CN109588365A - 一种无需外接动力源的池塘增氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无需外接动力源的池塘增氧装置。现有曝气装置存在成本较高、需要持续消耗电能、使用寿命较低的问题。本发明包括漂浮环、转向架、端面凸轮、滑动杆、旋转盘、主转轴、封气块、曝气叶片、追风板和阻气块。转向架包括旋转环和支撑架。旋转环与漂浮环构成转动副。主转轴支承在旋转环上。追风板固定在支撑架上。旋转盘包括叶片基柱和滑杆盘。叶片基柱上设置有n个曝气叶片。曝气叶片中空设置。曝气叶片上开设有多个曝气孔。端面凸轮的工作轮廓由推出段、过渡段和缩回段。滑杆盘上开设有沿滑杆盘周向均布的n个滑杆通槽。本发明通过风力驱动，无需外接电力，即可实现池塘水体的持续增氧。

Description

一种无需外接动力源的池塘增氧装置

技术领域

本发明属于曝气装置技术领域，具体涉及一种无需外接动力源的池塘增氧装置。

背景技术

池塘中溶氧量的高低将对池塘中的观赏鱼、观赏植物的生长有巨大的影响。现有的曝气装置一般是通过持续在水体底部鼓入空气来提高溶氧量，其对养殖水体的养殖效果有明显的促进作用。但是，现有曝气装置存在成本较高、需要持续消耗电能、使用寿命较低的问题。此外，现有曝气装置注入水底的空气由于水体的接触面积较小，大部分都上浮溢散，造成了严重的浪费。城市中的池塘中仅需要养殖一些观赏鱼类，不需要如此大量的溶氧。因此设计一种无须外加能量、成本较低、使用寿命长的池塘溶氧装置十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需外接动力源的池塘增氧装置。

本发明包括漂浮环、转向架、端面凸轮、滑动杆、旋转盘、主转轴、封气块、曝气叶片、追风板和阻气块。所述的转向架包括旋转环和支撑架。所述的旋转环与漂浮环构成转动副。所述的支撑架与旋转环固定。所述的主转轴支承在旋转环上。追风板固定在支撑架上。所述的旋转盘包括叶片基柱和滑杆盘。所述的叶片基柱与主转轴固定。叶片基柱的内部中空设置。所述的滑杆盘与叶片基柱的开放端固定。叶片基柱上设置有沿叶片基柱的周向均布的n根第一连接管，6≤n≤18。n根第一连接管均与叶片基柱的内腔连通。所述的封气块与转向架内的支撑架固定，且位于叶片基柱内。封气块的外径等于叶片基柱的内径。封气块的外侧面上开设有泄水缺口。

所述的曝气叶片中空设置。曝气叶片的两个侧面分别为曝气侧面和迎风侧面。曝气叶片的曝气侧面上开设有曝气孔阵列。曝气叶片的迎风侧面呈凹凸不平状，并涂有疏水性涂料。曝气叶片的内端设置有第二连接管。第二连接管的内腔与曝气叶片的内腔连通。所述的曝气叶片共有n个。n个曝气叶片上的第二连接管与n根第一连接管分别构成转动副。n根第一连接管上均套置有扭簧。扭簧的一端与叶片基柱固定，另一端与对应的曝气叶片固定。

所述阻气块的两个侧面分别为阻气侧面、安装侧面。阻气块的安装侧面与支撑架固定。阻气块的阻气侧面呈扇环形。阻气块的阻气侧面的圆心在主转轴的轴线上。阻气块的阻气侧面由特征水平面分割为水上阻气面和水下阻气面。特征水平面为经过主转轴轴线的水平面。阻气块的阻气侧面与主转轴轴线的间距等于曝气叶片的曝气侧面与第二连接管轴线的间距。水上阻气面的圆心角为θ。θ＝(360°/n)-2°。水下阻气面的圆心角为

所述的端面凸轮固定在转向架内的支撑架上；端面凸轮的轴线与主转轴的轴线重合；端面凸轮的工作轮廓由缩回段、过渡段和推出段；缩回段的两端与推出段的两端分别通过过渡段连接；推出段位于特征水平面的上方。其中一个过渡段与特征水平面相交。另一个过渡段与阻气块阻气侧面的上边缘对齐。

所述的滑杆盘上开设有沿滑杆盘周向均布的n个滑杆通槽。n个滑杆通槽与n根第一连接管分别沿主转轴的周向错开θ′角，5°≤θ′≤180°/n-2°。n根滑动杆与滑杆盘上的n个滑杆通槽分别构成滑动副。n根滑动杆的一端均抵在端面凸轮的工作轮廓上。另一端分别抵住n个曝气叶片。

进一步地，所述滑动杆与端面凸轮工作轮廓的缩回段接触的状态下，曝气叶片的迎风侧面垂直于主转轴轴线。滑动杆与端面凸轮工作轮廓的推出段接触的状态下，曝气叶片的迎风侧面与主转轴轴线的法平面呈30°角。

进一步地，本发明一种无需外接动力源的池塘增氧装置还包括辅助转盘。所述的辅助转盘与主转轴固定。辅助转盘的两个侧面均呈凹凸不平状，并涂有疏水性涂料。

进一步地，所述的曝气孔阵列由沿曝气叶片周向依次排列的多个曝气孔单元组成。曝气孔单元由沿曝气叶片径向依次排列的多个曝气孔组成。

进一步地，在主转轴的周向上，第一连接管到对应滑杆通槽的方向与阻气块的水上阻气面到水下阻气面的方向一致。

进一步地，所述的辅助转盘、端面凸轮及追风板均位于旋转盘的同一侧。端面凸轮的缩回段到旋转盘的距离大于推出段到旋转盘的距离。

进一步地，所述滑动杆的两端均设置有滚球。

进一步地，所述的漂浮环包括上浮环和下浮环。上浮环及下浮环同轴固定在一起。上浮环及下浮环的相对侧面均开设有环形槽。所述的旋转环设置在上浮环与下浮环的环形槽之间。

进一步地，所述主转轴的轴线与旋转环的轴线垂直相交，并与追风板的侧面平行。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过风力驱动，无需外接电力，即可实现池塘水体的持续增氧，省去了接线成本和持续的电能消耗成本。

2、本发明通过设置阻气块，在曝气叶片入水的过程中堵住曝气孔，使得曝气叶片中的空气能够有效进去水下，实现了有效的曝气。此外，本发明通过更换不同水下阻气面圆心角的阻气块，能够针对不同风力大小的池塘。

3、本发明既能够将空气带入水下进行溶氧，又能够将水滴带到空气中进行溶氧，具有较高的增氧效率。

4、本发明通过疏水性涂料和凹凸不平的形状，使得曝气叶片的迎风侧面以及辅助转盘的两个侧面上能够附着大量水滴。而水滴作为球状结构具有极大的比表面积，能够快速溶入氧气。

5、本发明中设置有追风板，能够使得曝气叶片形成的叶轮能够持续朝向风向，以提高风能的利用率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的拆去上浮环的俯视示意图；

图3为本发明中转向架的立体结构示意图；

图4为本发明中旋转盘的立体结构示意图；

图5为本发明中旋转盘的正面示意图；

图6为本发明中曝气叶片的立体结构示意图；

图7为本发明中端面凸轮的立体结构示意图；

图8为本发明中旋转盘、端面凸轮、滑动杆、曝气叶片的装配示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2和3所示，一种无需外接动力源的池塘增氧装置，漂浮环1、转向架2、端面凸轮3、滑动杆4、旋转盘5、主转轴6、封气块7、曝气叶片8、追风板9、辅助转盘10和阻气块11。漂浮环1包括上浮环和下浮环。上浮环及下浮环的材质均为塑料，且同轴固定在一起。上浮环及下浮环的相对侧面均开设有环形槽。

如图1、2和3所示，转向架2包括旋转环2-1和支撑架2-2。旋转环2-1设置在上浮环与下浮环的环形槽之间，与上浮环及下浮环构成转动副。支撑架2-2的两端均与旋转环2-1的内侧面固定。水平设置的主转轴6支承在旋转环2-1的正中位置。主转轴6的轴线与旋转环2-1的轴线垂直相交。两块追风板9对中固定在支撑架2-2上。两块追风板9的侧面与主转轴6的轴线平行。两块追风板9能够在风力的作用下驱动转向架2在漂浮环1上发生转动，使得主转轴6的轴线时刻平行于风向的水平分量。辅助转盘10与主转轴固定。辅助转盘10沿中心向边沿的方向上，辅助转盘10的厚度逐渐减小，以降低辅助转盘10转动过程中的阻力。辅助转盘10的两个侧面均呈凹凸不平状，并涂有疏水性涂料。

如图1、2、4和5所示，旋转盘5包括叶片基柱5-1和滑杆盘5-2。叶片基柱5-1与主转轴6的中部固定。叶片基柱5-1的内部中空设置，且一端开放。中部开设有通孔的滑杆盘5-2与叶片基柱5-1的开放端固定。叶片基柱5-1的外侧面上设置有沿叶片基柱5-1的周向均布的n根第一连接管5-3，n＝12。n根第一连接管5-3的内腔均与叶片基柱5-1的内腔连通。

如图1、4、6和8所示，曝气叶片8中空设置，且横截面呈圆心角为θ的扇形状；θ＝(360°/n)-2°。曝气叶片8的两个侧面分别作为曝气侧面和迎风侧面。曝气叶片8的曝气侧面上开设有曝气孔阵列。曝气孔阵列由沿曝气叶片8周向依次排列的多个曝气孔单元组成。曝气孔单元由沿曝气叶片8径向依次排列的多个曝气孔8-2组成。曝气叶片8的迎风侧面呈凹凸不平状，并涂有疏水性涂料。曝气叶片8的内端设置有第二连接管8-1。第二连接管8-1的内腔与曝气叶片8的内腔连通。

曝气叶片8共有n个。n个曝气叶片8上的第二连接管8-1分别套置在旋转盘5上的n根第一连接管5-3上，并与n根第一连接管5-3分别构成公共轴线垂直于主转轴6轴线的转动副。n根第一连接管5-3上均套置有扭簧。扭簧的一端与叶片基柱5-1固定，另一端与对应的曝气叶片8固定，使得曝气叶片8受到扭转力。主转轴转动的过程中，曝气叶片8的迎风侧面以及辅助转盘10的两个侧面均将携带大量的水滴与空气接触，由于水滴与空气接触的表面积大，故能够快速溶解进氧气，当这部分水滴重新进入水下时，能够有效增大池塘中水体的溶氧量。

阻气块11的两个侧面分别作为阻气侧面、安装侧面。阻气块11的安装侧面与支撑架2-2通过连接柱固定。阻气块11的阻气侧面呈扇环形。阻气块11的阻气侧面的扇环圆心在主转轴6的轴线上。阻气块11的阻气侧面由特征水平面分割为水上阻气面和水下阻气面。特征水平面为经过主转轴6轴线的水平面。阻气块11的阻气侧面朝向曝气叶片8，且与主转轴轴线的间距等于曝气叶片8的曝气侧面与对应第二连接管8-1的轴线的间距。水上阻气面呈扇环形，其圆心角为θ。水下阻气面呈扇环形，其圆心角为 阻气块11的内边缘到主转轴轴线的距离小于所有曝气孔到主转轴轴线的距离。阻气块11的外边缘到主转轴轴线的距离大于所有曝气孔到主转轴轴线的距离。

如图1、2、7和8所示，端面凸轮3固定在转向架2内的支撑架2-2上。辅助转盘10、端面凸轮3及追风板9均位于旋转盘5的同一侧。端面凸轮3的轴线与主转轴6的轴线重合。端面凸轮3的工作轮廓位于端面凸轮3朝向旋转盘5的一侧。端面凸轮3的工作轮廓由缩回段3-1、过渡段3-2和推出段3-3。缩回段3-1的两端与推出段3-3的两端分别通过过渡段3-2连接。缩回段3-1及推出段3-3均为平面。缩回段3-1到旋转盘的距离大于推出段3-3到旋转盘的距离。推出段3-3位于特征水平面的上方。推出段3-3对应的圆心角为180°-θ。其中一个过渡段3-2与特征水平面相交。另一个过渡段3-2与阻气块11阻气侧面的上边缘(即水上阻气面远离水下阻气面的边缘)对齐。

如图4、5、7和8所示，滑杆盘5-2上开设有沿滑杆盘5-2周向均布的n个滑杆通槽5-4。n个滑杆通槽5-4与n根第一连接管5-3分别沿主转轴6的周向错开8°角。n根滑动杆4与滑杆盘5-2上的n个滑杆通槽5-4分别构成沿着主转轴6轴线方向滑动的滑动副。n根滑动杆4的两端均设置有滚球。滚球与滑动杆4构成球面副，进而避免滑动摩擦。n根滑动杆4的一端均抵在端面凸轮3的工作轮廓上。另一端分别抵住n个曝气叶片8。扭簧对曝气叶片8产生的扭矩与滑动杆4对曝气叶片8产生的扭矩大小相等、方向相反。当旋转盘5转动，使得一根滑动杆4从端面凸轮3的水下端移动到端面凸轮3的推出段3-3时，该滑动杆4将推动对应的曝气叶片8绕第一连接管5-3转动。在主转轴6的周向上，第一连接管5-3到对应滑杆通槽5-4的方向与阻气块11的水上阻气面到水下阻气面的方向一致。当风吹向曝气叶片8的曝气侧面时，曝气叶片8随风力转动的转向为阻气块11的水上阻气面到水下阻气面的方向。

滑动杆4与端面凸轮3工作轮廓的缩回段3-1接触的状态下，曝气叶片8呈竖直状态(迎风侧面垂直于主转轴6的轴线)，曝气侧面朝向追风板9。滑动杆4与端面凸轮3工作轮廓的推出段3-3接触的状态下，曝气叶片8呈倾斜状态(迎风侧面与主转轴6轴线的法平面呈30°角)。进而使得与端面凸轮3工作轮廓的推出段3-3对应的曝气叶片8组成风扇状，该部分曝气叶片8位于水面以上，其在风力的驱动下，带动主转轴6沿着阻气块11的水上阻气面到水下阻气面的方向转动；与端面凸轮3工作轮廓的缩回段3-1对应的各曝气叶片8组成圆盘状，进而降低了水体对曝气叶片8翻转的阻力，使得本发明能够在更加微弱的风力下即可被驱动。

如图3所示，封气块7与转向架2内的支撑架2-2固定，且呈圆环柱状。封气块7的外径等于叶片基柱5-1的内径。封气块7的外侧面上开设有泄水缺口。泄水缺口位于封气块7的顶部靠近叶片出水的一侧。当曝气叶片8在风力的作用下从水上翻转到水下时，封气块7能够阻挡曝气叶片8在入水时内腔中的空气从第一连接管5-3处被排出，使得更多的空气能够进入水下，提高曝气效率。当曝气叶片8在风力的作用下从水下翻转到水上时，曝气叶片8内的水能够快速的经封气块7泄水缺口排出，以降低旋转对风力的要求，并为曝气叶片8的内腔快速补充新的空气。

曝气叶片8从水上进入水下的过程中，曝气叶片8由倾斜状态变为竖直状态，之后曝气叶片8的曝气侧面与阻气块11的水上阻气面接触；当曝气叶片8与特征水平面开始相交时，曝气叶片8上的所有曝气孔均被阻气块11堵住，此时第一连接管被封气块7堵住；因此，曝气叶片8与水下阻气面开始分离前，曝气叶片8内的空气不会离开曝气叶片8内腔；曝气叶片8与水下阻气面开始分离后，曝气叶片8内的空气以小气泡的形式从曝气孔中排出，小气泡中氧气在浮出水面的过程中部分溶入水体中，增加水体的溶氧量。

由此可见，曝气叶片8在水下开始曝气的位置，由阻气块11的水下阻气面圆心角的大小决定。越大，则开始曝气的位置越深，曝气效果越好；但是同时，越大，则主转轴的转动阻力越大。因此的具体值根据所处环境的风力大小来确定；风力越大，的值取得越大。

本发明的原理如下：

步骤一、将漂浮环1漂浮在池塘的水面上，并用绳索与漂浮环1与池塘底部连接。

步骤二、起风时，两块追风板9在风力的作用下驱动转向架2在漂浮环1上转动，旋转盘5远离追风板9的一侧正对风向(风吹来的方向)。

步骤三、水面以上的部分曝气叶片8均在端面凸轮3推出段3-3的作用下倾斜30°角以迎接风力；其余曝气叶片8均在端面凸轮3缩回段3-1的作用下依次排列对齐；风力推动曝气叶片8持续转动，曝气叶片8的内腔持续将空气携带到水下；曝气叶片8内的空气从曝气孔8-2中以小气泡的形式释放上浮，增加池塘水体的溶氧量；曝气叶片8上凹凸不平的迎风侧面以及辅助转盘10凹凸不平的两个侧面持续将池塘的水体以小水滴携带到水面以上，使得空气中的氧气融入小水滴，增加池塘水体的溶氧量。

Claims (9)

1.一种无需外接动力源的池塘增氧装置，包括漂浮环、主转轴和曝气叶片；其特征在于：还包括转向架、端面凸轮、滑动杆、旋转盘、封气块、追风板和阻气块；所述的转向架包括旋转环和支撑架；所述的旋转环与漂浮环构成转动副；所述的支撑架与旋转环固定；所述的主转轴支承在旋转环上；追风板固定在支撑架上；所述的旋转盘包括叶片基柱和滑杆盘；所述的叶片基柱与主转轴固定；叶片基柱的内部中空设置；所述的滑杆盘与叶片基柱的开放端固定；叶片基柱上设置有沿叶片基柱的周向均布的n根第一连接管，6≤n≤18；n根第一连接管均与叶片基柱的内腔连通；所述的封气块与转向架内的支撑架固定，且位于叶片基柱内；封气块的外径等于叶片基柱的内径；封气块的外侧面上开设有泄水缺口；

所述的曝气叶片中空设置；曝气叶片的两个侧面分别为曝气侧面和迎风侧面；曝气叶片的曝气侧面上开设有曝气孔阵列；曝气叶片的迎风侧面呈凹凸不平状，并涂有疏水性涂料；曝气叶片的内端设置有第二连接管；第二连接管的内腔与曝气叶片的内腔连通；所述的曝气叶片共有n个；n个曝气叶片上的第二连接管与n根第一连接管分别构成转动副；n根第一连接管上均套置有扭簧；扭簧的一端与叶片基柱固定，另一端与对应的曝气叶片固定；

所述阻气块的两个侧面分别为阻气侧面、安装侧面；阻气块的安装侧面与支撑架固定；阻气块的阻气侧面呈扇环形；阻气块的阻气侧面的圆心在主转轴的轴线上；阻气块的阻气侧面由特征水平面分割为水上阻气面和水下阻气面；特征水平面为经过主转轴轴线的水平面；阻气块的阻气侧面与主转轴轴线的间距等于曝气叶片的曝气侧面与第二连接管轴线的间距；水上阻气面的圆心角为θ；θ＝(360°/n)-2°；水下阻气面的圆心角为

所述的端面凸轮固定在转向架内的支撑架上；端面凸轮的轴线与主转轴的轴线重合；端面凸轮的工作轮廓由缩回段、过渡段和推出段；缩回段的两端与推出段的两端分别通过过渡段连接；推出段位于特征水平面的上方；其中一个过渡段与特征水平面相交；另一个过渡段与阻气块阻气侧面的上边缘对齐；

所述的滑杆盘上开设有沿滑杆盘周向均布的n个滑杆通槽；n个滑杆通槽与n根第一连接管分别沿主转轴的周向错开θ′角，5°≤θ′≤180°/n-2°；n根滑动杆与滑杆盘上的n个滑杆通槽分别构成滑动副；n根滑动杆的一端均抵在端面凸轮的工作轮廓上；另一端分别抵住n个曝气叶片。

2.根据权利要求1所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：所述滑动杆与端面凸轮工作轮廓的缩回段接触的状态下，曝气叶片的迎风侧面垂直于主转轴轴线；滑动杆与端面凸轮工作轮廓的推出段接触的状态下，曝气叶片的迎风侧面与主转轴轴线的法平面呈30°角。

3.根据权利要求1所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：还包括辅助转盘；所述的辅助转盘与主转轴固定；辅助转盘的两个侧面均呈凹凸不平状，并涂有疏水性涂料。

4.根据权利要求1所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：所述的曝气孔阵列由沿曝气叶片周向依次排列的多个曝气孔单元组成；曝气孔单元由沿曝气叶片径向依次排列的多个曝气孔组成。

5.根据权利要求1所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：在主转轴的周向上，第一连接管到对应滑杆通槽的方向与阻气块的水上阻气面到水下阻气面的方向一致。

6.根据权利要求3所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：所述的辅助转盘、端面凸轮及追风板均位于旋转盘的同一侧；端面凸轮的缩回段到旋转盘的距离大于推出段到旋转盘的距离。

7.根据权利要求1所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：所述滑动杆的两端均设置有滚球。

8.根据权利要求1所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：所述的漂浮环包括上浮环和下浮环；上浮环及下浮环同轴固定在一起；上浮环及下浮环的相对侧面均开设有环形槽；所述的旋转环设置在上浮环与下浮环的环形槽之间。

9.根据权利要求1所述的一种无需外接动力源的池塘增氧装置，其特征在于：所述主转轴的轴线与旋转环的轴线垂直相交，且与追风板的侧面平行。