CN112939192B - 凸轮式催化剂动态均布的水处理设备及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种凸轮式催化剂动态均布的水处理设备及设计方法，包括罐体，所述罐体包括上端的进水模块、下端的底座以及中间的催化反应模块，所述催化反应模块包括模块壳体、反应容器和凸轮驱动组件，其中四组凸轮驱动组件沿着圆周方向均匀分布于反应容器外侧，所述凸轮驱动组件包括T型杆、凸轮和驱动机构，凸轮通过所述驱动机构驱动旋转，并且凸轮外表面设有螺旋状的凸轮凹槽，反应容器外壁设有圆周凹槽，T型杆前端横杆嵌入所述圆周凹槽中、后端置于对应凸轮上的凸轮凹槽中。本发明能够实现催化剂的动态均匀分布，提高水处理效果，可根据实际需要组合，从而满足光催化水处理、光催化‑臭氧耦合水处理、臭氧催化氧化水处理等处理方式的要求。

Description

凸轮式催化剂动态均布的水处理设备及设计方法

技术领域

本发明涉及催化水处理技术领域，具体地说是一种凸轮式催化剂动态均布的水处理设备及设计方法。

背景技术

目前催化水处理技术主要包括光催化水处理、光催化-臭氧耦合水处理、臭氧催化氧化水处理等方式。其中光催化水处理设备主要是利用光照射到催化剂表面上使得催化剂产生反应活性物种从而发生化学反应达到处理水效果的设备。目前的光催化反应器主要分为两类，即悬浮体系光催化反应设备和光催化膜反应设备，但这两类设备都不能实现连续处理水的同时催化剂颗粒在光照深度内的厚度层中动态均匀分布。具体而言，悬浮体系光催化反应设备存在光照不充分、不能连续反应、反应结束后催化剂分离难等问题，而光催化膜反应器具有催化剂比表面积小，不容易达到充分扩散、不易更换催化剂、光能利用不充分等问题。另外，臭氧催化氧化水处理也存在着连续水处理同时气液固三相需要充分接触的问题，因此也可以通过水连续流动且臭氧曝气同时催化剂颗粒的动态均匀分布达到与气液充分接触的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凸轮式催化剂动态均布的水处理设备及凸轮设计方法，能够实现催化剂的动态均匀分布，提高水处理效果，可根据实际需要组合，从而满足光催化水处理、光催化-臭氧耦合-水处理、臭氧催化氧化水处理等处理方式的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，包括罐体，所述罐体包括上端的进水模块、下端的底座以及中间的催化反应模块，所述催化反应模块包括模块壳体、反应容器和凸轮驱动组件，其中四组凸轮驱动组件沿着圆周方向均匀分布于反应容器外侧，所述凸轮驱动组件包括T型杆、凸轮和驱动机构，所述凸轮通过所述驱动机构驱动旋转，并且所述凸轮外表面设有螺旋状的凸轮凹槽，所述反应容器外壁设有圆周凹槽，所述T型杆前端横杆嵌入所述圆周凹槽中、后端置于对应凸轮上的凸轮凹槽中。

所述凸轮驱动组件中的驱动机构包括依次连接的驱动电机、传动组件和直角减速箱，所述直角减速箱的垂直输出端与凸轮固连。

所述进水模块和底座之间设有依次叠加的多个催化反应模块，所述催化反应模块的模块壳体两端均设有法兰，且相邻模块壳体的法兰通过螺栓螺帽固定后外缘又通过束环卡合固定，法兰端面与束环之间设有第一密封圈，相邻法兰之间设有第二密封圈。

所述进水模块包括顶盖、分布板、布水管、气压表、进水管和排出管，其中分布板和布水管设于顶盖内部，且分布板设于布水管下方，在所述分布板上均布有过水孔，所述顶盖上侧设有气压表、进水管和排出管；所述反应容器上侧开口、底部设有筛孔。

所述模块壳体内设有光源，所述光源设于反应容器上方并通过光源支架支撑设于模块壳体中，且所述光源支架内置电路。

最下层催化反应模块设有进气管，每个催化反应模块的反应容器内均设有气体喷嘴，且所述气体喷嘴通过对应的喷嘴连管与所述进气管相连。

一种根据所述凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，包括如下步骤：

步骤一：确定反应容器轨迹；

步骤二：设计凸轮凹槽曲线；

步骤三：加工凸轮凹槽。

步骤一中，根据反应容器和催化剂以及来水的属性设计反应容器的运动轨迹，然后通过人工模拟测试进行参数调整，并根据人工模拟测试拟合出的方程组和参数设计凸轮表面曲线和结构，确定反应容器为720度的下螺旋曲线的往返运动。

人工模拟测试时，控制模拟反应容器向预先标记好的位置点移动，利用多组具有慢门摄影功能的相机分别对模拟反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面的运动轨迹进行拍照获得光轨轨迹，然后利用Photoshop软件从照片中获得光轨曲线和标尺，并利用Origin软件读取在XY平面、XZ平面和YZ平面位置拍摄的光轨曲线数据点，然后采用Origin软件拟合模拟反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面的运动轨迹方程。

步骤二中，为实现反应容器的720度下螺旋曲线运动，在反应容器的四周均匀布置四个凸轮，确定凸轮表面曲线方程过程如下：

根据阿基米德螺旋线坐标公式如下：

r＝a+bθ；

该公式为极坐标公式，将其转换为坐标公式为：

X＝r·cosθ；

Y＝r·sinθ；

结合凸轮设计的反转法，定义凸轮(604)基圆半径为L，则根据反转法，凸轮的曲线为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ；

根据设计目的可知，Z方向为直线运动，设凸轮旋转一周筛网移动量为e，则Z方向方程为：

Z1＝(e·θ)/360；

由此凸轮1表面曲线方程为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ；

Z1＝(e·θ)/360；

将各个参数代入获得凸轮表面曲线。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明利用凸轮驱动组件中带有凸轮凹槽的凸轮驱动T型杆移动实现反应容器动作，进而实现催化剂的动态均匀分布，以使催化剂与来水充分接触，以达到充分的催化水处理效果。

2、本发明采用模块化设计，使用时可根据具体的来水水质、出水要求、催化剂颗粒的属性以及进行预实验法进行预估并留出特殊情况时的处理容量来确定反应模块的总数，从而合理组装成为集成的整体水处理设备，因此本发明能够根据不同情况因地制宜、灵活组装开展生产。

3、本发明通过凸轮凹槽的曲线特殊设计实现反应容器运动轨迹X、Y、Z三个轴向复合，以达到充分的光催化水处理效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中本发明的上部放大示意图，

图3为图1中的凸轮驱动组件俯视图，

图4为图3中的凸轮设计示意图，

图5为本发明凸轮设计时获得的凸轮表面曲线示意图，

图6为根据图5中的凸轮表面曲线加工获得的凸轮示意图，

图7为图2中的A处放大图，

图8为本发明另一个实施例的结构示意图，

图9为本发明又一个实施例的结构示意图。

其中，1为进水模块，101为分布板，102为布水管，103为气压表，104为进水管，105为排出管，2为催化反应模块，201为视窗，202为法兰，203为束环，204为第一密封圈，205为第二密封圈，3为光源，301为光源支架，4为反应容器，401为气体喷嘴，402为喷嘴连管，5为臭氧发生器，6为凸轮驱动组件，601为驱动电机，602为传动组件，603为直角减速箱，604为凸轮，6041为凸轮凹槽，605为T型杆，7为底座，8为出水管，9为进气管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～9所示，本发明包括罐体，且所述罐体包括上端的进水模块1、下端的底座7以及中间的催化反应模块2，各个催化反应模块2叠加连通，且最下层催化反应模块2一侧设有出水管8，进水模块1入水由上到下依次经过各个催化反应模块2后由所述出水管8输出。如图1所示，所述催化反应模块2包括模块壳体、反应容器4和凸轮驱动组件6，其中反应容器4设于模块壳体中，催化剂颗粒置于反应容器4中，如图3所示，四组凸轮驱动组件6沿着圆周方向均匀分布于反应容器4外侧，所述凸轮驱动组件6包括T型杆605、凸轮604和驱动机构，所述凸轮604通过所述驱动机构驱动旋转，并且如图6所示，所述凸轮604外表面设有螺旋状的凸轮凹槽6041，如图3所示，所述反应容器4外壁设有圆周凹槽，所述T型杆605前端横杆嵌入所述圆周凹槽中、后端置于对应凸轮604上的凸轮凹槽6041中，各组凸轮驱动组件6中的凸轮604配合旋转驱动对应的T型杆605移动，进而实现反应容器4在XY平面运动，比如如图4所示，凸轮一转动凸出推动反应容器4前移时，对面的凸轮二则相应凹陷为反应容器4留出足够空间使其前移，从而实现反应容器4的Y向运动，反应容器4的X向运动同理由凸轮三和凸轮四配合实现，另外由于所述凸轮凹槽6041为螺旋状，在各个凸轮604旋转同时，T型杆605后端也沿着凸轮凹槽6041上下移动，进而也带动反应容器4做上下运动，从而实现反应容器4沿着X、Y、Z三个轴线方向上的运动叠加以实现催化剂的动态均匀分布以及与来水充分接触，从而达到充分的催化水处理效果。

由于所述凸轮604带动反应容器4实现X、Y、Z三个轴线方向上的运动叠加，所述凸轮凹槽6041需特殊设计，具体为：

步骤一：确定反应容器4轨迹。

设计反应容器运动轨迹时，一种方式是可以根据反应容器和催化剂以及来水的属性设计反应容器的运动轨迹，然后通过人工模拟测试进行参数调整，并根据人工模拟测试拟合出的方程组和参数设计凸轮表面曲线和结构，其中人工模拟测试引起的参数变化件会改变T型杆605与凸轮604接触位置的曲线，进而改变凸轮604表面曲线和结构。

初始设计反应容器运动轨迹时，需考虑容器中催化剂颗粒的大小、含量及密度、水层的厚度和容器的直径及容器壁的高度等参数。比如，反应容器4的直径较大时，运动轨迹中的XY平面极坐标的半径相应的也较大，催化剂颗粒度分布集中或者在水中的粘度较大时，运动轨迹中的XY平面极坐标的半径随着角度的变化系数也较大，光源的照射深度越深、光强越强、反应容器4内催化剂颗粒的量越多，运动轨迹中的Z轴位移越大，另外需要考虑到反应容器4运动轨迹的行程不应太长，否则空间的利用率不高并且会使凸轮变得笨重。

人工模拟测试过程具体如下：

首先按照要求制造一个模拟反应容器，在模拟反应容器的外壁和底部安装带颜色的防水指示灯和带有刻度的标尺，并在合适位置安装对所述模拟反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面进行光轨拍照的多组相机，所述模拟反应容器内装有催化剂颗粒，并且上方有模拟水流经过落下，然后控制模拟反应器向预先标记好的位置点移动，各组相机具有慢门摄影功能，可对模拟反应容器的运动轨迹进行拍照获得光轨轨迹，拍照完成后，使用Photoshop软件调整光轨的颜色为黑色并且从背景中抠图抠出指示灯光轨的曲线和标尺，接着使用Origin软件或其它曲线转数据点软件读取在XY平面、XZ平面和YZ平面位置拍摄的光轨曲线数据点，然后采用Origin软件拟合反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面的运动轨迹方程，然后根据拍照获得的颗粒动态分布情况调整初始设计的反应容器运动轨迹及参数，重复上述过程，直至拍照获得颗粒动态分布情况满足要求，确定最佳轨迹参数。然后再根据模拟测试结果选择设计凸轮604运动轨迹、表面曲线及结构。所述具有慢门摄影功能的相机、Photoshop软件、Origin软件均为本领域公知技术，模拟反应容器可通过人工控制移动，或利用机械臂等设备控制移动。

本发明根据上述模拟测试结果选择反应容器4为720度的下螺旋曲线的往返运动，并确定凸轮设计的相关参数。

选用720度的运动轨迹，其行程不是太长而又比360度的运动轨迹能更好实现催化剂颗粒在三维空间动态均匀分布，而且720度的下螺旋曲线运动中，当向下运动时催化剂颗粒在Z轴方向上的运动速度向下，这样当反应容器4沿着Z轴反方向做返回运动时，催化剂颗粒的惯性是向下的，颗粒随着反应容器4向上运动并且反应容器在XY平面内的运动半径逐渐缩小而不容易洒出去。如果是上螺旋的运动轨迹，当反应容器向下运动时，催化剂颗粒的惯性是向上运动。这样在催化剂颗粒回落的时候反应容器的XY平面的运动半径已经缩小，催化剂颗粒就容易洒出反应容器。

步骤二：根据步骤一确定的反应容器运动轨迹设计凸轮凹槽6041曲线。

为实现反应容器4的720度下螺旋曲线运动，如图4所示，本发明在反应容器4的四周均匀布置四个凸轮604，采用组合凸轮的方式实现反应容器4的X、Y、Z三个轴线方向运动叠加。

本发明的凸轮设计如下：

确定反应容器4沿XY平面为阿基米德螺线轨迹，Z方向为直线运动；

确定凸轮表面曲线方程；

根据阿基米德螺旋线坐标公式如下：

r＝a+bθ； (1)

该公式为极坐标公式，将其转换为坐标公式为：

X＝r·cosθ；

Y＝r·sinθ； (2)

结合凸轮设计的反转法，定义凸轮604基圆半径为L，则根据反转法，凸轮的曲线为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ； (3)

根据设计目的可知，Z方向为直线运动，设凸轮旋转一周筛网移动量为e，则Z方向方程为：

Z1＝(e·θ)/360； (4)

由此凸轮1表面曲线方程为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ；

Z1＝(e·θ)/360； (5)

带入步骤一模拟测试获得参数值进行计算获得凸轮凹槽6041曲线，比如根据步骤一模拟测试确定上式(1)中的a＝10cm，b＝2cm，基圆半径L＝10cm，e＝10cm，将上述数值代入式(5)并对θ由0到720°依次均匀赋值后，便可得到凸轮旋转2周凸轮的表面曲线如图5所示。

步骤三：根据步骤二确定的曲线加工凸轮凹槽6041。

如图6所示，为方便T型杆后端稳定定位，凸轮与推动杆接触位置设置为凹槽的形式，由于该凸轮截面变化较大，直接进行机械加工难度较大，因此可使用3D打印的方法进行加工成型。

接着根据所设计的凸轮组再设计T型杆605等构件并通过PLC控制系统实现自动化控制，而且T型杆605移动距离太大时可能会由于扭矩太大而变形或者失效，所以需要在设计T型杆605横截面和选材及校核时都应特别注意。

如图1～3所示，所述凸轮驱动组件6中的驱动机构包括依次连接的驱动电机601、传动组件602和直角减速箱603，其中驱动电机601通过传动组件602和直角减速箱603依次传递转矩，所述直角减速箱603的垂直输出端与凸轮604固连。

如图7所示，催化反应模块2的模块壳体两端均设有法兰202，且相邻法兰202通过螺栓螺帽固定后外缘又通过束环203卡合固定，法兰端面与束环203之间设有第一密封圈204，相邻法兰202之间设有第二密封圈205，能够充分保证各个催化反应模块2的连接以及罐体内的密封，且方便安装组合。另外每个催化反应模块2内的反应容器4可以根据光催化剂或催化剂组合的特征、上部模块水流的水量及降落范围、水流的停留时间和筛孔如何防堵塞等因素进行设计、选择及制造，为了便于水流的通畅，反应容器4可以设计成上侧开口的敞开式结构，并且底部具有适宜形状且均匀分布的筛孔。

如图1～2所示，所述进水模块1包括顶盖、分布板101、布水管102、气压表103、进水管104、排出管105等结构，其中分布板101和布水管102设于顶盖内部，且分布板101设于布水管102下方，在所述分布板101上均布有过水孔，由进水管104输入的水经过各个布水管102先落到分布板101上，在经过分布板101上的过水孔落入催化反应模块2，所述顶盖上侧设有气压表103、进水管104和排出管105，所述排出管105根据反应不同可以为排出液体的溢流管或者气体排出管。另外为了便于观察，所述顶盖一侧以及各个模块壳体一侧均设有视窗201，视窗盖内有胶粘密封的无色透明有机玻璃板。

为使设备重心靠近下部，在设备底部采用了固定厚板和加厚的底板形成所述底座7，并且两侧的设备支架和设备底座都通过螺栓固定在加厚底板上并且通过地脚螺栓将加厚底板进行固定，以保证设备的固定和平稳运行。

本发明的工作原理为：

本发明利用凸轮驱动组件6驱动反应容器4摆动实现催化剂颗粒的均匀分布，其中凸轮驱动组件6中的凸轮604外表面设有螺旋状的凸轮凹槽6041，反应容器4外圆周设有圆周凹槽，T型杆605前端横杆嵌入所述圆周凹槽中，后端置于所述凸轮凹槽6041中，各个凸轮604配合转动一方面驱动反应容器4在XY平面内移动，同时由于凸轮凹槽6041为螺旋状，另一方面也驱动反应容器4在Z向的直线移动，从而实现催化剂的动态均匀分布，提高水处理效果。

本发明采用模块化设计且至少采用一个催化反应模块2，当本发明采用多个催化反应模块2时，各个催化反应模块2之间通过法兰202和束环203连接，实际使用时，可根据具体的来水水质、出水要求、催化剂颗粒的属性以及进行预实验法进行预估并留出特殊情况时的处理容量来确定反应模块的总数，从而合理组装成为集成的整体水处理设备。另外在最底部的一个催化反应模块2一侧设置出水管10，出水管10的位置可距离底座7留有一定的高度。而且出水管10附近应当设有水质检测装置，可以是氧化还原电位仪、在线COD测试仪或离子传感器等根据出水的要求进行选择的在线监测仪器。

本发明装置可用于多种类型催化反应设备。

实施例一：

如图1所示，本实施例为光催化厌氧水处理设备，来水由进水模块1中的进水管104输入，依次经过各个催化反应模块2后由下端的出水管10流出。另外如图1～2所示，所述催化反应模块2内设有光源3，所述光源3设于反应容器4上方并通过光源支架301支撑设于模块壳体中，并且所述光源支架301内置电路用于供电。本实施例中置于反应容器4内的催化剂为光催化剂，所述进水模块1上的排出管105用于排出来水流量过大时导致的溢流，也用于排出反应过程中生成的气体产物。

本实施例利用凸轮驱动组件6实现反应容器动作，进而实现光催化剂的动态均匀分布，以使光催化剂与来水充分接触并且充分接受顶部光照达到充分的光催化水处理效果。

实施例二：

如图8所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例在最下层的催化反应模块2上增加了进气管9，每个催化反应模块2的反应容器4内均设有气体喷嘴401，且所述气体喷嘴401通过对应的喷嘴连管402与所述进气管9相连，实际使用时可根据设备的直径大小和每个模块中水层的厚度等具体情形而酌情增加气路和气体喷嘴401的数量。

由于增加了气体喷嘴401，这样各个反应容器4内就可以通入空气或者氧气而成为光催化有氧反应水处理设备。而如果通入的是空气源或氧气源所制备的臭氧气体，那么设备就成为光催化-臭氧耦合水处理设备。为了消除未反应臭氧气体的污染，需要在气体/液体溢流出口处加气液分离器，分离出的液体回流到进水口进入设备继续处理，分离出的气体通过加热使得未反应的臭氧分解为氧气，并且根据剩余气体的组成和含量确定后续的气体分离或处理及达标排放方法。

实施例三：

如图9示，本实施例与实施例二的区别在于：本实施例去掉了光源3，此时反应容器4内为臭氧反应用催化剂，而所述进气管9连接臭氧发生器5，从而形成臭氧反应水处理设备，为了消除未反应的臭氧气体的污染，需要在气体/液体溢流出口处加气液分离器，分离出的液体回流到进水口进入设备继续处理，分离出的气体通过加热使得未反应的臭氧分解为氧气，并且根据剩余气体的组成和含量确定后续的气体分离或处理及达标排放方法。

由上述实施例可知，本发明可根据来水水质和出水要求灵活地选择水处理的方式、调整催化剂组合及其运动轨迹和光源的种类和组合以及增减模块等。而且从根本上克服了悬浮体系光催化反应设备光照不充分、不能连续反应和反应结束后催化剂分离难等问题，又比光催化膜反应设备中的光催化剂膜比表面积高，具有光催化剂更换方便、光催化剂表面形貌更丰富等优点，因此这种模块化集成的新型催化反应设备具有更高的反应效率和操作灵活性，并且能够连续操作和提升了智能化及精细化运行程度，所以有利于实际应用。

Claims (10)

1.一种凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：包括罐体，所述罐体包括上端的进水模块(1)、下端的底座(7)以及中间的催化反应模块(2)，所述催化反应模块(2)包括模块壳体、反应容器(4)和凸轮驱动组件(6)，其中四组凸轮驱动组件(6)沿着圆周方向均匀分布于反应容器(4)外侧，所述凸轮驱动组件(6)包括T型杆(605)、凸轮(604)和驱动机构，所述凸轮(604)通过所述驱动机构驱动旋转，并且所述凸轮(604)外表面设有螺旋状的凸轮凹槽(6041)，所述反应容器(4)外壁设有圆周凹槽，所述T型杆(605)前端横杆嵌入所述圆周凹槽中、后端置于对应凸轮(604)上的凸轮凹槽(6041)中。

2.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述凸轮驱动组件(6)中的驱动机构包括依次连接的驱动电机(601)、传动组件(602)和直角减速箱(603)，所述直角减速箱(603)的垂直输出端与凸轮(604)固连。

3.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述进水模块(1)和底座(7)之间设有依次叠加的多个催化反应模块(2)，所述催化反应模块(2)的模块壳体两端均设有法兰(202)，且相邻模块壳体的法兰(202)通过螺栓螺帽固定后外缘又通过束环(203)卡合固定，法兰端面与束环(203)之间设有第一密封圈(204)，相邻法兰(202)之间设有第二密封圈(205)。

4.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述进水模块(1)包括顶盖、分布板(101)、布水管(102)、气压表(103)、进水管(104)和排出管(105)，其中分布板(101)和布水管(102)设于顶盖内部，且分布板(101)设于布水管(102)下方，在所述分布板(101)上均布有过水孔，所述顶盖上侧设有气压表(103)、进水管(104)和排出管(105)；所述反应容器(4)上侧开口、底部设有筛孔。

5.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述模块壳体内设有光源(3)，所述光源(3)设于反应容器(4)上方并通过光源支架(301)支撑设于模块壳体中，且所述光源支架(301)内置电路。

6.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：最下层催化反应模块(2)设有进气管(9)，每个催化反应模块(2)的反应容器(4)内均设有气体喷嘴(401)，且所述气体喷嘴(401)通过对应的喷嘴连管(402)与所述进气管(9)相连。

7.一种根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：确定反应容器(4)轨迹；

步骤二：设计凸轮凹槽(6041)曲线；

步骤三：加工凸轮凹槽(6041)。

8.根据权利要求7所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：步骤一中，根据反应容器和催化剂以及来水的属性设计反应容器的运动轨迹，然后通过人工模拟测试进行参数调整，并根据人工模拟测试拟合出的方程组和参数设计凸轮表面曲线和结构，确定反应容器(4)为720度的下螺旋曲线的往返运动。

9.根据权利要求8所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：人工模拟测试时，控制模拟反应容器向预先标记好的位置点移动，利用多组具有慢门摄影功能的相机分别对模拟反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面的运动轨迹进行拍照获得光轨轨迹，然后利用Photoshop软件从照片中获得光轨曲线和标尺，并利用Origin软件读取在XY平面、XZ平面和YZ平面位置拍摄的光轨曲线数据点，然后采用Origin软件拟合模拟反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面的运动轨迹方程。

10.根据权利要求8所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：

步骤二中，为实现反应容器(4)的720度下螺旋曲线运动，在反应容器(4)的四周均匀布置四个凸轮(604)，确定凸轮表面曲线方程过程如下：

根据阿基米德螺旋线坐标公式如下：

r＝a+bθ；

该公式为极坐标公式，将其转换为坐标公式为：

X＝r·cosθ；

Y＝r·sinθ；

结合凸轮设计的反转法，定义凸轮(604)基圆半径为L，则根据反转法，凸轮的曲线为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ；

根据设计目的可知，Z方向为直线运动，设凸轮旋转一周筛网移动量为e，则Z方向方程为：

Z1＝(e·θ)/360；

由此凸轮1表面曲线方程为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ；

Z1＝(e·θ)/360；

将各个参数代入获得凸轮表面曲线。

Images