一种节能环保的水利循环加速装置制造方法

一种节能环保的水利循环加速装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种节能环保的水利循环加速装置，包括外壳和电机，机械夹组件之间安装有执行元件，执行元件的轮廓由两个半圆和等腰三角形组成的平面相互垂直构成，每个组成的平面上的半圆的直线边与等腰三角形的底边相连，半圆的弧线中点与另一个平面的等腰三角形的顶点相交，该半圆的半径与三角形的高相等，轮廓线外包裹有弧形曲面，且内部是实心的，底座上端面上安装有外壳，外壳内、底座上竖直安装有电机，电机的主轴与两个机械夹组件的转动轴相连并控制两个机械夹组件同向转动，电机的上部一侧通过电缆与放置在岸上的转速控制器相连。本实用新型结构简单、外型美观、具有加速水利循环的功能，操作方便、耗能小。
【专利说明】-种节能环保的水利循环加速装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及环保设备领域，特别是涉及一种节能环保的水利循环加速装置。

【背景技术】
[0002] 水是人类及一切生物赖以生存的必不可少的重要物质，不论是在人们生活，还是 工农业生产中水都是不可替代的重要自然资源，而现今社会很多地方为了追求经济的片面 发展对当地的水资源造成了很多可以避免的污染和浪费，例如，在一些小区中，人们将生活 废水不经过处理而直接排放在小区附近的河道和湖泊中，这些废水中含有大量的氮，磷， 钾，这些会使整个湖泊和河道产生水体富营养化现象不但使污染了水资源，还会产生恶臭， 污染空气；而在工业上，由于大量工业生产过程中会产生大量的工业废水，工业废水需要经 过处理才能排放，而由于处理废水需要大量的资金，某些企业就跳过了处理废水这一环节， 直接将工业废水排放到河流中，工业废水中含有大量工业金属废料在污染河流的同时也会 对河流附近的土地造成污染；而在农业方面，由于种植面积的不断加大，同时化工肥料和农 药的大量使用也会造成水体富营养化现象的出现，同时由于我国水资源的人均占有量少， 分布也不均匀，使得水资源更加紧缺，所以保护水资源，合理使用水资源是十分必要的。
[0003] 人们通常接触的水资源大多来自河道和湖泊，而河道和湖泊也是最容易被污染的 地方，人们在处理已经被污染的河道和湖泊的时候通常采用物理法、生物法和化学法对水 体进行处理，这些处理方式所需要消耗的处理成本十分大，而湖泊和河道本身自己就具有 自净功能，将这种自净功能的效力提高不单单能够解决河道和湖泊的污染问题，还能够节 约大量的处理成本，同时还能够预防水体污染的发生。 实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种节能环保的水利循环加速装置，结构 简单、外型美观、具有加速水利循环的功能，操作方便、耗能小，维护成本和生产成本低，工 作效率高。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种节能环保的水利循环 加速装置，包括底座、外壳和电机，所述的底座下端面并排安装有两个纵向转动的机械夹组 件，所述的机械夹组件之间安装有执行元件，所述的执行元件的轮廓由两个半圆和等腰三 角形组成的平面相互垂直构成，每个组成的平面上的半圆的直线边与等腰三角形的底边相 连，该半圆的弧线中点与另一个平面的等腰三角形的顶点相交，该半圆的半径与三角形的 高相等，轮廓线外包裹有弧形曲面，且内部是实心的，所述的底座上端面上安装有外壳，所 述的外壳内、底座上坚直安装有电机，所述的电机的主轴与两个机械夹组件的转动轴相连 并控制两个机械夹组件同向转动，所述的电机的上部一侧通过电缆与放置在岸上的转速控 制器相连，所述的转速控制器通过电缆与交流电源相连，执行元件根据几何立体空间、可逆 立方、阿基米德螺旋以及流体力学的概念设计，使执行元件质量轻，水体中运动的阻力小， 使执行元件在流体的环境中形成有节奏的脉冲运动的方式，使流体通过执行元件的运动形 成多向球体运动，不会产生切力。其击打产生的漩流和有节奏的波动能带动水体产生大范 围的流动，能在相对低转速的情况下，最大限度的发挥流体循环效率，使整个水体内能够进 行循环，提高整个水体的自净能力，同时通过安装转速控制器来控制执行元件的转速，根据 装置放置环境和使用的方法来设定整个装置的转速，使装置能够用少量的电能来完成工 作，通过两个机械夹来保证执行原件能够顺利转动，避免因为水的阻力而造成设备损坏，同 时方便执行元件的更换。
[0006] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，所述的电机下方、底座上 安装有双轴驱动器，双轴驱动器的两个驱动轴同轴转动，同时驱动轴的下端分别安装有机 械夹组件中的机械夹，双轴驱动能够提1?机械夹转动轴的承载能力，避免了因为水的阻力 使整个设备发生损坏。
[0007] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，所述的执行元件的两个半 圆面的圆心上个坚直布置有圆形通孔，所述的机械夹的指爪插入圆形通孔内，用来固定整 个执行元件，使执行元件能够被机械夹带动。
[0008] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，所述的机械夹组件上的机 械夹呈横向相对布置，其中机械夹的转动轴上均安装有坚直转动斜齿轮II，该坚直转动斜 齿轮II均与驱动轴下端的横向斜齿轮的左部相啮合，使两个呈相对布置的机械夹能够朝同 方向转动。
[0009] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，所述的外壳两侧中部对称 安装有两个支撑架，所述的支撑架的一端下部安装有浮筒，使整个设备能够浮在水面上，其 下部执行元件与水面相接触，执行元件转动时，使水体产生有节奏的水力脉冲运动，从而加 速整个水体的循环，提高水体的自净能力，同时可以根据装置使用领域的不同来调节执行 元件和水面之间的关系，例如，装置用在好氧曝气时，执行元件的1/3或1/2浸没于液面以 下，这样使好氧曝气的效果最好；将装置用于搅拌时，将整个执行元件浸没在液面下，这样 的搅拌效果最好。
[0010] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，所述的外壳外部安装有密 封罩，所述的密封罩的下部与底座的面密封相连，使整个装置能够安装在水下进行工作，最 高能够将装置安装在距离水面50m处，同时水下运动能够使水下的水快速流动到水面，力口 快水利循环，同时可以与浮在水面上的装置一起使用，通过两台装置的工作，使整个水体产 生有节奏的脉冲运动，大大加快了整个水体中的水利循环，大大提高了水体的自净能力。
[0011] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，所述的电机内安装有变速 齿轮箱，变速齿轮箱通过转速控制器来操作，使转速控制器来控制变速齿轮箱，使电机的高 转速变成执行元件所需的转速，执行元件一般的转速为20?132转/分，而通常小区的河 道上和一般面积的湖泊内，执行元件的转速保持在70转/分的效率最好。
[0012] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，所述的电缆外圈处布置有 防水保护层，因为电源一般布置在岸上，在电缆上布置防水保护层可以防止出现漏电现象， 同时无需针对电源铺设防水的供电装置，一般的220V交流电电源就能够提供整个装置的 电力，减少了安装和维护时的成本。
[0013] 作为对一种节能环保的水利循环加速装置的一种补充，该技术方案可以被使用在 多个领域：
[0014] 本技术方案用于景观水治理领域，将整个装置放置在景观水池或者景观河道中， 执行元件的转动加速氧气传质和水体循环，把沉积在水底的污泥和腐殖质随水流带到富氧 区被降解，能够快速净化已经被富营养化水体，还能够通过水体的循环，使水体温度均匀， 避免水体过早结冰，同时通过本装置工作可以来清理河道内的淤泥，避免河道因为清理淤 泥而造成二次污染，降低清理河道淤泥所用的成本。
[0015] 本技术方案用于污水治理领域，将整个装置放置于污水池内，通过执行元件的转 动，使的污水池内的溶解氧与池内微生物和污泥从分融合，大大加快了污水池生化处理的 速度，同时又降低了处理污水时的成本，同时将装置与曝气机连用在提高污水池生化处理 速度的同时，还能够避免曝气死区的出现，用在生物除磷反应池时，执行元件搅拌，使活性 污泥处于厌氧状态时能够保持活性污泥的悬浮和循环，加快生物除磷速度。
[0016] 本技术方案用于水产养殖业领域，将整个装置放置于养殖水场内，执行元件转动， 运动时的形状为椭圆形，运动起来会形成由桨滑动或者鱼尾摆动形成的波纹，大大减少了 为了加速水体循环而消耗的能源的同时，能够驱动大面积的水体降低整个养殖场的运营成 本，增加养殖场的水产产量，同时本装置的执行元件转动时不会造成鱼类损伤。
[0017] 本技术方案用于搅拌装置领域，将执行元件完全浸没在液面下，执行元件转动形 成漩涡，在水流的推动下，使整个水体形成循环，水体内的物质与水体充分溶合，可以用于 油漆、涂料、医学和食品各个搅拌领域，同时对物体分散、乳化、均质、调色等较之传统搅拌 机的搅拌效果更加理想、直观。
[0018] 有益效果
[0019] 本实用新型涉及一种节能环保的水利循环加速装置，通过将执行元件根据几何立 体空间、可逆立方、阿基米德螺旋以及流体力学的概念设计，使整个执行元件质量较轻的情 况下能够通过转动产生有节奏的脉冲运动，加速水利循环，极大提高了水体的流动性，从而 提高水体的自净能力，改善水质，修复生态，通过采用机械夹的方式来固定执行元件，大大 提高了执行元件的稳定性，同时也方便了执行元件的更换，通过在装置上附加浮筒，使整个 装置能够浮在水面上，从而加大水利循环的面积，同时使装置的工作范围更加广阔，能够使 用在河道、湖泊、江面和近海海域上，通过在装置表面安装上密封罩，使装置能够潜入到水 下，最深可达50m处进行工作，加大水利循环的循环范围，从而大大提高了水体自净能力， 通过安装双轴驱动器增加了整个装置转轴的负载能力，避免转轴因为水的阻力而造成磨 损，本装置还具有节约能源，加快搅拌，加大好氧曝气的范围，提高渔业产值总量等优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型的结构视图；
[0021] 图2是本实用新型水面工作时的结构视图；
[0022] 图3是本实用新型水下工作时的结构视图；
[0023] 图4是本实用新型所述的机械夹内部结构视图；
[0024] 图5是本实用新型所述的执行元件的结构主视图；
[0025] 图6是本实用新型所述的执行元件的结构俯视图；
[0026] 图7是本实用新型所述的执行元件的结构左视图；
[0027] 图8是好氧曝气时不使用本实用新型的液体循环图；
[0028] 图9是好氧曝气时使用本实用新型的液体循环图。

【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本 实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。
[0030] 本实用新型的实施方式涉及一种节能环保的水利循环加速装置，如图1一7所示， 包括底座1、外壳3和电机2,所述的底座1下端面并排安装有两个纵向转动的机械夹组件， 所述的机械夹组件之间安装有执行元件5,所述的执行元件5的轮廓由两个半圆和等腰三 角形组成的平面相互垂直构成，每个组成的平面上的半圆的直线边与等腰三角形的底边相 连，该半圆的弧线中点与另一个平面的等腰三角形的顶点相交，该半圆的半径与三角形的 高相等，轮廓线外包裹有弧形曲面，且内部是实心的，所述的底座1上端面上安装有外壳3， 所述的外壳3内、底座1上坚直安装有电机2,所述的电机2的主轴与两个机械夹组件的转 动轴相连并控制两个机械夹组件同向转动，所述的电机2的上部一侧通过电缆4与放置在 岸上的转速控制器6相连，所述的转速控制器6通过电缆4与交流电源相连，所述的电机2 下方、底座1上安装有双轴驱动器7,双轴驱动器7的两个驱动轴14同轴转动，同时驱动轴 14的下端分别安装有机械夹组件中的机械夹8,所述的执行元件5的两个半圆面的圆心上 个坚直布置有圆形通孔51，所述的机械夹8的指爪插入圆形通孔51内，所述的机械夹组件 上的机械夹8呈横向相对布置，其中机械夹8的转动轴上均安装有坚直转动斜齿轮II 82,该 坚直转动斜齿轮II 82均与驱动轴14下端的横向斜齿轮81的左部相啮合，所述的外壳3两 侧中部对称安装有两个支撑架9,所述的支撑架9的一端下部安装有浮筒10,所述的外壳3 外部安装有密封罩11，所述的密封罩11的下部与底座1的面密封相连，所述的电机2内安 装有变速齿轮箱，变速齿轮箱通过转速控制器6来操作，所述的电缆4外圈处布置有防水保 护层。
[0031] 实施例1
[0032] 将本实用新型运用到景观水治理和河道治理领域中，在富营养化和被淤泥充塞的 水体中，藻类大量繁殖，层化问题严重，水体中的氧含量迅速下降，产生恶臭气味，严重影响 居民正常生活和水体美观，将整个实用新型放置于已经污染的水体内，之后打开整个装置， 使执行元件5开始转动，形成有规律的水力脉冲，该执行元件5加速氧气传质和水体循环作 用，并把沉积在水底的底泥和腐殖质随水流带到富氧区而被降解，从而能有效抑制藻类的 过量繁殖和恶臭气味产生，根据实验数据表明水体中的氧气饱和度在本实用新型作用下可 以提高到60%。以下是运用到治理景观水工程的具体案例：
[0033] 实施地点：上海孙桥现代农业园区是全国第一个综合性的现代农业开发区，已先 后被批准为首批21个国家农业科技园区之一、国家引进国外智力成果示范推广基地、农业 产业化国家重点龙头企业、国家级绿色蔬菜温室栽培标准化示范区、上海市现代农业园区 重点建设单位。
[0034] 污染状况：由于园区农业生产中排放的化肥和农药残余在景观水中长期蓄积，尤 其是氮、磷元素的过量排放，造成了园区景观水水体的富营养化。一旦遇到适当的气侯条 件，藻类就会大量繁殖，迅速消耗水中的溶解氧，使水体呈现缺氧状况，而污染物在厌氧分 解时产生的甲烷或硫化物就是造成水体发黑发臭的主因。该水体呈绿色，水体内有大量厌 氧藻类生物，能见度比较低，严重时会有明显的腥臭味。这主要是因为氮磷等营养元素严重 超标，藻类大量繁殖，水质恶化，破坏了水体正常的生态结构。
[0035] 改善情况：经过投放本实用新型，使实用新型稳定工作1个月，经过上海沪新专业 检测管理有限公司测定，水质报告如下表所示，
[0036] 检测项目及结果 样品编号 CODcr /τ, 硝酸盐氮总 磷溶解氧 pH (mg/L) :? 爾 mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (无量纲） 受控区域 50.5 0.069 2.9 0.29 9.49 7.9 非受控区域 76.7 0.39 3.7 0.32 8.86 8.3
[0037] 数据显示，受控区域的CODcr比非受控区域低34. 2 %，仍高于V类水40ppm的标 准。氨氮含量低82. 3%，远低于国家I类水质标准，这主要是因为本实用新型的运行能持续 提供溶解氧，硝酸盐氮和总磷分别下降了 21. 6%和9. 4%，仍高于IV类水标准。
[0038] 实施例2
[0039] 将本实用新型运用到污水生化处理的好氧曝气领域，污水生化处理的效果的好坏 的主要原因是污水池内的溶解氧是否充沛，污水池内的溶解氧、微生物和底料充分融合后 能够大大提高微生物分解有机物的速度，而曝气充氧电耗一般占据整个污水生化处理工艺 电耗的60%?70%之间，把本实用新型的执行元件的1/3或1/2浸没于液面以下，元件激 起的扇状水体与空气充分接触，提高了氧气两相传质的速率。同时，执行元件的搅拌运动使 底层水垂直运动，然后以波动形式向外扩散，加速了氧气在水体中的传质。研究结果证实， 在水深为1.5-3米的池塘内，执行元件的运行能高效提高水体的溶解氧浓度。在水平面为 5000m 2的水体中，400型的DOLPHIN能把氧气输入提高到50kg/d。
[0040] 如图8- 9所示，将本实用新型与微孔曝气工艺联用，能大大提高曝气效率。由于 传统曝气系统中气体用于搅拌混合的功能被设备替代，并使所充氧气在池中均匀分布，可 以大大缩减传统曝气系统的运行时间。实践证明，曝气时间可从24小时缩减到6、7h/d，两 者联用提高了水流本身的湍动程度，促进了氧气在整个水域内的扩散传质。传统曝气设备 在宏观动力学上仍存在很多不足，例如常用的微孔曝气设备普遍存在非曝气主流区与曝气 死区问题，前者需要靠消耗较多能耗形成水力循环运动，把非曝气主流区的污水带到曝气 主流区进行充氧，这就较大地延长了曝气时间，并浪费了较多的能量。本实用新型的运行使 进入水体的氧气在整个容器中均匀分布，并维持曝气池的氧气运行浓度（3-3. 5mg/L)。由于 角落的水体也参与循环，避免了曝气死区的出现。
[0041] 综上所述，该设备的使用旨在优化传统污水处理工艺，降低原有曝气系统的能量 消耗，并保障污水处理厂的出水水质。以下是污水处理好氧曝气的具体案例：
[0042] 实施地点：苏州西山中科动物研究所位于太湖岸边的，是华东地区规模最大的动 物实验基地。实验动物养殖场排放的大量动物粪便及冲洗废水是其主要污染源。由于太湖 沿岸实行地区A级废水处理排放标准，该公司高度重视污水处理厂的建设工作。
[0043] 投放实用新型前状况：已经建成了一套包括脱氮除磷工艺的多级污水处理系统， 设计规模为800t/d。好氧活性污泥工艺采用间歇式进水方式，好氧池尺寸5mX5mX3. 5m， 水力停留时间4小时，进水COD负荷为2000-3000ppm，配备功率为22kw的射流曝气机两台， 每台日均耗电为528kwh,溶解氧浓度2. Oppm。高额的耗电量和运行成本严重困扰了污水处 理厂的运营。
[0044] 投放后状况：投放两台本实用新型于好氧池中，该设备日耗电仅为2. 3kwh。设备 的运行提高了整体水域的溶解氧浓度，并能维持整个好氧池的溶解氧浓度在3. 0-4. 0的最 佳运行状态，并且无缺氧死角现象，在增加废水处理量的同时，还能节约电能的消耗，使污 水处理池每天进水C0D2000ppm，出水400ppm。
[0045] 实施例3
[0046] 将本实用新型运用到污水处理的生物脱磷除氮领域，将本实用新型作为搅拌器放 入整个生物除磷反应池内用来维持生物除磷反应池的循环，使在不充氧的前提下循环生物 污泥并使其处于悬浮状态。
[0047] 实施例4
[0048] 将本实用新型运用到水产养殖业领域，循环、水流和水浪是海水养殖的重要元素， 本实用新型能替代任何搅动泵和其它技术类产品，并创造出适合水产养殖的自然的水力运 动，本实用新型的执行元件5似鸡蛋状，它由两个轴驱动，运动起来像一个划桨或鱼尾鳍。 它生成的脉冲流和鱼游动产生的水流相似。仅仅消耗传统养殖业用泵能耗的10 - 15%， 却能驱动大面积或大容量的水体，能大大降低养殖业的运营成本。脉冲型的运行能在整个 水体中产生微小的振动，所以泥土和其它微小颗粒不会蓄积，甚至在最远的角落或者底沉 植物上也不会出现蓄积现象，同时在本实用新型的外表采用耐腐蚀材质，使本实用新型在 海水中工作寿命更长，同时由于执行元件5外形为鸡蛋壳状，且采用软性材料，使执行元件 5运动时不能伤害到水中的鱼类。以下是运用到水产养殖业的具体实施案例：
[0049] 养殖场状况：养殖场位于宁波市北仑区梅山乡，所养水产品为对奸和海蟹，养殖场 面积为：60X70m，使用两台功率为2. 2kw的水车式曝气机，每日开机时间为6小时。
[0050] 养殖场投放后的情况：一台本实用新型代替了两台功率为2. 2kw的水车式曝气 机，电能消耗从26. 4kwh/d降低为2. 5kwh/d，亩产量增加14%，同时还维持养殖塘适宜的溶 解氧浓度，循环水体并释放水中有毒气体，改善了水质。
[0051] 实施例5
[0052] 将本实用新型运用到搅拌机器领域，可以将本实用新型用于油漆、涂料、染料、医 药、饮料、食品、洗涤品、化妆品等行业，对物体分散、乳化、均质、调色等与传统搅拌机的搅 拌效果相比更加理想、直观，将整个装之的执行元件5插入到搅拌的溶液内，打开电源，通 过执行元件的转动，使整个液体以一种脉冲波的形式发生循环，使溶剂和溶液充分混合。
【权利要求】
1. 一种节能环保的水利循环加速装置，包括底座（1)、外壳（3)和电机（2)，其特征在 于：所述的底座（1)下端面并排安装有两个纵向转动的机械夹组件，所述的机械夹组件之 间安装有执行元件（5)，所述的执行元件（5)的轮廓由两个半圆和等腰三角形组成的平面 相互垂直构成，每个组成的平面上的半圆的直线边与等腰三角形的底边相连，该半圆的弧 线中点与另一个平面的等腰三角形的顶点相交，该半圆的半径与三角形的高相等，轮廓线 外包裹有弧形曲面，且内部是实心的，所述的底座（1)上端面上安装有外壳（3)，所述的外 壳（3)内、底座（1)上坚直安装有电机（2)，所述的电机（2)的主轴与两个机械夹组件的转 动轴相连并控制两个机械夹组件同向转动，所述的电机（2)的上部一侧通过电缆（4)与放 置在岸上的转速控制器（6)相连，所述的转速控制器（6)通过电缆（4)与交流电源相连。
2. 根据权利要求1所述的一种节能环保的水利循环加速装置，其特征在于：所述的电 机（2)下方、底座（1)上安装有双轴驱动器（7)，双轴驱动器（7)的两个驱动轴（14)同轴转 动，同时驱动轴（14)的下端分别安装有机械夹组件中的机械夹（8)。
3. 根据权利要求2所述的一种节能环保的水利循环加速装置，其特征在于：所述的执 行元件（5)的两个半圆面的圆心上个坚直布置有圆形通孔（51)，所述的机械夹（8)的指爪 插入圆形通孔（51)内。
4. 根据权利要求1所述的一种节能环保的水利循环加速装置，其特征在于：所述的机 械夹组件上的机械夹（8)呈横向相对布置，其中机械夹（8)的转动轴上均安装有坚直转动 斜齿轮II (82)，该坚直转动斜齿轮II (82)均与驱动轴（14)下端的横向斜齿轮（81)的左部 相Ρ?合。
5. 根据权利要求1所述的一种节能环保的水利循环加速装置，其特征在于：所述的 外壳（3)两侧中部对称安装有两个支撑架（9)，所述的支撑架（9)的一端下部安装有浮筒 (10)。
6. 根据权利要求1所述的一种节能环保的水利循环加速装置，其特征在于：所述的外 壳（3)外部安装有密封罩（11)，所述的密封罩（11)的下部与底座⑴的面密封相连。
7. 根据权利要求1所述的一种节能环保的水利循环加速装置，其特征在于：所述的电 机（2)内安装有变速齿轮箱，变速齿轮箱通过转速控制器（6)来操作。
8. 根据权利要求1所述的一种节能环保的水利循环加速装置，其特征在于：所述的电 缆（4)外圈处布置有防水保护层。
【文档编号】C02F7/00GK203890140SQ201420223423
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】李展 申请人:宁波涛孚环保科技有限公司