本发明涉及一种离心水轮溶气释放机，适用为气浮工艺系统中的释放装置。该机适用于有色金属气浮选矿;适用于含藻的湖泊、水库、池塘等水源的除藻除浊处理。适用于纺织、造纸、印染、石油化工、电镀等工业废水的处理;适用于含有机物浓度高的养殖坊、养化塘废水及生活污水的处理，适用于地下水除铁的处理。该机特别适用于各种容量的各种性质的给水及污水处理。 气浮工艺在国内外广泛应用于有色金属选矿和各种给水及污水处理。接近饱和地溶解了空气的压力水在瞬间降压消能即成为过饱和状态，空气分子释放出来，逐级并大成为微气泡。目前国内外一般使用溶气释放器通过局部水头损失的原理来完成瞬时降压消能的过程而产生含微气泡浓度和直径的数量级分别为109个/L和10-5m的乳白色释气水。其结构如附图1所示。它安装在溶气水流出的管咀中，溶气水在释放器的各孔室内如箭头所示方向流动。因孔室通道狭窄且几经改变方向受阻，其压能的90%以上瞬间消耗在局部水头损失中而产生释气效果。其缺点是流道窄易堵易气蚀;运行周期和使用寿命不长;能量无法回收。上海科技出版社1985年出版的《气浮净水技术的研究和应用》第95页至155页可检索到释放器的技术资料。
中国专利局1987年公开的申请号为86102844的涡轮溶气释放机的发明专利，其原理是压力溶气水流经轴流式微型水轮发电机时，将溶气水95%以上的压能瞬间转换成电能而产生释气效果。其结构如附图2所示。它由轴流式微型水轮机（34）、密封器（2）、发电机（3）所组成。其优点是流道宽、不易堵塞、不气蚀，可回收能量、容量大，大容量规格的释放机其运行周期和使用寿命比较长。然而小容量规格的涡轮溶气释放机，转速高达10000转/分，零件易损，运行周期大受影响。所以，难以用于小容量的给水和污水气浮处理工艺系统中。
本发明的主要目的是要提供一种容量规格可大可小的溶气释放机，特别是在小容量地情况下，比如流量2m3/h，该机转速仍然等于小于3000转/分，流道宽度仍然大于等于5mm，从而可应用于小容量的给水及污水气浮工艺系统中。本发明的另一个目的是要解决目前气浮工艺中药耗较高的问题。
本发明的主要目的是这样实现的：采用离心水轮机瞬间转换能量的原理可产生释气效果;离心水轮机转轮比轴流式水轮机转轮出流半径成倍增加，而水轮机转速与出流半径成反比，因而小容量规格的离心水轮溶气释放机仍可中速运转。本发明另一个目的的实现则是在离心转轮盘背面铸有旋涡泵叶片（13），机盖（6）上有吸咀（16），吸咀（16）与药剂管道（18）相连。转轮旋转时，旋涡泵叶片（13）的作用将药剂吸入机内并与释气水一起喷出机外，产生夹气凝絮体，达到高效气浮，从而节省药耗。
本发明的优点除流道宽、不堵塞、不气蚀、节能以外，还主要具有容量规格可大可小，其运行周期和使用寿命都很长，节省药耗，尤其能应用于小容量的给水和污水气浮处理工艺系统中。
本发明离心水轮溶气释放机由离心微特型水轮机（1）分别与发电机（3）和特型液力耦合器构成。由离心微特型水轮机（1）与发电机（3）相连构成的离心水轮溶气释放机，根据其发电机设计安装在液下或液上可分为潜入式和液上式两种。由离心微特型水轮机（1）与特型液力耦合器构成的离心水轮溶气释放机为简易式离心水轮溶气释放机。
潜入式离心水轮溶气释放机结构如附图3所示，其特征是离心微特型水轮机（1）中有机壳（5），机壳（5）内有导叶轮（7），机壳（5）和机盖（6）相连接形成的腔室内装有离心转轮（8），离心转轮（8）安装在转轴（9）上，还有紧固件（10）、导轴承（11）等零件。而离心转轮（8）上铸有工作叶片（12），转轮盘背面可铸有旋涡泵叶片（13），机盖（6）四周铸有喷口（14）和小孔（15），机盖（6）下端安有吸咀（16），吸咀（16）与药剂管道（18）相连接，转轴（9）与发电机转子同轴相连，机盖（6）与发电机（3）相连接形成的腔室内、转轴（9）上装有密封器（2），而密封器（2）又通过油管与附件油杯（4）相连。气浮时压力溶气水从机壳入口（17）流进该释放机，经导叶轮（7）导向流经转轮，经转轮工作叶片（12）作用推动转轮匀速旋转，从而将95%以上的压力能瞬间变为机械能并通过转轴带动发电机（3）发电。溶气水流出转轮时变成含所需微气泡的乳白色释放气水从机盖（6）上的喷口（14）喷出，微气泡浓度和直径分别为1019个/L和10-6m。同时转轮盘背面叶片（13）的作用可通过药剂管道（18）将某种药剂从吸咀（16）吸入机内并从小孔（15）喷出。对药剂流道进行局部防腐处理。密封器（2）根据国家有关技术标准设计。附件油杯（4）是由杯体（19）、活塞（20）、弹簧（21）、活塞杆（22）、空气胶囊（23）、螺盖（24）等零件所组成。运行时油杯（4）成近似的恒压状态向密封器（2）油室补油。其发电机（3）按国家有关技术标准设计。该释放机与溶气水管道相连接，整机安装在液下，宜应用于较深气浮池。
附图4为液上式离心水轮溶气释放机结构。其特征是离心微特型水轮机（1）中有机壳（5），机壳（5）内有导叶轮（7），机壳（5）和机盖（6）相连接形成的腔室内装有离心转轮（8），离心转轮（8）安装在转轴（9）上，还有水润滑橡胶轴承（29）、轴套（30）、冷却水管（31）等零件。在离心转轮（8）上铸有工作叶片（12），转轮盘背面可铸有旋涡泵叶片（13）机盖（6）四周铸有喷口（14）和小孔（15），机盖（6）下端安有吸咀（16），吸咀（16）与药剂管道（18）相连接，转轴（9）与发电机转子通过联轴器（33）相连接，机壳（5）上端装有弯管接头（25），弯管接头（25）上铸有密封函（27），弯管接头（25）上铸有发电机座（28），发电机安装在发电机座（28）上。密封采用软填料密封，发电机采用国家定型产品。弯接头法兰盘（32）与溶气水管道相连，离心微特型水轮机（1）安装在液下;密封函（27）、发电机座（28）、轴承盒（26）、发电机安装在液上。其释放溶气水的工作原理和潜入式完全相同，宜用于较浅气浮池。
简易式离心水轮溶气释放机的结构如附图5所示，其特征是该机由离心微特型水轮机（1）与特型液力耦合器构成;离心微特型水轮机（1）中有机壳（5），机壳（5）内有导叶轮（7），机壳（5）和机盖（6）相连接形成的腔室内装有离心转轮（8），离心转轮（8）安装在转轴（9）上，还有锥接头（36）、底壳（37）、底盖（38）、轴套（30）、导轴承（11）、推力轴承静块（39）、推力轴承动块（40）、冷却水管（31）、弹簧（21）等零件。而离心转轮（8）上铸有工作叶片（12），转轮盘背面铸有的旋涡泵叶片（13）和机盖内腔面上铸有的耦合静叶片（35）构成特型液力耦合器，机盖（6）四周铸有喷口（14）和小孔（15），机盖（6）下端安有吸咀（16），吸咀（16）与药剂管道（18）相连接，导叶轮（7）上铸有导叶片（41），导叶轮（7）下端装有导轮尾翼（42）。简易式离心水轮溶气释放机的工作原理与前基本相同，其区别在于运转时，通过转轮背面的旋涡泵叶片（13）和机盖上的耦合静叶片（35）之间的液力耦合作用，将转轴（9）的机械能消耗于冷却润滑水和药剂水的液力局部水头损失之间，从而完成瞬间降压消能的过程。宜用于容量小得能量回收价值不大的场合。
本发明的工作转轮是离心转轮。其特征是转轮工作叶片流道的入口轴面速度与转轴的夹角大于等于零小于π，以大于等于零小于等于π/2为宜;其出口轴面速度与转轴的夹角大于零小于π，以大于零小于等于π/2为宜;其物理等效入流半径小于物理等效出流半径。离心转轮的工作叶片为弧形;入口安放角大于零小于π，出口安放角大于零小于π/2。附图6为离心转轮正视剖面图和俯视图。其中O-O为转轴，Vm1为入口轴面速度，Vm2为出口轴面速度;φ1为入口轴面速度与转轴的夹角，φ2为出口轴面速度与转轴的夹角;u1为入口圆周速度，u2为出口圆周速度，β1为工作叶片入口安放角，β2为工作叶片出口安放角。
本发明适用的溶气水压力为1.5kgf/cm2至3.5kgf/cm2。
本发明离心水轮溶气释放机的设计例如附图3、附图4、附图5所示。当已知参数溶气水压力为2.5kgf/cm2;流量2.5m3/h（日处理污水能力60m3;日处理生活用水约500m3）;转速为3000转/分时，则转轮入口半径r1为30mm，出口半径r2为46mm，流道入口宽为7mm，出口宽为5mm，发电机功率为120W。当已知参数溶气水压力为2.5kgf/cm2;流量为42m3/h（日处理污水1000m3，日处理生活用水10000m3）;转速为1500转/分时，则r1为50mm，r2为93mm，流道入口宽为12mm，出口宽为8mm，发电机功率为2kW。