一种无能耗低阻力风能水力富氧设备的制作方法

本发明涉及环境工程技术领域，具体为一种无能耗低阻力风能水力富氧设备。

背景技术：

目前，应用于诸如湖泊、河流和水库等地表水体污染的技术主要是通过水体循环的物理作用以达到将不同水深处的水体混合，从而扰动藻类的生长环境，进而达到控制藻类生长的目的，通过增加水体溶解氧，降解水中有机污染物和去除氨氮的作用，水中保持有足够的溶解氧，可抑制生成有毒物质的化学反应，降低有毒物质(如氨、亚硝酸盐和硫化氢等)的含量，在有充足溶解氧存在的条件下，水中有机物腐烂后会产生对微生物有害的氨和硫化氢，经微生物耗氧的分解作用，氨会转化为烟硝酸盐，再转化成硝酸盐，硫化氢则会转化成硫酸盐，而硝酸盐和硫酸盐对微生物则是无毒害的，相反，当水中溶解氧不足的时候，氨和硫化氢则难以分解，因此这些有毒物质极易累积达到危害微生物健康的程度，因此增加地表水体溶解氧及其重要，现有的富氧方式有深层水体输水充氧、富氧机、曝气等，而现有的水体富氧设备在使用时存在以下问题：设备操作过程繁琐、资源消耗过多、富氧效果不佳等，因此，人们急需一种无能耗低阻力风能水力富氧设备来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无能耗低阻力风能水力富氧设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种无能耗低阻力风能水力富氧设备，包括驱动组件和提升组件，所述驱动组件通过转轴、支撑座与提升组件固定连接，所述驱动组件通过浮体位于水面以上，所述提升组件位于水面以下，所述驱动组件用于在风里作用下驱动提升组件，所述提升组件用于扰动上、下层水体；

进一步的，所述驱动组件包括圆板和第一风叶，所述圆板设有两个，所述转轴两端均与圆板中心固定连接，两个所述圆板上均开设有若干个弧形槽，若干个所述弧形槽以转轴为中西呈梅花型设置，所述第一风叶设有若干个，若干个所述第一风叶均为竖直设置，若干个所述风叶的横截面与弧形槽的横截面对应设置，若干个所述第一风叶两端均与弧形槽插接设置，所述转轴一端穿过其中一个圆板延伸至水平面以下与提升组件固定连接，所述转轴中部与支撑座转动连接，所述支撑座外侧固定套设有浮体；

进一步的，所述驱动组件包括第二风叶，所述第二风叶包括两块叶片，两块所述叶片以转轴为中心呈螺旋状设置，两块所述叶片一侧均与转轴固定连接，两块所述第二叶片均为竖直设置，所述转轴中部设有锥形浮筒，所述锥形浮筒两侧通过第一支架与支撑座固定连接，所述支撑座两端固定设有浮体，所述转轴与锥形浮筒、支撑座均为转动连接，所述转轴远离第二风叶的一端穿过锥形浮筒和支撑座与提升组件固定连接；

进一步的，所述提升组件包括水力循环叶和导流罩，所述转轴一端与水力循环叶固定连接，所述导流罩内部呈空芯设置，所述导流罩套设于水力循环叶外部，所述导流罩顶部通过第二支架与浮体固定连接，所述浮体侧边通过固定缆绳与固定桩固定连接，所述固定桩设于水体底部；

进一步的，所述第一风叶的直径范围设为300-800mm，所述第一风叶的高度范围设为600-2500mm，所述第一风叶的材料为铝合金、不锈钢材料、玻璃钢中的一种；

进一步的，所述水力循环叶呈螺旋桨状，所述水力循环叶水平设置，所述水力循环叶的桨叶直径范围设为80-600mm，所述水力循环叶的桨叶高度范围为30-200mm，所述水力循环叶用于交换上、下层水体；

进一步的，所述导流罩内部设有箱体，所述转轴一端贯穿箱体的顶部与第一锥形齿固定连接，所述转轴与箱体转动连接，所述第一锥形齿两侧与第二锥形齿啮合，所述第二锥形齿与转动杆一端固定连接，所述第一锥形齿和第二锥形齿均位于箱体内部，所述转动杆水平设置，所述转动杆另一端贯穿箱体与水力循环叶固定连接，所述转动杆与箱体转动连接，所述水力循环叶竖直设置，所述箱体两侧通过固定杆与导流罩内壁固定连接；

进一步的，所述固定杆上套设有转板，所述转板位于水力循环叶的下方。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、利用风力使得驱动组件转动，从而实现驱动组件驱动提升组件旋转的功能，提升组件旋转把下层水体水体提升至水表面，进而扰动水体上下层，以此来增加表水体的溶解氧，提高水体富氧效果，有利于获得良好的藻类生长环境，且有利于降低有毒物质的含量。

2、弧形的第一风叶可以适用于各个方向的风，且弧形第一风叶中间段的位置可以起到聚集风的作用，作为风力的一个集中承受点，有利于提高风能驱动第一风叶的转动效率，并且弧形第一风叶凸出位置的外侧可以作为阻挡风的作用，将风阻挡至其相邻的一个第一风叶的弧形内侧，有利于提高风能的利用率。

3、把风作为整个风能水力富氧设备的动力源，将风能转化为动能，不需要人工启闭设备，通过风能即可直接进行富氧过程，与以往富氧机和曝气等方式相比，该富氧设备操作过程简便，不消耗资源能量，不需要外加供电设备即可实施。

4、第一风叶和第二风叶制作简便，有利于节约成本，其中第一风叶为插片式的结构，便于安装和拆卸，且风能利用率高，有利于提高水力循环叶的转动速率，从而使得深层水体的扰动效率更佳。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明驱动组件以及提升组件的结构示意图一；

图2是本发明圆板以及弧形槽的俯视图；

图3是本发明第一叶片的结构示意图；

图4是本发明驱动组件以及提升组件的结构示意图二；

图5是本发明第二叶片的俯视图；

图6是本发明第二叶片的结构示意图；

图7是本发明转动杆与转轴的位置结构示意图；

图中：1、驱动组件；2、提升组件；11、转轴；12、支撑座；13、圆板；14、第一风叶；15、弧形槽；16、浮体；17、第二风叶；171、叶片；18、锥形浮筒；19、第一支架；21、水力循环叶；22、导流罩；23、第二支架；24、第一固定件；25、第二固定件；31、箱体；32、第一锥形齿；33、第二锥形齿；34、转动杆；35、固定杆；36、转板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种无能耗低阻力风能水力富氧设备，包括驱动组件1和提升组件2，驱动组件1通过转轴11、支撑座12与提升组件2固定连接，驱动组件1通过浮体16位于水面以上，提升组件2位于水面以下，驱动组件1用于在风力作用下驱动提升组件2，提升组件2用于扰动上、下层水体；

驱动组件将风能转化为提升组件的动能，转轴用于支撑驱动组件以及提升组件转动，从而实现扰动上、下层水体的功能，支撑座用于固定安装驱动组件，通过将浮体固定在水表面，从而固定驱动组件以及提升组件在水体中的位置，操作简单，结构简便，不需要人工即可实施整个富氧过程，且不需要额外添加供电设备，利用风能作为唯一的驱动力，极大地降低了能源的消耗，通过提升组件使得水体循环以达到不同水深处的水体混合，可以得到良好的水体环境，有利于微生物生长。

驱动组件1包括圆板13和第一风叶14，圆板13设有两个，转轴11两端均与圆板13中心固定连接，两个圆板13上均开设有若干个弧形槽15，若干个弧形槽15以转轴为中西呈梅花型设置，第一风叶14设有若干个，若干个第一风叶14均为竖直设置，若干个第一风叶14的横截面与弧形槽15的横截面对应设置，若干个第一风叶14两端均与弧形槽15插接设置，转轴11一端穿过其中一个圆板13延伸至水平面以下与提升组件2固定连接，转轴11中部与支撑座12转动连接，浮体16固定套设于支撑座12外侧；

上下两个圆板用于固定第一风叶，若干个第一风叶用于传动风能，弧形槽用于插入式安装第一风叶，支撑座用于支撑转轴，通过转轴和第一风叶将风能转变为提升组件的动能，使得提升组件在下层水体中转动从而达到扰动水体使得上下层水体交换，弧形的第一风叶可以适用于各个方向的风，且弧形第一风叶中间段的位置可以起到聚集风的作用，作为风力的一个集中承受点，有利于提高风能驱动第一风叶的转动效率，并且弧形第一风叶凸出位置的外侧可以作为阻挡风的作用，将风阻挡至其相邻的一个第一风叶的弧形内侧，有利于提高风能的利用率。

提升组件2包括水力循环叶21和导流罩22，转轴11一端与水力循环叶21固定连接，导流罩22内部呈空芯设置，导流罩22套设于水力循环叶21外部，导流罩22顶部通过第二支架23与浮体16固定连接，浮体16侧边通过固定缆绳24与固定桩25固定连接，固定桩25设于水体底部；

转轴转动的同时水力循环叶也一起转动用于交换上下层水体，以达到富氧效果，导流罩用于导流下层水体，有利于提高富氧效果，导流罩通过第二支架定位，浮体为整个富氧设备提供浮力，固定缆绳用于将整个富氧设备固定在水体中，固定桩用于在水体底部定位，安装过程简单，只需要通过固定桩、固定缆绳和浮体将驱动组件和提升组件固定好，该富氧设备既可以开始作业，传动效率高，风能利用率高，驱动效果好。

第一风叶14的直径范围设为300-800mm，第一风叶14的高度范围设为600-2500mm，第一风叶14的制作材料为铝合金、不锈钢材料、玻璃钢中的一种；

该富氧设备的工作温度为-40至80°，对于水深范围在1.5-10m的水域环境，且作用的水域范围为50*50m，作用于该水域环境的第一风叶的直径最佳值为400mm，第一风叶的高度最佳值为800mm，铝合金材料制成的第一风叶，强度高，质量轻。

水力循环叶21呈螺旋桨状，水力循环叶21水平设置，水力循环叶21的桨叶直径范围设为80-600mm，水力循环叶21的桨叶高度范围为30-200mm，水力循环叶21用于交换上、下层水体；

螺旋桨状的水力循环叶有利于提高交换上、下层水体的效率和减少水对桨叶的阻力，水力循环叶水平设置是指水力循环叶所在的水平面与转轴垂直，对于上述所述的水域环境，对应的水力循环叶的桨叶直径的最佳值为300mm，水力循环叶的桨叶直径为高度的2-3倍在使用时比较协调，该富氧设备作业时，第一叶片的启动风速为1.5m/s，安全风速为45m/s。

导流罩22内部设有箱体31，转轴11一端贯穿箱体31的顶部与第一锥形齿32固定连接，转轴11与箱体31转动连接，第一锥形齿32两侧与第二锥形齿33啮合，第二锥形齿33与转动杆34一端固定连接，第一锥形齿32和第二锥形齿33均位于箱体31内部，转动杆34水平设置，转动杆34另一端贯穿箱体31与水力循环叶21固定连接，转动杆34与箱体31转动连接，水力循环叶21竖直设置，箱体31两侧通过固定杆35与导流罩22内壁固定连接；

如图7，箱体用于固定转轴和转动杆，转轴转动用于使得第一锥形齿转动，第一锥形齿转动用于传动第二锥形齿，第二锥形齿转动用于使得转动杆转动，转动杆转动用于使得水力循环叶转动，转动杆水平设置是指转动杆与转轴垂直，水力循环叶竖直设置是指水力循环叶所在的平面与转轴互相平行，水力循环叶所在的平面与转动杆垂直，有利于进一步提高上下层水体交换的效率，以此增加水体的富氧效果。

固定杆35上套设有转板36，转板36位于水力循环叶21的下方；转板用于扩大水体交换的范围，当水力循环叶转动交换上下层水体的时候，上层水体被水力循环叶驱动从上层往下层移动，此时该部分的水体给转板一个压力，从而推动转板在转动杆上转动，转板转动将相对于水力循环叶更下层的水体由下至上驱动至水力循环叶的位置，间接推动水力循环叶转动，有利于提高上下层水体的交换效率。

实施例2：

如图4-6：驱动组件1包括第二风叶17，第二风叶17包括两块叶片171，两块叶片171以转轴11为中心呈螺旋状设置，两块叶片171一侧均与转轴11固定连接，两块第二叶片17均为竖直设置，转轴11中部设有锥形浮筒18，锥形浮筒18两侧通过第一支架19与支撑座12固定连接，支撑座12两端固定设有浮体16，转轴11与锥形浮筒18、支撑座12均为转动连接，转轴11远离第二风叶17的一端穿过锥形浮筒18和支撑座12与提升组件2固定连接；

两块叶片均呈螺旋状设置在转轴一侧，第二风叶用于驱动提升组件中水力循环叶转动。

其余与实施例1相同。

本发明的工作原理：首先先将固定桩安装在水体底部，并连接好固定缆绳，并将浮体固定好，依次安装好各个零件后，第一风叶在风能的作用下绕着转轴转动，第一风叶转动的同时水力循环叶也一起转动，此时通过水力循环叶扰动上下层水体，以达到水体富氧效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。