利用低水頭的曝氣及發電裝置的製作方法
2023-07-27 23:04:46 1
專利名稱：利用低水頭的曝氣及發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用低水頭的曝氣及發電裝置，其通過利用用於防止養殖場、水壩、河川或廢水處理場等積水而造成汙染且提供新鮮空氣的曝氣和通過水壓做上升或下降的往復運動的浮子來產生動力並能夠用作動力源。
背景技術：
從生活汙水、排洩物、工業廢水及畜牧業設施等排放的汙水、廢水和糞便，從農耕地、森林流出的水等匯集於汙水處理場，由於無法在汙水處理場處理汙水，因此腐爛物質、 有毒性物質流進湖水或江水，從而水質被汙染成不能用作各種用水，或對生物的棲息造成嚴重危害的程度。由於在所述積水產生富營養化的同時，因缺氧導致水腐爛並產生惡臭，並且產生有害性赤潮而水變質成魚類等水生生物無法生存的汙水。S卩，地表的汙水持續地流入水壩、湖水、水庫等湖沼，水的流動緩慢而處於停滯狀態，因此水中的汙染物質的濃度上升而汙染物質中的包含有氮化合物及磷酸鹽等的營養鹽類促使分解有機物的微生物生殖與增值，由此在淡水產生富營養化現象。這種富營養化導致淡水的濁度下降，由腐爛物導致產生惡臭，嚴重時會造成水中的魚類集體死亡等破壞湖沼生態系統的嚴重的危害。並且，湖沼保持平衡的能力很重要，使得包含在淡水的水中生態系統的氮或磷等的營養物質的量不能超過自身的淨化能力，尤其，重要的是提高水中的溶解氧的量來順利地進行沉澱的有機物或重金屬等的氧化作用。儘管韓國國內的很多湖沼在上流側增設有汙水、廢水的淨化設施，但是由於依然流入大量的汙染物質，長時間放置淡水而形成分層導致發生水質惡化現象越來越嚴重，並且存在魚類無法在養魚場等生存而導致養殖業破產的問題。為了改善如上所述的問題點，使用各種改善水質的方法，其中之一的方法為在水域的下部層人為地注入空氣而提高水中的溶解氧的濃度。所述方法中，通過驅動馬達來帶動水車時，雖然可以將水的表面部擴大而溶解空氣中的氧氣量隨此增加，但是存在由於電力消耗而不經濟的缺點，且效果微乎其微，並將由動力產生的空氣強制注入到水中而增加氧氣量的方法具有電力消耗大且效果極其微乎其微的缺點。並且，利用向上水流的解除分層(stratification)的技術，是一種通過在停滯性水域的下部層水域設置大型推進器並旋轉該推進器來產生向上水流，或吹進壓縮空氣來產生向上水流的方法，使湖沼的下部層水上升.循環的方式。但是，在解除分層的湖沼採用向上水流的方式時，儘管有機物的濃度高且缺少溶解氧的下部層水上升而與表面層水混合，並且有機水.鐵.錳等被氧化處理，但部分有機物被用作在表面層棲息的綠藻類的營養源，從而產生綠藻類過量繁殖的逆反效果的可能性相當大。
並且，如上所述利用向上水流的方式不僅具有匯集(水平移動)下部層水的效果相對低，並解除分層的效果受限且維修費過多的問題點。如上所述，儘管為了將氧氣供應至水中而提出有各種方法，但是由於利用電力、風力及水力，因此用於產生其驅動力的裝置的構成需要大量的經費且效果微乎其微，所以在實際應用時得不到效果。為了解決如上所述的問題點，本發明人發明了大韓民國專利申請第 10-2008-014511號的空氣產生方法及其裝置，以及改善所述發明的大韓民國專利第 10-2008-0130904號的深層曝氣用曝氣裝置。所述在先發明的空氣產生方法及其裝置為，兩側的水槽與隨著水槽內的水量浮上的浮標控制浮子，通過所述控制浮子浮上而連動的浮子的連動部件調節上下的開關閥門來交替進行將水供應至水槽內和排放水槽內的水，從而排放水槽內的水而將空氣供應至水槽，然後再次供應水而使水槽內的空氣上升。所述在先技術由於其裝置複雜而具有製作成本高的缺點，並且只局限於單純地產生空氣，因此存在沒有適當地利用由浮子的上升或下降所產生的動力的缺點。
發明內容
本發明是為了改善存在於所述本發明人的在先發明的問題點而提出的，其目的在於，尤其將結構簡單化而容易製作，並能夠滿足操作的精密度，同時通過利用在第一水槽及第二水槽內交替做上升或下降的往復的浮子的動力作為動力源，能夠用作發電及工業機械的動力源。本發明的目的在於，通過左右分割的第一水槽及第二水槽、相對應於第一水槽及第二水槽的上下側打開或關閉的上下閥門、利用供應至水槽的水浮上的浮標、通過由浮標控制的鎖緊單元浮上的浮子、通過浮子的浮子臂上下連動的齒條來控制所述上部閥門及下部閥門與浮子以完成正確的動作、發揮協調的作用及通過往復旋轉的主軸的動力源能夠得到動力的同時，通過利用朝所述第一水槽及第二水槽內吸入空氣或排放所述第一水槽及第二水槽內的空氣而收集的新鮮的空氣，能夠將曝氣及新鮮的空氣供應至養魚場等。如上所述的本發明無需單獨的發電單元，通過將流入到左右側的第一水槽及第二水槽的水填充而得到的水壓所控制的浮標和浮子(float)來控制浮上與閥門而提供通過連續的連動作用產生的動力源，因此能夠將維修費用降低到最少。作為本發明所要解決的課題的解決手段提供一種利用低水頭的曝氣及發電裝置， 其特徵在於，在機體10具備接受水的供水箱12 ；在供水箱12的左右下側設置的第一水槽 30及第二水槽40 ；用於將水提供至第一水槽30及第二水槽40的上部閥門20與下部閥門 21 ；通過第一水槽30及第二水槽40內的水壓浮上的浮子31、41 ；連動單元50，通過浮子31、 41的上升或下降來帶動齒條51 ；鎖緊單元60，由控制連動單元50的浮標32、42與鎖緊齒輪61構成；通過由所述浮子31、41的主軸52帶動的連動單元50的小齒輪91來提供動力而能夠利用動力的同時，收集第一水槽30及第二水槽40內的空氣而提供曝氣用空氣。作為本發明的所述解決方法，機體10包含朝上部設置的供水箱12、由供水管11與空氣管81構成的空氣收集蓋80，從而收集空氣而能夠將所收集的空氣供應到養魚場等用作曝氣用空氣。
所述本發明提供一利用低水頭的曝氣及發電裝置，其特徵在於，在供水箱12的下部兩側設置圓弧形第一水槽30及第二水槽40 ；在所述第一水槽及第二水槽的上下側設置用於控制第一水槽30及第二水槽40的上部閥門20及下部閥門21 ；齒條51，其帶動上部閥門20及下部閥門21 ；浮子31、41，其在第一水槽30及第二水槽40朝水面浮上；鎖緊單元 60，其控制齒條51 ；浮標32、42，其控制鎖緊單元60 ；連動單元50 ；通過所述浮子31、41的上升或下降而連動；下部水箱13，設置在所述機體10的下端，用於收集朝下部閥門21排放的水；以及退水管14，鎖緊單元60通過浮標32、42與浮標臂33以軸點為基點旋轉而用連動臂62帶動止動件64來控制鎖緊齒輪61的鎖緊突起65，從而控制與鎖緊齒輪61連動的齒條51 ；所述齒條51通過鎖緊單元60帶動上部閥門20及下部閥門21的閥門控制齒輪21 來控制上部閥門20及下部閥門21，連動單元50在主軸52用驅動齒輪53與連動齒輪M帶動齒條51，在主軸52設置驅動齒輪90與小齒輪91而將動力提供至發電裝置。本發明具有以下效果將自然地流淌在溪澗、河川、水壩的水連接在本發明的水供應線而提供水，因此容易供應水，利用供應的水交替地上升或下降第一水槽及第二水槽內的浮子，通過所述上升或下降來控制上下閥門而在第一水槽及第二水槽內填充水和排放水，與此同時，將由此產生的空氣能夠作為無公害的空氣供應為用於防止由淡水、養魚場、 廢水處理場等汙染源引起缺乏溶解氧而導致富營養化的空氣，使用並排放無汙染的水，因此能夠防止河川等缺水現象及汙染，並且需要較少的維修費用，由於水質改善而降低淨化水的費用及通過改善水質能夠提高湖沼內的魚類的棲息環境，能夠將整體湖沼生態系統恢復到原來的狀態等。並且，如上所述，本發明通過利用少量水的水壓將在第一水槽及第二水槽內交替地進行往復的浮子的往復運動轉換成旋轉運動而得到動力，並將此動力源利用在機器裝置及小型的發電裝置，因此能夠在農村和漁村或小規模的生產設施用作所需的電或動力源而節省資源且有利於環保，並可作為無限的原動力在工業領域做出突出的貢獻。
圖1是供應水至本發明的第一水槽的動作說明圖。圖2是供應水至本發明的第二水槽的動作說明圖。圖3a及圖北是在本發明中用於控制齒條的鎖緊單元的動作說明圖。圖4是示出本發明的結構的正面圖。圖fe是本發明的連動單元的結構說明圖。圖恥是連動單元的平面圖。圖6是為了說明本發明的外觀及結構的整體截面圖。圖中10 機體；11 供水管；12 供水箱；13 下部水箱；14 退水管；20 上部閥門；21 下部閥門；22 閥門控制齒輪；30 第一水槽；31、41 浮子；32,42 浮標、33、43 浮標臂； 40 第二水槽；50 連動單元；51 齒條；52 主軸；53 驅動齒輪；54 連動齒輪；60 鎖緊單元；61 鎖緊齒輪；62 連動臂；64 止動件；65 鎖緊突起；66 彈簧；70 空氣進入及排放管；80 空氣收集蓋；81 空氣管；90 驅動齒輪；91 小齒輪。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明用於實施本發明的具體內容。圖1是供應水至本發明的第一水槽的動作說明圖，圖2是供應水至本發明的第二水槽的動作說明圖，圖3a及圖北是在本發明中用於控制齒條的鎖緊單元的動作說明圖，圖 4是示出本發明的結構的正面圖，圖fe是本發明的連動單元的結構說明圖，圖恥是連動單元的平面圖。圖6是示出為了說明本發明的外觀及結構的整體截面圖。如圖所示，本發明的構成為將人為或自然地流淌在溪澗、河川、水壩等的水通過供應線經由供水管11供應到機體10的上部的供水箱12內，並且，包含第一水槽30及第二水槽40，設置在供水箱12的左右下側；上部閥門20及下部閥門21，用於供應水至第一水槽 30及第二水槽40 ；連動單元50，通過利用所述第一水槽30及第二水槽40內的水壓浮上的浮子31、41的上升或下降來帶動齒條51 ；鎖緊單元60，由控制連動單元50的鎖緊齒輪61 構成。如上所述，本發明將人為或自然地流淌在溪澗、河川、水壩等的水通過供應線經由供水管11供應到機體10的上部的供水箱12內，則水流入到供水箱12的一側，S卩，如圖1 所示，流入到開放上部閥門20的第一水槽30而填充至第一水槽30。如此，通過供應水在第一水槽30內的水面上升時，第一水槽30內的浮標與水面一同上升。第一水槽30內的浮子31通過後述的鎖緊單元60被鎖緊而無法浮上。由於所述浮標32的上升移動，如圖3所示，浮標臂33以軸點為基點旋轉移動而到達最高點的同時，形成在浮標臂33的末端的連動臂62旋轉移動，所述連動臂62的連動棒 63移動通過鉸鏈結合在機體的止動件64，因此解除由止動件64控制的與鎖緊(locking) 齒輪61同軸的鎖緊突起65而同軸的鎖緊齒輪61轉換為自由狀態，從而從圖3a轉換為圖 3b ο並且，所述止動件64通過彈簧66的彈性重新恢復到原來的狀態，或通過浮標32 浮上而恢復到原來的狀態。此時，所述第一水槽30內的浮子31通過浮子臂34朝機體10的外部露出，與由主軸52帶動的連動單元50的由驅動齒輪53帶動的連動齒輪M嚙合的齒條51與所述鎖緊齒輪61、上部閥門20及下部閥門21 —起連動。並且，如上所述，通過所述鎖緊單元60的鎖緊齒輪61的鎖緊被解除，因此第一水槽30內的浮子31通過水壓急速浮上，由於所述上升引起浮子31與浮子臂34上升移動的同時，使與此連動的主軸52旋轉預定量。所述主軸52的旋轉與驅動齒輪53 —同旋轉連動齒輪M，將嚙合在所述連動齒輪 54的齒條51從上部移動到下部。通過所述移動，齒條51從圖1移動到圖2的移動狀態。與此同時，由所述齒條51的移動帶動上下的閥門控制齒輪22，帶動與所述閥門控制齒輪22連動的上部閥門20及下部閥門21而通過上部閥門20關閉第一水槽30的上端， 將第一水槽30的處於關閉狀態的下部閥門21轉換為開放狀態，從而排放第一水槽300內的水。
被排放的水通過下部水箱13的退水管14排放。並且，與所述過程同步，關閉第一水槽30的上部閥門20，而第二水槽40的上部轉換為打開狀態，而下部閥門21轉換為關閉狀態。而且，所述第二水槽40在排放水的狀態下，將隨著連動單元50的連動結構與主軸 52連動的第二水槽40的浮子41轉換為如圖2所示的下降移動的狀態。通過如上所述的過程，通過打開第二水槽40的上部閥門20供應水到第二水槽40 內，通過關閉下部閥門21將水填充到第二水槽40而以該圖2的狀態反覆進行第一水槽30 的過程。並且，在排放第二水槽30內的水的狀態下，伴隨著水位下降，浮標42也一同下降的同時，浮標臂43也下降，止動件64與以軸點為基點旋轉的連動臂62 —同通過彈簧66的彈性恢復到原來的狀態，止動件64控制第二水槽40。此時，由於如上所述的第一水槽30的鎖緊單元60動作而向下的鎖緊突起65將位置轉換為止動件64的上端的狀態，因此水被填充到第二水槽而通過由浮標42的控制來控制止動件64，並保持關閉狀態。如第一水槽30，供應的水填充至所述第二水槽40而水位上升，由於浮標42的上升導致鎖緊單元60的止動件64解除鎖緊突起65，從而齒條51再次從下降狀態上升，則關閉第二水槽40的上部閥門20，打開下部閥門21，即從圖2的狀態轉換為圖1的狀態。並且，本發明在所述機體10設置多個空氣進入及排放管70而用於發電時，水填充至水箱內或第一水槽30及第二水槽40內時，排放水槽內的空氣，在排放水時供應外部空氣而能夠有效地排放水，用於曝氣和發電時，控制調節空氣進入及排放管70，此時，所述空氣進入及排放管70進一步具備用於調節開放或關閉的閥門。再且，進一步具備形成在機體10的上部的空氣收集蓋80與空氣管81來收集第一水槽30及第二水槽40內的空氣而供應到淡水、汙染的河川等，從而將新鮮的外部空氣連續地供應到汙水內而使缺少溶解氧且有機物多的水循環並供應氧氣，因此淨化汙染物質，並通過抑制綠藻類的光合作用來解除湖沼分層，從而能夠對改善水質做出突出的貢獻。而且，在本發明的主軸52用驅動齒輪90與小齒輪91來驅動作為沒用圖示的發電裝置的一例的發電機等，無需單獨的動力源而能夠提供動力，此時，在往復旋轉的小齒輪91 進一步具備單向齒輪等而能夠連續旋轉，這種結構是單獨的結構，因此省略說明對其的詳細結構及作用效果。所述發電裝置能夠用作小型發電機及用於農業的水泵的動力源、壓縮機等的動力源。本發明利用天然河川或人為供應的水將水槽內的浮子反覆進行上升或下降，將通過這種上升或下降所得到的動力源用作各種裝置的動力源的效果，及收集第一水槽及第二水槽內的供應水與排放所產生的空氣後，供應到淡水、汙染的河川等，因此將新鮮的外部空氣連續地供應到汙水內而使缺少溶解氧且有機物多的水循環並供應氧氣，從而淨化汙染物質，並通過抑制綠藻類的光合作用來解除湖沼分層，從而能夠對改善水質做出突出的貢獻。如上所述，本發明通過利用少量水的動力源來得到動力源而驅動機械裝置，因此能夠在農村和漁村或小規模的生產設施得到所需的電或動力而節省資源且有利於環保，並可作為無限的原動力在工業領域做出突出的貢獻。
本發明的技術範圍並非局限於所述實施例，對於本領域的技術人員而言，可在本發明的技術思想範圍內進行各種修改是自明的。
權利要求
1.一種利用低水頭的曝氣及發電裝置，其特徵在於， 在機體(10)具備供水箱(12)，接受水；第一水槽(30)及第二水槽(40)，設置在供水箱(1 的左右下側； 上部閥門00)及下部閥門(21)，用於將水提供至第一水槽(30)及第二水槽00)； 浮子(31、41)，通過第一水槽(30)及第二水槽00)內的水壓浮上； 連動單元(50)，通過浮子(31、41)的上升或下降來帶動齒條(51)； 鎖緊單元(60)，由控制連動單元(50)的浮標(32、42)與鎖緊齒輪(61)構成， 通過由所述浮子(31、41)的主軸(5 帶動的連動單元(50)的小齒輪(91)來提供動力並能夠利用動力的同時，收集第一水槽(30)及第二水槽00)內的空氣而提供曝氣用空氣。
2.根據權利要求1所述的利用低水頭的曝氣及發電裝置，其特徵在於， 所述機體(10)，包含:供水箱(12)，朝上部設置；空氣收集蓋(80)，由供水管(11)與空氣管(81)構成；第一水槽(30)及第二水槽(40)，其為圓弧形，設置在供水箱(1 的下部兩側； 上部閥門00)及下部閥門(21)，設置在所述第一水槽及第二水槽的上下側，用於控制第一水槽(30)及第二水槽GO)；齒條(51)，其帶動上部閥門00)及下部閥門；浮子(31、41)，其在第一水槽(30)及第二水槽00)朝水面浮上；鎖緊單元(60)，其控制齒條(51)；浮標(32、42)，其控制鎖緊單元(60)；連動單元(50)，通過所述浮子(31、41)的上升或下降而連動；下部水箱，設置在所述機體(10)的下端，用於收集通過下部閥門排放的水；以及退水管(14)。
3.根據權利要求1所述的利用低水頭的曝氣及發電裝置，其特徵在於，所述鎖緊單元 (60)通過浮標(32、42)與浮標臂(33)以軸點為基點旋轉而用連動臂(62)帶動止動件(64) 來控制鎖緊齒輪(61)的鎖緊突起(65)，從而控制與鎖緊齒輪(61)連動的齒條(51)。
4.根據權利要求1所述的利用低水頭的曝氣及發電裝置，其特徵在於，所述齒條(51) 通過鎖緊單元(60)帶動上部閥門O0)及下部閥門Ol)的閥門控制齒輪Ol)來控制上部閥門O0)及下部閥門01)。
5.根據權利要求1所述的利用低水頭的曝氣及發電裝置，其特徵在於，所述連動單元 (50)在主軸(5 用驅動齒輪(5 與連動齒輪(54)帶動齒條(51)，在主軸(5 設置驅動齒輪(90)與小齒輪(91)而將動力提供至發電裝置。
全文摘要
本發明涉及一種利用低水頭的曝氣及發電裝置，其通過利用用於防止養殖場、水壩、河川或廢水處理場等積水而造成汙染且提供新鮮空氣的曝氣和通過水壓做上升或下降的往復運動的浮子來產生動力並能夠用作動力源。本發明是為了改善存在於所述本發明人的在先發明中的問題點而提出的，其目的在於，尤其將結構簡單化而容易製作，並能夠滿足操作的精密度，同時通過利用往復旋轉的動力的動力源，能夠用作發電及機器的動力源。本發明的目的在於，通過左右分割的第一水槽及第二水槽、相對應於第一水槽及第二水槽的上下側打開或關閉的上下閥門、利用供應至水槽的水浮上的浮標、通過由浮標控制的鎖緊單元浮上的浮子、通過浮子的浮子臂上下連動的齒條來控制所述上部閥門及下部閥門與浮子以完成正確的動作、發揮協調的作用及通過往復旋轉的主軸的動力源能夠得到動力的同時，通過利用朝所述第一水槽及第二水槽內吸入空氣或排放所述第一水槽及第二水槽內的空氣而收集的新鮮的空氣，能夠將曝氣及新鮮的空氣供應至養魚場等。如上所述的本發明無需單獨的發電單元，通過將流入到第一水槽及第二水槽的水填充而得到的水壓所控制的浮標和浮子來控制浮上與閥門而提供通過連續的連動作用產生的動力源，因此能夠將維修費用降低到最少。
文檔編號F03G7/00GK102575639SQ200980161120
公開日2012年7月11日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年8月24日
發明者孫昌熙, 金亨帣 申請人:大洋環境產業(株)