公布日：2024.01.19

申請日：2023.10.24

分類號：C02F1/34(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F103/20(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，包括轉(zhuǎn)子、定子、刀具和墊片。轉(zhuǎn)子包括前蓋板、后蓋板和葉片，前蓋板局部內(nèi)表面具有第一環(huán)形凸起，第一環(huán)形凸起上沿其周向交替布置若干溝槽和盲孔；后蓋板在與第一環(huán)形凸起相對的位置被切割，并在該位置連接定子，定子內(nèi)表面具有和第一環(huán)形凸起相對的第二環(huán)形凸起；葉片位于環(huán)形凸起的下游；墊片位于轉(zhuǎn)子后蓋板與定子之間；刀具位于環(huán)形凸起的上游，固定在后蓋板中心，工作時隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動。本發(fā)明可以有效避免畜禽養(yǎng)殖污水中的懸浮物造成的堵塞問題，并在多類型組合式空化的作用下有效降解污水中的有機物，能夠促進畜禽養(yǎng)殖污水的無害化處理。

權(quán)利要求書

1.一種用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，包括轉(zhuǎn)子(1)、定子(2)、刀具(3)和墊片(4)，所述轉(zhuǎn)子(1)包括前蓋板(11)、后蓋板(12)和葉片(13)，所述前蓋板(11)和所述后蓋板(12)并列連接，所述后蓋板(12)上設(shè)有環(huán)形通孔，所述定子(2)連接在所述環(huán)形通孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子(1)上設(shè)有凸起組件，所述凸起組件包括設(shè)于所述前蓋板(11)的內(nèi)表面的第一環(huán)形凸起，和設(shè)于所述定子(2)的內(nèi)表面的第二環(huán)形凸起，所述第一環(huán)形凸起和所述第二環(huán)形凸起相對設(shè)置，在所述第一環(huán)形凸起上且沿其周向交替設(shè)置若干第一溝槽(14)和若干第一盲孔(15)，所述葉片(13)位于所述凸起組件的下游，所述刀具(3)位于所述凸起組件的上游，所述刀具(3)隨轉(zhuǎn)子(1)一起轉(zhuǎn)動，所述墊片(4)位于所述后蓋板(12)與所述定子(2)之間，用于調(diào)節(jié)所述第一環(huán)形凸起和所述第二環(huán)形凸起之間的間隙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述凸起組件的中心線與所述轉(zhuǎn)子(1)的旋轉(zhuǎn)軸重合，且所述凸起組件的前緣表面和后緣表面均為圓柱面，所述凸起組件的內(nèi)表面垂直于所述轉(zhuǎn)子(1)的旋轉(zhuǎn)軸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述凸起組件位于δ＝D1/Dout＝0.45～0.85處，其中，D1為所述凸起組件的前緣表面的直徑，單位為mm，Dout為所述轉(zhuǎn)子(1)的外徑，單位為mm；所述凸起組件沿徑向的長度L＝0.2～0.5(Dout-Din)，其中，Din為所述轉(zhuǎn)子(1)的進口直徑，單位為mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述葉片(13)緊鄰所述凸起組件起后緣，所述葉片(13)為彎曲型，所述葉片(13)的包角θ1＝45～90°，所述葉片(13)的數(shù)目z1＝5～7。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述第一溝槽(14)和所述第一盲孔(15)的中心線均垂直于所述凸起組件表面，所述第一溝槽(14)和所述第一盲孔(15)的數(shù)目均為n1＝1～3z1，其中，z1為所述葉片(13)的數(shù)目。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述第一溝槽(14)貫通所述第一環(huán)形凸起，所述第一溝槽(14)的擴散角α＝20°～60°，所述第一溝槽(14)的有效深度Hg＝0.4b～0.6b，其中，b為所述轉(zhuǎn)子(1)的出口寬度，單位為mm；所述第一盲孔(15)的擴散角為β＝20°～60°，所述第一盲孔(15)的形狀包括圓柱形、半球形、長方體形和圓錐形，所述第一盲孔(15)的特征寬度Db＝0.5L～0.8L，單位為mm，所述第一盲孔(15)的特征深度Hb＝0.5Db～1.5Db，單位為mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述定子(2)上設(shè)有第二溝槽(21)和第二盲孔(22)，所述第二溝槽(21)、所述第二盲孔(22)與所述第一溝槽(11)、所述第一盲孔(12)的數(shù)目分別相等，形狀分別相同，排布完全一致；所述定子(2)的外徑D2≥1.1(D1+2L)，單位為mm，所述定子(2)外緣通過螺釘固定連接在蝸殼內(nèi)壁上，空化發(fā)生器工作時，所述定子(2)固定不動。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述墊片(4)分為兩部分，一部分位于定子(2)的環(huán)形凸起前緣，另一部分位于定子(2)環(huán)形凸起后緣，兩處墊片數(shù)量均為n2。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(1)與所述定子(2)之間設(shè)置有間隙，間隙的寬度W通過所述墊片(4)進行調(diào)節(jié)，且滿足表達式：，式中，W為間隙的寬度，單位為mm，Q為流量，單位為m3/s，P1為空化發(fā)生器進口壓力，單位為Pa，Pv為污水的飽和蒸汽壓力，單位為Pa，ρ為污水密度，單位為kg/m3，k為損失系數(shù)，與空化器結(jié)構(gòu)相關(guān)，取值范圍為0.2～0.35。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其特征在于，所述刀具(3)包括刀片(31)，所述刀片(31)與所述第一環(huán)形凸起的內(nèi)表面沿軸向的距離S＝3～5W，單位為mm，所述刀片(31)的外徑D3＝0.75～0.9D1，單位為mm，所述刀片(31)為彎曲型，所述刀片(31)的包角θ2＝45～90°，所述刀片(31)的數(shù)目z2＝2～4。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，其不僅可以有效減少堵塞，同時還能產(chǎn)生多類型組合式空化，促進有機物的有效降解，除此之外，該空化發(fā)生器還兼具水泵的功能，能夠在輸送污水的同時處理污水，促進了水力空化技術(shù)在畜禽污水處理領(lǐng)域的應用。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，包括轉(zhuǎn)子、定子、刀具和墊片，所述轉(zhuǎn)子包括前蓋板、后蓋板和葉片，所述前蓋板和所述后蓋板并列連接，所述后蓋板上設(shè)有環(huán)形通孔，所述定子連接在所述環(huán)形通孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有凸起組件，所述凸起組件包括設(shè)于所述前蓋板的內(nèi)表面的第一環(huán)形凸起，和設(shè)于所述定子的內(nèi)表面的第二環(huán)形凸起，所述第一環(huán)形凸起和所述第二環(huán)形凸起相對設(shè)置，在所述第一環(huán)形凸起上且沿其周向交替設(shè)置若干第一溝槽和若干第一盲孔，所述葉片位于所述凸起組件的下游，所述刀具位于所述凸起組件的上游，所述刀具隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，所述墊片位于所述后蓋板與所述定之間，用于調(diào)節(jié)所述第一環(huán)形凸起和所述第二環(huán)形凸起之間的間隙。

進一步的，所述凸起組件的中心線與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸重合，且所述凸起組件的前緣表面和后緣表面均為圓柱面，所述凸起組件的內(nèi)表面垂直于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸。

進一步的，所述凸起組件位于δ＝D1/Dout＝0.45～0.85處，其中，D1為所述凸起組件的前緣表面的直徑，單位為mm，Dout為所述轉(zhuǎn)子的外徑，單位為mm；

所述凸起組件沿徑向的長度L＝0.2～0.5(Dout-Din)，其中，Din為所述轉(zhuǎn)子的進口直徑，單位為mm。

進一步的，所述葉片緊鄰所述凸起組件起后緣，所述葉片為彎曲型，所述葉片的包角θ1＝45～90°，所述葉片的數(shù)目z1＝5～7。

進一步的，所述第一溝槽和所述第一盲孔的中心線均垂直于所述凸起組件表面，所述第一溝槽和所述第一盲孔的數(shù)目均為n1＝1～3z1，其中，z1為所述葉片的數(shù)目。

進一步的，所述第一溝槽貫通所述第一環(huán)形凸起，所述第一溝槽的擴散角α＝20°～60°，所述第一溝槽的有效深度Hg＝0.4b～0.6b，其中，b為所述轉(zhuǎn)子的出口寬度，單位為mm；

所述第一盲孔的擴散角為β＝20°～60°，所述第一盲孔的形狀包括圓柱形、半球形、長方體形和圓錐形，所述第一盲孔的特征寬度Db＝0.5L～0.8L，單位為mm，所述第一盲孔的特征深度Hb＝0.5Db～1.5Db，單位為mm。

進一步的，所述定子上設(shè)有第二溝槽和第二盲孔，所述第二溝槽、所述第二盲孔與所述第一溝槽、所述第一盲孔的數(shù)目分別相等，形狀分別相同，排布完全一致；

所述定子的外徑D2≥1.1(D1+2L)，單位為mm，所述定子外緣通過螺釘固定連接在蝸殼內(nèi)壁，空化發(fā)生器工作時，所述定子固定不動。

進一步的，所述墊片分為兩部分，一部分位于定子的環(huán)形凸起前緣，另一部分位于定子環(huán)形凸起后緣，兩處墊片數(shù)量均為n2。

進一步的，所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間設(shè)置有間隙，間隙的寬度W通過所述墊片進行調(diào)節(jié)，且滿足表達式：

式中，W為間隙的寬度，單位為mm，Q為流量，單位為m3/s，P1為空化發(fā)生器進口壓力，單位為Pa，Pv為污水的飽和蒸汽壓力，單位為Pa，ρ為污水密度，單位為kg/m3，k為損失系數(shù)，與空化器結(jié)構(gòu)相關(guān)，取值范圍為0.2～0.35。

進一步的，所述刀具包括刀片，所述刀片與所述第一環(huán)形凸起的內(nèi)表面沿軸向的距離S＝3～5W，單位為mm，所述刀片的外徑D3＝0.75～0.9D1，單位為mm，所述刀片為彎曲型，所述刀片的包角θ2＝45～90°，所述刀片的數(shù)目z2＝2～4。

借由以上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，在空化發(fā)生前對污水中的懸浮物進行了切割粉碎，既能減少污水中懸浮物造成的堵塞，也能減小污水中有機物分子量，便于后續(xù)的空化降解；

2、本發(fā)明所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，污水通過環(huán)形凸起之間的間隙時，在轉(zhuǎn)子和定子的相互作用下可以產(chǎn)生多種類型空化，部分空泡在間隙附近潰滅，釋放能量，大部分空泡在環(huán)形凸起下游集中潰滅，釋放更多能量，污水每經(jīng)過空化器一次被多次降解，提高了污水的處理效率；

3、本發(fā)明所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，在空化產(chǎn)生區(qū)域的下游布置了葉片，能夠使污水壓力快速回升，一方面促進了空泡的高強度潰滅，另一方面也保證了污水能夠被輸送至遠處，減少了其他動力設(shè)備的使用；

4、本發(fā)明所述的用于畜禽養(yǎng)殖污水處理的組合式空化發(fā)生器，充分考慮實際應用場景，不需要頻繁調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和壓力便能實現(xiàn)空化，此外可以通過調(diào)整墊片的數(shù)量控制間隙的寬度，從而改變空化強度，以滿足不同濃度污水的處理需求，適應性強。

（發(fā)明人：王勇;李明;黃鈺;胡宇;王嘵林;陳杰;劉厚林）