一种水面漂浮垃圾自动收集装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及机械设备的技术领域，具体来说，涉及一种水面漂浮垃圾自动收集装置。


背景技术：

[0002]
人类产生的垃圾和废水被排放大海，其中主要以石油化工副产物为主，化工高聚物的塑料以及化纤产品，海洋面对非自然产物的消化分解能力非常的差，完全分解这些人造垃圾产物的时间需要几十年甚至上百年的时间。这些污染物对海洋生物和生态系统的影响非常严重，制止倾倒垃圾以及回收这些海洋污染垃圾越来越重要。
[0003]
目前回收工作依靠船只进行人工打捞居多，这样的清理方式耗时耗力，效率较低，成本高昂。
[0004]
公开号为wo2018102869a1的专利申请公开了一种废物收集装置，包括一个容器，容器上端有开口和一个安装在开口内用于滑动运动的管状构件。提供一个泵，用于从容器内向外泵送水，并且在管状构件内提供一个篮篓。所述管状构件包括圆柱形内壁和圆柱形外壁，所述圆柱形内壁和外壁连接在管状构件的上端和下端，以形成了环形腔向管状构件提供浮力。可以看出在该专利申请中，是通过调节延伸构件适应水域液面高度达到工作液面需求并加以固定，潜水泵向管道外排水形成负压吸引周围漂浮垃圾进入桶体内部浮管和滤网并替换滤网从而达到收集垃圾的效果。该机构的缺点为虽然可在安装时进行调节其延伸构件高度来适应当时的液面然后固定达到工作液面的要求，但是海洋和大型湖泊等因潮汐效应或小型水域因其他因素液面高度发生变化时，造成其装置工作水面不满足需求，此情况下装置不能正常工作，并且其管状构件采用两个塑胶件结合而成，结合时必须采用超声波焊接工艺，工艺复杂，生产成本高，另外当其滤网内部漂浮垃圾较多时还会发生涌出现象。
[0005]
公开号为cn209479915u的专利申请公开了一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，该机构主要由潜水泵、外桶下端盖、螺旋桨固定座、压力舱固定座、压力舱固定块、压力舱、泡沫桶、垃圾收集网、接触条以及外桶等组成。在该专利申请中，其是通过螺旋桨移动整机；通过潜水泵调控四个压力舱进排水从而达到控制整个装置的动态平衡进而形成水流涡旋来收集垃圾。该机构的缺点为结构复杂且替换垃圾收集网时非常不方便。
[0006]
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

[0007]
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种水面漂浮垃圾自动收集装置，结构简单，便于更换垃圾收集网同时可使外桶随水面液位变化自动升降，浮力管采用3d打印工艺制成，工艺简单，生产成本低，安装有单向阀，可防止水面漂浮垃圾自动收集装置因垃圾收集网中垃圾较多而发生涌出现象，可通过充分利用太阳能，节能环保。
[0008]
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0009]
一种水面漂浮垃圾自动收集装置，包括外桶，所述外桶的底部设置有潜水泵，所述外桶内设置有可上下移动的浮力管，所述浮力管内可拆装地设置有垃圾收集网，所述浮力管包括管体，所述管体包括内管以及套设于所述内管外部的外管，所述内管与所述外管之间形成有空腔，所述管体的下端开设有若干第一漏胶孔，所述空腔通过所述第一漏胶孔连通外界，所述第一漏胶孔内封堵有橡胶塞，所述垃圾收集网的上部可拆装地设置有单向阀，所述单向阀包括圆锥斗形的阀体，所述阀体的上端为进口，所述阀体的下端开设有出口，所述阀体上围绕所述出口开设有间隔排布的多个开口槽，所述开口槽将所述阀体内外贯通并连通所述出口，所述阀体位于相邻两个所述开口槽之间的部分形成阀片，所述阀片具有弹性，所述外桶的底部固定连接在支架上，所述支架固定连接有滑块，所述滑块在上下方向上滑动连接有若干滑杆并且所述滑块通过传动机构连接有防水电机，所述滑杆固定连接在地基墙壁上，所述潜水泵的底部固定连接有液位传感器，所述液位传感器、所述潜水泵以及所述防水电机均连接控制器，所述控制器连接有蓄电池，所述蓄电池通过设置有太阳能市电互补控制器的线路连接有太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述地基墙壁的顶部。
[0010]
进一步地，所述空腔被上下间隔排布的多个环形加强圈分隔成多个独立的小腔室，所述环形加强圈上开设有若干第二漏胶孔，相邻两个所述小腔室通过所述第二漏胶孔彼此连通。
[0011]
进一步地，所述外管的上端分别固定连接有周向间隔排布的若干限位件，所述限位件位于所述外桶的上方。
[0012]
进一步地，所述管体采用光敏树脂材料并通过激光3d打印的方式制成。
[0013]
进一步地，所述阀体的材质为邵氏硬度72a的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
[0014]
进一步地，所述传动机构为滚珠丝杠。
[0015]
进一步地，所述外桶的上部固定连接有外挡圈，所述限位件与所述外挡圈相对应。
[0016]
进一步地，所述太阳能电池板的正面设置有呈十字形排布的至少四个光敏电阻，所述太阳能电池板的背面通过水平的转轴转动连接在太阳能支架上，所述太阳能支架的底部固定连接在转盘上，所述转盘转动连接位于其下方的安装座，所述安装座的底部固定连接在所述地基墙壁的顶部，所述转轴连接有第一驱动电机，所述转盘连接有第二驱动电机，所述光敏电阻、所述第一驱动电机以及所述第二驱动电机均连接所述控制器。
[0017]
进一步地，所述控制器位于电控箱内，所述电控箱设置在所述地基墙壁的顶部。
[0018]
进一步地，所述垃圾收集网包括网兜以及缝合在所述网兜上部的橡胶圈，所述网兜由化纤编织网构成，所述网兜通过所述橡胶圈箍紧在所述浮力管的上端。
[0019]
本实用新型的有益效果：结构简单，垃圾收集网更换方便；可根据水面的液位变化实时调整外桶的位置；浮力管密闭性强，可采用3d打印工艺制成，工艺简单，生产成本低，价格低廉；安装有单向阀，可防止水面漂浮垃圾自动收集装置因垃圾收集网中垃圾较多而发生涌出现象；可通过太阳能电池板进行供电，从而充分利用太阳能，节能环保。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他的附图。
[0021]
图1是根据本实用新型实施例所述的水面漂浮垃圾自动收集装置的轴视图；
[0022]
图2是根据本实用新型实施例所述的水面漂浮垃圾自动收集装置的正视剖视图；
[0023]
图3是根据本实用新型实施例所述的水面漂浮垃圾自动收集装置的俯视图；
[0024]
图4是根据本实用新型实施例所述的水面漂浮垃圾自动收集装置的侧视图；
[0025]
图5是根据本实用新型实施例所述的浮力管的轴视图；
[0026]
图6是根据本实用新型实施例所述的浮力管的正视图；
[0027]
图7是根据图6所示的a-a剖视图；
[0028]
图8是根据本实用新型实施例所述的浮力管的仰视图；
[0029]
图9是根据本实用新型实施例所述的单向阀的轴视图；
[0030]
图10是根据本实用新型实施例所述的单向阀的正视图；
[0031]
图11是根据本实用新型实施例所述的单向阀的俯视图。
[0032]
图中：
[0033]
11、阀体；12、出口；13、开口槽；14、阀片；21、内管；22、外管；23、空腔；24、第一漏胶孔；25、橡胶塞；26、环形加强圈；27、第二漏胶孔；28、限位件；31、外桶；32、潜水泵；33、垃圾收集网；34、外挡圈；41、支架；42、滑杆；43、防水电机；44、地基墙壁；45、滚珠丝杠；46、电控箱；47、液位传感器。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]
如图1-11所示，根据本实用新型实施例所述的一种水面漂浮垃圾自动收集装置，包括外桶31，所述外桶31的底部设置有潜水泵32，所述外桶31内设置有可上下移动的浮力管，所述浮力管内可拆装地设置有垃圾收集网33，所述浮力管包括管体，所述管体包括内管21以及套设于所述内管21外部的外管22，所述内管21与所述外管22之间形成有空腔23，所述管体的下端开设有若干第一漏胶孔24，所述空腔23通过所述第一漏胶孔24连通外界，所述第一漏胶孔24内封堵有橡胶塞25，所述垃圾收集网33的上部可拆装地设置有单向阀，所述单向阀包括圆锥斗形的阀体11，所述阀体11的上端为进口，所述阀体11的下端开设有出口12，所述阀体11上围绕所述出口12开设有间隔排布的多个开口槽13，所述开口槽13将所述阀体11内外贯通并连通所述出口12，所述阀体11位于相邻两个所述开口槽13之间的部分形成阀片14，所述阀片14具有弹性，所述外桶31的底部固定连接在支架41上，所述支架41固定连接有滑块，所述滑块在上下方向上滑动连接有若干滑杆42并且所述滑块通过传动机构连接有防水电机43，所述滑杆42固定连接在地基墙壁44上，所述潜水泵32的底部固定连接有液位传感器47，所述液位传感器47、所述潜水泵32以及所述防水电机43均连接控制器，所述控制器连接有蓄电池，所述蓄电池通过设置有太阳能市电互补控制器的线路连接有太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在所述地基墙壁44的顶部。
[0036]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述空腔23被上下间隔排布的多个环形加强
圈26分隔成多个独立的小腔室，所述环形加强圈26上开设有若干第二漏胶孔27，相邻两个所述小腔室通过所述第二漏胶孔27彼此连通。
[0037]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述外管22的上端分别固定连接有周向间隔排布的若干限位件28，所述限位件28位于所述外桶31的上方。
[0038]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述管体采用光敏树脂材料并通过激光3d打印的方式制成。
[0039]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述阀体11的材质为邵氏硬度72a的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
[0040]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述传动机构为滚珠丝杠45。
[0041]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述外桶31的上部固定连接有外挡圈34，所述限位件28与所述外挡圈34相对应。
[0042]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述太阳能电池板的正面设置有呈十字形排布的至少四个光敏电阻，所述太阳能电池板的背面通过水平的转轴转动连接在太阳能支架上，所述太阳能支架的底部固定连接在转盘上，所述转盘转动连接位于其下方的安装座，所述安装座的底部固定连接在所述地基墙壁44的顶部，所述转轴连接有第一驱动电机，所述转盘连接有第二驱动电机，所述光敏电阻、所述第一驱动电机以及所述第二驱动电机均连接所述控制器。
[0043]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述控制器位于电控箱46内，所述电控箱46设置在所述地基墙壁44的顶部。
[0044]
在本实用新型的一个具体实施例中，所述垃圾收集网33包括网兜以及缝合在所述网兜上部的橡胶圈，所述网兜由化纤编织网构成，所述网兜通过所述橡胶圈箍紧在所述浮力管的上端。
[0045]
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
[0046]
本实用新型所述的水面漂浮垃圾自动收集装置包括外桶31、潜水泵32、浮力管、垃圾收集网33、外挡圈34、单向阀、电控箱46、液位传感器47、太阳能电池板和升降机构。
[0047]
潜水泵32用于将外桶31内的水抽出，潜水泵32可以为直流电水泵也可以为交流电水泵，本实施例中采用直流电水泵。
[0048]
垃圾收集网33用于将漂浮垃圾截留在网中。垃圾收集网33包括网兜以及缝合在所述网兜上部的橡胶圈，网兜由化纤编织网构成，固定时，将橡胶圈外翻后即可通过橡胶圈自身的弹力将网兜箍紧在浮力管的上端。
[0049]
浮力管用于带动垃圾收集网33上下移动，浮力管包括管体，管体包括内管21、外管22、空腔23、第一漏胶孔24、橡胶塞25、环形加强圈26、第二漏胶孔27和限位件28。内管21的内径为300mm，外管的外径为350mm，内管21的壁厚与外管的壁厚均为3mm，管体的长度为400mm。
[0050]
内管21的上下两端均密封连接外管22后形成空腔23，通过空腔23可为浮力管提供足够的浮力。空腔23被上下排布的多个3mm厚的环形加强圈26分隔成多个小腔室，相邻的小腔室通过环形加强圈26上第二漏胶孔27彼此连通。管体的下端开设有两个第一漏胶孔24，最下方的小腔室通过第一漏胶孔24连通外界。外管22的上端固设有周向间隔排布的四个限
位件28，通过限位件28可防止浮力管下移过位。管体通过激光3d打印制作而成，打印时选用的材料为光敏树脂（即uv树脂）。
[0051]
浮力管在具体制作时，选用光敏树脂为原材料进行3d打印，在3d打印加工之后将空腔23内部的原材料（此时为未成形的液体）通过第二漏胶孔27和第一漏胶孔24排出，以使内管21、外管22与环形加强圈26共同形成小腔室。待管体成型固化后用橡胶塞25堵住第一漏胶孔24达到密封的目的，以使外部水不能进入空腔23。
[0052]
外挡圈34固定安装在外桶31的上部，外挡圈34与外桶31之间设置有硅胶垫，限位件28位于外挡圈34的上方，通过限位件28与外挡圈34的相互配合，可防止浮力管下移过位。当然为防止浮力管上移过位也可以在外挡圈34的下方设置限位件28。
[0053]
液位传感器47为压力式液位传感器，其型号为jyb-ko-l，液位传感器47用于实时读取水面的液位并反馈给控制器。液位传感器47通过螺丝固定在潜水泵32的壳体上。
[0054]
单向阀安装于垃圾收集网33的上部，本实施例中，通过将单向阀的边缘搭接在垃圾收集网33的上部并通过胶水粘接或紧固件固定（如绳索绑扎）来实现单向阀的安装。单向阀可防止因垃圾收集网33中的漂浮垃圾较多而发生涌出现象。
[0055]
单向阀包括阀体11，阀体11采用邵氏硬度72a的热塑性聚氨酯弹性体橡胶通过注塑或硅胶复模等加工工艺制成，该材质具有柔软高弹的特点。
[0056]
阀体11呈圆锥斗形，锥角为150度。阀体11的大端在上，小端在下，阀体11的大端为进口，进口的直径为300mm，阀体11的小端开设有出口12，出口12的直径为60mm，圆锥斗形结构可起到引导外部水流的作用；阀体11的小端还开设有12个圆周间隔排布的开口槽13，开口槽13的宽度为2mm，长度为60mm，12个开口槽13围绕出口12设置，并均与出口12连通，开口槽13将阀体11内外贯通以使阀体11位于相邻两个开口槽13之间的部分形成阀片14。
[0057]
升降机构包括支架41、滑块、滑杆42、防水电机43和滚珠丝杠45等，支架41呈l形，外桶31的底部通过环形安装板固定安装在支架41上，环形安装板中间的孔洞可供潜水泵32穿过。滑杆42固定在总固定板上，总固定板通过地脚螺栓或膨胀螺丝固定连接在地基墙壁44上，滑杆42的数量为两根，滚珠丝杠45位于两根滑杆42之间，滑杆42竖直设置并滑动连接滑块，滑杆42为滑块上下移动起到导向作用。滑块通过滚珠丝杠45连接防水电机43，从而可在防水电机43动作时，带动支架41和外桶31同步上下移动。
[0058]
地基墙壁44上设置有电控箱46，电动箱46内设置有控制器、继电器和蓄电池，控制器分别连接控制面板、液位传感器37、继电器和蓄电池，潜水泵32和防水电机43通过设置继电器的线路连接蓄电池，蓄电池通过设置太阳能市电互补控制器的线路连接太阳能电池板。控制器包括单片机，单片机采用stm32系列单片机，如stm32f429。控制器根据液位传感器37反馈的水面液位，控制防水电机43动作，从而带动外桶31随水面液位进行升降，以保证外挡圈34始终位于水面以下3cm。太阳能电池板可将太阳能转换成电能后存储在蓄电池中，更加节能环保。太阳能市电互补控制器用于使市电与太阳能互补，当天气晴好，太阳能可充满蓄电池消耗的电量时，蓄电池的电量充足，水面漂浮垃圾收集装置由蓄电池供电。当天气不理想，太阳能无法充满蓄电池消耗的电量时，蓄电池电量会消耗到一定程度，为保证水面漂浮垃圾收集装置的供电，太阳能市电互补控制器切换到市电输入，通过太阳能市电互补控制器转换之后为水面漂浮垃圾收集装置供电，当太阳能电池板为蓄电池充够电量后，太阳能市电互补控制器切断市电输入，再由蓄电池为水面漂浮垃圾收集装置供电。
[0059]
太阳能电池板的正面设置有呈十字形排布的至少四个光敏电阻，太阳能电池板的背面通过水平的转轴转动连接在太阳能支架上，太阳能支架的底部固定连接在转盘上，转盘转动连接位于其下方的安装座，安装座的底部固定连接在地基墙壁44的顶部，转轴连接有第一驱动电机，转盘连接有第二驱动电机，光敏电阻、第一驱动电机以及第二驱动电机均连接控制器。第一驱动电机和第二驱动电机均为转动角度可调的步进电机。太阳能电池板的正面正对太阳，并将太阳能转换成电能，当控制器通过光敏电阻检测到太阳照射角度发生改变时，控制器控制第二驱动电机启动，第二驱动电机带动转盘在安装座上转动，转盘上的太阳能支架也跟着转动改变朝向，控制器同时控制第一驱动电机启动，带动太阳能电池板在太阳能支架上转动，调整太阳能电池板的俯仰角度，使太阳能电池板始终正对太阳，从而有效提高了太阳能电池板的电能转换效率。
[0060]
具体使用时，防水电机43动作使外桶31下移，直至外挡圈34位于水面以下3cm，由于一开始时浮力管的浮力大于重力，因此浮力管会上浮，直至浮力管的浮力和重力相等，此时浮力管的上端高于水面15cm左右；然后潜水泵32通电工作，抽取外桶31内部的水并排至外部水域，当外桶31内部的水量减少至一定量时，浮力管的重力会再次大于水给它的浮力，此时浮力管会随之下降；当浮力管下降至水面以下直至限位件28抵住外挡圈34时，由于外桶31内的水位与外部水面之间存在液位差，因此会产生流体涡旋向心吸力，吸取周围的水及漂浮的垃圾。水大量涌入外桶31后，浮力管的浮力又大于重力，因此又会上浮高于水面，如此往复，即可实现漂浮垃圾的收集。
[0061]
在吸取周围的水及漂浮的垃圾的过程中，外部水流从进口流入阀体11中，并从出口12流出后流入至垃圾收集网33中，垃圾收集网33将垃圾截留在网中，在内部吸力与外部水流的共同作用下，阀片14会朝下弯曲，以不影响垃圾和水流的通过；当浮力管上浮时，内部吸力和外部水流的作用力消失，阀片14会恢复原状，此时虽然垃圾收集网33中的垃圾也会随浮力管上浮，但在阀片14的阻挡下即使垃圾较多也不会发生涌出现象。
[0062]
由于水面漂浮垃圾自动收集装置只有在外挡圈34位于水面以下3cm时才能正常收集漂浮垃圾，因此当海洋、大的湖泊等有涨落潮或者因其他原因导致水面液位发生变化时，液位传感器47实时读取水面液位并反馈至电控箱46，电控箱46控制防水电机43动作以带动外桶31随水面液位升降，保证外挡圈34始终位于水面以下3cm。
[0063]
当垃圾收集网33中收集的漂浮垃圾达到更换需求时，需要替换或清理垃圾收集网33，此时将潜水泵32断电，潜水泵32停止排水工作，外部水会通过浮力管与外桶31的间隙等位置缓慢进入外桶31内部，当浮力管浮力大于重力后会上浮直至高于水面15cm，这时即使外部水域刮风或者产生波浪，也能够保证漂浮的垃圾无法进入外桶31内部而破坏潜水泵32，同时在浮力管上浮后，工作人员只需将橡胶圈内翻至与浮力管脱离后向上提起垃圾收集网33即可实现垃圾收集网33的拆卸，从而便于更换或清理垃圾收集网33，当垃圾收集网33更换或清理完成后，给潜水泵32供电，水面漂浮垃圾自动收集装置将继续工作。
[0064]
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，结构简单，垃圾收集网更换方便；可根据水面的液位变化实时调整外桶的位置；浮力管密闭性强，可采用3d打印工艺制成，工艺简单，生产成本低，价格低廉；安装有单向阀，可防止水面漂浮垃圾自动收集装置因垃圾收集网中垃圾较多而发生涌出现象；可通过太阳能电池板进行供电，从而充分利用太阳能，节能环保。
[0065]
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。