CN113104440B - 一种泵吸切割式水下垃圾收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泵吸切割式水下垃圾收集装置，涉及海洋垃圾处理技术领域，包括泵出料口、泵身、泵入料口、电机、钢制刀片、垃圾盖、垃圾箱、钢片式滤网，本发明提高效率的同时扩大了垃圾处理范围，泵吸原理简单，比起机械抓取大大降低了成本，采用切割泵，具有切碎垃圾的功能，扩大了处理垃圾尺寸的范围，节省了存储垃圾的空间。通过本发明的实施，解决了现有技术效率低下、结构复杂难以控制等问题，可以更加灵活地对海底垃圾进行收集清理；本发明具有效率高、原理简单易实现、清扫范围广的优点。

Description

一种泵吸切割式水下垃圾收集装置

技术领域

本发明涉及海洋垃圾处理领域，尤其涉及一种泵吸切割式水下垃圾收集装置。

背景技术

海岸带内长期存在大量不可降解、危害生态安全的塑料垃圾。现有技术主要对应于海面垃圾，对于海中、海底垃圾并无实用的收集和清理方案。现有的海底垃圾清理方案主要依靠人工拾取，存在效率低下，安全性差等问题。针对海底的垃圾收集和清理装置还需进一步开发。影响海底垃圾收集装置效率的因素主要有：收集效率，装载效率，智能程度等。申请号为201910713798.7的专利公开了一种海底垃圾清理机器人，主要利用机械臂进行水下垃圾的清理，其清扫效率较低，且机械传动复杂，控制难度大。申请号为202020638724.X的专利公开了一种水利工程用垃圾清理装置专利，利用船体进行垃圾清理，其清理方式主要是通过输送带传输垃圾，针对悬浮的塑料瓶等轻型垃圾有较好的收集效果，但对于水下垃圾清理效果较差。申请号为202010750699.9的专利公开了一种水下垃圾清理机器专利，使用拨爪进行垃圾的收集，但这种收集方式效率较不稳定，容易出现机械卡顿或垃圾缠绕在拨爪上的情况，不能对海底各种各样的垃圾进行收集。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种泵吸切割式水下垃圾收集装置，提高海底垃圾收集清理效率的同时扩大垃圾处理范围。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有的海底垃圾收集装置效率低下、结构复杂、难以控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种泵吸切割式水下垃圾收集装置，包括垃圾箱、泵身和泵出料口；所述泵出料口的一端连接所述泵身，另一端连接所述垃圾箱。

进一步地，所述泵身内设有切割泵。

进一步地，所述切割泵包括泵和钢制刀片，所述钢制刀片设置在所述泵身的进口端。

进一步地，所述泵身内还设有电机，所述钢制刀片通过所述电机驱动。

进一步地，所述泵身的进口端还设有泵入料口，垃圾通过所述泵入料口进入所述泵身。

进一步地，所述垃圾箱上设有垃圾盖。

进一步地，所述垃圾箱中还设有钢片式滤网。

进一步地，所述泵身设有多个，多个所述泵身均匀设置在所述垃圾箱的外围。

进一步地，所述垃圾箱悬浮于水中。

进一步地，所述垃圾箱和/或所述泵身还设有水下传感器，所述水下传感器用于测量所述垃圾箱和/或所述泵身周边的垃圾浓度。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：

(1)本发明采用泵吸原理，收集效率高。避免了复杂的机械结构，原理简单易实现，不仅大大提升了垃圾收集的效率，成本也比机械臂抓取的方式大大降低。

(2)本发明采用切割泵，垃圾存储效率高。可以忽略垃圾尺寸大小、形状等因素的影响，收集装置适用的垃圾种类更广泛；大大节省了垃圾存储的空间，垃圾存储效率更高，每次装满垃圾收回前可以清扫更大的面积。

(3)本发明采用滤网垃圾箱，避免海水占用空间。简单方便地及时排出海水，防止海水在垃圾箱中占用空间，提高了垃圾箱空间利用率。减轻了收回时的重量，提高了每一次布放的清理效果，减少了布放次数，降低了经济成本。

(4)本发明的垃圾收集装置悬浮于水中，悬浮式的设计更有利于收集装置在海洋中的移动，减少对海洋底部的扰动；同时，本发明的垃圾收集装置上还设有水下传感器，可以对垃圾装置周边的污染物浓度进行监控，并将测量结果发送给使用者。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明垃圾收集装置主视图；

图2是本发明垃圾收集装置仰视图；

图3是本发明垃圾收集装置轴测图；

图4是本发明泵身主视图；

图5是本发明泵身仰视图；

图6是本发明垃圾箱主视图；

图7是本发明垃圾箱仰视图；

其中，1-泵出料口、2-泵身、3-泵入料口、4-电机、5-钢制刀片、6-垃圾盖、7-垃圾箱、8-钢片式滤网。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1-7所示，本发明提供的一种泵吸切割式水下垃圾收集装置，包括泵出料口1、泵身2、泵入料口3、电机4、钢制刀片5、垃圾盖6、垃圾箱7、钢片式滤网8。泵身2内设有切割泵，切割泵包括泵和钢制刀片5，钢制刀片5设置在泵身2的进口端。泵身2内还设有电机4，钢制刀片5通过电机4驱动。泵身2的进口端还设有泵入料口3，垃圾通过泵入料口3进入泵身2。垃圾箱7上设有垃圾盖6。垃圾箱7中还设有钢片式滤网8。泵身2设有4个，均匀设置在垃圾箱7的外围。垃圾箱7悬浮于水中，垃圾箱7和/或所述泵身2还设有水下传感器，可以对垃圾装置周边的污染物浓度进行监控，测量周边的垃圾浓度，并将测量结果发送给使用者。

本实施例采用滤网垃圾箱-切割泵吸复合机构作为海底垃圾收集装置。采用泵吸的方式收集垃圾清扫效率更高，使用泵来产生负压，将垃圾从泵的泵吸口吸入，大大提高了垃圾收集效率。采用Φ260mm的大直径泵吸口，保证塑料瓶能水平姿态被吸入，处理垃圾尺寸范围广。切割泵来切碎垃圾节省垃圾存储空间。泵吸口有旋转切割刀片，垃圾进入泵吸口后被切成碎片后通过软管从切割泵送到垃圾箱存储。可以忽略垃圾尺寸大小、形状等因素的影响，且垃圾被切碎后存储效率更高。本装置中有4个切割泵对称地分布在垃圾箱周围，避免吸力力矩带来装置水平轴向的旋转。滤网垃圾箱避免海水占用存储空间。使用滤网垃圾箱，随着垃圾的进入，海水自然逐渐排出，不会占用存储垃圾的空间。根据切割泵切碎后垃圾的尺寸选定合适的滤网，使垃圾不会漏出，同时海水能顺利排出。本实施例中基于泵的有效功率、轴功率以及效率的表达式，根据泵的扬程、质量流量和重力加速度等数据，计算出了海水泵在工作时的有效功率、轴功率以及在不同功率下的效率，可以得到最适合海水中泵吸水下废弃物的功率区间。基于流体力学理论，在solid works中建立了收集装置模型，并导入到ANSYS Fluent软件中进行数值模拟，得到了收集装置工作时周围的流场，仿真研究表明，海水泵附近流畅速度较快，局部压力小，可以有效地吸起水下废弃物。

本实施例中的垃圾收集装置的作业流程如下：

1、入水：在入水过程中，开启清扫机器人本体上垃圾箱7内的泵，将垃圾箱7内的空气，随着海水的排出而排出。

2、作业：操作人员启动泵，产生负压，垃圾在压力作用下从泵入料口3进入。

3、垃圾切割：垃圾经过泵吸口时，泵吸口的旋转切割钢制刀片5对垃圾进行切割，将垃圾切割为垃圾碎片。

4、垃圾传输：经过切割后的垃圾碎片传输到垃圾箱7进行储存。

5、海水排出：在垃圾箱7中，钢片式滤网8将垃圾碎片保留在垃圾箱7中，不会漏出；海水通过钢片式滤网8自然排出。

6、空仓：垃圾箱7底部设置有一开仓口，操作人员旋转手轮，将垃圾箱7底部的封盖打开；垃圾箱7内的泥沙、塑料瓶等随即倾倒在甲板上，通过垃圾箱7底部开口，向垃圾箱7内冲水，清除其内部剩余的泥沙或垃圾，手动将塑料瓶等挑拣出去。

与现有技术相比，本发明的垃圾收集装置，采用泵吸原理，收集效率高，使用泵吸的方式收集垃圾，原理简单，易于实现，利用负压主动收集，收集速度快、效率高。采用切割泵，垃圾存储效率高，利用切割泵首先将吸入的垃圾切碎，再进行存储，可以忽略垃圾尺寸大小、形状等因素的影响，且大大节省了垃圾存储的空间，垃圾存储效率更高。采用滤网垃圾箱，避免海水占用空间，使用滤网垃圾箱存储垃圾，随着垃圾的进入，海水自然逐渐排出，不用另外的操作。简单方便地及时排出海水，防止海水在垃圾箱中占用空间，提高了垃圾箱空间利用率。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种泵吸切割式水下垃圾收集装置，其特征在于，包括垃圾箱、泵身和泵出料口；所述泵出料口的一端连接所述泵身，另一端连接所述垃圾箱；

所述垃圾箱被设置为悬浮在水中；

所述泵身具有泵入料口，所述泵身被设置为使用泵来产生负压，将垃圾从所述泵身的所述泵入料口吸入；

所述泵身内设置有切割泵，所述切割泵包括泵和钢制刀片，所述钢制刀片设置在所述泵身的进口端；所述切割泵被配置为将所有进入所述泵身的所述垃圾切成碎片；

其中，所述泵身的数量设置为四个，四个所述泵身对称地分布在所述垃圾箱的周围。

2.如权利要求1所述的泵吸切割式水下垃圾收集装置，其特征在于，所述泵身内还设有电机，所述钢制刀片通过所述电机驱动。

3.如权利要求1所述的泵吸切割式水下垃圾收集装置，其特征在于，所述垃圾箱上设有垃圾盖。

4.如权利要求3所述的泵吸切割式水下垃圾收集装置，其特征在于，所述垃圾箱中还设有钢片式滤网。

5.如权利要求1所述的泵吸切割式水下垃圾收集装置，其特征在于，所述垃圾箱和/或所述泵身还设有水下传感器，所述水下传感器用于测量所述垃圾箱和/或所述泵身周边的垃圾浓度。

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