CN104982373A - 一种节能型增氧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能型增氧器，包括控制器、太阳能面板、竖直设置的转轴、设在转轴顶端的驱动装置以及设在转轴下端的扬水机，转轴的下端设有密封的基座，基座上设有用于使基座悬浮于水面的浮动装置，驱动装置包括伺服电机和风车，伺服电机和风车分别通过齿轮离合装置与转轴啮合，控制器的输入信号端口连接有风力传感器和太阳跟踪器，输出端口连接有齿轮离合装置和转角调节装置，齿轮离合装置用于使伺服电机和风车互斥性地与转轴连接，转角调节装置用于调节太阳能面板的向阳角度，以使太阳能面板以最大迎接面接受太阳光照。本发明设计的电力和风力两种驱动结构，使得增氧器在风力较大时可单纯依靠风力工作，在风力较小时单纯电力工作，节能环保。
Description
技术领域
本发明属于增氧器技术领域，尤其是一种可根据当前风力环境择一选择风力驱动或电力驱动的节能型增氧器。
背景技术
农业养殖上，由于水体缺氧，常常造成鱼虾浮头，甚至大量死亡，现有的增氧机大部分都是通过水泵将池中的水以水柱形式喷向空中，工作必须完全依赖电力供给。而在一些池水面积较大的水域，电缆布线较为困难，电力供应不方便，虽然也有一些依靠风力工作的增氧器，但是受限于当前的风力环境，只有在当前环境下风力达到一定级别，扬水机才可启动运转，使用并不理想，增氧效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可根据当前风力环境择一选择风力驱动或电力驱动的节能型增氧器。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种节能型增氧器，包括竖直设置的转轴、设在所述转轴顶端的驱动装置以及设在所述转轴下端的扬水机，所述转轴的下端设有密封的基座，所述驱动装置与所述基座之间设有固定机构，所述驱动装置通过直角传动机构与所述转轴的上端啮合，其中，还包括控制器和太阳能面板，所述控制器的输入信号端口连接有风力传感器和太阳跟踪器，所述控制器的输出端口连接有齿轮离合装置和转角调节装置，所述驱动装置包括伺服电机和风车，所述伺服电机和所述风车分别通过所述齿轮离合装置与所述转轴互斥性啮合，所述太阳能面板与所述转角调节装置连接。
上述的一种节能型增氧器，所述转轴的顶端设有密封箱，所述驱动装置、所述直角传动机构和所述齿轮离合装置设在所述密封箱内。
上述的一种节能型增氧器，所述直角传动机构包括设在所述转轴顶端且可沿所述转轴垂直上下移动的第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮的锥形面相对设置，所述风车的风车轴上设有与所述第一锥形齿轮啮合的第三锥形齿轮，所述伺服电机的电机轴上设有与所述第二锥形齿轮啮合的第四锥形齿轮。
上述的一种节能型增氧器，所述齿轮离合装置为设在所述转轴顶端的双向导杆气缸，所述双向导杆气缸的上下两导杆分别与所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮固定连接。
上述的一种节能型增氧器，所述太阳能面板通过一设在所述密封箱顶部的连接杆固定，所述转角调节装置设在所述连接杆和所述太阳能面板之间，所述转角调节装置包括固定在所述连接杆顶端的步进电机以及固定连接在所述太阳能面板下表面的步进齿轮，所述步进电机与所述太阳能面板转动连接，所述步进电机的电机轴上设有与所述步进齿轮啮合的主动齿轮。
上述的一种节能型增氧器，所述基座的底部设有横截面呈U型的金属阻隔网，所述阻隔网的边沿高出于水面，所述基座上设有用于使该基座悬浮于水面的浮动装置，所述扬水机的上半部分处于水面之上并与所述转轴的下端啮合。
上述的一种节能型增氧器，所述浮动装置包括包覆在所述基座外周壁上的泡沫板和设在所述阻隔网上的浮球。
上述的一种节能型增氧器，所述转轴的下端设有第五锥形齿轮，所述扬水机的旋转轴上设有与所述第五锥形齿轮啮合的第六锥形齿轮。
本发明的有益效果为：本发明具有电力驱动和风力驱动两种驱动方式，设置的转轴与伺服电机、风车互斥性啮合，使得电力驱动和风力驱动两种驱动方式互不干扰，即在当前环境下，当风力达到控制器预设的临界值时，控制器发出控制指令，使齿轮离合装置执行指令动作，驱动第一锥形齿轮与风车轴上的第三锥形齿轮啮合，第二锥形齿轮与伺服电机上的第四锥形齿轮分离，以风力作为动力；当风力较小不足以驱动扬水机时，第二锥形齿轮与伺服电机上的第四锥形齿轮啮合，第一锥形齿轮与第三锥形齿轮分离，以电力作为动力。基座上增设的浮动装置，使得基座可以浮动在水上，从而支撑整个增氧器处于悬浮状态，使得扬水机的上半部分可始终处于水面之上，不受水位升降的影响。太阳跟踪器可随时获取当前太阳的方位并将信号发送给控制器，然后通过控制器发送控制指令给步进电机，使步进电机驱动太阳能面板调整倾向方向和倾斜角度，以最大迎接面接受太阳光照，并将转化的电能存储在蓄电池中作为备用电源使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述扬水机的主视图；
图3为本发明的控制原理框图；
图4为本发明的俯视图；
图5为图1中Ⅱ部分的放大示意图。
图中：1-转轴、2-密封箱、3-扬水机、4-太阳能面板、5-基座、6-驱动装置、7-泡沫板、8-阻隔网、9-转角调节装置、10-固定杆、21-缓冲夹垫、31-旋转轴、32-叶片、41-底板、42-太阳能电池板、61-伺服电机、62-风车、63-第一锥形齿轮、64-第二锥形齿轮、65-第五锥形齿轮、66-双向导杆气缸、71-浮球、91-连接杆、92-步进电机、93-步进齿轮、94-固定脚、621-风车轴、631-第三锥形齿轮、641-第四锥形齿轮、651-第六锥形齿轮、921-主动齿轮、931-步进齿轮轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1至图5所示，一种节能型增氧器，包括竖直设置的转轴1、设在该转轴1顶端的驱动装置6以及设在该转轴1下端的扬水机3，驱动装置6驱动转轴1转动，进而通过转轴1驱动扬水机3转动，从而将水抛洒在空中。转轴1的下端设有密封的基座5，驱动装置6与基座5之间设有固定机构，使得驱动装置6在驱动转轴1转动时不会发生自转。驱动装置6通过直角传动机构与转轴1的上端啮合。其中，作为本发明的一种改进，还包括控制器和太阳能面板4，控制器的输入信号端口连接有风力传感器(图中未示出)和太阳跟踪器(图中未示出)，风力传感器和太阳跟踪器为现有技术，此处不再赘述，本发明选用的太阳跟踪器为Kipp&Zonen公司的2AP型太阳跟踪器。风力传感器用于检测当前环境下的风力值，控制器中设有预设临界值，在当前风力值大于控制器中的预设临界值时，转轴1通过风力驱动，在当前风力值小于控制器中的预设临界值时，转轴1通过电力驱动。控制器的输出端口连接有齿轮离合装置和转角调节装置9，驱动装置6包括伺服电机61和风车62，伺服电机61和风车62分别通过齿轮离合装置与转轴1互斥性地啮合，即在当前风力值大于控制器中的预设临界值时，齿轮离合装置使伺服电机61与转轴1啮合，同时使风车62与转轴1分离；在当前风力值小于控制器中的预设临界值时，齿轮离合装置使伺服电机61与转轴1分离，同时使风车62与转轴1啮合，实现转轴1与伺服电机61、风车62进行互斥式地啮合。为实时跟踪太阳的方位，太阳能面板4与转角调节装置9连接，太阳能面板4的旋转方向为东西方向，使得太阳能面板4可东西方向地转动，以最大的迎接面接受太阳的光照。
具体的，在本发明的优选实施例中，转轴1的顶端设有密封箱2，驱动装置6、直角传动机构和齿轮离合装置均设在该密封箱2内，可防止水进入造成短路。密封箱2中设有缓冲夹垫21，伺服电机61固定在缓冲夹垫21内。驱动装置6与基座5之间的固定机构为一固定杆10，该固定杆10上端与密封箱2固定连接，下端与基座5固定连接。在驱动装置6驱动转轴1转动时，固定杆10可使密封箱2与基座5保持相对静止，避免驱动装置6发生自转。
具体的，在本发明的优选实施例中，直角传动机构包括设在转轴1顶端且可沿转轴1垂直上下移动的第一锥形齿轮63和第二锥形齿轮64，第一锥形齿轮63和第二锥形齿轮64在齿轮离合装置的作用下，可沿着转轴1在预设的行程范围内上下移动，转轴1在该行程段上设有异形滑槽，第一锥形齿轮63和第二锥形齿轮64在异形滑槽的作用下不可绕转轴1发生绕轴转动。具体的，第一锥形齿轮63和第二锥形齿轮64的锥形面相对设置，风车62的风车轴621上设有与第一锥形齿轮63啮合的第三锥形齿轮631，伺服电机61的电机轴上设有与第二锥形齿轮64啮合的第四锥形齿轮641。
具体的，在本发明的优选实施例中，齿轮离合装置为设在转轴1顶端的双向导杆气缸66，该双向导杆气缸66的上下两导杆分别与第一锥形齿轮63和第二锥形齿轮64固定连接。当风力传感器检测到当前环境下的风力值大于控制器中的预设临界值时，控制器发出控制指令使双向导杆气缸66上部的导杆回缩，下部的导杆伸长，从而使得第一锥形齿轮63在预设的行程段内下移直至与风车轴621末端的第三锥形齿轮631啮合，同时，第二锥形齿轮64被双向导杆气缸66下部伸长的导杆向下推移，使其与伺服电机61电机轴上的第四锥形齿轮641分离，此时，增氧器的动力依靠风车62来提供。当风力传感器检测到当前环境下的风力值小于控制器中的预设临界值时，即此时风力无法带动风车62驱动转轴1转动，控制器发出控制指令使双向导杆气缸66上部的导杆伸长，下部的导杆回缩，从而使得第一锥形齿轮63在预设的行程段内上移直至与风车轴621末端的第三锥形齿轮631分离，同时，第二锥形齿轮64被双向导杆气缸66下部回缩的导杆向上拉起，使其与伺服电机61电机轴上的第四锥形齿轮641啮合，此时，增氧器的动力依靠伺服电机61来提供。
具体的，在本发明的优选实施例中，太阳能面板4由底板41和设置在底板41上表面的若干太阳能电池板42构成，太阳能面板4通过一设在密封箱2顶部的连接杆91固定，转角调节装置9设在该连接杆91和太阳能面板4之间。转角调节装置9包括固定在连接杆91顶端的步进电机92以及固定连接在底板41上的步进齿轮93，底板41上固定有步进齿轮轴931，步进齿轮93固定在该步进齿轮轴931上，使其与太阳能面板4保持相对静止，不可发生相对转动。步进电机92通过一固定脚94与太阳能面板4连接，固定脚94上端与底板41转动连接，下端与步进电机92的机身固定连接，步进电机92的电机轴上设有与步进齿轮93相啮合的主动齿轮921。当太阳跟踪器将太阳方位报告给控制器后，控制器发出控制指令，控制步进电机92转动相应地角度，从而驱动太阳能面板4在东西方向上转动相应角度，使太阳能面板4能够以最大的迎接面接受太阳光照，充分获取太阳能，获取的太阳能经光电转换将电能存储在蓄电池中以供整个增氧器使用。
具体的，在本发明的优选实施例中，基座5的底部设有横截面呈U型的金属阻隔网8，该阻隔网8的边沿高出于水面，可将水中诸如树叶水草一类的杂物阻隔开来，避免缠绕到扬水机3上。基座5上设有用于使该基座5悬浮于水面的浮动装置，该浮动装置包括包覆在基座5外周壁上的泡沫板7和设在阻隔网8上的浮球71，浮球71呈对称分布地固定在阻隔网8上，一方面增加整个增氧器的浮力，另一方面保持整个增氧器的平衡。扬水机3包括叶片32和旋转轴31，转轴1的下端设有第五锥形齿轮65，扬水机3的旋转轴31上设有与第五锥形齿轮65啮合的第六锥形齿轮651。
综上所述，本发明具有电力驱动和风力驱动两种驱动方式，设置的转轴1与伺服电机61、风车62互斥性啮合，使得电力驱动和风力驱动两种驱动方式互不干扰，即在当前环境下，当风力达到控制器预设的临界值时，控制器发出控制指令，使齿轮离合装置执行指令动作，驱动第一锥形齿轮63与风车轴621上的第三锥形齿轮631啮合，第二锥形齿轮64与伺服电机61上的第四锥形齿轮641分离，此时以风力作为动力；当风力较小不足以驱动扬水机3时，第二锥形齿轮64与伺服电机61上的第四锥形齿轮641啮合，第一锥形齿轮63与第三锥形齿轮631分离，以电力作为动力。基座5上增设的浮动装置，使得基座5可以浮动在水上，从而支撑整个增氧器处于悬浮状态，使得扬水机3的上半部分可始终处于水面之上，不受水位升降的影响。太阳跟踪器可随时获取当前太阳的方位并将信号发送给控制器，然后通过控制器发送控制指令给步进电机92，使步进电机92驱动太阳能面板4调整倾向方向和倾斜角度，以最大迎接面接受太阳光照，并将转化的电能存储在蓄电池中作为备用电源使用。本发明可显著地节约能源，充分利用了环境中的绿色能源，无需在广阔地水域中进行供电线缆的布线，使用方便可靠。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种节能型增氧器，包括竖直设置的转轴、设在所述转轴顶端的驱动装置以及设在所述转轴下端的扬水机，所述转轴的下端设有密封的基座，所述驱动装置与所述基座之间设有固定机构，所述驱动装置通过直角传动机构与所述转轴的上端啮合，其特征在于，还包括控制器和太阳能面板，所述控制器的输入信号端口连接有风力传感器和太阳跟踪器，所述控制器的输出端口连接有齿轮离合装置和转角调节装置，所述驱动装置包括伺服电机和风车，所述伺服电机和所述风车分别通过所述齿轮离合装置与所述转轴互斥性啮合，所述太阳能面板与所述转角调节装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种节能型增氧器，其特征在于，所述转轴的顶端设有密封箱，所述驱动装置、所述直角传动机构和所述齿轮离合装置设在所述密封箱内。
3.根据权利要求1所述的一种节能型增氧器，其特征在于，所述直角传动机构包括设在所述转轴顶端且可沿所述转轴垂直上下移动的第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮的锥形面相对设置，所述风车的风车轴上设有与所述第一锥形齿轮啮合的第三锥形齿轮，所述伺服电机的电机轴上设有与所述第二锥形齿轮啮合的第四锥形齿轮。
4.根据权利要求2所述的一种节能型增氧器，其特征在于，所述齿轮离合装置为设在所述转轴顶端的双向导杆气缸，所述双向导杆气缸的上下两导杆分别与所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮固定连接。
5.根据权利要求2所述的一种节能型增氧器，其特征在于，所述太阳能面板通过一设在所述密封箱顶部的连接杆固定，所述转角调节装置设在所述连接杆和所述太阳能面板之间，所述转角调节装置包括固定在所述连接杆顶端的步进电机以及固定连接在所述太阳能面板下表面的步进齿轮，所述步进电机与所述太阳能面板转动连接，所述步进电机的电机轴上设有与所述步进齿轮啮合的主动齿轮。
6.根据权利要求1所述的一种节能型增氧器，其特征在于，所述基座的底部设有横截面呈U型的金属阻隔网，所述阻隔网的边沿高出于水面，所述基座上设有用于使该基座悬浮于水面的浮动装置，所述扬水机的上半部分处于水面之上并与所述转轴的下端啮合。
7.根据权利要求6所述的一种节能型增氧器，其特征在于，所述浮动装置包括包覆在所述基座外周壁上的泡沫板和设在所述阻隔网上的浮球。
8.根据权利要求1所述的一种节能型增氧器，其特征在于，所述转轴的下端设有第五锥形齿轮，所述扬水机的旋转轴上设有与所述第五锥形齿轮啮合的第六锥形齿轮。
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