一种水上垃圾收集系统及其垃圾收集桶总成的制作方法

本发明涉及垃圾收集处理设备技术领域，尤其是涉及的是一种水上垃圾收集系统及其垃圾收集桶总成。

背景技术：

现有的湖面或者河流的垃圾收集只能依靠人工进行，这样既浪费的人力，同时也使收集垃圾的时间延长，而且在垃圾收集的过程中可能又有新的垃圾产生，造成垃圾收集不完全，河流污染严重。

专利cn201810585649.2水面垃圾回收处理装置,公开了一种水面垃圾回收处理装置包括收集筒和抽水机构，收集筒包括升降沿、过滤网、集水筒以及浮板，升降沿通过弹性连接套与集水筒相连接，浮板固定于集水筒的上端，浮板上设置有垃圾检测传感器，浮板下方设置升降机构，升降机构与升降沿固定连接，集水筒内侧设置有水位传感器，浮板内设置有控制器，垃圾检测传感器、水位传感器以及升降机构均与控制器相连接，过滤网与升降沿相连接，集水筒底部与抽水机构相通。该专利运用了大量的机械结构控制垃圾桶外沿升降，以保证不同体积垃圾的收取，但作为水下设备复杂的机械结构保养难度大，使用寿命和实用性非常差。

专利cn201822125341.8一种方便收集垃圾的水上垃圾桶,公开了一种方便收集垃圾的水上垃圾桶，包括桶体，桶体的上表面设置有桶面，垃圾袋的顶端安装有袋夹，垃圾袋的底部设置有蓄水腔，水泵的一侧连接有连接件，连接件的一端套接有连接杆，桶面与桶体之间设置有浮块。本实用新型对传统的水上垃圾桶进行改进，通过连接件与连接杆套接形成的滑动连接，同水上垃圾桶内部设置的高分子浮块相结合可形成特殊的浮动结构，当水量下降和上升时，浮块随着水位带动水上垃圾桶经过连接件及连接杆进行浮动，从而避免了水上垃圾桶内部水泵因空载而损坏。该将浮块设在桶面与桶体之间，造成了桶口始终略高于水面的情况，使垃圾难以进入垃圾桶内，同时垃圾桶设有的多层蓄水腔结构，分散了水泵吸力，影响垃圾收集效果。

专利cn201920234242.5自吸式水面垃圾桶,公开了抽水泵抽水通过外桶内的漩涡隔板形成水面漩涡，使周围的水往漩涡中心流动，加大吸力，将水面漂浮的垃圾吸入滤网内桶中；外桶高度间歇性升降形成水位高度差，使漂浮垃圾间歇性地进入滤网内桶中。该专利为单轨式升降结构，长期使用，支架容易被水流冲击变形，使用寿命短，同时仅靠机器调节垃圾桶在水面的高度，实时性差，垃圾收集效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种水上垃圾收集系统及其垃圾收集桶总成。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种垃圾收集桶总成,包括外桶组件，外桶组件包括机架和固定在机架的外桶体，外桶体内侧设有可上下滑动的内桶组件，外桶体顶部设有限位导向环，外桶体底部设有排水口，排水口连接有排水泵；内桶组件包括内桶体、浮力块和导向块，浮力块位于内桶体底部与内桶体固定连接，内桶体底部中心设有多个排水网孔，浮力块中心设有排水圆孔，内桶体底部外周上均匀分布有多个导向块，内桶体上缘高于限位导向环。

优选的，所述内桶体内设有垃圾袋，垃圾袋设有透水孔，垃圾袋套在内桶体桶口处设有的支架板上，垃圾袋上缘低于内桶体上缘。

一种水上垃圾收集系统，包括上述的垃圾收集桶总成、升降架和电控系统，垃圾收集桶总成设有多个竖向间隔的水位传感器，水位传感器连接电控系统用于采集垃圾收集桶总成在水中的水位信号；升降架上设有控制垃圾收集桶总成升降的升降机构，升降机构和排水泵电性连接电控系统；所述升降架和垃圾收集桶总成之间设有监测垃圾收集桶总成升降高度的感应装置，感应装置与电控系统连接。

优选的，所述多个水位传感器在垂直方向上以等距a分布，a为外桶体直段深度与浮力块高度差值的1/10-1/4，所述直段深度的值取浮力块在外桶体内的沉浮区间长度。

优选的，所述水位传感器设在垃圾收集桶总成设有的水位检测盒内，水位检测盒底部设有进水孔。

优选的，所述机架和升降架之间设有升降导轨，升降导轨包括两个第一导轨、两个第二导轨、多个第一导向轮总成和多个第二导向轮总成，两个第一导轨分别设在升降架两侧，机架两侧对应设有两个第二导轨，第二导轨滑动配入第一导轨内；第一导轨和第二导轨之间设有第一导向轮总成，第一导轨和/或第二导轨的侧面设有第二导向轮总成。

优选的，所述第二导向轮总成包括第一导轨侧面设有的滚轮，滚轮通过深沟球轴承套接在一个滚轮轴的一端，滚轮轴的另一端设有螺纹，滚轮轴穿过第一导轨上设有的调整块并用与滚轮轴端部螺纹配合的螺母固定；调整块侧面设有螺孔，螺孔内设有螺杆，螺杆可抵在滚轮轴上，滚轮轴上设有与螺杆配合的定位槽。

优选的，所述感应装置包括设在升降架上的感应器，垃圾收集桶总成设有与感应器配合的感应块。

优选的，所述升降机构包括设在升降架上部的齿轮和驱动电机，设在垃圾收集桶总成的齿条，齿轮与齿条配合组成齿轮齿条传动副，驱动电机为齿轮提供转动动力。

优选的，所述齿轮套设于设在升降架上部设有的齿轮轴上，齿轮轴通过链轮链条传动副与设有减速机的驱动电机连接。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的垃圾收集桶总成适用于水位高度变化不大、水面离地面高度差较小的工况下，具有结构简单、成本低、调整速度快、能耗低等特点。

2、本发明的水上垃圾收集系统通过垃圾收集桶总成的自适应高度调整、配合垃圾收集桶总成的升降机构，有效加大了垃圾收集桶高度的调整范围，其优点在于：一是适用于水位高度变化大的场合，增加垃圾收集桶高度调整空间；二是适用于水面离地面高度差较大的场合，方便垃圾收集倾倒；三是方便设备检修；四是有效防止设备停止工作时，水位没过垃圾收集桶导致垃圾外流。可以实现水位变动幅度超过垃圾桶自适应调整范围时的垃圾桶升降及垃圾倾倒、检修、停用时的垃圾桶升降。

相较以往的人工收集湖面的垃圾，本申请的垃圾收集装置具有应用简单，作业高效，作业范围广等优点。代替人工进行水上垃圾收集后，可24小时进行工作，极大的降低了垃圾污染情况。

附图说明

图1为本发明的垃圾收集桶总成结构示意图一；

图2为本发明的水上垃圾收集系统结构示意图；

图3为图2中的a部放大图；

图4为本发明的垃圾收集桶总成结构示意图二；

图5为本发明的内桶体结构示意图；

图6为本发明的升降机构结构示意图。

主要附图标记说明：(1机架，2外桶体，3限位导向环，4排水口，5排水泵，6内桶体，7浮力块，8导向块，9排水圆孔，10支架板，11升降架，12水位传感器，13感应器，14感应块，15第一导轨，16第二导轨，17第一导向轮总成，18第二导向轮总成，19滚轮，20滚轮轴，21调整块，22螺杆，23齿轮，24驱动电机，25齿条，26齿轮轴，27链轮链条传动副，28链轮罩，29护罩)。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明。

如图1所示，本发明的一种垃圾收集桶总成,包括外桶组件，外桶组件包括机架1和固定在机架1的外桶体2，外桶体2内侧设有可上下滑动的内桶组件，外桶体2顶部设有限位导向环3，外桶体2底部设有排水口4，排水口4连接有排水泵5；内桶组件包括内桶体6、浮力块7和导向块8，浮力块7位于内桶体6底部与内桶体6固定连接，内桶体6底部中心设有多个排水网孔，浮力块7中心设有排水圆孔9，内桶体6底部外周上均匀分布有多个导向块8，内桶体6上缘高于限位导向环3。内桶体6内设有垃圾袋，垃圾袋设有透水孔，垃圾袋套在内桶体6桶口处设有的支架板10上，垃圾袋上缘低于内桶体6上缘。垃圾袋为网眼布等防水防腐材质制作的袋子。内桶组件的总高度h1大于外桶体2的深度h2，确保内桶体6不会下滑掉入外桶体2内部导致外桶体2顶部的限位导向环3失效。外桶体2下部的水平截面面积由上到下逐渐收小。

传统浮力材料包括装满低密度液体的浮块、泡沫玻璃、泡沫塑料、泡沫铝、木材、金属锂和聚烯烃材料等。这些材料存在各种各样的缺陷，如工作深度浅、容易造成环境污染、吸水率高、价格昂贵以及提供的净浮力小等。为了解决水下作业装备的耐压性、结构稳定性，提供足够的净浮力，本发明采用高强度固体浮力材料制备浮力块7，以替代传统的浮力材料。

工作原理：工作时垃圾收集桶总成的外桶组件固定在机架1，垃圾收集桶(内桶体6、外桶体2)上缘桶口沉入水面下，排水泵5启动后，将内桶体6内的水排出，同时不断流入内桶体6(垃圾袋)内，水面漂浮的垃圾在水流的带动下缓慢进入垃圾袋内。当内桶体6进水量与排水量平衡(相同)时，内桶组件悬浮于外桶体2内的水面上，处于稳定状态。当水位升高时，内桶体6与水面的高度差增加，进水量增加，外桶体2内水位升高，内桶组件(含垃圾袋)在浮力作用下自动上浮处于稳定状态(进排水流量相等)；当水位下降时，内桶体6与水面的高度差减小，进水量减小，外桶体2内水位降低，内桶组件(含垃圾袋)在浮力作用下自动下沉处于稳定状态(进排水流量相等)。内桶组件(含垃圾袋)在外桶体2内部水的浮力下，根据外桶内水位变化瞬时调整，实现垃圾桶对于水位变化的自适应调整。当垃圾袋垃圾满时，关闭水泵，取出垃圾袋倒出垃圾后再次把垃圾袋放入内桶中。

根据阿基米德原理，物体所受的浮力等于物体的重力，等于所排开液体的重力，由此可知，内桶体6所受到的浮力应等于内桶体6、垃圾袋、垃圾总重及进水流对内桶的冲击力总和，也等于排开水的重力，即f浮1＝g内桶体6+g垃圾袋+g垃圾+f冲力＝g排液＝ρ液·g·v排；为了保证垃圾收集桶总成工作时垃圾袋不被浸泡在水中导致垃圾漂浮，垃圾袋袋口(内桶体6桶口)应处于水面之上，即浮力由浮力块7产生，因此浮力块7全部没入水中产生的浮力f浮2＞f浮1＝g内桶+g垃圾袋+g垃圾+f冲力。根据阿基米德原理，物体所受的浮力等于物体所排开液体的重力，由此可确定浮力块7的体积。本实施例中g内桶＝140n，g垃圾袋＝10n，设定g垃圾max＝30n，f冲力＝120n,f浮2＞140+10+50+100＝300n。浮力块7为一管状体，内孔直径170mm，外径550mm，高度150mm，可产生的最大浮力约320n。

上述方案适用于水位高度变化不大、水面离地面高度差较小的工况下，具有结构简单、成本低、调整速度快、能耗低等特点。

为了解决某些场合水位变化大、水面离地面高度差大，垃圾桶倾倒不方便的情况，提供了另一个双升降机构的水上垃圾收集系统，可以实现水位变动幅度超过垃圾桶自适应调整范围时的垃圾桶升降及垃圾倾倒、检修、停用时的垃圾桶升降。

如图1-6所示，一种水上垃圾收集系统，包括上述的垃圾收集桶总成、升降架11和电控系统，垃圾收集桶总成设有多个竖向间隔的水位传感器12，多个水位传感器12在垂直方向上以等距a分布，a为外桶体2直段深度与浮力块7高度差值的1/10-1/4，所述直段深度的值取浮力块7在外桶体2内的沉浮区间长度。水位传感器12连接电控系统用于采集垃圾收集桶总成在水中的水位信号。水位传感器12设在垃圾收集桶总成设有的水位检测盒内，水位检测盒底部设有进水孔。水位检测盒的设置可以有效避免水面剧烈波动时水位传感器12的信号高频率变化。

本实施例中分别在外桶体2外壁上装设有三个水位传感器12(上p1、中p2、下p3)，三个水位传感器12在竖直(高度)方向上以等距离a分布(例：距离a＝50mm，a值可根据外桶体2直段深度设定，一般可约为1/10～1/4l，l为外桶体2直段深h3与浮力块7高度h4的差值),其中p3传感器位于内桶组件最低位置时的上方bmm处(b＝20～40mm)，b为使进水量与排水量保持平衡(相同)时的内桶沉入水面的深度。

升降架11上设有控制垃圾收集桶总成升降的升降机构，升降机构和排水泵5电性连接电控系统；所述升降架11和垃圾收集桶总成之间设有监测垃圾收集桶总成升降高度的感应装置，感应装置与电控系统连接。感应装置包括设在升降架11上的感应器13，垃圾收集桶总成设有与感应器13配合的感应块14。感应器13接收感应块14的反馈信号，得到垃圾收集桶总成在升降架11上的相对高度信息并将其发送给电控系统，控制垃圾收集桶总成在适当高度位置停止。

机架1和升降架11之间设有升降导轨，升降导轨包括两个第一导轨15、两个第二导轨16、多个第一导向轮总成17和多个第二导向轮总成18，两个第一导轨15分别设在升降架11两侧，机架1两侧对应设有两个第二导轨16，第一导轨15和第二导轨16的截面均为“凹”形，第二导轨16滑动配入第一导轨15内，此时第一导轨15和第二导轨16的凹部相向；第一导轨15和第二导轨16之间设有第一导向轮总成17，第一导轨15和/或第二导轨16的侧面设有第二导向轮总成18。本实施例中，在第一导轨15前后两侧分别设有多个第二导向轮总成18，第二导向轮总成18包括第一导轨15侧面设有的滚轮19，滚轮19通过深沟球轴承套接在一个滚轮轴20的一端，滚轮轴20的另一端设有螺纹，滚轮轴20穿过第一导轨15上设有的调整块21并用与滚轮轴20端部螺纹配合的螺母固定；调整块21侧面设有螺孔，螺孔内设有螺杆22，螺杆22可抵在滚轮轴20上，滚轮轴20上设有与螺杆22配合的定位槽。

其中，升降机构包括设在升降架11上部的齿轮23和驱动电机24，设在垃圾收集桶总成的齿条25，齿轮23与齿条25配合组成齿轮23齿条25传动副，驱动电机24为齿轮23提供转动动力。齿轮23套设于设在升降架11上部设有的齿轮轴26上，齿轮轴26通过链轮链条传动副27与设有减速机的驱动电机24连接。链轮链条传动副27外还设有链轮罩28，驱动电机24外还设有护罩29。

工作原理：机架1安装固定在地面上，当垃圾收集系统需要开始工作时，启动升降机构，垃圾收集桶总成在升降机构的带动下缓慢压入水中；当p2水位传感器12与水面接触得到电信号时，升降机构停止动作，同时启动排水泵5开始排水。工作时，当水位下降至p3位置时，p3水位传感器12检测到信号，电控系统启动升降机构，垃圾收集桶总成下降至p2水位传感器12接触水面(即p2水位传感器12得到信号)时停止；当水位上升至p1位置时，p1水位传感器12检测到信号，电控系统启动升降机构，垃圾收集桶总成上升至p2水位传感器12离开水面(即p2水位传感器12失去信号)时停止；工作结束后，启动升降机构，垃圾收集桶总成在升降机构的带动下压缓慢离开水面，当p3水位传感器12离开水面(即p3水位传感器12失去电信号时)，排水泵5停止工作，垃圾收集桶总成上升至最高位置时，停止上升。

该方案通过垃圾收集桶总成的自适应高度调整、配合垃圾收集桶总成的升降机构，有效加大了垃圾收集桶高度的调整范围，其优点在于：1、适用于水位高度变化大的场合，增加垃圾收集桶高度调整空间；2、适用于水面离地面高度差较大的场合，方便垃圾收集倾倒；3、方便设备检修；4、有效防止设备停止工作时，水位没过垃圾收集桶导致垃圾外流。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本实用实施的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。