風力三維水循環水質淨化裝置的製作方法
2023-07-01 20:12:21 1
專利名稱：風力三維水循環水質淨化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種水循環水質淨化處理裝置，尤其是一種可對多種大小水體進行三維循環、增氧、改變水體多種分層狀態的風力三維水循環水質淨化裝置。
背景技術：
在水處理領域中，通過對水體曝氣增氧，提高水體的溶解氧含量，從而淨化水質的作法並不少見，但如何提高設備的水體循環能力、增加溶氧率、降低投資及開發新能源卻是眾多生產廠商和研究人員關心的問題。
目前公知的水質淨化裝置，通過設在岸上或水面的加壓水裝置對流體進行加壓，後輸送至水下的噴射裝置中，經過一級或多級噴射，對水體進行曝氣。該裝置在提高水體溶解氧方面確實起到了積極作用，但仍存在以下不足1、進水、水氣排出通道均為單獨結構，不但導致結構複雜，製造成本較高，且操作不靈活、適用範圍較小；2、由於溶氧方法是多級喉管噴射，運行時損耗較高，工作效率下降。
為克服上述問題，人們又提出了另一種結構的水質淨化裝置，如中國專利申請號為92101176.8，名稱為使淺水域的全部水循環流動的裝置和方法，是日本國海洋工業株式會社在中國申報的一項發明專利。在淺水域中用來使全部水產生從底部向頂部然後從頂部向底部的循環流動，從而改善全部水的質量的方法和裝置。專利所述方法是在壓力作用下產生向上的液體射流，而壓力是作用到底部水體上，通過垂直安裝的管道向頂部上升形成向上的水流，從而增大水流的上升速度，並在管道頂端噴出，強制水產生循環流動。該專利技術確實作到了簡化結構，但其作為水下造流曝氣設備，又不可避免的使用了加壓設備，導致設備投資及運行成本的增加，致使能量損耗較高，設備的工作效率下降；其水循環流動的裝置的加壓射流方式限制了管道的尺寸，出流量較小；其動力仍使用了傳統的電力能源。
本設計人根據多年來在本領域的經驗和知識積累，為克服公知的技術存在的上述缺陷，經過艱苦的研發，終於開發出本實用新型的風力三維水循環淨化裝置。
發明內容
本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、利用清潔能源、產生較大流量、實現水體三維循環流動、溶氧效果好、工作效率高的風力三維水循環淨化裝置。
本實用新型解決其技術問題是採用以下技術方案而實現的。依據本實用新型提出的一種風力三維水循環淨化裝置，其包括風車、傳動調速裝置、傳動軸、微揚程提水裝置、輸水管、提水裝置支架、裝置整體支架和裝置浮體，其中所述風車包括風車葉片和風車軸，風車軸分別與風車葉片和傳動調速裝置相連接，傳動調速裝置與傳動軸相連接，傳動軸與微揚程提水裝置相連接，微揚程提水裝置放在輸水管上面的出水口處，提水裝置支架和裝置整體支架固定支承在裝置浮體上。
前述的風力三維水循環淨化裝置，還包括磁懸浮裝置，所述風車軸由磁懸浮裝置支撐；其中一組磁懸浮裝置包括安裝並固定在風車軸及風車支架上的兩組園環形磁環，另一組磁懸浮裝置分別是由安裝並固定在風車轉動軸支架上部的園環形磁環和風車轉動軸支架下部的園環形磁環組成；所述風車轉動軸支架的上、下轉動部件分別與風車底座和裝置整體支架的頂部連接。
前述的風力三維水循環淨化裝置，其中所述微揚程提水裝置是包括葉輪和提水管，提水裝置的葉輪輸入軸與傳動軸連接，且提水裝置的葉輪置於提水管出水口處水表面之下，葉輪直徑小於提水管直徑，提水管低部與輸水管上端連接，提水管出口為一段漸擴圓錐面導流段。
前述的風力三維水循環淨化裝置，其中所述微揚程提水裝置的葉輪是由輪轂和多個螺旋槳狀的葉片組成，葉片環繞所述輪轂管外側的一條上升形式螺旋曲線固定，且垂直於輪轂的軸線，葉片由內向外按一定的角度逐漸擴大，且葉片也由內向外呈螺旋上升形式逐漸向外延伸至葉片邊緣，葉片邊緣為上升形式的螺旋曲線。
前述的風力三維水循環淨化裝置，其中所述傳動調速裝置是由若干轉速比不同的齒輪組成，且傳動調速裝置輸入端與風車軸連接，而輸出端與傳動軸連接。
前述的風力三維水循環淨化裝置，其中所述微揚程提水裝置的提水管包括一段圓直管和一段漸擴圓錐面導流段。所述輸水管的下端還連接一過濾罩。
本實用新型與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，由於上述技術方案的運用，本實用新型具有下列優點1、本實用新型提供了一種新的微揚程提水裝置，提水裝置葉輪的葉片直接提升水體，葉輪和提水管可以實現具有較大的截面積，實現了在微揚程情況下、利用較大葉輪葉片的方式，可以在較大提水管內形成多次小流量、總體大流量的提水裝置，高效的利用了能量。
2、由於本實用新型在微揚程提水裝置提水管的出口增設了一段漸擴圓錐面導流管段，提升水流的能量沒有立即被周圍水體所消耗，而是在漸擴圓錐面導流管中得以延續，從而使得水流向四周逐漸擴散，在水面上形成大面積的表層流，同時在較大範圍內表面水體又向水體下部流動實現了水體三維循環；由此，擴大了水體與空氣的接觸面積，使水體的溶氧率得到較大提高，從而達到充分溶氧的目的。
3、本實用新型採用風力作為能源，蘊量巨大，可以再生，分布廣泛，沒有汙染，所以，其設備運行無須能源費用；使用了全自動機械運動，減少了風能——機械能——電能——機械能提水的多次能量轉換的損耗，利用機械能直接提水；設備結構簡單、無須操作人員，從而降低了運行費用。
4、本實用新型與加壓水噴射裝置結構的曝氣設備相比，省掉了加壓水(氣)泵、加壓進水(氣)通道和水氣排出通道，使結構大為簡化，不但降低了能耗、提高了工作效率，且有效地避免了工作時通道堵塞的情況，確保了設備的正常工作。
5、本實用新型採用了磁懸浮裝置，一是由安裝並固定在風車支架上的兩個園環形磁環和安裝並固定在風車軸上的兩個園環形磁環組成；二是由安裝並固定在風車轉動軸支架上部的園環形磁環和安裝並固定在風車轉動軸下部的園環形磁環組成。這種結構有效的克服了轉動部件的自重，從而減少風車轉動的能量消耗以及各自軸承的摩擦力，在小於三級風的情況下設備可正常運行。
6、本實用新型淨化水體的原理是回歸自然——充分利用自然規律，強化水體自淨能力，而研發的生態淨化水體新工藝。其水質淨化過程是潔淨、安全、高效的，無二次汙染。屏棄了其他化學水質淨化方案，無須其他水質淨化額外的費用。
上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
圖1為本實用新型的水平軸式風力三維水循環淨化裝置整體結構示意圖。
圖2為本實用新型的垂直軸式風力三維水循環淨化裝置整體結構示意圖。
圖3為本實用新型的風車部分結構圖；圖4為本實用新型的微揚程提水裝置、整體支架及浮體結構圖；圖5為本實用新型的風車磁懸浮裝置立體結構圖；圖6為本實用新型微揚程提水裝置葉輪立體結構圖；圖7為本實用新型微揚程提水裝置葉輪單個葉片立體結構圖；圖8為本實用新型的微揚程提水裝置葉輪俯視圖；
圖9為本實用新型的微揚程提水裝置葉輪側視圖；圖10為微揚程提水裝置葉輪葉片螺旋曲線示意圖。
附圖標號說明1、風車葉片 2、風車軸 3、風車磁懸浮裝置 4、風車軸承5、調速裝置 6、調速裝置 7、風車尾翼連接杆 8、風車尾翼9、風車箱體 10、風車轉動軸支架上部圓環形磁環 11、風車轉動軸支架下部圓環形磁環 12、支架頂部 13、傳動軸 14、傳動軸軸承15、輪轂 16、葉輪 17、提水管導流段 18、提水管 19、輸水管20、過濾罩 21提水裝置支架 22、裝置整體支架 23、裝置浮體具體實施方式
為了讓本實用新型的目的、特徵與優點能更明顯被了解，下文特舉本實用新型的具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明。
如圖1所示，本實用新型提出的一種水平軸式風力三維水循環淨化裝置整體結構示意圖。風車的轉動軸是水平方向放置，風車要安裝具有引導風向的尾翼8；還需要安裝一套由3組成、一套由10和11組成的兩套磁懸浮裝置；其結構還有傳動調速裝置5、傳動調速裝置6、傳動軸13、微揚程提水裝置(15、16、17、18)、輸水管19、輸水管過濾罩20、提水裝置支架21、裝置整體支架22、裝置浮體23等幾部分組成。
如圖2所示，本實用新型提出的一種垂直軸式風力三維水循環淨化裝置整體結構示意圖。風車的轉動軸是垂直方向放置，風車無須尾翼，只需要安裝一套由10和11組合的一套磁懸浮裝置；其結構還有傳動調速裝置、傳動軸、微揚程提水裝置、輸水管、支架、浮體等幾部分組成，輸水管上端與微揚程提水裝置提水管低部連接，輸水管下端與過濾罩連接。
如圖3所示，為本實用新型的水平式風車部分立體結構圖，具有多個風車風葉1、風車軸2、風車磁懸浮裝置3、風車軸承4、調速裝置5，其中風車軸2分別與風葉1、風車磁懸浮裝置3、風車軸承4、調速裝置5相連接；風車磁懸浮裝置3是分別由安裝並固定在風車支架上的兩個園環形磁環和安裝並固定在風車軸上的兩個園環形磁環組成，通過風車支架上的兩個園環形磁環與固定在風車軸上的兩個園環形磁環的磁性斥力來支撐克服了風車軸、風葉等的重力，減少風車轉動的能量消耗以及風車軸承的摩擦力。尾翼連接杆7與尾翼8連接；風車箱體9分別與風車磁懸浮裝置3支架、風車軸承4支架、尾翼連接杆7、風車轉動軸支架上部10相連接；傳動軸13分別與調速裝置6、傳動軸軸承14和提水裝置輪轂15相連接；另一組磁懸浮裝置分別是由安裝並固定在風車轉動軸支架上部10的園環形磁環和風車轉動軸支架下部11的園環形磁環之間的磁斥力來支撐克服了傳動軸13、提水裝置葉輪輪轂15和提水裝置葉輪葉片16的重力，減少風車轉動的能量消耗以及風車軸承的摩擦力；風車轉動軸支架下部11固定在裝置整體支架頂部12上面；裝置整體支架頂部12下面與裝置整體支架22固定連接。
如圖4所示，為本實用新型的微揚程提水裝置、整體支架及浮體的立體結構圖。所述微揚程提水裝置是有提水裝置葉輪輪轂15、提水裝置葉輪葉片16、提水裝置提水管導流段17、提水裝置提水管直管段18和提水裝置支架21組成。其中提水裝置葉輪輪轂15的輸入軸與傳動軸13連接；微揚程提水裝置的提水管是由一段直管段18和一段漸擴圓錐面導流管17組成，且提水裝置的葉輪置於提水管出水口處水表面之下，葉輪直徑小於提水管直管段直徑，輸水管19上端與微揚程提水裝置提水管直管段18低部連接，下端與過濾罩20連接。所述裝置整體支架22分別連接固定風車轉動軸支架下部11、傳動軸軸承14、提水裝置支架21和裝置浮體23。所述裝置浮體23是用於浮在水面上固定並支撐裝置整體支架22實現本實用新型。
如圖5所示，為本實用新型的風車磁懸浮裝置中一組磁懸浮裝置立體結構圖。所述風車磁懸浮裝置3是分別由安裝並固定在風車支架上的一個園環形磁環3a和安裝並固定在風車軸上的一個園環形磁環3b組成，兩者之間在磁斥力的作用下留有一定的間隙，風車軸為無摩擦轉動。
如圖6所示，為本實用新型微揚程提水裝置葉輪立體結構圖。所述微揚程提水裝置的葉輪是由輪轂和多個螺旋狀的葉片組成，葉片環繞固定於所述輪轂管外側，且垂直於輪轂軸線。
如圖7所示，為本實用新型微揚程提水裝置葉輪單個葉片立體結構圖。所述葉片環繞輪轂管外側固定，葉片與輪轂管外側的固定連接為螺旋上升形式，且葉片也由內向外呈螺旋上升形式逐漸向外延伸至葉片邊緣。
如圖8所示，為本實用新型的微揚程提水裝置葉輪俯視圖。所述葉輪為一個圓形輪轂上固定有多個弧形狀形葉片，葉片由內向外按一定的角度逐漸擴大，多個葉片又組成一個大圓。
如圖9所示，為本實用新型的微揚程提水裝置葉輪側視圖。所述葉輪的輪轂管15與葉片16的連接線為一條上升螺旋曲線，葉片的外緣也是一條螺旋曲線，螺旋曲線由內向外逐漸變化。
如圖10所示，所述葉輪葉片的那條上升螺旋曲線是由葉片16a和16b的兩條反向弧線組成的一條上升螺旋曲線，螺旋曲線由內向外逐漸變化。
為了防止水中的雜物纏繞葉輪，在所述微揚程提水裝置中輸水管的底部設有一個過濾防護罩20(見圖1、2、3)，該防護罩為鏤空格護網，材料可採用不鏽鋼。
本實用新型的工作原理是在風力的作用下，風車的風葉1開始啟動並旋轉，從而帶動風車軸2轉動，此時與風車軸同軸的調速裝置的齒輪5也隨之轉動，轉動的齒輪5帶動調速裝置的齒輪6、傳動軸13也一起轉動，在傳動軸13的帶動下，微揚程提水裝置的葉輪隨之運轉開始工作。由於葉輪中的葉片是環繞輪轂管外側固定，葉片與輪轂管外側的固定連接為螺旋曲線上升形式，葉片由內向外按一定的角度逐漸擴大，葉片的外緣也是一條螺旋曲線，且葉片也由內向外呈螺旋曲線上升形式逐漸向外延伸，這樣在傳動軸13的垂直轉動下，葉輪中的葉片16在水平面上做圓周運動，每個葉片就連續不斷地把水由葉片的底邊提升到葉片的頂邊，在多個葉片連續作用下大量的水被提升。提升後的水經過提水管出口一段漸擴圓錐面導流管的導流作用水體向四周沿水體表面流動、逐漸擴散；同時，提水管入口的水又經過輸水管連續不斷的補充到提水管內，這樣水體表面流動的水也開始向下流動，最終形成大面積的水體三維循環流動。
本實用新型通過風車風葉的轉動，又經風車軸、調速裝置、傳動軸，將機械能直接用作微揚程提水裝置提升水的機械能量，減少了風能——機械能——電能——機械能提水的多次能量轉換的損耗；磁懸浮裝置結構的運用，有效的克服了轉動部件的自重，從而減少風車轉動的能量消耗以及各自軸承的摩擦力，提高了工作效率；使用微揚程提水裝置可加大葉輪葉片和提水管的直徑，實現了水體大面積、大流量低流速的循環流動，這樣水體大面積的表面流動又使水能充分溶解氧氣，由循環的水體攜帶更多的溶解氧流向低部水體，提高了水體的均勻性，加強了水體的自淨能力。
應用事例一在相對封閉的水域中，通過本實用新型的運行，營造三維水體的人工循環對流，從而改善水體中的溫度、溶解氧等多種分層現象，促進上下層水體交換，提高水中的溶解氧含量，破壞形成水華的藻類的生存環境，實現抑制藻類繁殖、激活並加強水體淨化機能的目的。
應用事例二通過本實用新型的運行，營造水體的人工循環對流，促進上下層水體交換的這一效果，證實其應用範圍更加廣泛。如冬季用於景觀水體時可以實現景觀水體不結冰，創造北方冬季新水景；冬季用於蓄水、引水工程中，可有效的防止水工建築物受凍融破壞，增加安全性和耐久性。
以上所述僅為本實用新型的兩個具體實施例，不能以此限定本實用新型實施的範圍；即大凡依本實用新型權利要求書所作的任何變化與修改，皆屬本實用新型專利保護的範圍。
權利要求1.一種風力三維水循環水質淨化裝置，其特徵在於包括風車、傳動調速裝置(5、6)、傳動軸(13)、微揚程提水裝置、輸水管(19)、提水裝置支架(21)、裝置整體支架(22)和裝置浮體(23)，其中所述風車包括風車葉片(1)和風車軸(2)，風車軸(2)分別與風車葉片(1)和傳動調速裝置(5)相連接，傳動調速裝置(6)與傳動軸(13)相連接，傳動軸(13)與微揚程提水裝置相連接，微揚程提水裝置放在輸水管(19)上面的出水口處，提水裝置支架(21)和裝置整體支架(22)固定支承在裝置浮體(23)上。
2.如權利要求1所述的風力三維水循環水質淨化裝置，其特徵在於還包括磁懸浮裝置，所述風車軸(2)由磁懸浮裝置(3)支撐；其中一組磁懸浮裝置(3)包括安裝並固定在風車軸及風車支架上的兩組園環形磁環，另一組磁懸浮裝置分別是由安裝並固定在風車轉動軸支架上部的園環形磁環(10)和風車轉動軸支架下部的園環形磁環(11)組成；所述風車轉動軸支架的上、下轉動部件分別與風車底座和裝置整體支架的頂部(12)連接。
3.如權利要求1或2所述的風力三維水循環水質淨化裝置，其特徵在於所述微揚程提水裝置是包括葉輪(16)和提水管(18)，提水裝置的葉輪輸入軸與傳動軸(13)連接，且提水裝置的葉輪(16)置於提水管(18)出水口處水表面之下，葉輪(16)直徑小於提水管(18)直徑，提水管(18)低部與輸水管(19)上端連接，提水管(18)出口為一段漸擴圓錐面導流段(17)。
4.如權利要求3所述的風力三維水循環水質淨化裝置，其特徵在於所述微揚程提水裝置的葉輪(16)是由輪轂(15)和多個螺旋槳狀的葉片組成，葉片環繞所述輪轂管外側的一條上升形式螺旋曲線固定，且垂直於輪轂(15)的軸線，葉片由內向外逐漸擴大，且葉片也由內向外呈螺旋上升形式逐漸向外延伸至葉片邊緣，葉片邊緣為上升形式的螺旋曲線。
5.如權利要求1、2或4所述的風力三維水循環水質淨化裝置，其特徵在於所述傳動調速裝置(5、6)是由若干轉速比不同的齒輪組成，且傳動調速裝置輸入端與風車軸(2)連接，而輸出端與傳動軸(13)連接。
6.如權利要求3所述的風力三維水循環水質淨化裝置，其特徵在於所述微揚程提水裝置的提水管(18)包括一段圓直管和一段漸擴圓錐面導流段(17)。
7.如權利要求3所述的風力三維水循環水質淨化裝置，其特徵在於所述輸水管(19)的下端還連接一過濾罩(20)。
專利摘要本實用新型涉及一種風力三維水循環水質淨化裝置，包括風車、傳動調速裝置、傳動軸、微揚程提水裝置、輸水管、提水裝置支架、裝置整體支架和裝置浮體，其中所述風車包括風車葉片和風車軸，風車軸分別與風車葉片和傳動調速裝置相連接，傳動調速裝置與傳動軸相連接，傳動軸與微揚程提水裝置相連接，微揚程提水裝置放在輸水管上面的出水口處，提水裝置支架和裝置整體支架固定支承在裝置浮體上；還包括磁懸浮裝置，所述風車軸由磁懸浮裝置支撐。本實用新型採用風力作為能源，沒有汙染，其設備運行無須能源費用；使用了全自動機械運動，減少了能量轉換的損耗；設備結構簡單、無須操作人員，從而降低了運行費用。
文檔編號C02F7/00GK2799547SQ20052000549
公開日2006年7月26日 申請日期2005年3月15日 優先權日2005年3月15日
發明者井豔文, 劉虎誠, 張大春 申請人:北京新奧水科技術開發有限公司