CN104196085A - 一种仿生集水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生集水器，它包含集水头，该集水头整体为中空的半球形结构，其外面套接固定有一圈挡水圈，该挡水圈与集水头之间设有集水槽，所述的集水头整体由硅橡胶材料加工制作而成，其底部固定有硬质的定位板，该定位板的中部固定孔，所述定位板的底部固定有支架，所述的支架包含与固定孔套接固定连接的中连杆和与中连杆套接固定的集水支座，该集水支座的周围固定有数个与其转动配合的支架杆，所述中连杆的底部设有与其活动连接的支架连杆，该支架连杆的另一端与支架杆相连。本发明结构简单，使用方便，由于采用仿生学的原理使其能够利用涂覆在小玻璃球上的亲水层吸引空气中的水雾，从而最终实现集水的目的。
Description
技术领域
本发明涉及的是集水设备加工制造领域，具体涉及一种基于纳米布沙漠甲虫集水原理的仿生集水器。
背景技术
自人类文明发展以来，工业化和都市化不断加剧着对水体的污染，越来越严重的供水不足，已成为世界难题。我国的淡水资源更是短缺，南北不平衡，到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，现在情况更加严重。还有，在某些特定情况下，比如在沙漠地带旅游、工作，在严重干旱地区，在地震等自然灾害的时候，我们都有可能面临缺水的状况，因此如何设计一种能够源源不断能够提供清洁水源同时又方便携带的集水器已成为当前的一个重要的研究课题。
发明内容
本发明目的是提供一种仿生集水器，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含集水头1，该集水头1整体为中空的半球形结构，其外面套接固定有一圈挡水圈2，该挡水圈2与集水头1之间设有集水槽，所述的集水头1整体由硅橡胶材料加工制作而成，其底部固定有硬质的定位板3，该定位板3的中部固定孔4，所述定位板3的底部固定有支架，所述的支架包含与固定孔4套接固定连接的中连杆7和与中连杆7套接固定的集水支座5，该集水支座5的周围固定有数个与其转动配合的支架杆6，所述中连杆7的底部设有与其活动连接的支架连杆8，该支架连杆8的另一端与支架杆 6相连。
所述集水头1的球面一侧均匀排列有数个直径0.01mm的小玻璃球，每个单独直径为0.01mm小玻璃球的表面涂覆有一层有ZXL-CSS超疏水型涂料，所述集水头1球面的另一侧均匀排列有数个直径0.5mm的小玻璃球，每个单独直径为0.5mm小玻璃球的顶部涂有超亲水型纳米涂料，其外侧面涂有ZXL-CSS超疏水型涂料。
所述集水头1与挡水圈2之间的集水槽处设有一个与其连通的出水管。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：结构简单，使用方便，由于采用仿生学的原理使其能够利用涂覆在小玻璃球上的亲水层吸引空气中的水雾，从而最终实现集水的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
图1是本发明中集水头部分的主视图；
图2是本发明中集水头部分的俯视图；
图3是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，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。
参看图1-3，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它包含集水头1，该集水头1整体为中空的半球形结构，其外面套接固定有一圈挡水圈2，该挡水圈2与集水头1之间设有集水槽，所述的集水头1整体由硅橡胶材料加工 制作而成，其底部固定有硬质的定位板3，该定位板3的中部固定孔4，所述定位板3的底部固定有支架，所述的支架包含与固定孔4套接固定连接的中连杆7和与中连杆7套接固定的集水支座5，该集水支座5的周围固定有数个与其转动配合的支架杆6，所述中连杆7的底部设有与其活动连接的支架连杆8，该支架连杆8的另一端与支架杆6相连。
所述集水头1的球面一侧均匀排列有数个直径0.01mm的小玻璃球，每个单独直径为0.01mm小玻璃球的表面涂覆有一层有ZXL-CSS超疏水型涂料，所述集水头1球面的另一侧均匀排列有数个直径0.5mm的小玻璃球，每个单独直径为0.5mm小玻璃球的顶部涂有超亲水型纳米涂料，其外侧面涂有ZXL-CSS超疏水型涂料。
所述集水头1与挡水圈2之间的集水槽处设有一个与其连通的出水管。
由于整个集水装置表面仿制纳米布甲虫的背部结构采用半球形结构可以从四周接触空气，当风向不确定时不用调整集水装置，就能够更大面积的收集空气中的水雾，提高集水效率，直径为0.01mm的小玻璃球按正六边形的规则排列覆盖整个集水表面，镶有的直径0.5mm小玻璃球间距为1mm呈方形排列覆盖在集水头1表面，在直径为0.01mm的小玻璃球的表面涂有ZXL-CSS超疏水型涂料，在直径为0.5mm小玻璃球的顶部涂有超亲水型纳米涂料，其外侧面涂有ZXL-CSS超疏水型涂料，由于顶部是超亲水层，利用亲水层吸引空气中的水雾，同时水膜表面的静电引力和吸引力会进一步吸引小水雾，从而逐渐聚合出一层薄薄的水雾，当凝结的水珠在重力的作用下流入到亲水层与超疏水涂层接合处时，因为三重接触线水膜在厚度方向上增加，形成小水珠，另一方面，小水滴遇到基地和凸起侧斜面，因表面的超疏水性被弹起。最终形成直径4-5mm的大水珠， 顺着表面沿固定线路落下与“荷叶效应”相似，且滚动的水珠会把一些灰尘污泥的颗粒一起带走，达到自清洁的效果。
支架利用伸缩杆的原理可以自由伸缩。支架与集水装置的结合可以提高集水时集水位置的高度，提高收集的水质与水量。
集水装置的工作面与普通仅利用疏水性材料如类似聚乙烯(会产生收集水滴小，易被风吹走)，及仅利用亲水性材料如类似玻璃表面(易于形成大水膜且冷凝水路不确定)相比利用亲水和疏水层相结合，疏水部分涂有ZXL-CSS超疏水型涂料(其主要成分为纳米二氧化硅，拒水、防水效果极佳，浸泡水中取出后，可以使表面完全不沾水，疏水角度为150°，当物体表面形成一层高密度稳固的纳米超疏水透明薄膜，在立面上，水珠会在重力的作用下滚落，即不粘水，对水有很强的排斥力，跟我们非常熟悉的“荷叶效应”相似，滚动的水珠会把一些灰尘污泥的颗粒一起带走，达到自清洁的效果。)在大突起的顶部亲水部分涂有超亲水型纳米涂料(其主要成分为纳米二氧化钛，纳米薄膜层与水的接触角为0-5°，是水滴在表面形成薄薄的水膜，下雨时可以从污染物的根部进行全面冲洗。同时，纳米薄膜超亲水性可以吸附空气中的水分，形成薄薄的水膜。)易于吸收空气中的水雾且具有明确的凝水路线便于储存水可以高效收集水，并且通过镶入亲水顶部玻璃球的均匀排布，控制其大小进行快速冷凝。
集水器与Kitae Pak设计的沙漠集水器相比其集水表面采用大小突起亲水与疏水相结合比单独的利用波浪条纹更易收集空气中的水雾，且采用硅橡胶比钢结构易于折叠、携带。同时支架的使用使收集的水更干净，不限制场地，使用起来更方便。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种仿生集水器，其特征在于它包含集水头(1)，该集水头(1)整体为中空的半球形结构，其外面套接固定有一圈挡水圈(2)，该挡水圈(2)与集水头(1)之间设有集水槽，所述的集水头(1)整体由硅橡胶材料加工制作而成，其底部固定有硬质的定位板(3)，该定位板(3)的中部固定孔(4)，所述定位板(3)的底部固定有支架，所述的支架包含与固定孔(4)套接固定连接的中连杆(7)和与中连杆(7)套接固定的集水支座(5)，该集水支座(5)的周围固定有数个与其转动配合的支架杆(6)，所述中连杆(7)的底部设有与其活动连接的支架连杆(8)，该支架连杆(8)的另一端与支架杆(6)相连。
2.根据权利要求1所述的一种仿生集水器，其特征在于所述集水头(1)的球面一侧均匀排列有数个直径0.01mm的小玻璃球，每个单独直径为0.01mm小玻璃球的表面涂覆有一层有ZXL-CSS超疏水型涂料，所述集水头(1)球面的另一侧均匀排列有数个直径0.5mm的小玻璃球，每个单独直径为0.5mm小玻璃球的顶部涂有超亲水型纳米涂料，其外侧面涂有ZXL-CSS超疏水型涂料。
3.根据权利要求1或2所述的一种仿生集水器，其特征在于所述集水头(1)与挡水圈(2)之间的集水槽处设有一个与其连通的出水管。
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