CN114715961A - 一种两栖污水净化车及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种两栖污水净化车及其使用方法，两栖平台可改变浮力大小也可在陆上和水上行走，外壳上侧在为元器件提供防水防尘保护的同时也便于对净化车的清理和打扫，上料件安装于车架上，安装于上料件内部的螺旋杆可将料斗中的化学药剂向上输送并使其从喇叭口溢出到伞形盖上，伞形盖外侧均布安装有八个可翻转的挡板，移动环同轴安装于上料件上并可上下移动，转动环同轴安装于移动环外侧并构成转动副，转动环通过八个连杆分别与对应的滑块连接，从而移动环向上移动可使八个挡板向内翻转合拢，移动环向下移动可使八个挡板向外翻转打开，离心电机可通过齿轮传动结构驱动伞形盖高速旋转，利用离心力将化学药剂均匀地抛撒于水中。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种两栖污水净化车及其使用方法。
背景技术
水域环境治理的方法主要有物理法、化学法和生物法，其中化学法是通过化学反应和传质作用来分离、去除水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的处理方法；采用化学法需要向目标水域中投放化学药剂，利用物理化学作用净化水质，尤其适用于水库、湖泊、河流、池塘等水域的水质净化，目前投放化学药剂时都是采用船载人工投放的方式，不仅占用大量劳动力，投放效率也较低，而且具有一定的危险性；因此，本发明提供了一种两栖污水净化车。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动化程度高、投放效率高、能适应水陆两种工况的两栖污水净化车及其使用方法。
本发明采取的技术方案为：一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于：两栖平台包括车架、侧气囊、中央气囊、驱动单元，其中两个侧气囊分别固定安装于车架下侧的左右两端，中央气囊固定安装于车架下侧并可通过改变体积大小来改变两栖平台的浮力大小，四个驱动单元对称安装于车架的两侧，驱动单元可实现两栖平台在陆上和水上行走；动力及控制单元内部设有锂电池组和控制系统并固定安装于车架上侧；外壳上侧为内高外低的光滑球面结构并固定安装于车架上侧，外壳可使散落于外壳上侧的化学药剂滑落于水中，在为元器件提供防水防尘保护的同时也便于对净化车的清理和打扫；上料件固定安装于车架上侧，上料件下端设有用于盛装化学药剂的料斗，中心设有空心的竖直导向柱，导向柱上端设有喇叭口，螺旋杆转动安装于导向柱内部，螺旋杆可将料斗中的化学药剂向上输送并使其从喇叭口溢出；伞形盖上侧面为八个梯形平面拼接构成中间高外侧低的伞形结构，每个梯形平面外端均转动安装有一个挡板，当八个挡板向内翻转合拢后与伞形盖共同构成一个具有凸沿的八边形圆盘，伞形盖下侧周向均布设有八个导轨，每个导轨上均安装有一个滑块，每个滑块均通过一个第二连杆与对应挡板连接，伞形盖同轴安装于导向柱上端并构成转动副；移动环同轴安装于导向柱外侧并可上下移动，转动环同轴安装于移动环外侧并构成转动副，转动环通过八个第一连杆分别与对应的滑块连接，从而移动环向上移动可使八个挡板向内翻转合拢，移动环向下移动可使八个挡板向外翻转打开；离心电机可通过齿轮传动结构驱动伞形盖高速旋转，利用离心力将化学药剂均匀地抛撒于水中。
作为优选，料斗为圆形的内锥面结构，可使化学药剂在重力作用下进入进料口。
作为优选，导向柱下端周向均布设有三个进料口，可使料斗中的化学药剂从三个方向进行上料，在提高上料效率的同时避免料斗重心偏置的问题。
作为优选，喇叭口的横截面为半圆形，化学药剂从喇叭口溢出后可向四周散落于伞形盖上。
作为优选，螺旋杆外侧设有一个连续的螺旋叶片，螺旋叶片旋转后可用于向上输送化学药剂。
作为优选，伞形盖中心设有一个内齿圈，离心电机上端的小齿轮与内齿圈啮合构成齿轮传动结构。
作为优选，伞形盖上侧的每个梯形平面外端均设有一个低面，挡板向内翻转合拢后，挡板中的平板可压紧于对应低面上侧，使伞形盖上侧的八个梯形平面形成八个平整的平面，从而使化学药剂可顺畅地向外滑动。
本发明的有益效果：(1)本发明具有两栖行驶能力，可在就近的岸边装载化学药剂后直接下水投放，并不需要每次往返码头进行装载，使用方便，同时也能提高投放效率；(2)伞形盖高速旋转可使化学药剂均匀地分散于八个挡板上，八个挡板向外翻转打开后，化学药剂在离心力的作用下均匀地向外抛撒于水中，相比于人工投放，本发明的离心抛撒方式可使药剂投放的更均匀，药剂散布面积更大，投放效率更高；(3)中央气囊的浮力大小可根据净化车的负载进行调整；当载荷较大时，气泵可向中央气囊中充入空气，使中央气囊的体积变大，浮力增大使净化车向上浮起，吃水线下降，有助于安全行驶；当载荷较小时，气泵可排出中央气囊中的空气，使中央气囊的体积减小，浮力减小使净化车向下移动，吃水线上升，有助于降低净化车重心，提高稳定性；并且调整浮力可使四个车轮始终浸入水中，从而四个车轮可为净化车提供充足动力，提高净化车在水中的行驶效率；(4)凸轮的外曲面由长径面、短径面和过渡面构成，八个拨水板始终与凸轮的外曲面接触，从而通过调整凸轮的定位角度，使车轮在转动时，八个拨水板可进行周期性地伸出和缩回，实现陆上行驶模式和水上行驶模式的自由切换，并不需要额外增加水上驱动设备，也不需要将车轮进行折叠收纳，具有原理简单、使用方便、造价低廉的优势；(5)四个车轮均可提供动力，在洪涝灾区等路况和地形都比较复杂的地方，四轮驱动能明显提升车辆的脱困能力，甚至在半湿半干的泥泞沼泽地带，防滑条无法为车轮提供有效抓地力时，通过调整凸轮的旋转角度，使与凸轮过渡面接触的拨水板处于车轮下侧，依靠拨水板增大车轮的抓地力，可有效提升净化车在复杂路况的通过性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明去除外壳后的整体结构示意图。
图3为驱动单元的局部放大结构示意图。
图4为陆上行走时驱动单元的局部剖面结构示意图。
图5为水上行走时驱动单元的局部剖面结构示意图。
图6为药剂投放装置的纵向剖面结构示意图。
图7为电动执行器安装位置的局部放大示意图。
图8为上料件的结构示意图。
图9为伞形盖的结构示意图。
附图标号：1车架、1.1支腿、2侧气囊、3驱动单元、4中央气囊、5外壳、6上料件、 6.1底板、6.2料斗、6.3进料口、6.4导向柱、6.5执行器安装台、6.6电机安装台、6.7喇叭口、7挡板、7.1支杆、8动力及控制单元、9气泵、10驱动电机、11小链轮、12链条环、 13拨水板、13.1滑轮、14车轮、14.1防滑条、15大链轮、16换向电机、17凸轮、17.1导槽、18拉杆、18.1导轮、19上料电机、20移动环、21转动环、21.1第一连接耳、22离心电机、23第一连杆、24滑块、25第二连杆、26伞形盖、26.1导轨、26.2内齿圈、26.3安装空位、26.4第二连接耳、27小齿轮、28螺旋杆、29电动执行器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2所示，一种两栖污水净化车及其使用方法，主要包括车架1、侧气囊2、驱动单元3、中央气囊4、外壳5、上料件6、挡板7、动力及控制单元8、气泵9、驱动电机10、小链轮11、链条环12、拨水板13、车轮14、大链轮15、换向电机16、凸轮17、拉杆18、上料电机19、移动环20、转动环21、离心电机22、第一连杆23、滑块24、第二连杆25、伞形盖26、小齿轮27、螺旋杆28、电动执行器29，其中车架1整体为方形，其下侧四个角的位置设有四个支腿，每个支腿与车架1之间均通过一个三角形筋板进行结构加固，车架1 中间位置设有一个圆孔，车架1四角位置各设有一个矩形缺口，动力及控制单元8内部设有锂电池组和控制系统，动力及控制单元8固定安装于车架1上侧。
如图2所示，所述的驱动单元3数量为四个，并分别对称安装于车架1的两侧，四个驱动单元3可驱动净化车在陆上和水上行走；所述的侧气囊2数量为两个，分别固定安装于车架1下侧的左右两端，侧气囊2中充满空气，当净化车在水上行驶时，两个侧气囊2可为净化车提供左右对称的浮力；所述的中央气囊4纵向固定安装于车架1下侧的中间位置，中央气囊4前后两端均为三角形，便于将部分水流分开使其向两侧流动，中央气囊4前后两端的下侧还设有圆弧，可使部分水流从中央气囊4下侧流过，减小阻力的同时也能为净化车提供向上的支撑力，中央气囊4为可压缩折叠的结构，其侧面设有多个结构相同的波纹面，便于中央气囊4改变其体积的大小，从而调节净化车的整体浮力；所述的气泵9固定安装于车架1的上侧后端，气泵9可实现中央气囊4的充气和放气；当净化车载荷较大时，气泵9可向中央气囊4中充入空气，使中央气囊4的体积变大，浮力增大使净化车向上浮起，吃水线下降，有助于安全行驶；当净化车载荷较小时，气泵9可排出中央气囊4中的空气，使中央气囊4的体积减小，浮力减小使净化车向下移动，吃水线上升，有助于降低净化车重心，提高稳定性。
如图2、图3所示，所述四个驱动单元3的结构相同，每个驱动单元3包括驱动电机10、小链轮11、链条环12、拨水板13、车轮14、大链轮15、换向电机16、凸轮17、拉杆18，以净化车前端左侧的驱动单元3为例，驱动电机10内部集成有编码器和刹车，从而可进行精确的角度转动和刹车定位，驱动电机10通过螺钉固定安装于车架1前端左侧，小链轮11与驱动电机10的输出轴同轴紧固连接；所述的车轮14为圆柱形，车轮14通过一个轴承安装于支腿1.1下端外侧并构成转动副，车轮14内侧同轴固定设置有一个大链轮15；所述的链条环12为封闭的环状链条结构，链条环12安装于小链轮11和大链轮15之间构成链条传动结构，从而驱动电机10可通过链条传动结构驱动车轮14的转动和刹车；所述的换向电机16内部集成有编码器和刹车，从而可进行精确的角度转动和刹车定位，换向电机16固定安装于支腿1.1下端内侧，并且换向电机16的输出轴与车轮14同轴心但无接触。
如图3、图4、图5所示，所述的车轮14内部为中空结构，其圆柱面上径向均布设有八个贯通的矩形空槽，每个矩形空槽的内侧均设有八个梯形凸起，梯形凸起用于加固矩形空槽的强度，车轮14的圆柱外侧面上还均布设置有八个防滑条14.1，防滑条14.1为橡胶材质并且其横截面为梯形，防滑条14.1用于增强车轮14的抓地力，防止净化车在泥泞道路上陷车；所述凸轮17的外曲面由长径面、短径面和过渡面构成，凸轮17的横向中间位置设置有一个环形的导槽17.1，导槽17.1的路径与凸轮17外曲面等间距，导槽17.1的截面为T形结构；凸轮17安装于车轮14内部，并且短径面与换向电机16的输出轴同轴紧固连接，从而换向电机16可实现凸轮17的精确角度转动和锁止定位。
每个驱动单元3中均包含八个拨水板13，所述拨水板13的外端为板状结构，且板状结构的横截面尺寸与车轮14上矩形空槽的尺寸相等，八个拨水板13分别对应安装于车轮14外侧圆柱面上的八个矩形空槽中并构成移动副，拨水板13的内端设有两个滑轮13.1，两个滑轮13.1均可自由转动；每个驱动单元3中均包含八个拉杆18，八个拉杆18的外端分别与一个拨水板13的内端转动连接，且拉杆18安装于对应拨水板13内端两个滑轮13.1之间，每个拉杆18内端均设置有两个导轮18.1，两个导轮18.1同轴且分别位于拉杆18的左右两侧，每个导轮均安装于导槽17.1中，并可在导槽17.1中滑动，从而在八个拉杆18的作用下，八个拨水板13内端的滑轮13.1始终与凸轮17的外曲面接触，其中与长径面接触的拨水板13 可从车轮14内向外伸出，与短径面接触的拨水板13会完全缩回车轮14内部，与过渡面接触的拨水板13处于缩回或伸出的过程中。
如图8所示，所述的上料件6下端为圆盘形的底板6.1，底板6.1上周向均布设有六个螺栓安装孔，底板6.1上侧设有料斗6.2，料斗6.2为圆形的内锥面结构，料斗6.2可用于盛装净化水质所需的化学药剂，上料件6的中心竖向设有外表光滑的导向柱6.4，导向柱6.4内部为光滑的空腔圆柱面，导向柱6.4下端周向均布设有三个进料口6.3，三个进料口6.3使料斗6.2与导向柱6.4内部连通，导向柱6.4上端外侧面设有两个执行器安装台6.5和一个电机安装台6.6，两个执行器安装台6.5的位置关于导向柱6.4的轴心成中心对称，电机安装台6.6位于两个执行器安装台6.5之间，导向柱6.4顶端设有喇叭口6.7，喇叭口6.7 的横截面为半圆形。
如图6所示，所述的上料件6通过六个螺栓固定安装于车架1上侧中间位置；所述的螺旋杆28外侧设有一个连续的螺旋叶片，螺旋杆28同轴安装于导向柱6.4内部并构成转动副，螺旋杆28下端穿过车架1中间位置的圆孔；所述的上料电机19内部集成有编码器和刹车，从而可进行精确的角度转动和刹车定位，上料电机19固定安装于车架1下侧，并且上料电机 19的输出轴与螺旋杆28下端同轴紧固连接，从而上料电机19可驱动螺旋杆28的转动，将料斗6.2中的化学药剂提升至喇叭口6.7的位置。
如图9所示，所述伞形盖26的上侧面为八个梯形平面拼接构成中间高外侧低的伞形结构，每个梯形平面的外端均设有一个低面，每个低面的外端均设有一个安装空位26.3和两个同轴的第二连接耳26.4，并且两个第二连接耳26.4分别位于对应安装空位26.3的两端，每个梯形平面的下侧均对应设置有一个导轨26.1，伞形盖26中心位置设有一个光滑圆孔，光滑圆孔的下侧设有一个内齿圈26.2，伞形盖26中心的光滑圆孔同轴安装于导向柱6.4上端并构成转动副。
如图7所示，所述的离心电机22固定安装于电机安装台6.6上，小齿轮27与离心电机22的输出轴同轴紧固连接，并且小齿轮27与内齿圈26.2啮合构成齿轮传动结构，从而离心电机22可驱动伞形盖26的圆周转动；所述的移动环20中心设有光滑圆孔，外侧设有光滑的回转槽，移动环20同轴安装于导向柱6.4的外侧并可上下移动；所述的转动环21同轴安装于移动环20外侧的回转槽中并可自由转动，转动环21外侧周向均布设有八个第一连接耳21.1；所述电动执行器29的数量为两个，两个电动执行器29分别固定安装于两个执行器安装台6.5上，两个电动执行器29下侧的伸出端均与移动环20上侧固定连接，从而两个电动执行器29可实现移动环20的上下移动和定位，两个电动执行器29可使移动环20的受力对称，从而避免移动环20在上下移动时因出现偏矩而导致磨损和卡死。
如图6所示，所述挡板7的数量为八个，每个挡板7均是由平板和竖板构成的一个整体，并且平板和竖板相互垂直，每个挡板7外端下侧的中间位置均设有一个支杆7.1，八个挡板7 分别对应安装于安装空位26.3上，并且每个挡板7的外端下侧均与对应的两个第二连接耳 26.4转动连接，从而八个挡板7均与伞形盖26构成转动副，当八个挡板7向内翻转合拢后，每个挡板7中的平板可压紧于伞形盖26上对应梯形平面外端的低面上侧，从而使伞形盖26 上侧的八个梯形平面形成八个平整的平面，此时八个挡板7中的八个竖板两端相互接触并围成一个封闭的八边形圆盘凸沿。
所述滑块24的数量为八个，每个滑块24均安装于一个导轨26.1上并构成移动副，每个滑块24下侧均设有一个圆孔；所述第一连杆23的数量为八个，每个第一连杆23下端均与一个对应的第一连接耳21.1转动连接，每个第一连杆23上端均与对应滑块24下侧的圆孔连接并构成转动副；所述第二连杆25的数量为八个，每个第二连杆25内端均与对应滑块24下侧的圆孔连接并构成转动副，每个第二连杆25外端均与对应的支杆7.1下端连接并构成转动副；从而两个电动执行器29收缩并驱动移动环20向上移动时，转动环21向上移动并通过第一连杆23推动滑块24向外移动，向外移动的滑块24通过第二连杆25驱动挡板7向内翻转合拢；两个电动执行器29伸长并驱动移动环20向下移动时，八个挡板7便会同时向外翻转打开。
所述的外壳5固定安装于车架1上侧，外壳5上侧为内高外低的光滑球面结构，可使散落于外壳5上侧的化学药剂滑落于水中，在为驱动单元3、动力及控制单元8、气泵9提供防水防尘保护的同时也便于对净化车的清理和打扫。
净化车在陆上行走的方法：如图1、图4所示，四个驱动单元3中的换向电机16驱动对应凸轮17转动并使其长径面指向正上方后锁止定位，此时，四个车轮14上半圆的拨水板13 均从车轮14内向外伸出，四个车轮14下半圆的拨水板13会完全缩回车轮14内部，从而使四个车轮14的下侧圆柱面均与地面接触并为净化车提供支撑；随着车轮14的转动，其内部的拨水板13也会周期性地进行移动，但车轮14下侧圆柱面始终与地面接触。
四个驱动电机10分别驱动四个车轮14同时向前转动时，净化车在陆上可径直向前行驶；四个车轮14同时向后转动时，净化车径直向后倒退；左侧两个车轮14向前转动，右侧两个车轮14向后转动时，净化车原地顺时针转动；左侧两个车轮14向后转动，右侧两个车轮14 向前转动时，净化车原地逆时针转动。
净化车在水上行走的方法：如图2、图5所示，四个驱动单元3中的换向电机16驱动对应凸轮17转动并使其长径面指向正下方后锁止定位，此时，四个车轮14下半圆的拨水板13 均从车轮14内向外伸出，四个车轮14上半圆的拨水板13会完全缩回车轮14内部，从而在四个车轮14浸入水中并转动时，车轮14下半圆向外伸出的拨水板13可拨动水流动，由于车轮14上半圆的拨水板13缩回车轮14内部，因此通过拨水的反作用力实现净化车在水上的移动。
四个驱动电机10分别驱动四个车轮14同时向前转动时，净化车在水上可径直向前划动；四个车轮14同时向后转动时，净化车径直向后划动；左侧两个车轮14向前转动，右侧两个车轮14向后转动时，净化车原地顺时针转动；左侧两个车轮14向后转动，右侧两个车轮14 向前转动时，净化车原地逆时针转动。
净化车在水上投放化学药剂的方法：如图2、图6所示，首先两个电动执行器29收缩，使八个挡板7处于向内翻转合拢的状态；然后料斗6.2中的化学药剂在重力作用下通过三个进料口6.3进入到导向柱6.4内部，上料电机19驱动螺旋杆28转动，从而螺旋杆28可将化学药剂持续地向上推送，当一个投放单位的化学药剂从喇叭口6.7上侧溢出并向四周散落于伞形盖26上侧后，电机19停止转动；之后离心电机22通过齿轮传动结构驱动伞形盖26高速旋转，在离心力的作用下，伞形盖26上侧的化学药剂均匀地移动至八个挡板7上；在伞形盖26保持高速转动的条件下，两个电动执行器29同时伸长，使八个挡板7同时向外翻转打开，八个挡板7上的化学药剂在离心力的作用下向外抛撒于水中，从而完成化学药剂的投放动作，重复上述投放动作直至料斗中的化学药剂投放完毕。
Claims (7)
1.一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于，主要包括：
两栖平台，包括车架、侧气囊、中央气囊、驱动单元，其中两个侧气囊分别固定安装于车架下侧的左右两端，中央气囊固定安装于车架下侧并可通过改变体积大小来改变两栖平台的浮力大小，四个驱动单元对称安装于车架的两侧，驱动单元可实现两栖平台在陆上和水上行走；
动力及控制单元，其内部设有锂电池组和控制系统并固定安装于车架上侧；
外壳，其上侧为内高外低的光滑球面结构并固定安装于车架上侧，外壳可使散落于外壳上侧的化学药剂滑落于水中，在为元器件提供防水防尘保护的同时也便于对净化车的清理和打扫；
上料件，固定安装于车架上侧，上料件下端设有用于盛装化学药剂的料斗，中心设有空心的竖直导向柱，导向柱上端设有喇叭口，螺旋杆转动安装于导向柱内部，螺旋杆可将料斗中的化学药剂向上输送并使其从喇叭口溢出；
伞形盖，其上侧面为八个梯形平面拼接构成中间高外侧低的伞形结构，每个梯形平面外端均转动安装有一个挡板，当八个挡板向内翻转合拢后与伞形盖共同构成一个具有凸沿的八边形圆盘，伞形盖下侧周向均布设有八个导轨，每个导轨上均安装有一个滑块，每个滑块均通过一个第二连杆与对应挡板连接，伞形盖同轴安装于导向柱上端并构成转动副；
移动环，同轴安装于导向柱外侧并可上下移动，转动环同轴安装于移动环外侧并构成转动副，转动环通过八个第一连杆分别与对应的滑块连接，从而移动环向上移动可使八个挡板向内翻转合拢，移动环向下移动可使八个挡板向外翻转打开；
离心电机，可通过齿轮传动结构驱动伞形盖高速旋转，利用离心力将化学药剂均匀地抛撒于水中。
2.根据权利要求1所述的一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于：所述料斗为圆形的内锥面结构，可使化学药剂在重力作用下进入进料口。
3.根据权利要求1所述的一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于：所述导向柱下端周向均布设有三个进料口，可使料斗中的化学药剂从三个方向进行上料，在提高上料效率的同时避免料斗重心偏置的问题。
4.根据权利要求1所述的一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于：所述喇叭口的横截面为半圆形，化学药剂从喇叭口溢出后可向四周散落于伞形盖上。
5.根据权利要求1所述的一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于：所述的螺旋杆外侧设有一个连续的螺旋叶片，螺旋叶片旋转后可用于向上输送化学药剂。
6.根据权利要求1所述的一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于：所述的伞形盖中心设有一个内齿圈，离心电机上端的小齿轮与内齿圈啮合构成齿轮传动结构。
7.根据权利要求1所述的一种两栖污水净化车及其使用方法，其特征在于：所述伞形盖上侧的每个梯形平面外端均设有一个低面，挡板向内翻转合拢后，挡板中的平板可压紧于对应低面上侧，使伞形盖上侧的八个梯形平面形成八个平整的平面，从而使化学药剂可顺畅地向外滑动。
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