CN111455935B - 自流式渠道水流排杂物防缠绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，属于水环境治理技术领域；解决了小型河道杂物过滤收集的技术问题；具体包括过滤装置、能量传递装置、蓄能装置和水流能采集装置，所述能量传递装置包括不完全齿轮和棘轮，蓄能装置包括由多个传动齿轮组成的齿轮组、卷簧、不完全齿轮以及棘轮；防缠绕装置设置在渠道水流表面，通过叶轮为蓄能装置提供能量来源，蓄能装置储存能量后，通过能量传递装置间歇放能带动滤网轴使滤网转动对杂物进行清理；本装置采用河流或渠道的水流流速驱动叶轮，叶轮吸收的动能通过机械结构传递被卷簧储存起来，再瞬间释放出去，完成驱动，更加合理的处理小型河道内的杂物。

Description

自流式渠道水流排杂物防缠绕装置

技术领域

本发明属于水环境治理技术领域，具体为一种自流式渠道水流排杂物防缠绕装置。

背景技术

河流或渠道都是开放式水域，水流里面和水面上经常会有很多杂物，包括水草，树枝树叶，塑料袋，包装盒等等，这些杂物无论对环境还是水中的测量和监测设备都是有害的。现有的技术是采用回转式格栅对杂物进行过滤、收集和清除；常见的回转式格栅采用的是电能驱动，通过电动机快速旋转来去除水中的固体杂质，但是这种机械装置体积较大，不适合在一些小型河流或渠道中使用，而且需要电能驱动。小型河道或渠道的杂物过滤和收集大多都在没有供电的情况下使用，需要结构相对简单，使用方便。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，提供一种用于小型河道和水流渠道内，为防止水中测量和监测设备被杂物缠绕不能工作，利用水流自流来过滤杂物的装置。解决了小型河道杂物过滤收集的技术问题。

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，包括过滤装置、能量传递装置、蓄能装置和水流能采集装置，所述过滤装置包括滤网轴、设置在滤网轴上的带轮以及设置在带轮上的滤网；所述能量传递装置包括不完全齿轮和棘轮，所述蓄能装置包括由多个传动齿轮组成的齿轮组和卷簧，所述的水流能采集装置包括叶轮和叶轮支撑板；所述齿轮组的一端通过叶轮轴与所述的叶轮相连接，齿轮组的另一端通过转轴与所述的不完全齿轮轴连接，不完全齿轮与棘轮啮合连接，所述卷簧的内端固定在棘轮上，卷簧的外端固定在一支持物上，棘轮上设置有棘爪，棘轮和棘爪通过键与所述滤网轴相连接；所述防缠绕装置设置在渠道水流表面，通过水流能采集装置为蓄能装置提供能量来源，蓄能装置储存能量后，通过能量传递装置间歇放能带动滤网轴使滤网转动对杂物进行清理。

作为一种优选的结构，所述过滤装置还包括支撑架，所述支撑架由底板和固定设置在底板上的两个侧板组成，所述滤网轴通过轴承连接在两个支撑板之间。

进一步的，所述的过滤装置设置有主动滤网轴和从动滤网轴，主动滤网轴的两端分别设置有第一带轮，从动滤网轴的两端分别设置有第二带轮，所述第一带轮和第二带轮之间设置有同步带，滤网固定在同步带之间。

更进一步，所述的能量传递装置和蓄能装置设置在一壳体内，卷簧的外端固定在壳体的顶部，壳体侧壁上设置有连接孔，滤网轴穿过连接孔通过轴承与壳体侧壁连接。

在以上结构上，所述的齿轮组包括多个联动的直齿圆柱齿轮。

进一步，所述多个联动的直齿圆柱齿轮包括第一直齿圆柱齿轮、第二直齿圆柱齿轮、第三直齿圆柱齿轮、第四直齿圆柱齿轮，第一直齿圆柱齿轮与叶轮装置轴连接，第一直齿圆柱齿轮与第二直齿圆柱齿轮啮合连接，第二直齿圆柱齿轮与第三直齿圆柱齿轮通过第一转轴连接，第三直齿圆柱齿轮与第四直齿圆柱齿轮啮合连接，第四直齿圆柱齿轮与不完全齿轮通过第二转轴连接。

进一步，所述叶轮通过叶轮支撑板垂直设置在渠道水流上方，所述叶轮通过叶轮轴与第一直齿圆柱齿轮相连接。

进一步，所述叶轮下方设置有叶轮整流罩，叶轮整流罩与叶轮支撑板相连接。

本发明在使用时，在正常的蓄力状态下，齿轮不会带动棘爪移动，这样可以更好地积蓄能量，同时防止叶轮的力直接传递到驱动轴上，导致装置的运动。再积蓄满了能量以后，储能部分的对应不完全齿轮进入无齿面，无法积蓄带动齿轮，卷簧反转棘轮与棘爪配合，带动驱动轴的转动。

本发明格栅的运动方式是类似于链传动，在先不考虑水流的阻力，污物的质量的情况下，分析空载情况。其使用的公式如下：

（1）有效拉力（作用于紧边）

式中：P 代表链传动的功率输入，单位w；v代表链的线速度，单位m/s。

（1） 离心力（作用于全长）

式中：q 代表链的每米长质量，单位kg/m。

（2） 悬垂拉力（作用于全长）

式中：Ky 为下垂度系数；a代表两个链轮之间的中心距，单位m 。

（3） 链的受力

紧边：

松边：

考虑到整个过程的蓄力阶段，所以可以适当地将整个过程简化。因为在蓄力阶段装置并没有动，可以认为是静力学状态。而驱动过程是瞬间完成的，也可以认为是静力学过程。因此，可以将模型改为简单的斜面受力模型。根据公式：

得出推力仅需4.9 N ,在考虑到污物的质量和其它因素综合考虑后，取推力为10N 。

自流式渠道河流排杂物防缠绕装置通过一系列的机械结构，收集水流流动的能量，并将其储存起来，通过一个延时释放触发装置来释放储存的势能，作为驱动力驱动格栅滤网移动进行过滤和排除杂物。相对于市面上的大部分此类产品，该装置主要适用于小型低流速河道，可以有效地利用水流进行驱动，不需要额外的能量输入，也不需要人工清理，具有一定的自动清理能力，具有不耗费电能，节省人工的优良特点。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。

1、本发明自流式渠道河流排杂物防缠绕装置是自力式装置不需要外部供电，通过水流的动能转化成过滤装置转动过滤需要的能量，节能环保，适合在各种环境下使用。

2、本发明装置采用河流或渠道的水流流速驱动叶轮，将水流的速度即动能转化为转轴的旋转（机械能），储能装置进行储能，最后驱动滤网轴转动。

3、叶轮的连续转动通过储能释能装置变为格栅滤网转轴的间歇转动，装置间歇工作过滤和排除杂物。

4、在叶轮下方加装半圆形导流罩使水流不冲击叶轮下半部分，从而获得更大的动能。

5、叶轮吸收的动能通过机械结构传递被卷簧储存起来，再瞬间释放出去，完成驱动，更加合理的处理小型河道内的杂物。

附图说明

图1为本发明实施例所述排杂物防缠绕装置的外部结构示意图。

图2为图1的右视图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1壳体部分内部结构主视图。

图5为图4的侧视图。

图6为图5的局部放大图。

图中1为带轮、2为同步带、3为支撑板、4为底板、5为叶轮支撑板、6为叶轮、7为壳体、8为从动滤网轴、9为叶轮整流罩、10为叶轮轴、11为不完全齿轮、12为第一直齿圆柱齿轮、13为第二直齿圆柱齿轮、14为第三直齿圆柱齿轮、15为第四直齿圆柱齿轮、16为卷簧、17为棘轮、18为棘爪、19为主动滤网轴，20为第一转轴，21为第二转轴。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，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。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图1-图3所示，本发明自流式渠道河流排水草防缠绕装置，包括底板4，底板4是长方体板，底板4安装在水平面上，底板4左右各插入固定一个支撑板3，支撑板3与底板4呈U型垂直状态，右侧的支撑板3右侧下方处设有壳体7，壳体7左侧面紧贴支撑板3，壳体7最上端面与支撑板3最上端平齐，壳体7最下端面位于支撑板3三分之一高度处，壳体7上端有一孔，左右侧的支撑板3左上端各有一孔，左右侧的支撑板3左上端的孔和壳体7上端的孔位于同一水平面中，通过主动滤网轴19贯穿，主动滤网轴19和支撑板3通过轴承连接，主动滤网轴19和壳体7通过轴承连接，左右侧的支撑板3右下端各有一孔，左右侧的支撑板3右下端的孔位于同一水平面中，通过从动滤网轴8贯穿，从动滤网轴8和支撑板3通过轴承连接，从动滤网轴8和主动滤网轴19轴上各有两个带轮1，带轮1紧贴支撑板3内侧，带轮1分别和主动滤网轴19、从动滤网轴8通过键连接，位于支撑板3同一侧的带轮1通过同步带2连接。壳体7右侧下方有一孔，通过叶轮轴10贯穿，叶轮轴10和壳体7通过轴承连接，如图4和图5所示，壳体7内叶轮轴10上有第一直齿圆柱齿轮12，第一直齿圆柱齿轮12和叶轮轴10通过键连接，第一直齿圆柱齿轮12和第二直齿圆柱齿轮13啮合连接，第二直齿圆柱齿轮13和第三直齿圆柱齿轮14在第一转轴20上，第一转轴20右端与壳体7通过轴承连接，第三直齿圆柱齿轮14和第四直齿圆柱齿轮15啮合连接，第四直齿圆柱齿轮15和不完全齿轮11在第二转轴21上，不完全齿轮11与棘轮17啮合连接，主动滤网轴19贯穿棘轮17、棘爪18和壳体7，如图6所示，棘轮17、棘爪18通过键和主动滤网轴19连接，主动滤网轴19和壳体7通过轴承连接，卷簧16固定在棘轮17上，卷簧16外端勾在壳体7上。叶轮6位于壳体7右侧，通过叶轮轴10与壳体7连接，叶轮6与叶轮轴10通过键连接，叶轮6右侧装有叶轮支撑板5，叶轮支撑板5与地面固定，叶轮6下方装有叶轮整流罩9，叶轮整流罩9与叶轮支撑板5连接。两侧的同步带2之间加装滤网。以上轴承为深沟球轴承。

在工作时通过水流冲击叶轮6，加装叶轮导流罩9使流向下方的水流不会冲击到叶轮6，叶轮6获得更大的动能，叶轮导流罩9是一个半圆形的罩子，宽度比叶轮略大，把叶轮6的下半部分给罩住，叶轮6在罩子里工作，水流不会冲击到叶轮的下半部分，会减少水流对叶轮的阻力，从而带动叶轮轴10转动，使叶轮轴10上第一直齿圆柱齿轮12转动，并依次带动第二直齿圆柱齿轮13、第三直齿圆柱齿轮14、第四直齿圆柱齿轮15及不完全齿轮11转动，不完全齿轮11经过有齿段时带动棘轮17转动，给卷簧16蓄能，当不完全齿轮11进入无齿状态时，卷簧16释放能量，带动棘轮17反转，配合棘爪18，带动主动滤网轴19，主动滤网轴19带动带轮1转动，带轮1通过同步带2带动从动滤网轴8转动，从而带动滤网，滤网是和同步带焊接在一起，主动滤网轴19带动同步带2和滤网；从动滤网轴8属于一个辅助，它不主动工作。当不完全齿轮11再次进入有齿状态时循环上述过程。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，其特征在于，包括过滤装置、能量传递装置、蓄能装置和水流能采集装置，所述过滤装置包括滤网轴、设置在滤网轴上的带轮以及设置在带轮上的滤网；所述能量传递装置包括不完全齿轮和棘轮，所述蓄能装置包括由多个传动齿轮组成的齿轮组和卷簧；所述的水流能采集装置包括叶轮和叶轮支撑板；所述齿轮组的一端通过叶轮轴与所述的叶轮相连接，齿轮组的另一端通过转轴与所述的不完全齿轮轴连接，不完全齿轮与棘轮啮合连接，所述卷簧的内端固定在棘轮上，卷簧的外端固定在一支持物上，棘轮上设置有棘爪，棘轮和棘爪通过键与所述滤网轴相连接；防缠绕装置设置在渠道水流表面，通过水流能采集装置为蓄能装置提供能量来源，蓄能装置储存能量后，通过能量传递装置间歇放能带动滤网轴使滤网转动对杂物进行清理；

所述的齿轮组包括多个联动的直齿圆柱齿轮，所述多个联动的直齿圆柱齿轮包括第一直齿圆柱齿轮、第二直齿圆柱齿轮、第三直齿圆柱齿轮、第四直齿圆柱齿轮，第一直齿圆柱齿轮与叶轮装置轴连接，第一直齿圆柱齿轮与第二直齿圆柱齿轮啮合连接，第二直齿圆柱齿轮与第三直齿圆柱齿轮通过第一转轴连接，第三直齿圆柱齿轮与第四直齿圆柱齿轮啮合连接，第四直齿圆柱齿轮与不完全齿轮通过第二转轴连接。

2.根据权利要求1所述的自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，其特征在于，所述过滤装置还包括支撑架，所述支撑架由底板和固定设置在底板上的两个支撑板组成，所述滤网轴通过轴承连接在两个支撑板之间。

3.根据权利要求1或2所述的自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，其特征在于，所述的过滤装置设置有主动滤网轴和从动滤网轴，主动滤网轴的两端分别设置有第一带轮，从动滤网轴的两端分别设置有第二带轮，所述第一带轮和第二带轮之间设置有同步带，滤网固定在同步带之间。

4.根据权利要求3所述的自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，其特征在于，所述的能量传递装置和蓄能装置设置在一壳体内，卷簧的外端固定在壳体的顶部，壳体侧壁上设置有连接孔，滤网轴穿过连接孔通过轴承与壳体侧壁连接。

5.根据权利要求1所述的自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，其特征在于，所述叶轮通过叶轮支撑板垂直设置在渠道水流上方，所述叶轮通过叶轮轴与第一直齿圆柱齿轮相连接。

6.根据权利要求5所述的自流式渠道水流排杂物防缠绕装置，其特征在于，所述叶轮下方设置有叶轮整流罩，叶轮整流罩与叶轮支撑板相连接。

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