CN109235403B - 一种海洋垃圾收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海洋垃圾收集装置，涉及海洋环保领域。其中，这种装置包括拦截汇集单元、传输单元和收集单元。拦截汇集单元用于沿岸潮流和波浪传播方向拦截并汇聚海洋垃圾，包括呈八字形对称设置的两条浮栏，两条所述浮栏围成具有汇入口和汇出口的梯形汇集空间，垃圾顺着潮流方向，在波浪作用下从所述汇入口向所述汇出口汇集。收集单元，包括具有开口的收集框。传输单元设置在所述汇出口和所述收集框之间，用以将所述汇出口的垃圾输送至所述收集框。本发明具有结构简单，纯机械传动，绿色环保，可靠性好的优点，特别适合海湾、近岸海面和沙滩等漂浮垃圾的收集。
Description
技术领域
本发明涉及海洋环保领域，具体而言，涉及一种海洋垃圾收集装置。
背景技术
海洋是人类赖以生存和发展的环境，但是随着社会的进步，水上垃圾、漂浮障碍物也越来越多。且水上垃圾漂浮较为严重的区域。已经严重影响到了船舶航行、沙滩旅游和沿岸景观等海洋活动。因此，为了解决海洋垃圾的问题，对海洋垃圾进行收集必不可少。
专利CN202848483U公开了一种海洋垃圾收集船，由船体拉动收集器进行垃圾收集作业，采用船拖曳形式机动性差，且收集方式为点收集式，但海飘垃圾分布分散，效率低下且适用范围有限。
专利CN204096053U公开了一种太阳能海洋垃圾回收船，采用太阳能电池板路连接有蓄电池驱动垃圾输送装置和垃圾粉碎装置。但是，该方案所需功率较大，以目前的技术来说，单纯依靠太阳还无法满足垃圾收集、粉碎、压缩的功耗。
有鉴于此，发明人在研究了现有的技术后特提出本申请。
发明内容
本发明提供了一种海洋垃圾收集装置，克服了以船舶为动力的海洋垃圾收集方式，可进行海洋垃圾收集作业，改善了海洋环境。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种海洋垃圾收集装置，包括：
拦截汇集单元，用于沿潮流方向汇集海洋垃圾，包括呈八字形对称设置的两条浮栏，两条所述浮栏围成具有汇入口和汇出口的梯形汇集空间，所述汇入口到所述汇出口的方向与潮流方向保持一致，且所述汇入口的开口大于所述汇出口，垃圾顺着潮流方向，在波浪作用下从所述汇入口向所述汇出口汇集。
收集单元，包括具有开口的收集框。
传输单元，设置在所述汇出口和所述收集框之间，用以将所述汇出口的垃圾输送至所述收集框，包括第一框架、设置在所述第一框架上的传输机构和驱动机构，所述驱动机构驱动所述传输机构向所述收集单元输送垃圾。
进一步地，还包括设置在所述汇出口和所述传输单元之间的导流单元，所述导流单元包括第二框架和安装在所述第二框架的侧板和底板，所述第二框架具有沿潮流方向的第一端和第二端，所述第二框架的第一端与所述汇出口连接，第二端与所述传输单元连接，所述第一端和所述第二端的相对两侧均安装有所述侧板，所述第一端和所述第二端之间连接有所述底板，所述第一端的进水截面大于所述第二端的进水截面，两个所述侧板均开设有通孔。
进一步地，所述驱动机构包括可转动地设置在所述第一框架上的第一滚轴、第一齿轮、第二齿轮，以及驱动所述第一齿轮转动的传动件，所述第一齿轮安装在所述第一滚轴上且与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮与所述传输机构传动连接；所述传输机构包括输送带、转动连接于所述输送带的第二滚轴和第三滚轴，所述第二齿轮与所述第二滚轴连接。
进一步地，所述第一滚轴安装在高于水面距离100～1000mm的位置，所述第二滚轴安装在低于水面的位置，所述第三滚轴大致与水面齐平或略高于水面。
进一步地，所述传动件包括与所述第一齿轮同轴安装的叶轮，所述叶轮能够被从所述通孔流出的部分潮流驱动发生旋转，带动所述第一齿轮转动。
进一步地，所述叶轮包括轮毂和周设由所述轮毂周缘上且向外延伸的多个叶片，所述叶轮的整体半径为r，每个所述叶片径向长度为a，a＝(0.4～0.8)*r，所述轮毂周设有3～100个所述叶片。
进一步地，所述收集框顶部开口，且周侧和底部均开设有网孔，所述收集框与所述传输单元连接的侧壁上开设有供垃圾进入的窗口。
进一步地，所述收集框外壁安装有若干个浮筒，所述收集框的高度为h，且位于水面以下的高度为m，位于水面的以上的高度为n，其中，m+n＝h，m＝(0.1～0.8)*h，h＝1～5m。
进一步地，所述收集单元还包括具有透水性的网袋，所述网袋口上设有一圈拉绳，所述拉绳与所述收集框固定。
进一步地，两条所述浮栏的夹角为α，每一所述浮栏的长度均为p，其中，α＝30°～150°，p＝10～200m。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
(1)本发明提供的一种海洋垃圾收集装置，将呈八字形对称设置的两条浮栏迎向波浪传播方向设置，使顺着潮流漂浮过来的垃圾通过浮栏拦截汇聚后传输至收集框内进行集中收集。该技术方案与现有技术相比，克服了利用船舶进行主动寻找，工作效率低下等缺点，本发明提供的海洋垃圾收集装置可长时间放置在水中，特别适合海湾、近岸海面和沙滩的漂浮垃圾的收集。
(2)由于海洋环境具有水面潮湿、海水腐蚀等因素，对利用电器元件来进行海洋垃圾收集的产品具有较高的要求，例如为了延长海洋垃圾收集的产品的寿命需要较高的电气绝缘性和机械结构的耐蚀性等。而本专利提供的海洋垃圾收集装置，舍弃了这一特点，利用波浪和潮流为动力对海洋垃圾进行汇集和传输，无需用到任何电器元件就可进行海洋垃圾收集，且传输机构结构简单，纯机械传动，绿色环保，可靠性好的优点，增长了海洋垃圾收集装置的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明提供的一种海洋垃圾收集装置在第一视角下的结构示意图；
图2是本发明提供的一种海洋垃圾收集装置在第二视角下的结构示意图；
图3是本发明提供的一种海洋垃圾收集装置在第三视角下的结构示意图；
图4是本发明提供的拦截汇集单元与导流单元的结构示意图；
图5是本发明提供的导流单元爆炸视图；
图6是本发明提供的传输单元的第一视角下的结构示意图；
图7是本发明提供的传输单元的第二视角下的结构示意图；
图8是本发明提供的收集单元的结构示意图。
图中标记：10-拦截汇集单元；20-导流单元；30-传输单元；40-收集单元；101-浮栏；102-配重块；103-浮筒；104-汇入口；105-汇出口；201-第二框架；202-侧板；203-底板；204-第一端；205-第二端；301-第一框架；302-侧挡板；303-孔板；311-第一滚轴；312-叶轮；313-叶片；314-第一齿轮；315-轮毂；321-第二滚轴；322-第二齿轮；331-第三滚轴；332-传动轮；341-输送带；401-收集框；402-窗口；411-网袋；421-浮筒。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
由图1～图3所示，在本实施例中，一种海洋垃圾收集装置，包括：拦截汇集单元10、导流单元20、传输单元30和收集单元40。上述各个单元之间局均可通过螺栓进行固定连接。
在本发明的实施例提供的海洋垃圾收集装置可以通过船舶拖拽到达指定的海湾或近岸海面上后，可以通过船舶拖拽对该装置进行固定，也可以通过岸上缆绳或锚缆绳拉拽固定，但不局限于此，只要满足海洋垃圾收集装置位置的固定与该装置不会随潮流漂动即可。
拦截汇集单元10用于沿潮流方向汇集海洋垃圾，包括呈八字形对称设置的两条浮栏101，两条所述浮栏101围成具有汇入口104和汇出口105的梯形汇集空间，所述汇入口104到所述汇出口105的方向与潮流方向保持一致，且所述汇入口104的开口大于所述汇出口105，垃圾顺着潮流方向从所述汇入口104向所述汇出口105汇集，汇集后的垃圾由传输单元30传输到收集单元40集中收集后处理。
进一步地，每条所述浮栏101上均设置有若干浮筒103和若干配重块102。浮筒103用于增加浮栏101的浮力，使浮栏101上半部分露出水面，用于拦截顺着潮流方向漂浮的垃圾能向所述汇出口105聚集。配重块102用于稳定浮栏101，以免浮栏101发生翻转。
更进一步地，如图4所示，两条所述浮栏101夹角为α，每一条所述浮栏101的长度为p，其中，α＝30°～150°，p＝10～200m。优选地，在本发明较佳实施例中，α＝60°～120°，在这个角度下，不仅能大范围的收集随潮流飘过来的垃圾，也能起到汇集作用。
进一步地，海洋垃圾收集装置还包括设置在所述汇出口105和所述传输单元30之间的导流单元20。如图4和图5所示，所述导流单元20包括第二框架201和安装在所述第二框架201的侧板202和底板203，所述第二框架201具有沿潮流方向的第一端204和第二端205，所述第二框架201的第一端204与所述汇出口105连接，第二端205与所述传输单元30连接，所述第一端204和所述第二端205的相对两侧均安装有所述侧板202，所述第一端204和所述第二端205之间连接有所述底板203，所述第一端204的进水截面大于所述第二端205的进水截面，两个所述侧板202均开设有通孔。如图所示，第二框架201的水平截面设置为等腰梯形，保证潮流带动垃圾从导流单元20的第一端204进入，流向导流单元20的第二端205，可再次起到垃圾汇集的效果。同时部分潮流从导流单元20的两个侧板202流出，减少潮流冲击传输单元30的压力。
传输单元30设置在所述导流单元20和所述收集单元40之间，用以将从所述第二端205流出的垃圾输送至所述收集单元40。如图5和图6所示，传输单元30包括第一框架301、设置在所述第一框架301上的传输机构和驱动机构，所述驱动机构驱动所述传输机构向所述收集单元40输送垃圾。
进一步地，所述驱动机构包括可转动地设置在所述第一框架301上的第一滚轴311、第一齿轮314、第二齿轮322，以及驱动所述第一齿轮314转动的传动件，所述第一齿轮314安装在第一滚轴311上且与所述第二齿轮322啮合，所述第二齿轮322与所述传输机构传动连接。所述传输机构包括输送带341、转动连接于所述输送带341的第二滚轴321和第三滚轴331，所述第二齿轮322与所述第二滚轴321连接。第二滚轴321设置在靠近导流单元20的一端，且第二滚轴321的高度低于第三滚轴331，使得海洋垃圾由低到高向上运输。
可以理解的是，在本发明的其他实施例中，传输单元30也可以采用辊筒式输送装置等，但不局限于此，只要满足运输海洋垃圾的功能即可。
优选地，在本发明的较佳实施例中，如图6所示，所述第一框架301为长方体形状，与第一滚轴311相互垂直的两侧面上设置有侧挡板302，与输送带341接触的底面上安装有孔板303。侧挡板302助于输送带341在传输垃圾的过程中避免垃圾从传输单元30的两侧掉落。孔板303则起到一个减压作用，减小潮流集中冲向输送带341。
如图6所示，在本发明较佳实施例中，第一框架301上设有三根水平设置且相互平行的第一滚轴311、第二滚轴321和第三滚轴331。第一滚轴311、第二滚轴321靠近导流单元20设置，第三滚轴331靠近收集单元40设置。第一滚轴311位于第二滚轴321竖直方向的正上方，第一滚轴311的两端均设置有第一齿轮314，第二滚轴321的两端均设置有第二齿轮322，位于同一侧的所述第一齿轮314和所述第二齿轮322啮合，且第一齿轮314和所述第二齿轮322齿数互为质数且比值大于1。所述第三滚轴331和第二滚轴321上还设置有传动轮332，套设在第三滚轴331和第二滚轴321上的输送带341为履带，与传动轮332相啮合，当传送件驱动第一齿轮314和第二齿轮322转动，带动所述传动轮332和所述输送带341转动，将垃圾自下而上的传输到所述收集单元40中。
进一步地，如图7所示，所述第一滚轴311安装在高于水面距离为S的位置上，所述第二滚轴321安装在低于水面的位置，所述第三滚轴331安装与水面齐平或略高于水面，其中，距离S优选为100～1000mm。这样方位的设置，使得输送带341部分浸入海中，部分露出水面，从而输送带341与水平面形成夹角β，其中β的取值范围为20°～70°，方便输送带341将垃圾带离水面。
进一步地，所述传动件包括与所述第一齿轮314同轴安装的叶轮312，所述叶轮312能够被从所述通孔流出的部分潮流驱动发生旋转，带动所述第一齿轮314转动。本发明将波浪和潮流作为动力，通过将潮流汇集后驱动叶轮312转动，只要水、且具备一定流速，该传动件即可运转，能量转换效率高，绿色环保，结构简单可靠，不存在电器元件绝缘、腐蚀等问题。
更进一步地，如图7所示，所述叶轮312包括轮毂315和周设由所述轮毂315周缘上且向外延伸的多个叶片313，所述叶轮的整体半径为r，每个所述叶片径向长度为a，a＝(0.4～0.8)*r。所述轮毂315周设有3～100个所述叶片313。更为优选地，所述轮毂315周设有3～20个所述叶片313。叶片313高度的取值是控制叶片313的吃水深度，使轴对称的叶片313不会同时受到潮流波浪作用发生抵消旋转现象，保证潮流的波浪可推动叶轮312转动。因此，需保证当叶片313旋转到水平面下方时，该叶片313还留有高于水面约10～200mm的部分。
收集单元40用于收集传输单元30传输过来的垃圾，包括具有开口的收集框401，其具体结构如图8所示。
进一步地，所述收集框401顶部开口，且周侧和底部均开始有网孔，所述收集框401与所述传输单元30连接的侧壁上开设有供垃圾进入的窗口402，传输单元30传输过来的垃圾从该窗口402掉入收集框401中。
更进一步地，所述收集单元40还包括具有透水性的网袋411，所述网袋411口上设有一圈拉绳，所述拉绳与所述收集框401固定。在收集框401中套设网袋411，当垃圾收集满时，可快速解下网袋411、吊装取走垃圾，更换新的网袋411。
进一步地，如图3和图8所示，所述收集框401外壁安装有若干个浮筒421，所述收集框401的高度为h，且位于水面以下的高度为m，位于水面的以上的高度为n，其中，m+n＝h，m＝(0.1～0.8)*h，h＝1～5m。在浮栏101和收集框401上设置浮筒421的目的有两个，一是保证本发明提供的海洋垃圾收集装置具有一定的浮力漂浮在水面上，二是浮筒421位置与整个装置的吃水深度相关。浮筒421位置决定了收集框401露出水面的高度，从而确保进入收集框401的垃圾不会从收集框401中逸出。
工作原理：将海洋垃圾收集装置置于海湾或近岸海面中，其中两条浮栏101形成的汇入口104迎向潮流方向设置，垃圾顺着潮流方向从汇入口104向汇出口105汇集。而从汇出口105流出的垃圾顺着潮流方向继续通过导流单元20进入传输单元30，同时部分潮流从导流单元20的通孔流出。从通孔流出的部分潮流驱动叶轮312转动，带动同轴安装的第一齿轮314，从而带动第二齿轮322转动，最终带动输送带341转动，此刻位于传输单元30的垃圾会随着输送带341自下而上移动，并在最高点出落入到网袋411内。当网袋411里面的垃圾收集满时，解下所述网袋411、取走垃圾，更换新的所述网袋411继续进行海洋垃圾收集。
本发明提供的一种海洋垃圾收集装置，采用波浪和潮流动力驱动的传输机构，将水面漂浮垃圾通过浮栏101汇聚后传输至收集框401内的技术方案，具有结构简单，纯机械传动，绿色环保，可靠性好的优点，适合海湾、近岸海面和沙滩漂浮垃圾的收集。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种海洋垃圾收集装置，其特征在于，包括：
拦截汇集单元，用于沿潮流方向汇集海洋垃圾，包括呈八字形对称设置的两条浮栏，两条所述浮栏围成具有汇入口和汇出口的梯形汇集空间，所述汇入口到所述汇出口的方向与潮流方向保持一致，且所述汇入口的开口大于所述汇出口，垃圾顺着潮流方向，在波浪作用下从所述汇入口向所述汇出口汇集；
收集单元，包括具有开口的收集框；
传输单元，设置在所述汇出口和所述收集框之间，用以将所述汇出口的垃圾输送至所述收集框，包括第一框架、设置在所述第一框架上的传输机构和驱动机构，所述驱动机构驱动所述传输机构向所述收集单元输送垃圾；还包括设置在所述汇出口和所述传输单元之间的导流单元，所述导流单元包括第二框架和安装在所述第二框架的侧板和底板，所述第二框架具有沿潮流方向的第一端和第二端，所述第二框架的第一端与所述汇出口连接，第二端与所述传输单元连接，所述第一端和所述第二端的相对两侧均安装有所述侧板，所述第一端和所述第二端之间连接有所述底板，所述第一端的进水截面大于所述第二端的进水截面，两个所述侧板均开设有通孔；所述驱动机构包括可转动地设置在所述第一框架上的第一滚轴、第一齿轮、第二齿轮，以及驱动所述第一齿轮转动的传动件，所述第一齿轮安装在所述第一滚轴上且与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮与所述传输机构传动连接；所述传输机构包括输送带、转动连接于所述输送带的第二滚轴和第三滚轴，所述第二齿轮与所述第二滚轴连接；所述第一滚轴安装在高于水面距离100～1000mm的位置，所述第二滚轴安装在低于水面的位置，所述第三滚轴大致与水面齐平或略高于水面；所述传动件包括与所述第一齿轮同轴安装的叶轮，所述叶轮能够被从所述通孔流出的部分潮流驱动发生旋转，带动所述第一齿轮转动。
2.根据权利要求1所述的海洋垃圾收集装置，其特征在于，所述叶轮包括轮毂和周设由所述轮毂周缘上且向外延伸的多个叶片，所述叶轮的整体半径为r，每个所述叶片径向长度为a，a＝(0.4～0.8)*r，所述轮毂周设有3～100个所述叶片。
3.根据权利要求2所述的海洋垃圾收集装置，其特征在于，所述收集框顶部开口，且周侧和底部均开设有网孔，所述收集框与所述传输单元连接的侧壁上开设有供垃圾进入的窗口。
4.根据权利要求3所述的海洋垃圾收集装置，其特征在于，所述收集框外壁安装有若干个浮筒，所述收集框的高度为h，且位于水面以下的高度为m，位于水面的以上的高度为n，其中，m+n＝h，m＝(0.1～0.8)*h，h＝1～5m。
5.根据权利要求3所述的海洋垃圾收集装置，其特征在于，所述收集单元还包括具有透水性的网袋，所述网袋口上设有一圈拉绳，所述拉绳与所述收集框固定。
6.根据权利要求1所述的海洋垃圾收集装置，其特征在于，两条所述浮栏的夹角为α，每一所述浮栏的长度均为p，其中，α＝30°～150°，p＝10～200m。
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