CN104067978B - 叶轮式增氧机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶轮式增氧机，包括动力装置、连接杆、叶轮及浮体；连接杆的一端与动力装置的外壳固定连接，连接杆的另一端与浮体固定连接；动力装置的输出轴相对外壳绕轴线旋转；固定座，外壳与固定座固定连接，且相对固定座可绕上述轴线旋转；反转力矩抵消装置，包括外壳、连接杆及浮体。工作时，旋转的叶轮对水体进行增氧，旋转的浮体拨动水体的流动，提高单机的增氧面积；由于动力装置的外壳不会对固定座产生反转力矩，从而提高能量的利用率，容易在水池中进行定位。

Description

叶轮式增氧机

技术领域

本发明涉及一种水产养殖设备，特别涉及一种叶轮式增氧机。

背景技术

增氧机是一种通过电机或汽油机、柴油机等动力源驱动工作部件，增加水体与空气的接触面积，从而使空气中的“氧气”迅速溶入到水体中的设备；不仅可以有效地增加水体中的溶氧量，还可以促进水体流动而改善水质。

常见增氧机有叶轮式增氧机、水车式增氧机、射流式增氧机及喷水式增氧机。与其他增氧机相比，叶轮式增氧机的有效增氧面积、增氧能力及动力效率均优于其他机型，使其成为目前使用最多的增氧机。叶轮式增氧机是通过动力装置带动叶轮在水体中旋转，从而将水抽出水面并洒向空中，水滴充分地与空气中的氧气接触，达到提高落回水体中水滴的溶氧量的目的；底层的水向上流动补充被抽走的上层水，形成水体纵向循环。由于叶轮的洒水范围有限，无法对更大范围内的水体进行增氧及促进水体的流动。

公布号为CN103202261A的专利文献中公布了一种增氧机，其由叶轮、调水板、动力装置、传动装置、连接板、支撑板及浮体构成；弧形浮体之间通过连接板相连形成环状结构；传动装置通过支撑杆固定于环状结构的中心正上方，动力装置安装于传动装置上，调水板呈轮辐状地与连接板固定连接；动力装置在驱动距离水面3-15厘米下的叶轮高速旋转的同时，通过传动装置驱动支撑杆、浮体及调水板低速旋转。为实现一个动力装置能够同时驱动叶轮与调水板，动力装置在驱动叶轮高速旋转的同时，经过联接器和变速箱驱动调水板低速旋转；高速旋转的叶轮将水洒向空气而进行增氧，低速旋转的调水板拨动水体，使水体向外扩散，从而提高单机的有效增氧范围。由于该增氧机通过变速箱驱动调水板以固定的速度低速旋转，一方面使增氧机的结构复杂；另一方面，该增氧机由于其结构的限制，总存在一个很大的反转力矩，为平衡该反转力矩，使增氧机相对水池定位，必须使用绳索等固定装置来抵抗该反转力矩，其会将水池的水体反方向旋转，形成旋涡，将水底的淤泥抽吸上来，因而造成功率的损耗，造成动力装置能量的浪费，降低能量的利用率，长期使用会在叶轮的下方形成一个深坑，所以只能在具有较深水位的水池中使用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结构简单、能量利用率高的叶轮式增氧机；

本发明的另一目的是提供一种叶轮吃水深度可调的叶轮式增氧机；

本发明的再一目的是提供一种反转力矩抵消装置的转速可调的叶轮式增氧机。

为了实现上述主要目的，本发明提供的叶轮式增氧机包括动力装置、连接杆、叶轮及浮体；连接杆的一端与动力装置的外壳固定连接，连接杆的另一端与浮体固定连接；动力装置的输出轴相对其外壳绕轴线旋转；固定座，动力装置的外壳与该固定座固定连接，且相对该固定座可绕上述轴线旋转；反转力矩抵消装置，包括外壳、连接杆及浮体。

由以上方案可见，由于动力装置的外壳相对固定座可绕其动力输出轴的轴线旋转地与固定座固定连接，所以固定座不构成动力装置及反转力矩抵消装置绕轴线旋转的约束，当动力装置的动力输出轴带动叶轮绕轴线朝一个方向旋转时，反转力矩抵消装置就会绕轴线朝相反的方向旋转，二者对固定座产生的力矩基本相互抵消，更容易对该叶轮式增氧机在水体中进行定位，电机的输出功率转换成叶轮的转动及反转力矩抵消装置的转动，提高能量的利用率；叶轮的旋转实现对水体的增氧，浮体的旋转推动水体沿切向向外甩出的流动，使单机的有效增氧范围增大，同时，与现有技术相比，其结构更加简单。

为实现本发明的另一目的，一个具体的方案为连接杆的另一端相对浮体沿上述轴线方向的距离可调。

由以上方案可见，可以通过调整连接杆与浮体连接端相对浮体沿上述轴线方向的距离，对叶轮的吃水深度进行调整，从而对叶轮式增氧机的增氧性能进行调整，有效地避免叶轮因吃水太浅而降低增氧效率，吃水太深而无法达到充分洒水的目的，即，可通过调整来找到最佳增氧效果。

为实现本发明的再一目的，更具体的方案为反转力矩抵消装置还包括导向叶轮，导向叶轮与浮体固定连接，且与叶轮共轴线地设置在叶轮的正下方。

由以上方案可见，由于在叶轮的正下方设有一与浮体固定连接的导向叶轮，叶轮高速旋转带动的水流会对导向叶轮施加一个绕轴线的力矩，从而影响反转力矩抵消装置的转速，通过调整叶轮的吃水深度达到调整叶轮与导向叶轮间的距离，从而调整水流对导向叶轮施加的力矩，达到反转力矩抵消装置的转速可调的目的；同时，由于导向叶轮的抑制，位于叶轮与水池底的水流难以形成漩涡，减少对水池底泥的抽吸，降低叶轮式增氧机对水池水位深度的使用要求，提高适用范围。

为实现本发明的再一目的，另一更具体的方案为反转力矩抵消装置还包括导向叶轮，导向叶轮与叶轮共轴线地设置在叶轮的正下方；导向叶轮相对叶轮沿轴线方向的距离可调地与浮体固定连接。

由以上方案可见，由于在叶轮的正下方设有一与浮体固定连接的导向叶轮，叶轮高速旋转带动的水流会对导向叶轮施加一个绕轴线的力矩，从而影响反转力矩抵消装置的转速，通过调整导向叶轮与浮体间的距离，从而调整叶轮与导向叶轮间的距离，从而调整水流对导向叶轮施加的力矩，实现反转力矩抵消装置的转速可调的目的；同时，由于导向叶轮的抑制，位于叶轮与水池底的水流难以形成漩涡，减少对水池底泥的抽吸，降低叶轮式增氧机对水池水位深度的使用要求，提高适用范围。

更具体的方案为导向叶轮通过连杆机构与浮体固定连接。通过连杆调整导向叶轮与浮体间的距离，结构简单，便于调整导向叶轮与浮体间的距离，从而调整导向叶轮与叶轮间的距离。

一个再具体的方案为动力装置为电机；固定座上安装有一换向器，换向器包括电刷及导电环；导电环绝缘地与电机的定子固定连接，导电环与电机的电源输入端电连接；电刷可绕轴线旋转地与导电环电连接，电刷绝缘地与固定座固定连接，用于与电源连接。

由以上方案可见，当电机的定子相对固定座绕轴线旋转时，电刷相对固定座保持静止，而定子带动导电环旋转，通过电刷相对导电环的旋转，将电源的电能输送给安装在不断旋转的定子上的电机电源输入端。

优选的方案为固定座包括一旋转套筒；换向器还包括连接管及导电柱，导电柱由绝缘体与导电环构成；导电柱的一端与连接管的一端固定连接，连接管的另一端与定子固定连接，旋转套筒套于连接管外。

由以上方案可见，该叶轮式增氧机在工作过程中，连接管相对旋转套筒绕轴线旋转，实现动力装置的外壳相对固定座绕轴线旋转。

另一个再具体的方案为浮体为大致长方体结构，反转力矩抵消装置绕轴线旋转时，长方体的最大投影面的法线在切向上。

由以上方案可见，可以加大浮体对水体的拨动，增进水体的横向流动循环。

另一个再具体的方案为导向叶轮的叶片为平板，叶片的叶面与轴线平行。平行于轴线的平板可以增加对水流形成漩涡的抑制能力。

优选的方案为动力装置为电机；固定座包括一旋转套筒；固定座上安装有一换向器，换向器包括电刷、导电柱及连接管，导电柱由绝缘体及导电环构成；绝缘体与连接管的一端固定连接，连接管的另一端与电机的定子固定连接；导电环与电机的电源输入端电连接；电刷可绕轴线旋转地与导电环电连接，电刷绝缘地与旋转套筒固定连接，用于与电源连接；旋转套筒套于连接管外。

附图说明

图1是本发明第一实施例的立体结构图；

图2是本发明第一实施例的仰视图；

图3是图2的A局部放大图；

图4是本发明第一实施例的浮体、连接杆及导向叶轮的组装图；

图5是图4的B局部放大图；

图6是图4的C局部放大图；

图7是本发明第一实施例的电机、固定杆及换向器的组装图；

图8是本发明第一实施例的换向器及固定杆的组装分解图；

图9是本发明第二实施例的结构示意图；

图10是本发明第三实施例的减速器、连接杆及浮体的连接示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

第一实施例

参见图1，本叶轮式增氧机由换向器1、固定座、电机3、减速器4、连接杆5、浮体6、叶轮7及导向叶轮8构成；固定座由旋转套筒22及两根固定于旋转套筒22两侧的固定杆21构成；换向器1安装于旋转套筒22上；本例中，电机3的定子、减速器4的外壳、连接杆5、浮体6及导向叶轮8组成本叶轮式增氧机的反转力矩抵消装置，电机3与减速器4则构成本发明所称的动力装置。电机3的定子与减速器4的外壳固定连接，电机3的转子轴与减速器4的输入轴传动连接，叶轮7固定连接于减速器4的输出轴的轴端；三根连接杆5的一端与减速器4的外壳固定连接，另一端对应地与三个浮体6固定连接，使三个浮体6绕减速器4的输出轴的轴向呈轮辐状地均匀布置；导向叶轮8的三个叶片的末端对应地与三个浮体6固定连接。

参见图2及图3，叶轮7的旋转轴与导向叶轮8的旋转轴共线,导向叶轮8的叶片为平板结构，沿导向叶轮8指向叶轮7，叶轮7的叶片为顺时针倾斜布置，导向叶轮8的叶片则为逆时针倾斜布置，即从图3看，叶片71及叶片81与导向叶轮8的径向线01有向反的交角。

参见图4至图6，导向叶轮8具有六片叶片81，叶片81的叶梢上形成多个固定孔，通过形成有多个固定孔的连杆92及连杆93的配合，从而对导向叶轮8相对叶轮7的垂向距离进行调整；通过形成有多个固定孔的垂直杆91及垂直杆94的调整，对连接杆5相对浮体6的垂向距离进行调整，即可调整叶轮7的吃水深度，也可调整导向叶轮8与叶轮7之间的垂向距离，从而可以调整反转力矩抵消装置的转速。

参见图7，电机3的定子可绕可绕电机3的转子轴的轴向旋转地与旋转套筒22固定连接；换向器1的外壳与旋转套筒22固定连接。

参见图8，换向器1由外壳11、绝缘套12、电刷131、电刷132、电刷133、导电柱14及连接管15构成；导电柱14由导电环1421、导电环1422及导电环1423与绝缘体141构成，在导电环之间分别形成有绝缘环1411、绝缘环1412、绝缘环1413及绝缘环1414，三个导电环通过导线为电机3供电；外壳11通过三个螺栓97与形成于绝缘套12上端的固定柱121固定连接；导电柱14的下端插在连接管15的上端，并通过螺栓961与螺母962实现固定连接；绝缘套12套于导电柱14外，电刷131、电刷132及电刷133通过绝缘套12的开口的对应地套夹于导电环1421、导电环1422及导电环1423上；连接管15通过固定端151与电机3的定子固定连接。通过一对螺栓951与螺母952的配合，实现外壳11与旋转套筒22的固定连接；旋转套筒22可绕连接管15的轴向旋转地套于连接管15外。

本叶轮式增氧机的工作过程如下，三个电刷与外部电源相电连接，通过三个导电环及导线为电机3供给三相交流电，外部电源线通过扎绳固定在固定杆21上并引入电刷，此外，固定杆21通过固定绳索实现在水池中的定位。减速器4将电机3的转子轴输出的旋转经过减速增扭后提供给叶轮7，叶轮7的高速旋转将水池上层的水洒向空气中，完成对这部分水体的增氧，底层的水向上流动填充被抽走的部分水体，实现水体的纵向循环，增加水体上层及底层的溶氧量；由于旋转套筒22相对电机3的定子可绕连接管15的轴向旋转，即可绕电机3的转子轴的轴向及减速器4的输出轴的轴向旋转，所以对电机3没有沿转子轴的周向的约束，根据动量守恒原理，反转力矩抵消装置会绕电机的转子轴的轴向沿与转子的旋转方向相反的方向旋转，三个浮体6的转动会拨动水体的流动，由于水体对浮体6的阻力作用，反转力矩抵消装置为低速旋转，使增氧下落的水体沿径向外流，并促进水体在横向的循环，增加有效增氧面积，改善水质；叶轮7在提水的过程中，会带动水体旋转地上升，这些水体由于相对叶轮7反向旋转的导向叶轮8的叶片的作用，在导向叶轮8以下的部分水体的旋转被抑制，从而减少对水池的底泥抽吸，从而使叶轮式增氧机降低对水池水深度的要求。可以根据水池深度及叶轮7的旋转速度，调整导向叶轮8与叶轮7间的相对距离，从而实现对水体旋转的抑制程度的调控；另外，由于导向叶轮8的叶片的螺旋方向与叶轮7的螺旋方向相反，通过对两者垂向相对距离的调整，可以对导向叶轮8的旋转速度的调整，进而调整反转力矩抵消装置的旋转速度。由于固定座无需平衡叶轮式增氧机叶轮7的旋转产生的反转力矩，电机3的输出功率不会传递给固定座，提高能量的利用率，并且更容易对叶轮式增氧机进行固定。

第二实施例

作为对本发明第二实施例的说明，以下仅对与上述第一实施例的不同之处进行说明。

参见图9，叶轮式增氧机由换向器101、固定杆102、潜水电机103、减速器104、导向叶轮108、叶轮107，连接杆105及浮体106构成。在工作时，换向器101、固定杆102、潜水电机103、减速器104、导向叶轮108、叶轮107及连接杆105位于水体中。

第三实施例

作为对本发明第三实施例的说明，以下仅对与上述第一实施例的不同之处进行说明。

导向叶轮与浮体间通过花篮螺丝固定连接，从而实现导向叶轮相对浮体的距离进行调整，及导向叶轮与叶轮间的距离的调整。

第四实施例

作为对本发明第四实施例的说明，以下仅对与上述第一实施例的不同之处进行说明。

本叶轮式增氧机的浮体为由公布号为CN103202261A的专利文献所公布的环状浮体及调水板构成。

第五实施例

作为对本发明第五实施例的说明，以下仅对与上述第一实施例的不同之处进行说明。导向叶轮的叶片的叶面与导向叶轮的旋转轴平行设置。

第六实施例

作为对本发明第六实施例的说明，以下仅对与上述第一实施例的不同之处进行说明。

参见图10，三根连接杆205沿减速器204的输出轴的轴向均匀布置，三个大致为长方体结构的浮体206的长边与连接杆205的轴向相夹一角度地与连接杆205的末端固定连接。

本发明的构思主要是根据动量守恒的原理，实现反转力矩抵消装置与叶轮朝相反的方向旋转，抵消对固定座产生的反转力矩，简化叶轮式增氧机的结构及提高能量的利用率，根据本构思，固定座的结构形状、动力装置的类型、浮体的形状与数量及换向器的结构等还有多种显而易见的变化。此外，当采用转速适当的动力装置时，上述各例中的减速器可以略去，而将叶轮直接安装在动力装置的输出轴上。

Claims (10)

1.叶轮式增氧机，包括动力装置、连接杆、叶轮及浮体；

所述连接杆的一端与所述动力装置的外壳固定连接，所述连接杆的另一端与所述浮体固定连接；

所述动力装置的输出轴相对所述外壳绕轴线旋转；

其特征在于：

所述叶轮与所述动力装置的输出轴传动连接；

固定座，所述外壳与所述固定座固定连接，且相对所述固定座可绕所述轴线旋转；

反转力矩抵消装置，包括所述外壳、所述连接杆及所述浮体。

2.根据权利要求1所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述连接杆的另一端相对所述浮体沿所述轴线方向距离可调。

3.根据权利要求2所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述反转力矩抵消装置还包括导向叶轮，所述导向叶轮与所述浮体固定连接，且与所述叶轮共所述轴线地设置在所述叶轮的正下方。

4.根据权利要求1所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述反转力矩抵消装置还包括导向叶轮，所述导向叶轮与所述叶轮共所述轴线地设置在所述叶轮的正下方；

所述导向叶轮相对所述叶轮沿所述轴线方向的距离可调地与所述浮体固定连接。

5.根据权利要求4所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述导向叶轮通过连杆机构与所述浮体固定连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述动力装置为电机；

所述固定座上安装有一换向器，所述换向器包括电刷及导电环；

所述导电环绝缘地与所述电机的定子固定连接，所述导电环与所述电机的电源输入端电连接；

所述电刷可绕所述轴线旋转地与所述导电环电连接，所述电刷绝缘地与所述固定座固定连接，用于与电源连接。

7.根据权利要求6所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述固定座包括一旋转套筒；

所述换向器还包括连接管及导电柱，所述导电柱由绝缘体与所述导电环构成；

所述导电柱的一端与所述连接管的一端固定连接，所述连接管的另一端与所述定子固定连接，所述旋转套筒套于所述连接管外。

8.根据权利要求1至5任一项所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述浮体为大致长方体结构，所述反转力矩抵消装置绕所述轴线旋转时，所述长方体的最大投影面的法线在切向上。

9.根据权利要求3至5任一项所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述导向叶轮的叶片为平板，所述叶片的叶面与所述轴线平行。

10.根据权利要求9所述叶轮式增氧机，其特征在于：

所述动力装置为电机；

所述固定座包括一旋转套筒；

所述固定座上安装有一换向器，所述换向器包括电刷、导电柱及连接管，所述导电柱由绝缘体及导电环构成；

所述绝缘体与所述连接管的一端固定连接，所述连接管的另一端与所述电机的定子固定连接；

所述导电环与所述电机的电源输入端电连接；

所述电刷可绕所述轴线旋转地与所述导电环电连接，所述电刷绝缘地与所述旋转套筒固定连接，用于与电源连接；

所述旋转套筒套于所述连接管外。