CN107535348B - 一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，包括浮框、与浮框相连的浮球、两端闭口的连接竖管、活塞柱及浮动气囊，浮框内设有浮力调节腔，浮框底面设有单向排水管，连接竖管穿过浮框且两端均伸出于浮框外，连接竖管位于浮框下方的外侧壁上设有进水孔，连接竖管位于浮框内的外侧壁上设有进气孔，连接竖管位于浮框上方的外侧壁上连接有高压气管，连接竖管的顶端设有出气单向阀，连接竖管内设有第一活塞，活塞柱一端第一活塞固定连接，另一端与浮动气囊固定连接，第一活塞与连接竖管上壁面之间设有套设于活塞柱外的第一弹簧。本发明结构巧妙、能调整沉浮状态、抗风浪能力强，具有很大的实用价值，有利于大型海藻的稳定生长繁殖。

Description

一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架

技术领域

本发明涉及一种海藻养殖装置，尤其是涉及一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架。

背景技术

随着金属矿业的发展，大量的砷、铅、锌、镉、铜等重金属被排放入海水中，重金属一旦被吸收进入食物链将最终在生物体内积累，最终将危害人体的健康。海洋环境，尤其是近岸海域的重金属污染已成为世界范围内人类必须面对的问题。我国沿海常见的大型海藻(如海带、鼠尾藻等)因藻体长，生长快，具有吸附砷、锌、镉的能力，同时能净化海水中的氨氮、亚硝氮、磷酸盐等有害物质，非常适合净化海水，尤其是通过养殖以去除海水中的砷。

由于管理方便，现在养殖大型海藻通常采用浮筏养殖,即在浮架上挂上苗帘进行养殖，但是浮于水面的浮架在风浪较大的情况下，阻力巨大，导致抗风浪能力差。

另外，授权公告号CN 203575278U，授权公告日2014.05.07的中国专利公开了一种大型海藻养殖筏架，包括浮子、主绳、吊绳、沉子、苗网和锚，若干主绳相互连接构成水面框架结构，浮子均匀固定在主绳上，所述框架结构由锚固定，若干苗网由固定于所述框架结构上4根吊绳固定悬浮于水中，每个苗网下固定沉子。该海藻养殖筏架上浮子多，在风浪中阻力巨大，导致抗风浪能力差，当海面风浪较大时，主绳晃动剧烈，易拉扯晃动吊绳，导致苗网上的大型海藻折断或脱离，不利于大型海藻的正常繁殖生长。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的大型海藻养殖装置所存在的上述技术问题，提供了一种结构巧妙、能调整沉浮状态、抗风浪能力强的用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，包括浮框、浮球、两端闭口的连接竖管、活塞柱及浮动气囊，所述浮球通过绳索与浮框相连，浮框内设有连通的空腔，该空腔形成浮力调节腔，浮框底面设有与浮力调节腔连通的单向排水管，所述连接竖管穿过浮框且连接竖管的两端均伸出于浮框外，连接竖管位于浮框下方的外侧壁上设有进水孔，连接竖管位于浮框内的外侧壁上设有进气孔，连接竖管位于浮框上方的外侧壁上连接有高压气管，连接竖管的顶端设有出气单向阀，连接竖管内设有第一活塞，所述活塞柱一端位于连接竖管内与第一活塞固定连接，活塞柱另一端伸出连接竖管与浮动气囊固定连接，第一活塞与连接竖管上壁面之间设有套设于活塞柱外的第一弹簧，当第一弹簧处于自然状态时，第一活塞位于连接竖管底部并封堵进水孔，进气孔与浮力调节腔相连通。本发明通过浮力控制装置，可在风浪较大时向浮力调节腔中自动充入海水以使浮框下沉，从而减少浮框在风浪中阻力，对养殖框架进行保护，以确保大型海藻的稳定繁殖；当海面风浪较小时，浮动气囊受到的冲击力或拉扯力较小，使得活塞柱受力较小，弹簧处于初始的自然状态，第一活塞则位于连接竖管底部并密封进水孔，浮力调节腔中充满空气，浮框浮于海面上，整个海藻养殖装置悬浮于海水中；当海面出现较大风浪时，由于大浪或大风对浮动气囊的冲击作用，使得浮动气囊对活塞柱的拉力增大，使得弹簧的长度被拉长，活塞向上运动不再封堵进水孔和进气进气孔，海水从进水孔、进气孔进入浮力调节腔中，由于海水的进入使得浮框的重力增加从而使得浮架沉入水中二减少风浪的阻力，提高了抗风浪能力，实现对养殖框架的保护；当风浪减小后，通过高压气管向连接竖管充入高压气体，在高压气体的作用下，第一活塞向下运动并重新堵住进水孔，同时在高压气体的压力下，浮力调节腔中的海水从单向排水管中压出，待海水完全压出后，停止充气，浮力调节腔中的高压气体通过出气单向阀进行泄压从而使得浮力调节腔中的压力与外界气压保持一致，浮框则重新浮至水面。通过浮力控制装置向浮框中浮力调节腔中充入海水或空气以控制浮框的沉浮，从而提高本发明的抗风浪能力，实现对养殖框架的保护，有利于大型海藻的稳定生长繁殖。

作为优选，所述单向排水管包括实心的连接段及空心的出水段，所述连接段上端与浮框固定连接，连接段下端与出水段连接，连接段内设有安装腔，所述安装腔与浮框内的浮力调节腔连通，安装腔内设有第二弹簧，所述第二弹簧的顶端设有第二活塞，连接段内还设有排水通道，所述排水通道的进口与安装腔相连通，排水通道的出口与出水段相连通，当第二弹簧处于自然状态时，第二活塞封堵排水通道出口。当浮力调节腔中充满海水时，海水对第二活塞的压力较小，弹簧压缩形变量可忽略不计，此时第二活塞封堵排水通道出口，海水不会从排水通道中压出，当向浮力调节腔中充入高压气体后，第二活塞受到压力增大，弹簧下压，海水经排水通道从出水段压出，待浮力调节腔中的压力与外界气压保持一致后，第二活塞恢复至初始状态重新封堵排水通道出口。

作为优选，所述排水通道包括相连通的水平通道与竖直通道，所述水平通道与安装腔相连通，所述竖直通道与出水段相连通。

作为优选，所述排水通道围绕安装腔沿周向间隔设置。

作为优选，所述第一活塞的外圆周面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有密封圈，所述密封圈的外侧面与连接竖管的内壁相抵。密封圈能防止海水进入高压气管中。

作为优选，所述第一活塞的外圆周面上沿轴向间隔设有二个环形凹槽。采用双重密封，密封效果好。

作为优选，所述密封圈的外侧面设为圆弧面，密封圈的外侧面设有出油通道，密封圈内设有与出油通道相连通的储油腔。密封圈的外侧面设为圆弧面，这样可以减少密封圈与连接竖管内壁之间的接触面积，从而降低将密封圈插入到连接竖管内所需施加的作用力，来减少密封圈受到的预紧力，从而减少密封圈在滑动过程中受到的磨损，使连接竖管和第一活塞之间始终形成可靠的密封，储油腔内存有润滑油脂，以对密封圈和连接竖管的接触处进行润滑，来提高密封圈的使用寿命。

作为优选，所述浮框为矩形框架结构，所述浮球通过绳索连接于浮框的四个边角位置处。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)通过浮力控制装置向浮框中浮力调节腔中充入海水或空气以控制浮框的沉浮，从而提高本发明的抗风浪能力，实现对养殖框架的保护，有利于大型海藻的稳定生长繁殖；

(2)第一活塞上的密封圈的外侧面设为圆弧面，这样可以减少密封圈与连接竖管内壁之间的接触面积，从而降低将密封圈插入到连接竖管内所需施加的作用力，来减少密封圈受到的预紧力，从而减少密封圈在滑动过程中受到的磨损，使连接竖管和第一活塞之间始终形成可靠的密封；

(3)密封圈的外侧面设有出油通道，密封圈内设有与出油通道相连通的储油腔，储油腔内存有润滑油脂，以对密封圈和连接竖管的接触处进行润滑，来提高密封圈的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是图2中密封圈的放大图。

图4是图1中B处的局部放大图。

图中：浮框1，浮球2，连接竖管3，活塞柱4，浮动气囊5，浮力调节腔6，进水孔7，进气孔8，高压气管9，出气单向阀10，第一活塞11，第一弹簧12，连接段13，出水段14，安装腔15，第二弹簧16，第二活塞17，水平通道18，竖直通道19，密封圈20，出油通道21，储油腔22。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，包括浮框1、浮球2、两端闭口的连接竖管3、活塞柱4及浮动气囊5，浮框为矩形框架结构，浮球通过绳索连接于浮框的四个边角位置处，浮框内设有连通的空腔，该空腔形成浮力调节腔6，浮框底面设有与浮力调节腔连通的单向排水管，单向排水管包括实心的连接段13及空心的出水段14(见图4)，连接段上端与浮框固定连接，连接段下端与出水段连接，连接段内设有安装腔15，安装腔与浮框内的浮力调节腔连通，安装腔内设有第二弹簧16，第二弹簧的顶端设有第二活塞17，连接段内还设有围绕安装腔沿周向间隔设置的排水通道，排水通道包括相连通的水平通道18与竖直通道19，水平通道与安装腔相连通，竖直通道与出水段相连通，当第二弹簧处于自然状态时，第二活塞封堵排水通道出口；连接竖管穿过浮框且连接竖管的两端均伸出于浮框外，连接竖管位于浮框下方的外侧壁上设有进水孔7，连接竖管位于浮框内的外侧壁上设有进气孔8，连接竖管位于浮框上方的外侧壁上连接有高压气管9，连接竖管的顶端设有出气单向阀10，连接竖管内设有第一活塞11，第一活塞的外圆周面上沿轴向间隔设有二个环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈20(见图2)，密封圈的外侧面设为圆弧面(见图3)，密封圈的外侧面与连接竖管的内壁相抵，密封圈的外侧面设有出油通道21，密封圈内设有与出油通道相连通的储油腔22，活塞柱一端位于连接竖管内与第一活塞固定连接，活塞柱另一端伸出连接竖管与浮动气囊固定连接，第一活塞与连接竖管上壁面之间设有套设于活塞柱外的第一弹簧12，当第一弹簧处于自然状态时，第一活塞位于连接竖管底部并封堵进水孔，进气孔与浮力调节腔相连通。

当海面风浪较小时，本发明中的浮动气囊受到的冲击力或拉扯力较小，使得活塞柱受力较小，弹簧处于初始的自然状态，第一活塞则位于连接竖管底部并密封进水孔，浮力调节腔中充满空气，浮框浮于海面上；当海面出现较大风浪时，由于大浪或大风对浮动气囊的冲击作用，使得浮动气囊对活塞柱的拉力增大，使得弹簧的长度被拉长，活塞向上运动不再封堵进水孔和进气进气孔，海水从进水孔、进气孔进入浮力调节腔中，由于海水的进入使得浮框的重力增加从而使得浮架沉入水中二减少风浪的阻力，提高了抗风浪能力，实现对养殖框架的保护；当风浪减小后，通过高压气管向连接竖管充入高压气体，在高压气体的作用下，第一活塞向下运动并重新堵住进水孔，同时在高压气体的压力下，浮力调节腔中的海水从单向排水管中压出，待海水完全压出后，停止充气，浮力调节腔中的高压气体通过出气单向阀进行泄压从而使得浮力调节腔中的压力与外界气压保持一致，浮框则重新浮至水面。本发明通过浮力控制装置向浮框中浮力调节腔中充入海水或空气以控制浮框的沉浮，从而提高本发明的抗风浪能力，实现对养殖框架的保护，有利于大型海藻的稳定生长繁殖。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1. 一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，包括浮框（1）、 浮球（2）、两端闭口的连接竖管（3）、活塞柱（4）及浮动气囊（5），所述浮球通过绳索与浮框相连，浮框内设有连通的空腔，该空腔形成浮力调节腔（6），浮框底面设有与浮力调节腔连通的单向排水管，所述连接竖管穿过浮框且连接竖管的两端均伸出于浮框外，连接竖管位于浮框下方的外侧壁上设有进水孔（7），连接竖管位于浮框内的外侧壁上设有进气孔（8），连接竖管位于浮框上方的外侧壁上连接有高压气管（9），连接竖管的顶端设有出气单向阀（10），连接竖管内设有第一活塞（11），所述活塞柱一端位于连接竖管内与第一活塞固定连接，活塞柱另一端伸出连接竖管与浮动气囊固定连接，第一活塞与连接竖管上壁面之间设有套设于活塞柱外的第一弹簧（12），当第一弹簧处于自然状态时，第一活塞位于连接竖管底部并封堵进水孔，进气孔与浮力调节腔相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，所述单向排水管包括空心的连接段（13）及空心的出水段（14），所述连接段上端与浮框固定连接，连接段下端与出水段连接，连接段内设有安装腔（15），所述安装腔与浮框内的浮力调节腔连通，安装腔内设有第二弹簧（16），所述第二弹簧的顶端设有第二活塞（17），连接段内还设有排水通道，所述排水通道的进口与安装腔相连通，排水通道的出口与出水段相连通，当第二弹簧处于自然状态时，第二活塞封堵排水通道出口。

3.根据权利要求2所述的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，所述排水通道包括相连通的水平通道（18）与竖直通道（19），所述水平通道与安装腔相连通，所述竖直通道与出水段相连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，所述排水通道围绕安装腔沿周向间隔设置。

5.根据权利要求1所述的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，所述第一活塞的外圆周面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有密封圈（20），所述密封圈的外侧面与连接竖管的内壁相抵。

6.根据权利要求5所述的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，所述第一活塞的外圆周面上沿轴向间隔设有二个环形凹槽。

7.根据权利要求6所述的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，所述密封圈的外侧面设为圆弧面，密封圈的外侧面设有出油通道（21），密封圈内设有与出油通道相连通的储油腔（22）。

8.根据权利要求1所述的一种用于吸附海水中砷的大型藻养殖用浮架，其特征在于，所述浮框为矩形框架结构，所述浮球通过绳索连接于浮框的四个边角位置处。

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