：5～8个，所述矩形通道的数量设置为：12～14个，所述静刀片的数量设置为：4～6个。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述静刀盘采用洛氏硬度63～65HRC及以上的硬质合金钢制成，所述动刀盘采用洛氏硬度63～65HRC及以上的硬质合金钢制成。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述动刀盘的外径D1小于静刀盘的内腔直径D2，所述静刀盘和动刀盘的径向单边间隙C1为0.3mm，所述通孔刀片和槽的径向间隙C2与上下轴向间隙C3均为0.3mm。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机的一种优选方案，其中：所述静刀盘和动刀盘的轴向间隙C4为0.2～0.6mm，所述静刀盘的环盘下方沿圆周均匀布置激光发射器和光敏电阻，两个为一组对称安装，数量设置为：4～6组，所述外壳外侧设置控制处理器。
作为本发明所述带智能破碎装置的潜水曝气机使用方法，其中：激光发射器发出激光束通过污水介质后照射到光敏电阻上，光敏电阻的阻值与光照强度成反比；数个光敏电阻串联连接后接入控制处理器，控制处理器又与电磁离合器连接，用来控制电磁离合器的啮合与断开；当污水中杂物较多时，激光束部分被遮挡，导致光敏电阻的阻值增加，控制处理器便可以检测到整个回路中光敏电阻的总阻值增加；当光敏电阻的总阻值达到控制处理器预设的电阻阈值时，则控制处理器向电磁离合器供电，电磁离合器啮合，潜水电机的动力传递至破碎装置，破碎装置即开始工作；反之电磁离合器断开，动力切断，破碎装置停止工作。
本发明的有益效果：本发明对曝气机的进水机构进行改进，在进水口安装破碎装置，可将从进水口通过的污物磨碎，有效改善曝气机进水口堵塞问题，而且可以提高曝气机的曝气效率。本发明中的破碎装置，结合电磁离合器、激光发射接收器和控制处理器完成自动控制，当污水杂质较少时破碎装置关闭，当污水杂质含量达到系统设定值时破碎装置打开，显著降低了能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明带智能破碎装置的潜水曝气机的整体结构示意图。
图2为本发明带智能破碎装置的潜水曝气机剖面结构示意图。
图3为本发明带智能破碎装置的潜水曝气机动静刀盘的组合平面图。
图4为本发明带智能破碎装置的潜水曝气机所述动刀盘的结构示意图。
图5为本发明带智能破碎装置的潜水曝气机所述静刀盘的结构示意图。
图6为本发明带智能破碎装置的潜水曝气机所述智能控制装置原理图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1和图2，一种带智能破碎装置的潜水曝气机，包括，潜水电机201、驱动轴203、膜片联轴器202、外壳208、叶轮204、混合室301、喷射管302、进气管303，其特征在于：包括，破碎组件100，在曝气机进水口安装了破碎装置101；连接组件200，潜水电机201通过膜片联轴器202与驱动轴203相连；叶轮204安装在驱动轴203的另一端，叶轮204的端轴通过电磁离合器205与破碎装置101的轴相连，破碎装置101安装在驱动轴203的轴端进水口处。
具体的，如图1所示，本发明主体结构包括潜水电机201、驱动轴203、膜片联轴器202、外壳208、叶轮204、混合室301、喷射管302、进气管303。在本实施例中，在曝气机的进水口安装了破碎装置101。本发明对曝气机的进水机构进行改进，故在进水口安装破碎装置101，此措施可将从进水口通过的污物磨碎，有效改善曝气机进水口堵塞问题，而且可以提高曝气机的曝气效率。
进一步的，在本实施例子中，在曝气机内部设置有连接组件200，潜水电机201通过膜片联轴器202与驱动轴203相连，叶轮204安装在驱动轴203的另一端，叶轮204的轴端通过电磁离合器与破碎装置101的轴相连。潜水电机201通过膜片联轴器202与驱动轴203相连为叶轮204的旋转提供动力，同时叶轮204的轴端又通过电磁离合器205与破碎装置101的轴相连，当电磁离合器通电时，潜水电机201给叶轮204提供的动力就可以带动破碎装置101工作。
本发明中的破碎装置101，结合电磁离合器205、激光发射接收器206和控制处理器完成自动控制，当污水杂质较少时破碎装置101关闭，当污水杂质含量达到系统设定值时破碎装置101打开，显著降低了能耗。
实施例2
参照图2-图6，该实施例不同于第一个实施例的是：破碎装置101包括静刀盘102和动刀盘103，静刀盘102安装固定在进水口上，动刀盘103安装在驱动轴203上，动刀盘103安装在静刀盘102下方的圆盘状腔内，且轴向和径向都留有间隙以便于动刀盘103在腔内自由转动。轴端螺母203a安装在驱动轴203轴端，固定螺母203b安装在驱动轴203上，位于动刀盘103上方，用于固定动刀盘103及调节静刀盘102和动刀盘103的轴向间隙。动刀盘103由中心径向向外厚度逐渐变小，动刀盘103包括若干动刀片104和若干通孔刀片105。动刀片104的一端与中心孔的外缘固定连接，通孔刀片105固定在动刀片104的另一端。静刀盘102包括环盘106和若干静刀片107，环盘106与若干静刀片107一端相连，且若干静刀片107的另一端与中心孔的外缘固定连接。静刀盘102下方内测设置有可容纳动刀盘103的圆盘状内腔，环盘106的内侧沿圆周均匀布置若干矩形通道108轴向贯穿整个静刀盘102，环盘106中部开槽，且轴向和径向都与通孔刀片105留有间隙，以容纳通孔刀片105在槽内自由转动。动刀片104为后弯型刀片，静刀片107为前弯型刀片，动刀片104和静刀片107两侧均为直线型，中部以弧形过渡。
在本实施例中，图2为破碎装置101的剖面结构示意图。破碎装置101的核心部件分别为静刀盘102和动刀盘103，动刀盘103旋转而静刀盘102相对静止。静刀盘102和动刀盘102通过轴端螺母203a和固定螺母203b固定安装并可以调节轴向间隙。动刀盘103由中心径向向外厚度逐渐变小，并以轴向和径向均留有一定间隙的形式安装在静刀盘102的腔体内，动刀盘103可以相对于静刀盘102自由转动。轴端螺母203a安装在驱动轴203轴端，固定螺母203b安装在驱动轴203上，位于动刀盘103上方，用于固定动刀盘103及调节静刀盘102和动刀盘103的轴向间隙。静刀盘102的环盘106下方沿圆周均匀布置激光发射器206和光敏电阻207，用于探测污水浊度。
进一步的，如图3所示为静刀盘102和动刀盘103的组合平面图。如图4所示，动刀盘103包括若干动刀片104和若干通孔刀片105。动刀片104的一端与中心孔的外缘固定连接，通孔刀片105固定在动刀片104的另一端。
如图5所示，静刀盘102包括环盘106和若干静刀片107，环盘106与若干静刀片107一端相连，若干静刀片107的另一端与中心孔的外缘固定连接。静刀盘107下方内测设置有可容纳动刀盘103的圆盘状内腔，环盘106的内侧沿圆周均匀布置若干矩形通道108轴向贯穿整个静刀盘102。环盘106中部开槽，轴向和径向都与通孔刀片105留有间隙，以容纳通孔刀片105在槽内自由转动。
其余结构与实施例1相同。
具体表现：本发明中的动刀盘103，除了可以实现破碎效果外，还具有搅拌功能，起到对污水介质搅拌均匀的作用，进一步防缠绕防堵塞。本发明由于动刀盘103仅由动刀片104和通孔刀片105组成，而静刀盘102也是由环盘106和静刀片102组成，液流介质除了经环盘106上的矩形通道通过外，还可以经动静刀盘102叶片间的轴向空隙通过，故刀盘的过流能力强，可以适应大流量工况。
实施例3
参照图3-图6，该实施例不同于以上实施例的是：激光发射器206发出激光束通过污水介质后照射到光敏电阻207上，光敏电阻207的阻值与光照强度成反比；数个光敏电阻207串联连接后接入控制处理器209，控制处理器209又与电磁离合器205连接，用来控制电磁离合器205的啮合与断开；当污水中杂物较多时，激光束部分被遮挡，导致光敏电阻207的阻值增加，控制处理器209便可以检测到整个回路中光敏电阻207的总阻值增加；
当光敏电阻207的总阻值达到控制处理器209预设的电阻阈值时，则控制处理器209向电磁离合器205供电，电磁离合器205啮合，潜水电机201的动力传递至破碎装置101，破碎装置101即开始工作；反之电磁离合器205断开，动力切断，破碎装置101停止工作。
动刀片104为后弯型刀片，静刀片107为前弯型刀片，动刀片104和静刀片107两侧均为直线型，中部以弧形过渡。动刀片104与通孔刀片105的数量设置为：5～8个，矩形通道108的数量设置为：12～14个，静刀片107的数量设置为：4～6个。静刀盘102采用洛氏硬度63～65HRC及以上的硬质合金钢制成，动刀盘103采用洛氏硬度63～65HRC及以上的硬质合金钢制成。动刀盘103的外径D1小于静刀盘102的内腔直径D2，静刀盘102和动刀盘103的径向单边间隙C1为0.3mm，通孔刀片105和槽的径向间隙C2与上下轴向间隙C3均为0.2mm。静刀盘102和动刀盘103的轴向间隙C4为0.2～0.6mm，静刀盘102的环盘106下方沿圆周均匀布置激光发射器206和光敏电阻207，两个为一组对称安装，数量设置为：4～6组。外壳208外侧设置控制处理器209。
具体的，图6为智能控制装置原理图。激光发射器206发出激光束通过污水介质后照射到光敏电阻207上，光敏电阻207的阻值与光照强度成反比。数个光敏电阻207串联连接后接入控制处理器209，控制处理器209又与电磁离合器205连接，用来控制电磁离合器205的啮合与断开。当污水中杂物较多时，激光束部分被遮挡，导致光敏电阻207的阻值增加，控制处理器209便可以检测到整个回路中光敏电阻207的总阻值增加。当光敏电阻207的总阻值达到控制处理器209预设的电阻阈值时，则控制处理器209向电磁离合器205供电，电磁离合器205啮合，潜水电机201的动力传递至破碎装置101，破碎装置101即开始工作，反之电磁离合器205断开，动力切断，破碎装置101停止工作。
其中，光敏电阻207是半导体光敏电子元器件，根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器、红外光敏电阻器、可见光光敏电阻器。常见的有GM光敏电阻(CDS)具有体积小，灵敏度高，反应速度快，光谱特性及伽马值一致性好。光敏电阻207主要参数是光电流、亮电阻和暗电流、暗电阻。其电阻阈值可通过常见光敏电阻型号参数表，查表获取，当选用光敏电阻型号参数是亮电阻5000欧到10000欧，暗电阻60万欧时，可选用单个电阻达到20万欧为阈值，4个串联就是80万欧是阈值。
进一步的，动刀片104为后弯型刀片，静刀片107为前弯型刀片，动刀片104和静刀片107两侧均为直线型，中部以弧形过渡。动刀片104与通孔刀片105的数量设置为5～8个，矩形通道108的数量设置为12～14个，通道个数可根据曝气机流量大小进行选择。静刀片107的数量设置为：4～6个。动刀盘103的外径D1小于静刀盘102的内腔直径D2。静刀盘102和动刀盘103的径向单边间隙C1为0.3mm；通孔刀片122和槽的径向间隙C2与上下轴向间隙C3均为0.2mm。静刀盘102和动刀盘103的轴向间隙C4为0.2～0.6mm，可根据需要通过轴端螺母13和固定螺母14调节。静刀盘102的环盘106下方沿圆周均匀布置激光发射器15和光敏电阻16，两个为一组对称安装，数量设置为：4～6组。破碎装置101中的静刀盘102和动刀盘103的相对运动产生类似于剪刀的剪切力，有效破碎污水中的污物，防止堵塞。
在本实施例中，静刀盘102采用洛氏硬度63～65HRC及以上的硬质合金钢制成。动刀盘103采用洛氏硬度63～65HRC及以上的硬质合金钢制成。本发明中的动静刀盘均采用洛氏硬度63～65HRC及以上的硬质合金钢制成，可根据使用工况灵活选择刀盘材料，且动静刀盘轴向间隙可调，可适应不同污物的切割破碎。在外壳208外侧设置控制处理器209。
其余结构与实施例2相同。
操作过程：由潜水电机201通过驱动轴203带动叶轮204高速旋转，叶轮204产生强大的离心力，使得叶轮204周围形成负压区，从而产生自吸力，通过进气管303将空气不断吸入。同时叶轮204又将污水通过安装有破碎装置101的进水口吸入混合室301，在混合室301内污水与吸入的空气碰撞形成大量的超微细气泡通过喷射管302向四周喷射，喷射出的气液混合流产生搅拌对流的效果。当污水中杂物较多时，激光发射器206发出激光束部分被遮挡，导致光敏电阻207的阻值增加，控制处理器209便可以检测到整个回路中光敏电阻207的总阻值增加。当光敏电阻207的总阻值达到控制处理器209预设的电阻阈值时，则控制处理器209向电磁离合器205供电，电磁离合器205啮合，潜水电机201的动力传递至破碎装置101，破碎装置101即开始工作，反之电磁离合器205断开，动力切断，破碎装置101停止工作。破碎装置101中的静刀盘102和动刀盘103的相对运动产生类似于剪刀的剪切力，有效破碎污水中的污物，防止堵塞。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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