一種風能自動除藻器及其除藻方法與流程
2023-07-27 23:57:56
本發明涉及一種風能與除藻器的結合應用，尤其涉及一種風能自動除藻器與其除藻方法。
背景技術：
湖泊等景觀水體過於平靜、流動性差，附生性食藻類原生動物難以接觸藻類，致使藻類繁殖的速度大於被捕食的速率，水體中藻類密度越來越大是水體富營養化的根源。藻類大量繁殖，覆蓋水域阻礙了水體與空氣的接觸，致使水中溶解氧降低，引起水質惡化，水體發黑髮臭、魚類死亡，嚴重者對人類和其他動物產生毒性。湖泊等景觀水體的富營養化，大大削弱了其生態環境效益和社會經濟效益。
而環保治理需要有個長期過程，藻類繁殖對供水的影響應引起足夠的重視。目前,治理藻類泛濫是當今國內外正在探索的難題，國內外諸多學者歷經多年的辛勤摸索，總結了常用的機械撈藻法，在大規模除藻行動的開始階段或除藻前的準備階段，適當撈藻清理水面是必要的。但實踐證明，用此法作為主要的應急治理是不科學的。主要原因是：1.水體中能撈取出的藻量微乎其微，與投入不成比例。使藻類的減少量少到可以忽略不計的程度。2.撈藻的速度遠遠比不上藻類的生長速度。3.大量浪費資金。用撈藻法花費大量人力物力，開支十分巨大。
基於風車發力發電等技術的應用具有良好的效益，本申請人開始研究一種風能自動除藻器，而關於風車位置的設置和原理是本研究的關鍵。關於風車的設置，專利文ZL200310100459.0公開了一種萬向風車，由葉片、支架、轉軸構成，它是用長木條釘成兩個十字交叉的上下支架，再用薄木條做支承固定，在每一支架的木條頂部，橫向固定木條，製成支架；用薄鐵皮製成半圓筒8個，製成葉片，兩兩交叉固定在支架上，在上下支架打孔後，穿入轉軸；由於葉片 為弧形，當葉片側面迎風時，凹面流速基本不變，而凸面根據流體連接性原理，流速加快，造成葉片凹凸兩面流速不同；根據伯努利方程，在同一流線上，動壓強與靜壓強之和保持不變，因凸面流速加快，動壓強增加，靜壓強減少，使葉片受壓差作用而產生力，兩葉片的合力，使葉片向凸面方向轉動；當葉片凹面迎風時，風的動壓強轉變成靜壓強，從而轉變成力，使葉片可以繼續轉動。該萬向風車存在不能將來自不同風向的風能轉化為動能，當葉片凸面迎風時，有一部分動壓強會使葉片反向旋轉，抵消部分風車正向旋轉力，造成風車效率降低，並且風車結構複雜，要提供較大的輸出功率，需要萬向風車串聯或並聯來實現。
因此，如何利用一種通過風車將風能轉化為動能，並且在運行過程中無需專人照看，無需能源消耗的除藻器進行除藻顯得非常必要。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種設計巧妙，結構簡單，運行過程中無需專人照看，無需能源消耗，特別適合於湖泊等景觀水體的淨化的風能自動除藻器與其除藻方法。
本發明所採用的技術方案：一種風能自動除藻器，包括風能裝置和除藻裝置，所述風能裝置包括風動葉輪和垂直轉軸，所述風動葉輪通過第一變相齒輪設置在所述垂直轉軸上端，所述風動葉輪端部連接有風向引導裝置；所述除藻裝置包括支撐結構、旋轉軸承和腔室，所述支撐結構的一端通過滑輪與所述旋轉軸承的一端連接，所述旋轉軸承的另一端通過第二變相齒輪與所述垂直轉軸連接，所述旋轉軸承上焊接有若干腔室。
進一步的，所述腔室以螺旋的方式焊接在所述旋轉軸承上。
進一步的，所述腔室內設置有載體和隔板。
進一步的，所述腔室和隔板上均設置有若干通孔。
進一步的，所述載體為海綿體。
進一步的，所述腔室為不鏽鋼腔室。
進一步的，所述第一變相齒輪和所述第二變相齒輪均為變速變相齒輪。
一種風能自動除藻器的除藻方法，通過支撐結構將風能自動除藻器安裝在湖面上，其中，第一變相齒輪將風能轉化為垂直轉軸的動能，第二變相齒輪將垂直轉軸的動能轉化為水平方向的腔室的動能；腔室進行旋轉，附著在腔室內載體上的食藻生物依次與水體中的藻類接觸，實現有序除藻。
進一步的，在安裝時，水風能自動除藻器的除藻方法的旋轉軸承的中心線與水面齊平，使一半數量的腔室裸露在空氣中。
進一步的，在風動葉輪端部連接有風向引導裝置，使得第一變相齒輪將不同方向的風能轉化為垂直轉軸的動能。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：(1)本發明通過將風能轉化為垂直轉軸的動能，再將垂直轉軸的動能轉化為水平方向的腔室的動能，腔室進行旋轉，腔室旋轉帶動周圍水的流動，不但使復氧過程加快，提高水中溶解氧，也使腔室內原生動物接觸藻類的機率增加、活性提高，更有效地降低水體中藻類的濃度；(2)本發明通過腔室以螺旋的方式焊接在所述旋轉軸承上，使得在具體使用時，腔室內的載體及附著在載體上的食藻生物與空氣和水體交替接觸，可同時增加食藻生物及水體中氧氣的供應，加速水體中汙染物的好氧降解；(3)本發明在螺旋形的腔室內設置有隔板，確保隔間內的每個載體均有小幅度的翻滾空間，避免堵塞和水流的死角；(4)本發明的腔室和隔板上均設置有通孔，確保藻、水和氣自由自由穿過；(5)本發明腔室為不鏽鋼材質製成，該設計取材簡單，且不鏽鋼具有抗腐蝕等多種優良性能，使得本發明耐腐蝕、耐用；(6)本發明通過設置風向引導裝置，其帶動風動葉輪任意旋轉，使得風動葉輪始終正對特定風向，確保了不同水平方向的風能均可充分利用；(7)本發明的設計巧妙，結構簡單，運行過程中無需專人照看，無需能源消耗，特別適合於湖泊等景觀水體的淨化。
附圖說明
圖1為本發明一種風能自動除藻器的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。
實施例一
如圖1所示，一種風能自動除藻器，包括風能裝置和除藻裝置，所述風能裝置包括風動葉輪1和垂直轉軸2，所述風動葉輪1通過第一變相齒輪3設置在所述垂直轉軸2上端，所述風動葉輪1端部連接有風向引導裝置4，其帶動風動葉輪1任意旋轉，使得風動葉輪1始終正對特定風向，確保了不同水平方向的風能均可充分利用；所述除藻裝置包括支撐結構5、旋轉軸承6和腔室7，所述支撐結構5的一端通過滑輪8與所述旋轉軸承6的一端連接，所述旋轉軸承6的另一端通過第二變相齒輪9與所述垂直轉軸2連接，所述旋轉軸承6上焊接有若干腔室7。
所述腔室7以螺旋的方式焊接在所述旋轉上，所述腔室7內設置有載體和隔板，使得在具體使用時，腔室7內的載體及附著在載體上的食藻生物可與空氣和水體交替，使加快水體汙染物的好氧降解，並確腔室7內的每個載體均有小幅度的翻滾空間，避免堵塞替接觸，可同時增加食藻生物及水體中氧氣的供應，加速水體中和水流的死角；所述腔室7和隔板上均設置有若干通孔10，確保藻、水和氣自由自由穿過；所述載體為海綿體，所述腔室7為不鏽鋼腔室，所述第一變相齒輪3和所述第二變相齒輪9均為變速變相齒輪。
實施例二
如圖1所示，一種風能自動除藻器與其除藻方法，通過支撐結構將風能自動除藻器安裝在湖面上，其中，第一變相齒輪3將風能轉化為垂直轉軸的動能，第二變相齒輪9將垂直轉軸的動能轉化為水平方向的腔室7的動能，腔室7進行旋轉，腔室7旋轉帶動周圍水的流動，不但使復氧過程加快，提高水中溶解氧，也使腔室7內原生動物接觸藻類的機率增加、活性提高，更有效地降低水體中藻類的濃度；同時，附著在腔室7內載體上的食藻生物依次與水體中的藻類接觸，實現有序除藻；在安裝時，水風能自動除藻器的除藻方法的旋轉軸承6的中心線與水面齊平，使一半數量的腔室7裸露在空氣中，在風動葉輪端部連接有風向引導裝置，使得第一變相齒輪3將不同方向的風能轉化為垂直轉軸2的動能。
對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本發明權利要求的保護範圍之內。