一种水面悬浮物吸头的制作方法

本发明涉及湖泊水处理领域，具体是一种水面悬浮物吸头。

背景技术：

悬浮物即水面上的一些异物，诸如蓝藻、绿藻、柳絮、水草渣等等，蓝藻在一些营养丰富的水体中可以大量繁殖，在水面上形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，俗称“水华”，近年来，内陆湖泊中屡屡出现的蓝藻爆发给人们的生活带来了严重的影响。所以，防治悬浮物成为水治理领域的一个模块。大湖泊悬浮物处理方法一般是对悬浮物进行打捞，破碎浓缩脱水后制备有机肥料、发酵生成沼气、制取生物柴油等等。

现有的悬浮物打捞方法采用人工或泵抽吸的方式，人工打捞劳动强度大，效率低，而现有的泵抽吸式打捞则会一并抽吸大量的水，不仅泵做功功率大，而且泵送的后续还需要进行过滤操作，工序繁琐，能耗大，效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水面悬浮物吸头，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水面悬浮物吸头，水面悬浮物吸头放置在水面上，水面悬浮物吸头包括吸头主体和放气阀，放气阀设置在吸头主体上顶面。

水面悬浮物吸头像一个帽子放置到水面上，部分空气被挤压收集在悬浮物吸头内，水面悬浮物吸头漂浮在水面上，通过放气阀调节水面悬浮物吸头内的空气量，可以改变水面悬浮物吸头的漂浮高度，即外部水位线在水面悬浮物吸头的侧壁上的高度，水面悬浮物吸头的底部对外连接一段悬浮物输出管，输出管另一端接抽吸泵，抽吸泵也可以直接挂在水面悬浮物吸头的下面，泵出口引管通往远处，水面上漂浮的悬浮物漂至水面悬浮物吸头附近时，悬浮物和少量的水流进水面悬浮物吸头内，被抽吸泵抽走，排往船上的悬浮物收集箱或其它地方。

进一步的，吸头主体包括顶板、内筒体、外筒体、外筒筒底和排出口，内筒体竖直放置，内筒体顶面设有顶板，外筒体设置在内筒体外圈，外筒体与内筒体同轴，外筒体的顶面低于顶板，外筒体底面与内筒体底面之间设有外筒筒底，外筒筒底为环状，外筒筒底下表面朝下设有若干排出口，顶板与内筒体构造出一个开口朝下的内筒区域，内筒区域包括空气区和浸水区，空气区位于浸水区的上方，空气区和浸水区的分界线是进入内筒区域的水的水位线，内筒体、外筒体和外筒筒底构造出一个开口朝上的吸入区，吸入区为环形，吸入区的顶面即为外筒体顶面，外筒体上设有若干堰口，堰口位于外筒体的侧面顶部，堰口沿外筒体的轴线圆周均布,堰口为一段槽，堰口的两端分别位于外筒体的外壁面和内壁面上，放气阀设置在顶板上，放气阀连接空气区和外部大气。

将吸头主体竖直地放入水中，排出口朝下，水进入内筒区域，原先内筒区域内的空气被挤压至上部的空气区，下部为浸水区，因为空气区中的气体压力比外界大气压大一些，所以内筒区域内的水位线要比水面悬浮物吸头外的水位线低一些，内外高低液位差和壁厚所占有的体积为浮力公式中排开水的体积，进而产生浮力托起水面悬浮物吸头悬浮在水面上，同时空气区中的空气浮在内筒区域上部，而水面悬浮物吸头是圆周对称的，所以水面悬浮物吸头不容易倾覆，能平稳地停留在水面上，放气阀可以将空气区的压缩空气释放出一部分，从而改变空气区的气压，调节水面悬浮物吸头的漂浮高度。水面悬浮物吸头的漂浮高度大约是外界水位线够到堰口一半的高度，外界水位线低于外筒体的顶边，这样水面悬浮物吸头漂浮在水面上时，附近水面的悬浮物越过堰口或外筒体的顶边进入到吸入区内，少量水从堰口的槽底部流入吸入区内，吸入区底部的排出口接抽吸泵，将悬浮物和水泵送走，悬浮物和水的比例已经大大提高了，水面悬浮物吸头可以作为悬浮物处理或过滤的第一步浓缩，过程简单，使用方便，占地少，可以在湖面上布置很多的水面悬浮物吸头同时工作。

进一步的，放气阀为手动放气阀或预调压自力放气阀，放气阀设置在顶板中央。放气阀设置在顶板的中央防止水面悬浮物吸头的质量圆周分布不均匀而倾斜。

水面悬浮物吸头放入水面后，放气阀紧闭，水位线至水面悬浮物吸头的外表面高度经数学模型简化后通过以下公式得出：

水面悬浮物吸头整体的浮力方程：mg＝ρgδv；

内筒区域水位线处气压的伯努利方程：δp＝ρgδh；

内筒区域空气压缩前后的理想气体状态方程：

(p0+δp)*v2＝p0*v1；

外部水位线在水面悬浮物吸头上的高度h：

式中：m为水面悬浮物吸头整体的质量，g为重力加速度，δh为内外水位差，δv为水面悬浮物吸头排开水的体积(忽略壁厚后简化为内外水位差δh乘以内筒区域直径s)，s为内筒区域截面面积，δp为空气区空气与外部大气的压力差，p0为大气压，v1为内筒区域全部体积，v2为水面悬浮物吸头入水后的空气区体积，h0为内筒区域高度。

上述计算可知，温度不变时，空气区的气体压力近似定值，放气阀紧闭，内筒区域的空气不排出时，外部水位线在水面悬浮物吸头的外壁面上最低，放出部分空气后，内部气体量减少降低，对应的空气区体积减小，外部水位线升高，对于一个确定尺寸的水面悬浮物吸头，不同的空气区空气量对应不同的水位线高度，可以通过释放微量空气区气体来微调水面悬浮物吸头在堰口附近的水位线高度。放气阀为手动放气阀是为了安放水面悬浮物吸头时调节水位高度。

还可以将使用一段竖直管代替放气阀，竖直管上端接在顶板放气孔处，下端延伸至某一位置处，这样水面悬浮物吸头放上水面后，内筒区域的空气从竖直管跑出，到一定高度后水位淹没竖直管底部，气体无法跑出，内部水位线再向上进行一小段空气压缩后水面悬浮物吸头就漂浮在这个高度了。可以出厂时预先调定好竖直管长度，就不用到现场后人工调定水面悬浮物吸头高度，节省时间，而且批量调定的竖直管长度统一精确，可以使这一批水面悬浮物吸头外侧的水位线高度一致，适用于大批量使用的水面悬浮物吸头。

作为优化，内筒体的高度与直径比值大于0.25，外筒体和内筒体的直径比值为1.1～2。

内筒体的高度与直径比值大于0.25是为了站位稳定，如果内筒体的高度与直径比值过小，即内筒体短而粗，则水面悬浮物吸头因为一些扰动而晃动时，空气区的空气可能从底部溜出，造成水面悬浮物吸头倾覆，或者晃动结束后，外侧水位线高度发生变化，不再是设定高度；外筒体和内筒体的直径比值为1.1～2则是出于整体稳定性和尽可能增大吸悬浮物流量的考虑，外筒体和内筒体的直径比值过小乃至接近1时，环形吸入区的环宽越来越小，水面悬浮物吸头所能通过的流量就非常小，而外筒体和内筒体的直径比值过大则可能因为太大的流量流动造成水面悬浮物吸头大幅的晃动，不利于装置稳定使用。

作为优化，放气阀与顶板螺纹连接，螺纹副间绕有生料带。通用可换的放气阀通过螺旋安装到顶板上，制造方便，放气阀密封或其它性能下降时，更换维修也方便，放气阀与顶板的螺纹副间绕有的生料带可以起到密封作用，防止水面悬浮物吸头长期使用时不断下沉。

作为优化，堰口为倒三角形，三角形底朝上，尖朝下。堰口为倒三角形加工简单，水位线高度经调节变化后，过流面积为线性变化，从而流量变化近似线性，方便调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以稳定地漂浮在水面上，充当吸取水面悬浮物的吸入口，水面悬浮物吸头外侧的水位线高度可以调节，适用在不同的环境中，大量吸入的是悬浮物，只有少量的水进入水面悬浮物吸头，所以后续配备的抽吸泵功率较小，吸入的悬浮物水混合物已经经过了一次浓缩过程，后续的悬浮物处理流程可以更加简化高效。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2中的视图h-h；

图4为图3中的局部视图a；

图5为图3中的局部视图b；

图6为图3中的局部视图c；

图7为本发明连接抽吸泵的示意图；

图8为本发明取消放气阀的一种结构示意图。

图中：1-吸头主体、11-顶板、12-内筒体、13-外筒体、14-外筒筒底、15-排出口、16-内筒区域、161-空气区、162-浸水区、17-吸入区、18-堰口、2-放气阀。

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。

如图1所示，一种水面悬浮物吸头，水面悬浮物吸头放置在水面上，水面悬浮物吸头包括吸头主体1和放气阀2，放气阀2设置在吸头主体1上顶面。

如图3所示，水面悬浮物吸头像一个帽子放置到水面上，部分空气被挤压收集在悬浮物吸头内，水面悬浮物吸头漂浮在水面上，通过放气阀2调节水面悬浮物吸头内的空气量，可以改变水面悬浮物吸头的漂浮高度，即外部水位线在水面悬浮物吸头的侧壁上的高度，如图7所示，水面悬浮物吸头的底部对外连接一段悬浮物输出管，输出管另一端接抽吸泵，抽吸泵也可以直接挂在水面悬浮物吸头的下面，泵出口引管通往远处，水面上漂浮的悬浮物漂至水面悬浮物吸头附近时，悬浮物和少量的水流进水面悬浮物吸头内，被抽吸泵抽走，排往船上的悬浮物收集箱或其它地方。

如图1、图2、图3所示，吸头主体1包括顶板11、内筒体12、外筒体13、外筒筒底14和排出口15，内筒体12竖直放置，内筒体12顶面设有顶板11，外筒体13设置在内筒体12外圈，外筒体13与内筒体12同轴，外筒体13的顶面低于顶板11，外筒体13底面与内筒体12底面之间设有外筒筒底14，外筒筒底14为环状，如图6所示，外筒筒底14下表面朝下设有若干排出口15，顶板11与内筒体12构造出一个开口朝下的内筒区域16，内筒区域16包括空气区161和浸水区162，空气区161位于浸水区162的上方，空气区161和浸水区162的分界线是进入内筒区域16的水的水位线，内筒体12、外筒体13和外筒筒底14构造出一个开口朝上的吸入区17，吸入区17为环形，吸入区17的顶面即为外筒体13顶面，外筒体13上设有若干堰口18，堰口18位于外筒体13的侧面顶部，堰口18沿外筒体13的轴线圆周均布,如图4所示，堰口18为一段槽，堰口18的两端分别位于外筒体13的外壁面和内壁面上，放气阀2设置在顶板11上，放气阀2连接空气区161和外部大气。

将吸头主体1竖直地放入水中，排出口15朝下，水进入内筒区域16，原先内筒区域16内的空气被挤压至上部的空气区161，下部为浸水区162，因为空气区161中的气体压力比外界大气压大一些，所以内筒区域16内的水位线要比水面悬浮物吸头外的水位线低一些，内外高低液位差和壁厚所占有的体积为浮力公式中排开水的体积，进而产生浮力托起水面悬浮物吸头悬浮在水面上，同时空气区161中的空气浮在内筒区域16上部，而水面悬浮物吸头是圆周对称的，所以水面悬浮物吸头不容易倾覆，能平稳地停留在水面上，放气阀2可以将空气区161的压缩空气释放出一部分，从而改变空气区161的气压，调节水面悬浮物吸头的漂浮高度。设置完毕后，水面悬浮物吸头的漂浮高度大约是外界水位线够到堰口18一半的高度，外界水位线低于外筒体13的顶边，这样水面悬浮物吸头漂浮在水面上时，附近水面的悬浮物越过堰口18或外筒体13的顶边进入到吸入区17内，少量水从堰口18的槽底部流入吸入区17内，吸入区17底部的排出口15接抽吸泵，将悬浮物和水泵送走，悬浮物和水的比例已经大大提高了，水面悬浮物吸头可以作为悬浮物处理或过滤的第一步浓缩，过程简单，使用方便，占地少，可以在湖面上布置很多的水面悬浮物吸头同时工作。

放气阀2为手动放气阀，放气阀2设置在顶板11中央。放气阀2设置在顶板11的中央防止水面悬浮物吸头的质量圆周分布不均匀而倾斜。放气阀2例如使用2分旋转放气阀。放气阀2放出空气区161气体，降低水面悬浮物吸头在水面上的漂浮高度。

如图8所示，还可以将使用一段竖直管代替放气阀2，竖直管上端接在顶板11放气孔处，下端延伸至某一位置处，这样水面悬浮物吸头放上水面后，内筒区域16的空气从竖直管跑出，到一定高度后水位淹没竖直管底部，气体无法跑出，内部水位线再向上进行一小段空气压缩后水面悬浮物吸头就漂浮在这个高度了。可以出厂时预先调定好竖直管长度，就不用到现场后人工调定水面悬浮物吸头高度，节省时间，而且批量调定的竖直管长度统一精确，可以使这一批水面悬浮物吸头外侧的水位线高度一致，适用于大批量使用的水面悬浮物吸头。

内筒体12的高度与直径比值大于0.25，外筒体13和内筒体12的直径比值为1.1～2。内筒体直径900mm，高250mm，外筒体直径1000mm，高200mm。内筒体12的高度与直径比值大于0.25是为了站位稳定，如果内筒体12的高度与直径比值过小，即内筒体12短而粗，则水面悬浮物吸头因为一些扰动而晃动时，空气区161的空气可能从底部溜出，造成水面悬浮物吸头倾覆，或者晃动结束后，外侧水位线高度发生变化，不再是设定高度；外筒体13和内筒体12的直径比值为1.1～2则是出于整体稳定性和尽可能增大吸悬浮物流量的考虑，外筒体13和内筒体12的直径比值过小乃至接近1时，环形吸入区17的环宽越来越小，水面悬浮物吸头所能通过的流量就非常小，而外筒体13和内筒体12的直径比值过大则可能因为太大的流量流动造成水面悬浮物吸头大幅的晃动，不利于装置稳定使用。

如图5所示，放气阀2与顶板11螺纹连接，螺纹副间绕有生料带。通用可换的放气阀2通过螺旋安装到顶板11上，制造方便，放气阀2密封或其它性能下降时，更换维修也方便，放气阀2与顶板11的螺纹副间绕有的生料带可以起到密封作用，防止水面悬浮物吸头长期使用时不断下沉。

如图1所示，堰口18为倒三角形，三角形底朝上，尖朝下。堰口18为倒三角形加工简单，水位线高度经调节变化后，过流面积为线性变化，从而流量变化近似线性，方便调节。

使用本装置时，将排出口和一台抽吸泵使用管路连接起来，之后将水面悬浮物吸头放气阀朝上竖直放上水面，略微旋开放气阀，水面悬浮物吸头不断下降，降至需要的水位高度时，例如水位线位于堰口高度一半位置处，拧紧放气阀，装置就平稳地停留在水面上了，开启抽吸泵，水面悬浮物吸头附近水面上的悬浮物就会不断地被抽送走。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。