一种风能深水增氧机及其控制系统的制作方法

本发明涉及一种风能深水增氧机及其控制系统。

背景技术：

溶氧状况是影响养殖鱼虾摄食量及饲料食入后消化吸收率，以及生长速度、饵料系数高低的重要因素。因此，必须要保证鱼塘水中具有足够的含氧量。

现在常用的增氧机是通过叶轮转动，激起水花，让水与空气中的氧气接触来增氧的。但是这种增氧机，只能激起表面上的水来进行增氧，塘底的增氧效果不好。而且增氧机的增氧面积小，叶轮只能激起叶轮附近的水，若鱼塘面积大了就需要设置多个增氧机。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种风能深水增氧机及其控制系统，该增氧机能够有效的对鱼塘底部进行增氧，能扩大增氧面积，且节省能量，该控制系统能够让增氧机的工作自动化。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种风能深水增氧机，包括机架，叶轮，叶轮轴，浮球和电机，叶轮轴竖直的安装在机架上，叶轮轴从上至下安装有第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、叶轮、第一中空横管和第二中空横管；所述叶轮轴是中空的，其内有一中空腔，上端开口，下端密封；

所述第一中空横管和第二中空横管中部与叶轮轴垂直并与叶轮轴中空腔连通，中空横管两端封闭，且第一中空横管和第二中空横管成90度布置；第一中空横管和第二中空横管上设有若干排气孔，且横杆上还设有矩形叶片；矩形叶片的叶片面与横管和叶轮轴平行；

第一传动轴从左至右，依次连接着第三圆锥齿轮、第一圆柱齿轮和第一离合器左端；第一传动轴通过轴承安装在机架上；

第二传动轴从左至右，依次连接着第一离合器右端，风机齿轮箱，风机叶片连接在风机齿轮箱上；

第三传动轴左端连接第四圆锥齿轮，右端连接第二离合器左端；第三传动轴通过轴承安装在机架上；

电机输出轴左端连接第二离合器右端，右端连接电机，电机固定在机架上；

空气泵固定在机架上部，空气泵通过一输气管与叶轮轴连接，输气管伸入叶轮轴中空腔内；空气泵上安装有第二圆柱齿轮，第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合。

所述机架上还装有蓄电池和浮球；所述浮球有4个，分别对称且均匀的固定在机架四周，用于支撑整个增氧机漂浮在水面上。

由于上述结构，该风能深水增氧机能够采用风机带动和电机带动两种方式。当采用风机带动的方式增氧时，第一离合器闭合，第二离合器断开，风机带动第三圆锥齿轮转动，第一圆锥齿轮与第三圆锥齿轮啮合，带动叶轮轴转动，从而叶轮和第一，第二横管转动。由于第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮啮合，因此空气泵也由风机产生的动力带动，进而向叶轮轴和第一、第二中空横管中注入空气，然后通过中空横管上的排气孔，将空气溶于水中。采用电动机带动时，则第一离合器断开，第二离合器闭合，第四圆锥齿轮转动，带动第二圆锥齿轮，从而带动叶轮、第一，第二中空横杆转动和空气泵工作。

由于采用空气泵向中空横管中注入空气，中空横管伸入水底，空气通过中空横管上的排气孔与溶于水中，这样能够很好的解决鱼塘底部溶氧不足的问题。而且中空管的直径要远大于叶轮直径，这样能够增大鱼塘的增氧面积。同时，中空横管上的叶片能够带动鱼塘底部的水流动，增加溶氧效率。采用风力带动的方式，能够节省能量，可以做到随时增氧。避免人为忘记增氧的发生。

进一步的，所述齿轮箱固定在机架上，齿轮箱内安装有低速齿轮和高速齿轮；高速齿轮与低速齿轮啮合，高速齿轮与第二传动轴连接，低速齿轮与风机叶片连接。

进一步的，所述齿轮箱内安装有发电机，所述发电机通过发电机齿轮与高速齿轮啮合；发电机依次与升降压整流电路、电源控制模块和蓄电池串联；发电机将风能转化成电能后，通过升压整流电路将电能送给电源控制模块，电源控制模块再将电能送给蓄电池，进而对蓄电池进行充电；所述蓄电池用于电动机和控制系统的供电。

由于上述结构，风力能够很好的应用。不但能够带动风能深水增氧机工作，还能为蓄电池充电，达到了节能的目的。

进一步的，所述风能深水增氧机控制系统由MCU、电源控制模块、第一离合器控制模块、第二离合器控制模块、电动机驱动模块、风速检测模块、含氧量检测模块构成；

所述电源控制模块用于检测蓄电池的电量，并将检测到的电量以模拟量的形式发送给MCU,同时还接收MCU的反馈信息，用于发电机对蓄电池的充电控制；

所述第一离合器控制模块和第二离合器控制模块接收MCU发出的信号，用于第一离合器和第二离合器的开合控制；

所述电机驱动模块接收MUC发出的信号，用于电机的启停控制；

所述风速检测模块用于检测风速，并将检测到的风速以模拟量的形式发送给MCU。

由于上述结构，控制系统可以随时的启动增氧机进行增氧，且能够随时的切换增氧机的工作状态。该控制系统保证了鱼塘含氧量，且能够最大限度的进行节能。

进一步的，增氧机控制方法的步骤如下：

（1）不增氧时，第一离合器处于闭合状态，第二离合器处于断开状态，由风力带动增氧机自动随机供氧，同时，发电机将风能转化成电能为蓄电池充电；

（2）电源控制模块将检测到的电池电量信号发送给MCU，MCU通过处理后，再将控制信号反馈给电源控制模块，当电量Q=100%时，蓄电池断开充电；当电量Q≤80%时，蓄电池充电；

（3）含氧量检测模块将检测的鱼塘水中含氧量信息发送给MCU，MUC通过处理后，判断增氧机是否主动增氧；当含氧量C<5mg/L时，增氧机进行主动增氧；当含氧量C≥5mg/L时，增氧机不进行主动增氧；

（4）主动增氧的方式分为风力增氧和电机增氧两种；

风速检测模块将检测的风速信号发送给MCU，MCU通过处理后选择主动增氧模式；

当风速V≥3m/s时，采用风力增氧模式；MCU将控制信号发送给第一离合器控制模块，使第一离合器处于闭合状态；MCU将控制信号发送给第二离合器，使第二离合器处于断开状态；

当风速V<3m/s时，采用电机增氧模式，MCU将控制信号发送给第一离合器控制模块，使第一离合器处于断开状态；MCU将控制信号发送给第二离合器，使第二离合器处于闭合状态；MCU将控制信号发送给电机驱动模块，使电机转动；

进一步的，所述电机增氧模式启动后，电机工作时间必须大于5min；若5min后，风速V≥3m/s才能使用风力增氧模式；当风速V<3m/s时，若要再次启动电机增氧模式，电机必须距上次停机2min后才能再次启动。

由于上述控制方法，对电机的工作时间做出限制是为了保证电机的寿命，避免电机短时间频繁启动而损坏电机。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用了中空横管，能够有效的解决深水增氧问题，同时能够增大增氧的面积。

2、本发明采用风机带动，能够很好的进行节能，且风力还能用于蓄电池的供电。

3、本发明的控制系统能够随时的启动增氧机进行增氧，且能够随时的切换增氧机的工作状态。该控制系统保证了鱼塘含氧量，且能够最大限度的进行节能。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的系统机构；

图中标记：1-机架，2-输气管，3-空气泵，4-第三圆锥齿轮，5-第二圆柱齿轮，6-第一圆柱齿轮，7-第一离合器，8-风机齿轮箱，9-风机叶片，10-第二离合器，11-电机，12-叶轮，13-第二中空横杆，14-第一中空横管，15-矩形叶片，16-浮球，17-第二锥柱齿轮，18-第四圆柱齿轮，19-叶轮轴，20-第一圆锥齿轮，21-第一传动轴，22-第二传动轴，23-第三传动轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施例1：

如图1-2所示，本发明公开了一种风能深水增氧机，包括机架1，叶轮12，叶轮轴19，浮球16和电机11，叶轮轴19竖直的安装在机架1上，叶轮轴19从上至下安装有第一圆锥齿轮20、第二圆锥齿轮17、叶轮12、第一中空横管14和第二中空横管13；所述叶轮轴19是中空的，其内有一中空腔，上端开口，下端密封；

所述第一中空横管14和第二中空横管13中部与叶轮轴19垂直并与叶轮轴19中空腔连通，中空横管两端封闭，且第一中空横管14和第二中空横管13成90度布置；第一中空横管14和第二中空横管13上设有若干排气孔，且横杆上还设有矩形叶片15；矩形叶片15的叶片面与横管和叶轮轴19平行；

第一传动轴21从左至右，依次连接着第三圆锥齿轮4、第一圆柱齿轮6和第一离合器7左端；第一传动轴通过轴承安装在机架1上；

第二传动轴22从左至右，依次连接着第一离合器7右端，风机齿轮8箱，风机叶片9连接在风机齿轮箱8上；

第三传动轴23左端连接第四圆锥齿轮18，右端连接第二离合器10左端；第三传动轴23通过轴承安装在机架1上；

电机输出轴左端连接第二离合器10右端，右端连接电机11，电机11固定在机架1上；

空气泵3固定在机架1上部，空气泵3通过一输气管2与叶轮轴19连接，输气管2伸入叶轮轴19中空腔内；空气泵3上安装有第二圆柱齿轮4，第二圆柱齿轮4与第一圆柱齿轮6啮合。

所述机架1上还装有蓄电池和浮球16；所述浮球16有4个，分别对称且均匀的固定在机架1四周，用于支撑整个增氧机漂浮在水面上。

进一步的，所述齿轮箱8固定在机架1上，齿轮箱8内安装有低速齿轮和高速齿轮；高速齿轮与低速齿轮啮合，高速齿轮与第二传动轴连接22，低速齿轮与风机叶片9连接。

进一步的，所述齿轮箱8内安装有发电机，所述发电机通过发电机齿轮与高速齿轮啮合；发电机依次与升降压整流电路、电源控制模块和蓄电池串联；发电机将风能转化成电能后，通过升压整流电路将电能送给电源控制模块，电源控制模块再将电能送给蓄电池，进而对蓄电池进行充电；所述蓄电池用于电动机和控制系统的供电。

进一步的，所述风能深水增氧机控制系统由MCU、电源控制模块、第一离合器控制模块、第二离合器控制模块、电动机驱动模块、风速检测模块、含氧量检测模块构成；

所述电源控制模块用于检测蓄电池的电量，并将检测到的电量以模拟量的形式发送给MCU,同时还接收MCU的反馈信息，用于发电机对蓄电池的充电控制；

所述第一离合器控制模块和第二离合器控制模块接收MCU发出的信号，用于第一离合器和第二离合器的开合控制；

所述电机驱动模块接收MUC发出的信号，用于电机的启停控制；

所述风速检测模块用于检测风速，并将检测到的风速以模拟量的形式发送给MCU。

进一步的，增氧机控制方法的步骤如下：

（1）不增氧时，第一离合器7处于闭合状态，第二离合器10处于断开状态，由风力带动增氧机自动随机供氧，同时，发电机将风能转化成电能为蓄电池充电；

（2）电源控制模块将检测到的电池电量信号发送给MCU，MCU通过处理后，再将控制信号反馈给电源控制模块，当电量Q=100%时，蓄电池断开充电；当电量Q≤80%时，蓄电池充电；

（3）含氧量检测模块将检测的鱼塘水中含氧量信息发送给MCU，MUC通过处理后，判断增氧机是否主动增氧；当含氧量C<5mg/L时，增氧机进行主动增氧；当含氧量C≥5mg/L时，增氧机不进行主动增氧；

（4）主动增氧的方式分为风力增氧和电机增氧两种；

风速检测模块将检测的风速信号发送给MCU，MCU通过处理后选择主动增氧模式；当风速V≥3m/s时，采用风力增氧模式；MCU将控制信号发送给第一离合器控制模块，使第一离合器7处于闭合状态；MCU将控制信号发送给第二离合器，使第二离合器10处于断开状态；

当风速V<3m/s时，采用电机增氧模式，MCU将控制信号发送给第一离合器控制模块，使第一离合器7处于断开状态；MCU将控制信号发送给第二离合器，使第二离合器10处于闭合状态；MCU将控制信号发送给电机驱动模块，使电机11转动；

进一步的，所述电机增氧模式启动后，电机11工作时间必须大于5min；若5min后，风速V≥3m/s才能使用风力增氧模式；当风速V<3m/s时，若要再次启动电机增氧模式，电机11必须距上次停机2min后才能再次启动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。