CN106946368A - 一种波浪驱动的水气垂向交换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波浪驱动的水气垂向交换装置，所述的装置包括带通气孔的浮箱，浮箱的侧壁上设置支座，支座上安装端部带齿轮的横向连杆，涡卷弹簧的一端安装在连杆上，另一端则通过可以自由穿入穿出浮箱底壁的无弹性绳与浮箱外的锚爪相连接，浮箱的底壁上安装底部伸出浮箱外且在内侧壁上设置螺纹的外筒，外筒的侧壁上设置进水口，外筒内设置有内筒，内筒的顶部安装与上述连杆上的齿轮相啮合的带齿杆，内筒的上部和下部各套装有一个转子，转子的内部设置透平。本发明所公开的交换装置，利用波浪能带动转子沿外筒内侧壁螺纹上下移动并旋转，转子内的透平将空气通过出气管充入下层水体，同时将上层水体中的高氧含量水通过进水管和单向水阀引入下层缺氧水体，实现了利用波浪能自动同时对下层水体进行充氧充水。

Description

一种波浪驱动的水气垂向交换装置
技术领域
本发明属于水质改善设备领域，特别涉及该领域中的一种波浪驱动的水气垂向交换装置。
背景技术
水体中溶解氧是衡量水质的重要指标，氧浓度含量过低会引起水环境变差，水质变坏的同时也对水中生物的生存带来威胁。表面水体的氧含量最高，随着水深增加，溶解氧浓度越来越低。为了增加水中氧的含量，目前已广泛采用的方法：一是利用电能向水中充氧；二是利用电能将上层水体和下层水体进行交换。这些方法都消耗了电能，没有达到绿色环保的要求，此外还有利用浮子进行充氧或者上下层水体交换的装置，这些装置虽然不消耗电能，但使用效率低，工作效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种利用波浪能自动对下层水体进行充氧充水的水气垂向交换装置。
本发明采用如下技术方案：
一种波浪驱动的水气垂向交换装置，其改进之处在于：所述的装置包括带通气孔的浮箱，浮箱的侧壁上设置支座，支座上安装端部带齿轮的横向连杆，涡卷弹簧的一端安装在连杆上，另一端则通过可以自由穿入穿出浮箱底壁的无弹性绳与浮箱外的锚爪相连接，浮箱的底壁上安装底部伸出浮箱外且在内侧壁上设置螺纹的外筒，外筒的侧壁上设置进水口，上述的进水口与通至浮箱外的进水管相连接，外筒内设置有内筒，内筒的顶部安装与上述连杆上的齿轮相啮合的带齿杆，内筒的上部和下部各套装有一个转子，转子的内部设置透平，所述的透平嵌入内筒中，转子的侧面设置螺纹，所述的螺纹与外筒内侧壁上的螺纹相配合使转子可以活动安装在外筒的内侧壁上，在下部转子上安装向外筒底壁出水的单向水阀，在外筒的筒壁上位于下部转子之下的位置安装向外筒外出水的单向水阀，在内筒的筒壁上位于上部转子之上的位置设置通气孔，在内筒的筒壁上位于下部转子之下的位置设置出气孔，上述的出气孔与穿出外筒底壁的出气管相通，在该出气管内设置向内筒外出气的单向阀。
进一步的，浮箱的通气孔设置在浮箱的顶壁上。
进一步的，外筒的进水口设置在外筒侧壁上位于上下转子之间的位置。
进一步的，外筒的进水口设置在外筒侧壁上靠近下转子的位置。
进一步的，在装置放入水中后，与外筒相连接的进水管没入水中，并且该进水管的进水端位于接近水面的位置。
进一步的，外筒的单向水阀设置在外筒的底壁上。
进一步的，内筒的通气孔设置在内筒的顶壁上。
进一步的，内筒的出气孔设置在内筒的底壁上。
进一步的，出气管可以自由穿入穿出外筒底壁。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的波浪驱动的水气垂向交换装置，利用波浪能带动转子沿外筒内侧壁螺纹上下移动并旋转，转子内的透平将空气通过出气管充入下层水体，同时将上层水体中的高氧含量水通过进水管和单向水阀引入下层缺氧水体，实现了利用波浪能自动同时对下层水体进行充氧充水。
本发明所公开的波浪驱动的水气垂向交换装置，结构简单，运行中无需消耗能源，绿色环保、经济性好且无二次污染。抛弃了效率低下的浮子充氧，通过涡卷弹簧将波浪能转化输出，采用转子与内外筒配合实现了对下层水体充水与充氧的同时进行，大大提高了改善水体环境的速度，透平的使用也提高了充氧效率，可以起到改善水环境和水质、保护海洋环境的作用。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开的波浪驱动的水气垂向交换装置的结构示意图。
具体实施方式
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，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种波浪驱动的水气垂向交换装置，所述的装置包括带通气孔2的浮箱12，浮箱12的侧壁上设置支座15，支座15上安装端部带齿轮141的横向连杆14，涡卷弹簧13的一端安装在连杆14上，另一端则通过可以自由穿入穿出浮箱底壁的无弹性绳16与浮箱外的锚爪17相连接，浮箱的底壁上安装底部伸出浮箱外且在内侧壁上设置螺纹的外筒4，外筒的侧壁上设置进水口9，上述的进水口9与通至浮箱外的进水管7相连接，外筒4内设置有内筒3，内筒3的顶部安装与上述连杆14上的齿轮141相啮合的带齿杆1，内筒3的上部和下部各套装有一个转子，转子的内部设置透平6，所述的透平6嵌入内筒3中，转子的侧面设置螺纹5，所述的螺纹5与外筒内侧壁上的螺纹5相配合使转子可以活动安装在外筒的内侧壁上，在下部转子上安装向外筒底壁出水的单向水阀8，在外筒的筒壁上位于下部转子之下的位置安装向外筒外出水的单向水阀8，在内筒的筒壁上位于上部转子之上的位置设置通气孔2，在内筒的筒壁上位于下部转子之下的位置设置出气孔，上述的出气孔与穿出外筒底壁的出气管11相通，在该出气管11内设置向内筒外出气的单向阀10。
作为一种可供选择的方式，在本实施例中，浮箱的通气孔设置在浮箱的顶壁上。外筒的进水口设置在外筒侧壁上位于上下转子之间靠近下转子的位置。在装置放入水中后，与外筒相连接的进水管没入水中，并且该进水管的进水端位于接近水面的位置。外筒的单向水阀设置在外筒的底壁上。内筒的通气孔设置在内筒的顶壁上。内筒的出气孔设置在内筒的底壁上。出气管可以自由穿入穿出外筒底壁。
本实施例所公开的波浪驱动的水气垂向交换装置的工作过程为：将装置沉入水中（海水，湖水或者河水等等任何水面有波浪的水体），浮箱浮于水面上而锚爪沉入水底，空气可以经浮箱和内筒的顶壁进入内筒中，上层水体中的高氧含量水通过进水管和外筒侧壁的进水口流入上部转子和下部转子以及内外筒之间的空间，特别是可以通过下部转子上的单向水阀流入下部转子和外筒底壁之间的空间，该单向水阀保证只能向外筒底壁出水而不能进水，在浮箱随水面波浪起伏的过程中，由于锚爪沉入水底不动而无弹性绳又可以自由的穿入穿出浮箱底壁，这样锚爪就可以通过无弹性绳反复将涡卷弹簧拉紧放松，在此过程中涡卷弹簧则带动连杆反复顺时针和逆时针转动，而在内筒顶部且与连杆端部齿轮相啮合的带齿杆则把连杆的横向转动转化为内筒在外筒内的竖向上下移动，内筒的上部转子和下部转子亦随内筒一起竖向上下移动，由于转子的侧面和外筒的内侧壁螺纹连接，转子在竖向上下移动的同时还会伴有横向旋转，转子上嵌入内筒中的透平亦同转子一起横向旋转，透平旋转可以压缩内筒中的空气，使其通过内筒底壁的出气孔经出气管充入下层缺氧水体，出气管内的单向阀保证只能通过出气管向内筒外出气而不能进气。下部转子向下移动还可以把下部转子和外筒底壁之间的水通过外筒底壁上的单向水阀充入下层缺氧水体，该单向水阀保证只能向下层缺氧水体出水而不能进水，从而实现利用波浪能自动对下层水体进行充氧充水。

Claims (9)

1.一种波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：所述的装置包括带通气孔的浮箱，浮箱的侧壁上设置支座，支座上安装端部带齿轮的横向连杆，涡卷弹簧的一端安装在连杆上，另一端则通过可以自由穿入穿出浮箱底壁的无弹性绳与浮箱外的锚爪相连接，浮箱的底壁上安装底部伸出浮箱外且在内侧壁上设置螺纹的外筒，外筒的侧壁上设置进水口，上述的进水口与通至浮箱外的进水管相连接，外筒内设置有内筒，内筒的顶部安装与上述连杆上的齿轮相啮合的带齿杆，内筒的上部和下部各套装有一个转子，转子的内部设置透平，所述的透平嵌入内筒中，转子的侧面设置螺纹，所述的螺纹与外筒内侧壁上的螺纹相配合使转子可以活动安装在外筒的内侧壁上，在下部转子上安装向外筒底壁出水的单向水阀，在外筒的筒壁上位于下部转子之下的位置安装向外筒外出水的单向水阀，在内筒的筒壁上位于上部转子之上的位置设置通气孔，在内筒的筒壁上位于下部转子之下的位置设置出气孔，上述的出气孔与穿出外筒底壁的出气管相通，在该出气管内设置向内筒外出气的单向阀。
2.根据权利要求1所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：浮箱的通气孔设置在浮箱的顶壁上。
3.根据权利要求1所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：外筒的进水口设置在外筒侧壁上位于上下转子之间的位置。
4.根据权利要求3所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：外筒的进水口设置在外筒侧壁上靠近下转子的位置。
5.根据权利要求1所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：在装置放入水中后，与外筒相连接的进水管没入水中，并且该进水管的进水端位于接近水面的位置。
6.根据权利要求1所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：外筒的单向水阀设置在外筒的底壁上。
7.根据权利要求1所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：内筒的通气孔设置在内筒的顶壁上。
8.根据权利要求1所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：内筒的出气孔设置在内筒的底壁上。
9.根据权利要求1所述的波浪驱动的水气垂向交换装置，其特征在于：出气管可以自由穿入穿出外筒底壁。
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