CN110127873B - 一种户外自动增氧装置及其增氧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种户外自动增氧装置及其增氧方法。现有增氧机在工作中需要持续供能，使用成本较高，且较复杂的结构导致容易发生故障。本发明一种户外自动增氧装置，包括漂浮平台和增氧轮盘模块。增氧轮盘模块包括中心轴、中心盘和增氧活叶。中心轴支承在漂浮平台上。中心盘与中心轴固定。增氧活叶由一体成型的弧形增氧片和铰接体组成。弧形增氧片呈扇环状。铰接体上有限位凸条。n片增氧活叶的铰接体均与中心盘构成转动副。本发明通过设计在重力作用下翻转的增氧活叶；使得水面以上增氧活叶翻转成风车状来收集风能，水面以下增氧活叶翻转成竖直状来减小阻力；从而在较小的风力驱动下即可使增氧轮盘模块发生转动。
Description
技术领域
本发明属于水体增氧技术领域，具体涉及一种户外自动增氧装置及其增氧方法。
背景技术
增氧机是一种常被应用于渔业养殖、湖水/河水治理等的机器。其主要作用是增加水中的氧气含量以确保水中鱼类不会缺氧，同时也能抑制水中厌氧菌的生长，防止池水变质威胁鱼类及水生植物的生存环境。增氧机一般是靠其自带的空气泵将空气打入水中，以此来实现增加水中氧气含量的目的。
虽然增氧机在水产养殖生产中的使用越来越广泛，但仍有些渔业从业者还不了解它的工作原理、类型和功能，在实际操作中表现为盲目和随意性。在这里有必要先弄懂它的工作原理，这样在实践中才会掌握它的使用方法。众所周知，使用增氧机的目的是向水体增加溶氧，这涉及到氧气的溶解度和溶解速率问题。溶解度包括水温、水的含盐量、氧分压3个因素；溶解速率包括溶氧的不饱和程度、水-气的接触面积和方式、水的运动状况3个因素。其中水温和水的含盐量是水体的一种稳定状况，一般不可改变，溶氧的不饱和程度是我们要改变的因素，也是水体当前存在的一种状况。所以要实现向水体增氧必须直接或间接地改变氧分压、水-气的接触面积和方式、水的运动状况3个因素。
现有增氧机一般是靠其自带的空气泵将空气打入水中，以此来实现增加水中氧气含量的目的。其通常以电动机或柴油机等动力源驱动工作部件，工作中需要持续供能，使用成本较高，且较复杂的结构导致容易发生故障，难以适用于湖泊等天然水体的增氧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种户外自动增氧装置及其增氧方法。
本发明一种户外自动增氧装置，包括漂浮平台和增氧轮盘模块。所述的增氧轮盘模块包括中心轴、中心盘和增氧活叶。中心轴支承在漂浮平台上。中心盘与中心轴固定。所述的增氧活叶由一体成型的弧形增氧片和铰接体组成。弧形增氧片呈扇环状。铰接体的边缘轮廓由弧形边、铰接边和过渡边组成。弧形增氧片的内侧边缘与铰接体的弧形边连接。铰接体的铰接边的一侧设置有限位凸条。所述的增氧活叶共有n片，n≥2，且n/2为奇数。n片增氧活叶的铰接体均与中心盘构成转动副。n片增氧活叶沿中心盘的周向依次排列。
弧形增氧片的两侧面上均设置有水珠吸附结构。水珠吸附结构采用如下四种方案中的一种：
①.弧形增氧片的两侧面上均设置有由内至外依次排列的多条圆弧形沟槽。圆弧形沟槽内设置有多个相互间隔设置的隔断块。
②.弧形增氧片的两侧面上均设置有多个水珠容纳凹陷。
③.弧形增氧片的两侧面上均设置有多个第一取水桨叶。第一取水桨叶的内侧边缘与弧形增氧片的侧面固定。第一取水桨叶呈弯曲状，且内凹面朝向弧形增氧片的圆心轴线。
④.弧形增氧片的两侧面上均设置有多个第二取水桨叶。第二取水桨片的内侧边缘与弧形增氧片的侧面固定。第二取水桨叶呈弯曲状。第二取水桨叶的内凹面朝向沿着弧形增氧片圆心轴线的周向设置。
进一步地，第一种水珠吸附结构中，各圆弧形沟槽的圆心轴线与弧形增氧片圆心轴线重合。
进一步地，第二种水珠吸附结构中，水珠容纳凹陷呈半球状。
进一步地，第三种水珠吸附结构中，在弧形增氧片由内向外的方向上，不同第一取水桨叶的高度依次减小。弧形增氧片的两侧面及第一取水桨叶上均设置有印花。
进一步地，第四种水珠吸附结构中，弧形增氧片的两个侧面上对应位置第二取水桨叶的内凹面朝向相反。
进一步地，相邻的两片增氧活叶上限位凸条分别位于对应铰接体的相反侧。
进一步地，所述的漂浮平台包括漂浮座、漂浮盖板和填充物。漂浮盖板与漂浮座的顶部固定。漂浮盖板与漂浮座组合成圆环形且中空的浮体。漂浮盖板与漂浮座合围成的空腔内设置有填充物。
进一步地，所述中心盘的外边缘包括n个活叶连接段和n个过渡段。n个活叶连接段沿中心盘中心轴线的周向均布。任意两个相邻的活叶连接段均通过一个过渡段连接。n个过渡段的所在平面相交于同一条交线，该交线与中心轴的轴线重合。活叶连接段与对应的过渡段形成一个三角形凹槽，活叶连接段与对应的过渡段呈内凹的θ角，θ＝105°。n片增氧活叶的铰接体分别设置在n个三角形凹槽内。增氧活叶与中心盘所成转动副的公共轴线平行于对应的活叶连接段。
进一步地，在由内至外的方向上，弧形增氧片的宽度逐渐减小。增氧活叶上的限位凸条与中心盘接触的状态下，增氧活叶上弧形增氧片两侧面的对称面与中心盘两侧面的对称面重合。
该户外自动增氧装置的增氧方法如下：
步骤一、将漂浮平台置于空旷的水面上。
步骤二、当有风吹向增氧轮盘模块时，增氧轮盘模块发生转动，中心盘和各增氧活叶在转动时携带水珠到空气中，与氧气充分接触，使得空气中的氧气溶入附着在中心盘和各增氧活叶上的水中，实现持续增氧。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过设计在重力作用下翻转的增氧活叶；使得水面以上增氧活叶翻转成风车状来收集风能，水面以下增氧活叶翻转成竖直状来减小阻力；从而在较小的风力驱动下即可使增氧轮盘模块发生转动；而转动的增氧轮盘模块能够源源不断地将水珠带动空气中与氧气充分接触，以实现持续增氧。
2、本发明设计的四种不同的水珠吸附结构，能够提高增氧轮盘模块携带水珠的能力，大大提高了增氧轮盘模块上水与氧气的接触面积，进而提高了本发明的增氧效率。
3、本发明具有清洁环保、成本低、无耗能、使用寿命长等特点，适用于湖泊等天然水系的水体治理。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的俯视示意图；
图3为本发明中的结构示意图；
图4为本发明中增氧活叶隐藏水珠吸附结构的结构示意图；
图5为本发明中设置有第一种水珠吸附结构的增氧活叶的结构示意图；
图6为本发明中设置有第二种水珠吸附结构的增氧活叶的结构示意图；
图7为本发明中设置有第三种水珠吸附结构的增氧活叶的结构示意图；
图8为本发明中设置有第四种水珠吸附结构的增氧活叶的结构示意图。
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和2所示，一种户外自动增氧装置，包括漂浮平台1和增氧轮盘模块。漂浮平台1包括漂浮座、漂浮盖板和填充物。漂浮盖板与漂浮座的顶部固定。漂浮盖板与漂浮座组合成圆环形且中空的浮体。漂浮盖板与漂浮座合围成的空腔内设置有填充物。
如图1、2和3所示，增氧轮盘模块包括中心轴2、中心盘3和增氧活叶4。水平设置的中心轴2支承在漂浮座内侧。中心盘3的中部与中心轴2的中部固定。中心盘3的外边缘包括n个活叶连接段3-1和n个过渡段3-2，n＝6。n个活叶连接段3-1沿中心盘3中心轴2线的周向均布。任意两个相邻的活叶连接段3-1均通过一个过渡段3-2连接。各活叶连接段3-1和过渡段3-2均呈平面状。活叶连接段3-1与对应的过渡段3-2形成一个三角形凹槽，活叶连接段3-1与对应的过渡段3-2呈内凹的θ角，θ＝105°。n个过渡段3-2的所在平面相交于同一条交线，该交线与中心轴2的轴线重合。
如图1和4所示，增氧活叶4由一体成型的弧形增氧片4-1和铰接体4-2组成。弧形增氧片4-1呈扇环状，且由内至外宽度逐渐减小。铰接体4-2的边缘轮廓由弧形边4-2-1、铰接边4-2-2和过渡边4-2-3组成。弧形增氧片4-1的内侧边缘与铰接体4-2的弧形边4-2-1连接。铰接体4-2的铰接边4-2-2与过渡边4-2-3成θ角。铰接体4-2的铰接边4-2-2的一侧设置有限位凸条4-3。
增氧活叶4共有n片。n片增氧活叶4的铰接体4-2上的铰接边4-2-2与中心盘3上的n个活叶连接段3-1分别构成转动副。限位凸条4-3位于对应的转动副公共轴线的一侧，使得仅能够限制一侧的转动。增氧活叶4与中心盘3所成转动副的公共轴线平行于对应的活叶连接段3-1。
增氧活叶4上的限位凸条4-3与中心盘3接触的状态下，增氧活叶4上弧形增氧片4-1两侧面的对称面与中心盘3两侧面的对称面重合。因此，限位凸条4-3能够限制增氧活叶4只能向中心盘3的其中一侧翻转。相邻的两片增氧活叶4上限位凸条4-3分别位于对应铰接体4-2的相反侧，进而使得相邻两片增氧活叶4的可翻转区域分别位于中心盘3的两侧。
当本发明放置在水中时，漂浮平台1漂浮在水面上。位于中心轴2上方的增氧活叶4(n/2个，即奇数个，且位于水面以上)在重力的作用下翻转至倾斜极限位置(该位置的限位通过增氧活叶4的铰接体4-2与中心盘3接触来实现，此时增氧活叶4与竖直平面存在夹角)，且相邻两片增氧活叶4分别翻转至中心盘3的两侧组成类似于风车的结构，当有垂直于中心轴2轴线的风吹过时，该“风车”就能够转动。而位于中心轴2下方的增氧活叶4均在重力的作用下翻转至竖直状态，此时各个中心轴2下方的增氧活叶4上弧形增氧片4-1的外边缘连成同一条圆弧。因此，中心轴2下方的中心盘3及增氧活叶4呈现圆盘状，故增氧活叶4在水下转动中受到的阻力较小。
弧形增氧片4-1的两侧面上均设置有水珠吸附结构。水珠吸附结构采用如下四种方案中的一种：
(1)如图5所示，弧形增氧片4-1的两侧面上均设置有由内至外依次排列且同心设置的多条圆弧形沟槽4-4。各圆弧形沟槽4-4的圆心轴线与弧形增氧片4-1圆心轴线重合。圆弧形沟槽4-4内设置有多个相互间隔设置的隔断块4-5。各隔断块4-5将对应的圆弧形沟槽4-4分隔为相互独立的多个圆弧槽段。各圆弧槽段能够在离开水下时携带水珠到空气中。因此，圆弧形沟槽4-4的设计能够增加弧形增氧片4-1携带水珠的量，以提高增氧效果。
(2)如图6所示，弧形增氧片4-1的两侧面上均设置有多个水珠容纳凹陷4-6。水珠容纳凹陷4-6呈半球状。当弧形增氧片4-1从水下翻转到水面以上时，各水珠容纳凹陷4-6均能够携带一颗水珠离开水面。由于水珠近似于球形，与空气接触的表面积较大，故水珠能够快速溶入氧气；溶入氧气的水珠重新进入水体，实现对水体的增氧。弧形增氧片4-1的两侧面及水珠容纳凹陷4-6上均设置有用于增大粗糙度的印花。
(3)如图7所示，弧形增氧片4-1的两侧面上均设置有多个第一取水桨叶4-7。第一取水桨叶4-7的内侧边缘与弧形增氧片4-1的侧面固定。第一取水桨叶4-7呈弯曲状，且内凹面朝向弧形增氧片4-1的圆心轴线。在弧形增氧片4-1由内向外的方向上，不同第一取水桨叶4-7的高度(即弦长)依次减小。弧形增氧片4-1的两侧面及第一取水桨叶4-7上均设置有用于增大粗糙度的印花。第一取水桨叶4-7能够增大弧形增氧片4-1的侧面面积，进而使得弧形增氧片4-1能够附着更多的水珠到空气中，以提高增氧效果。
(4)如图8所示，弧形增氧片4-1的两侧面上均设置有多个第二取水桨叶4-8。第二取水桨片的内侧边缘与弧形增氧片4-1的侧面固定。第二取水桨叶4-8呈弯曲状。第二取水桨叶4-8的内凹面朝向沿着弧形增氧片4-1圆心轴线的周向设置。弧形增氧片4-1的两个侧面上对应位置第二取水桨叶4-8的内凹面朝向相反。当弧形增氧片4-1转动时，第二取水桨叶4-8从水中离开，且第二取水桨叶4-8的内凹面舀出水。之后，水逐渐脱离第二取水桨叶4-8，并从增氧活叶4和中心盘34上滑下，使得增氧活叶4和中心盘34上持续有水珠滚落，提高增氧效果。由于弧形增氧片4-1的两个侧面上第二取水桨叶4-8的朝向相反，故无论弧形增氧片4-1转向如何，存有一侧的第二取水桨叶4-8能够实现舀水。
该户外自动增氧装置的增氧方法如下：
步骤一、将漂浮平台1置于空旷的水面上。
步骤二、当有风向垂直于中心轴2轴线的风吹向增氧轮盘模块时，增氧轮盘模块发生转动，中心盘3和各增氧活叶4在转动时携带水珠到空气中，与氧气充分接触，使得空气中的氧气溶入附着在中心盘3和各增氧活叶4上的水中，实现持续增氧。由于增氧轮盘模块上水与空气的接触面积较大，且水珠吸附结构能够进一步提高增氧活叶4携带水珠的能力，故本发明具有较高的增氧效率。
Claims (9)
1.一种户外自动增氧装置，其特征在于：包括漂浮平台和增氧轮盘模块；所述的增氧轮盘模块包括中心轴、中心盘和增氧活叶；中心轴支承在漂浮平台上；中心盘与中心轴固定；所述的增氧活叶由一体成型的弧形增氧片和铰接体组成；弧形增氧片呈扇环状；铰接体的边缘轮廓由弧形边、铰接边和过渡边组成；弧形增氧片的内侧边缘与铰接体的弧形边连接；铰接体的铰接边的一侧设置有限位凸条；限位凸条位于对应的转动副公共轴线的一侧，使得仅能够限制一侧的转动；增氧活叶上的限位凸条与中心盘接触的状态下，增氧活叶上弧形增氧片两侧面的对称面与中心盘两侧面的对称面重合；相邻的两片增氧活叶上限位凸条分别位于对应铰接体的相反侧；所述的增氧活叶共有n片，n≥2，且n/2为奇数；n片增氧活叶的铰接体上的铰接边与中心盘上的n个活叶连接段分别构成转动副；n片增氧活叶沿中心盘的周向依次排列；
弧形增氧片的两侧面上均设置有水珠吸附结构；水珠吸附结构采用如下四种方案中的一种：
①.弧形增氧片的两侧面上均设置有由内至外依次排列的多条圆弧形沟槽；圆弧形沟槽内设置有多个相互间隔设置的隔断块；
②.弧形增氧片的两侧面上均设置有多个水珠容纳凹陷；
③.弧形增氧片的两侧面上均设置有多个第一取水桨叶；第一取水桨叶的内侧边缘与弧形增氧片的侧面固定；第一取水桨叶呈弯曲状，且内凹面朝向弧形增氧片的圆心轴线；
④.弧形增氧片的两侧面上均设置有多个第二取水桨叶；第二取水桨片的内侧边缘与弧形增氧片的侧面固定；第二取水桨叶呈弯曲状；第二取水桨叶的内凹面朝向沿着弧形增氧片圆心轴线的周向设置。
2.根据权利要求1所述的一种户外自动增氧装置，其特征在于：第一种水珠吸附结构中，各圆弧形沟槽的圆心轴线与弧形增氧片圆心轴线重合。
3.根据权利要求1所述的一种户外自动增氧装置，其特征在于：第二种水珠吸附结构中，水珠容纳凹陷呈半球状。
4.根据权利要求1所述的一种户外自动增氧装置，其特征在于：第三种水珠吸附结构中，在弧形增氧片由内向外的方向上，不同第一取水桨叶的高度依次减小；弧形增氧片的两侧面及第一取水桨叶上均设置有印花。
5.根据权利要求1所述的一种户外自动增氧装置，其特征在于：第四种水珠吸附结构中，弧形增氧片的两个侧面上对应位置第二取水桨叶的内凹面朝向相反。
6.根据权利要求1所述的一种户外自动增氧装置，其特征在于：所述的漂浮平台包括漂浮座、漂浮盖板和填充物；漂浮盖板与漂浮座的顶部固定；漂浮盖板与漂浮座组合成圆环形且中空的浮体；漂浮盖板与漂浮座合围成的空腔内设置有填充物。
7.根据权利要求1所述的一种户外自动增氧装置，其特征在于：所述中心盘的外边缘包括n个活叶连接段和n个过渡段；n个活叶连接段沿中心盘中心轴线的周向均布；任意两个相邻的活叶连接段均通过一个过渡段连接；n个过渡段的所在平面相交于同一条交线，该交线与中心轴的轴线重合；活叶连接段与对应的过渡段形成一个三角形凹槽，活叶连接段与对应的过渡段呈内凹的θ角，θ＝105°；n片增氧活叶的铰接体分别设置在n个三角形凹槽内；增氧活叶与中心盘所成转动副的公共轴线平行于对应的活叶连接段。
8.根据权利要求1所述的一种户外自动增氧装置，其特征在于：在由内至外的方向上，弧形增氧片的宽度逐渐减小；增氧活叶上的限位凸条与中心盘接触的状态下，增氧活叶上弧形增氧片两侧面的对称面与中心盘两侧面的对称面重合。
9.如权利要求1所述的一种户外自动增氧装置的增氧方法，其特征在于：步骤一、将漂浮平台置于空旷的水面上；
步骤二、当有风吹向增氧轮盘模块时，增氧轮盘模块发生转动，中心盘和各增氧活叶在转动时携带水珠到空气中，与氧气充分接触，使得空气中的氧气溶入附着在中心盘和各增氧活叶上的水中，实现持续增氧。
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