一种基于涡流效应的微塑料收集装置

1.本发明属于污染物收集领域，涉及一种微塑料收集装置。


背景技术：

2.直径小于5mm的塑料碎片或塑料颗粒被定义为微塑料，分布十分广泛，在河流、湖泊和海洋中都发现它的存在。同时正是由于其粒径小，表面积大的特点，微塑料能够吸附水中的微生物、悬浮物质等。鱼类及其他海洋生物都避之而不及，而且很多水生生物不能辨别出微塑料，常常会出现误食的现象。富集污染物的微塑料被水生物误食到体内后，又会通过食物链的方式传到人体内，危害人体健康。
3.目前的海洋垃圾收集技术，存在大垃圾与微塑料无法分离，针对性弱，收集成本较高的问题，为解决以上存在的问题，本发明公开了一种基于涡流效应的微塑料收集装置，能够将大垃圾与微塑料分离开，针对微塑料进行收集处理。同时，搭配六个水下螺旋桨，能够实现在水下的前后左右的运动以及上下沉浮。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种基于涡流效应的微塑料收集装置，利用涡流产生的离心力以及微塑料体积小的特点，使微塑料靠近涡流中心进入到收集装置内，能够实现微塑料的收集。同时，设置各级滤网以及清洗刷头和清洗喷头，保证大垃圾与微塑料分离且滤网不出现堵塞现象。
5.本发明提供了清洗模块、涡轮模块、收集压缩模块、推进模块、壳体。
6.清洗模块放置在壳体内，设置在前端，用于将大垃圾与微塑料分离，冲洗和刷掉滤网上的垃圾防止滤网堵塞。
7.涡轮模块设置在清洗模块的下侧，与清洗模块相连接，用于吸入经过清洗模块处理后的微塑料。
8.收集压缩模块设置在壳体内，设置在后端，与清洗模块固定在壳体的同一中心轴上，通过管道与涡轮模块相连，用于压缩并收集经过涡轮模块抽吸进入收集压缩模块的微塑料。
9.推进模块设置在壳体外侧，分布在装置左右两侧，能使装置在水中前进后退、左右转、下沉和上浮。
10.上述方案中清洗模块包括清洗刷头、滤网、清洗喷头、齿轮机架、第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组。
11.清洗刷头与第一齿轮组相连，清洗喷头与第三齿轮组相连，第一齿轮组与第三齿轮组通过第二齿轮组相连，滤网的孔径大小为5mm，位于清洗刷头和清洗喷头之间，紧贴清洗刷头；舵机带动第三齿轮组的转动，第三齿轮组带动清洗喷头的运动，通过第二齿轮组进行动力传送和速度转换，从而带动第一齿轮组运动，第一齿轮组带动清洗刷头的运动，保证清洗喷头与清洗刷头的交替运动。
12.涡轮模块包括电动机传动装置、涡轮、圆槽轨道、圆槽固定架、上滤网、下滤网、滤网固定架。
13.上滤网固定于滤网固定架之上，涡轮位于滤网固定架之下，电动机传动装置位于涡轮之下并带动涡轮转动，圆槽轨道位于电动机传动装置之下，安装在圆槽固定架之上，下滤网位于圆槽固定架之下，上滤网和下滤网的孔径大小均为5mm。
14.收集压缩模块包括收集隔板、收集模块过滤网、弹簧、收集箱体。
15.收集隔板位于收集箱体内，将收集箱体分隔成三个收集腔，每个收集腔中均设置一根弹簧，收集模块过滤网的孔径大小为1mm，分别安装在箱体的上下方。
16.涡轮模块和收集压缩模块通过管道相连。
17.推进装置包括放置在装置两侧的六个水下螺旋桨，采用正反桨的布局方式。
18.本装置工作原理为：1）本装置工作时，在推进模块的驱动下装置在水下或者水上进行巡游，推进模块设置在壳体外侧，分布在左右两侧，能使装置在水中前进后退、左右转、下沉和上浮；2）在需要收集微塑料时，装置内部各个模块开始工作，微塑料先通过清洗模块，实现大垃圾与微塑料的分离以及滤网的实时清洁，防止滤网堵塞，水流在涡轮带动下产生涡流，参杂在水域中的微塑料随着涡流的旋转而旋转，由于微塑料密度低、体积小从而受到离心力靠近涡流中心，通过清洗模块进行粗分离，再顺着涡轮中心处的圆槽轨道进入收集箱体内；3）水流进入收集箱体后，对弹簧产生压迫，在弹力的作用下将混有微塑料的水流压向滤网，进行过滤。随着微塑料的逐渐增多，弹簧也对微塑料起到压缩作用，在收集箱体内完成收集微塑料工作。
19.本发明的优点在于：1）清洗刷头与第一齿轮组相连，清洗喷头与第三齿轮组相连，第一齿轮组与第三齿轮组通过第二齿轮组相连，滤网位于清洗刷头和清洗喷头之间，紧贴清洗刷头；舵机带动第三齿轮组的转动，第三齿轮组带动清洗喷头的运动，通过第二齿轮组进行动力传送和速度转换，从而带动第一齿轮组运动，第一齿轮组带动清洗刷头的运动，保证清洗喷头与清洗刷头的交替运动，从而保证大垃圾与微塑料分离且滤网不出现堵塞的现象。
20.2）利用涡流效应，涡轮在电机的驱动下转动，水流在涡轮带动下产生涡流，参杂在水域中的微塑料随着涡流的旋转而旋转，由于微塑料密度低、体积小从而受到离心力靠近涡流中心，顺着涡轮中心处的圆槽轨道进入收集箱体内。
附图说明
21.图1为本发明提供的一种基于涡流效应的微塑料收集装置的整体外形示意图；图2为本发明提供的一种基于涡流效应的微塑料收集装置的结构示意图；图3为清洗模块结构示意图；图4为涡轮模块结构示意图；图5为收集压缩模块结构示意图；图6为图5中撤去收集隔板的结构示意图。
22.图中：
1为水下螺旋桨；11为清洗刷头；12为滤网；13为清洗喷头;14为第一齿轮组；15为齿轮机架；16为第二齿轮组；17为第三齿轮组；21为上滤网；22为滤网固定架；23为涡轮；24为电动机传动装置；25为圆槽轨道；26为圆槽轨道固定架；27为下滤网；28为管道；31为弹簧；32为收集隔板；33为收集模块过滤网；34为收集箱体。
23.具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不作为对本发明的限定范围。
25.本发明为一种基于涡流效应的微塑料收集装置，利用涡流产生的离心力以及微塑料体积小的特点，使微塑料靠近涡流中心进入到收集装置内，能够实现微塑料的收集。同时，设置各级滤网以及清洗刷头和清洗喷头，保证大垃圾与微塑料分离且滤网不出现堵塞现象。
26.如图1至图5所示，本发明公开了一种基于涡流效应的微塑料收集装置，该装置包括清洗模块、涡轮模块、收集压缩模块、推进模块、壳体。
27.清洗模块包括清洗刷头11、滤网12、清洗喷头13、齿轮机架15、第一齿轮组14、第二齿轮组16和第三齿轮组17。
28.清洗刷头11与第一齿轮组14相连，清洗喷头13与第三齿轮组17相连，第一齿轮组14与第三齿轮组17通过第二齿轮组16相连，滤网12的孔径大小为5mm，位于清洗刷头11和清洗喷头13之间，紧贴清洗刷头11；舵机带动第三齿轮组17的转动，第三齿轮组17带动清洗喷头13的运动，通过第二齿轮组16进行动力传送和速度转换，从而第一齿轮组14运动，第一齿轮组14带动清洗刷头11的运动，保证清洗喷头13与清洗刷头11的交替运动。
29.涡轮模块包括电动机传动装置24、涡轮23、圆槽轨道25、圆槽固定架26、上滤网21、下滤网27、滤网固定架22；涡轮在电机的驱动下转动，水流在涡轮带动下产生涡流，参杂在水域中的微塑料随着涡流的旋转而旋转，由于密度低、体积小从而受到离心力靠近涡流中心，顺着涡轮中心处的圆槽轨道进入收集箱体内。
30.上滤网21固定于滤网固定架22之上，涡轮23位于滤网固定架22之下，电动机传动装置24位于涡轮23之下并带动涡轮23转动，圆槽轨道25位于电动机传动装置24之下，安装在圆槽固定架26之上，下滤网27位于圆槽固定架26之下；上滤网21和下滤网27的孔径大小均为5mm。
31.收集压缩模块包括收集隔板32、收集模块过滤网33、弹簧31、收集箱体34。
32.收集隔板32位于收集箱体34内，将收集箱体34分隔成三个收集腔，每个收集腔中均设置一根弹簧31，收集模块过滤网33的孔径大小为1mm，分别安装在箱体的上下方。水流进入收集箱体后，对弹簧产生压迫，在弹力的作用下将混有微塑料的水流压向滤网，进行过滤。随着微塑料的逐渐增多，弹簧也对微塑料起到压缩作用。
33.管道28将所述涡轮模块和收集压缩模块相连。
34.推进装置包括放置在装置两侧的六个水下螺旋桨1，采用正反桨的布局方式。
35.微塑料通过清洗模块，实现大垃圾与微塑料的分离以及滤网的实时清洁，防止滤网堵塞，在经过涡轮模块的时候，利用涡流效应使体积小的微塑料靠近涡流中心，顺着圆槽轨道25和管道28进入到收集压缩模块，挤压弹簧31实现收集功能。
36.以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。