CN216018576U - 水轮机和曝气机的联用装置及具有其的养殖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水轮机和曝气机的联用装置及具有其的养殖系统，其中，曝气机包括长度方向与水平方向一致的转轴和多个沿转轴长度方向间隔设置的叶轮；水轮机包括水轮组件、传动轴和机壳，机壳具有第一腔体、均与第一腔体连通的第一进口和第一出口，水轮组件设在第一腔体内，传动轴一端与水轮组件连接，另一端穿过机壳与转轴连接；排水管位于水轮机下方且具有第二腔体、均与第二腔体连通的第二进口和第二出口，第二进口与第一出口连接，第二腔体内径自第二进口往第二出口方向增大，第二出口朝水平方向设置。将曝气机和水轮机设在养殖箱和尾水处理池之间，养殖箱的尾水经排放管流向水轮机，继而驱动曝气机运转，实现无能耗的曝气增氧，节能环保。

Description

水轮机和曝气机的联用装置及具有其的养殖系统

技术领域

本实用新型涉及水产养殖技术领域，特别涉及一种水轮机和曝气机的联用装置及具有其的养殖系统。

背景技术

给水体曝气增氧是水产养殖的普遍做法，现有的曝气机都是用电来驱动，长期开动曝气机所产生的电费构成了水产养殖动力成本的主要部分。近年来，陆基箱式循环水养殖模式，作为十大农业引领性技术之一，尽管采用了独立的尾水净化设施对循环使用的养殖尾水进行处理，在很多情况下同样需要在尾水净化设施中对尾水进行持续曝气增氧，大量消耗电能，这对于水产企业而言，无疑是提升经营效益的一大难题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种水轮机和曝气机的联用装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

另外，本实用新型还提供一种具有上述水轮机和曝气机的联用装置的养殖系统。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种水轮机和曝气机的联用装置，其包括：曝气机，其包括转轴和叶轮，所述叶轮设有多个且沿着转轴的长度方向间隔设置，所述转轴的长度方向与水平方向一致；水轮机，其包括水轮组件、传动轴和机壳，所述机壳具有第一腔体、第一进口和第一出口，所述第一进口和第一出口均与第一腔体连通，所述水轮组件设在第一腔体内，所述传动轴的一端与水轮组件同轴连接，传动轴的另一端穿过机壳并与所述转轴传动连接；排水管，其位于所述水轮机的下方，所述排水管具有第二腔体、第二进口和第二出口，所述第二进口和第二出口均与第二腔体连通，所述第二进口与第一出口连接，所述第二腔体的内径自第二进口往第二出口方向逐渐增大，所述第二出口朝水平方向设置。

本实用新型至少具有如下的有益效果：水轮组件设在机壳的第一腔体内，通过传动轴与曝气机的转轴连接，在水流进第一腔体内，驱使水轮组件旋转，进而驱动曝气机运作，实现无能耗的曝气增氧；而且，排水管位于水轮机的下方，通过第二进口与水轮机的第一出口连接，且排水管的内径自第二进口往第二出口方向增大，能够减少水轮组件后侧的水流阻力，从而提高水轮机的效率，并且，排水管的第二出口朝水平方向设置，在第二出口没入水中并与水流方向一致时，能进一步提高水轮机的工效，实现水能最大化利用。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水轮组件包括转轮和导流件，所述转轮和导流件均与传动轴同轴设置，所述导流件位于转轮和第一进口之间，所述导流件与机壳连接，所述转轮与传动轴连接。水轮组件包括转轮和导流件，导流件位于转轮和第一进口之间，也即位于转轮的前侧，导流件驱使水流方向发生偏转流进第一腔体，以提高水对转轮的冲击力，进而提高水力效率。

作为上述技术方案的进一步改进，所述机壳包括依次连接的第一进水段、第二进水段和尾部扩散段，所述导流件位于第一进水段，所述转轮位于第二进水段，所述第一进水段的内径自第一进口往第一出口方向变小，所述第二进水段与第一进水段连接，且第二进水段的内径与第一进水段的最小内径一致；所述尾部扩散段的内径自第一进口往第一出口的方向变大，所述第一出口设在尾部扩散段且朝下设置。

机壳包括第一进水段、第二进水段和尾部扩散段，第一进水段的内径自第一进口往第一出口方向变小，呈收缩态势，能提供局部水流速度，从而提升传动轴的转速和有效功率；尾部扩散段的内径自第一进口往第一出口方向变大，且第一出口设在尾部扩散段并朝下设置，促使水在流进尾部扩散段时因阻力减少和重力作用而流速增加，从而促使更多的水流进水轮机内，加快水轮组件的转速。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导流件包括导流片，所述导流片设有四块且绕传动轴均匀设置，导流片的导流面与传动轴的轴向所成的夹角为15°。如此设计，能够提高水对转轮的冲击能量，从而提高水力效率。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转轮包括叶轮片，所述叶轮片设有四块且绕传动轴均匀设置，叶轮片的导流面与传动轴的轴向所成的夹角为25°。如此设计，能够有效将水的能量转化为机械能，提升传动轴的传动效率。

作为上述技术方案的进一步改进，所述传动轴与转轴通过法兰连接。采用法兰进行连接，实现传动轴和转轴之间快速安装与拆卸，易于维护。

作为上述技术方案的进一步改进，所述排水管设有第一法兰，所述机壳设有第二法兰，所述第一法兰和第二法兰均呈水平设置，第一法兰能相对第二法兰绕上下延伸的轴线转动且可拆连接。排水管设置水平的第一法兰，机壳设置水平的第二法兰，在排水管和机壳连接时，可通过旋转排水管，调节排水管的第二出口相对机壳的方向，从而确保第二出口与尾水处理池的水流方向一致。

作为上述技术方案的进一步改进，所述排水管包括依次连接的第一排水段、弯折段和第二排水段，所述第一排水段设有所述第一法兰，所述第一排水段的轴向与竖直方向一致，所述第二排水段的轴向与水平方向一致。排水管采用如此结构，能够实现从水轮机流出的水90°转向流进尾水处理池，有利于确保排水管排放的水与尾水处理池的水的流动方向一致。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二出口的开口方向垂直于所述转轴的轴向。在转轴带动叶轮旋转时，叶轮能对水体进行曝气增氧，并驱动水体朝垂直于转轴轴向的方向流动，而第二出口的开口方向与水流方向一致，能降低第二出口的阻力，能进一步提高水轮机的工效。

第二方面，本实用新型还提供一种养殖系统，其包括如上所述的水轮机和曝气机的联用装置、养殖箱、尾水处理池和排放管；所述养殖箱设有排放口，所述排放管具有进水口和排水口，所述进水口与排放口连接，所述水轮机的第一进口与排水口连接，所述排放口高于尾水处理池，所述排水管的第二出口没入尾水处理池的液面，所述排水管的第二出口朝向尾水处理池内的水的流动方向。养殖箱的排放口高于尾水处理池，存在水头差，在养殖箱所排放的水流进水轮机后，水轮机带动曝气机工作，实现无能耗曝气增氧，排水管的第二出口没入尾水处理池的液面，且出口方向与尾水处理池的水流方向一致，能降低第二出口的阻力，以改善水轮机效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；

图1是本实用新型所提供的水轮机和曝气机的联用装置中，其一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型所提供的水轮机的内部结构示意图；

图3是本实用新型所提供的水轮机的外部结构示意图；

图4是本实用新型所提供的养殖系统的结构示意图。

附图中标记如下：100、曝气机；110、叶轮；120、转轴；200、水轮机；210、机壳；211、第一进水段；212、第二进水段；213、尾部扩散段；220、水轮组件；221、导流件；222、转轮；230、传动轴；240、排水管；250、密封件；260、轴承；300、养殖箱；400、尾水处理池；500、排放管；600、支撑件；710、第一法兰；720、第二法兰。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个及以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

需要说明的是，附图中Y方向是由水轮机和曝气机的联用装置的左侧指向右侧；Z方向是由水轮机和曝气机的联用装置的下侧指向上侧。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图4，下面对本实用新型的水轮机和曝气机的联用装置及具有其的养殖系统举出若干实施例。

如图1和图3所示，本实用新型实施例一提供了一种水轮机和曝气机的联用装置，其包括曝气机100、水轮机200和排水管240。

其中，曝气机100包括转轴120和叶轮110，所述叶轮110设有多个且沿着转轴120的长度方向按照均匀或非均匀的间隔进行设置，在转轴120旋转时，所有叶轮110能随转轴120转动，对水体进行曝气增氧，并驱动水体朝一个方向流动。所述转轴120的长度方向与水平方向一致，此处水平方向是指垂直于上下方向(也即Z方向)的方向。

水轮机200包括水轮组件220、传动轴230和机壳210。所述机壳210具有第一腔体、第一进口和第一出口，所述第一进口和第一出口均与第一腔体连通，水从第一进口流入水轮机200。

所述水轮组件220设在第一腔体内，具体的，所述水轮组件220包括转轮222和导流件221，所述转轮222和导流件221均与传动轴230同轴设置，所述导流件221位于转轮222和第一进口之间，所述导流件221与机壳210连接，导流件221能驱使水流方向发生偏转流向转轮222，提高水对转轮222的冲击力，进而提高水力效率。所述转轮222与传动轴230连接，转轮222能随传动轴230旋转。

所述导流件221包括导流片，所述导流片设有四块且绕传动轴230均匀设置，导流片的导流面与传动轴230的轴向所成的夹角为15°。所述转轮222包括叶轮片，所述叶轮片设有四块且绕传动轴230均匀设置，叶轮片的导流面与传动轴230的轴向所成的夹角为25°。当然，导流片和叶轮片的数量和夹角能随实际需求设置。

所述机壳210包括依次连接的第一进水段211、第二进水段212和尾部扩散段213。所述导流件221位于第一进水段211，所述转轮222位于第二进水段212，所述第一进水段211的内径自第一进口往第一出口方向变小，呈收缩态势，能提供局部水流速度，从而提升传动轴230的转速和有效功率。所述第二进水段212与第一进水段211连接，且第二进水段212的内径与第一进水段211的最小内径一致；所述尾部扩散段213的内径自第一进口往第一出口的方向变大，所述第一出口设在尾部扩散段213且朝下设置，促使水在流进尾部扩散段213时因阻力减少和重力作用而流速增加，从而促使更多的水流进水轮机200内，加快水轮组件220的转速。

所述传动轴230的一端与水轮组件220同轴连接，具体的，传动轴230的一端穿过转轮222的连接孔后，插入导流件221的通孔，转轮222与传动轴230相固定，传动轴230和转轮222相对导流件221旋转。传动轴230的另一端穿过机壳210的开孔并与所述转轴120传动通过法兰或联轴器直接连接，如通过皮带传动机构、齿轮传动机构、链条传动机构等进行连接则会增加传动机构能量损失。在本实施例中，所述传动轴230与转轴120通过法兰连接，实现传动轴230和转轴120之间快速安装与拆卸，易于维护。当然，不排除传动轴230和转轴120一体成型。

机壳210设置轴承260，传动轴230安装于轴承260内，能够得到支撑作用，且能平稳的快速旋转。机壳210的开孔设置密封件250，如密封圈，避免机壳210内的水从开孔处泄漏。

排水管240位于所述水轮机200的下方，所述排水管240具有第二腔体、第二进口和第二出口，所述第二进口和第二出口均与第二腔体连通，所述第二进口与第一出口连接，所述第二腔体的内径自第二进口往第二出口方向逐渐增大，所述第二出口朝水平方向设置。

具体的，所述排水管240包括依次连接的第一排水段、弯折段和第二排水段，所述第一排水段的轴向与竖直方向(也即Z方向)一致，所述第二排水段的轴向与水平方向一致。此处水平方向是指垂直于上下方向(也即Z方向)的方向。排水管240采用如此结构，能够实现从水轮机200流出的水90°转向流进尾水处理池400，有利于确保排水管240排放的水与尾水处理池400的水的流动方向一致。

所述排水管240设有第一法兰710，具体的，第一法兰710设在第一排水段，所述机壳210设有第二法兰720，具体的，第二法兰720设在尾部扩散段213，所述第一法兰710和第二法兰720均呈水平设置，第一法兰710能相对第二法兰720绕上下延伸的轴线转动且可拆连接，具体的，第一法兰710和第二法兰720沿其周向均匀间隔设置多个连接孔，通过螺栓进行连接。排水管240与水轮机200连接时，可驱使排水管240绕上下延伸的轴线360度旋转，调节排水管240的第二出口相对水轮机200的方向，确保第二出口与尾水处理池400的水流方向一致。

在水流进第一腔体内，驱使水轮机200的转轮222旋转，进而驱动曝气机100运作，实现无能耗的曝气增氧，并驱动尾水处理池400中的水体流动；而且，排水管240位于水轮机200的下方，通过第二进口与水轮机200的第一出口连接，且排水管240的内径自第二进口往第二出口方向增大，能够减少水轮组件220后侧的水流阻力，从而提高水轮机200的效率，并且，排水管240的第二出口朝水平方向设置，在第二出口没入水中并与水流方向一致时，能进一步提高水轮机200的工效，实现水能最大化利用。

为了避免通过发电机进行能量转换而造成进一步的能量损失，直接将水轮机200与曝气机100联接，让水轮机200推动曝气机100工作。该水轮机和曝气机的联用装置能适用于陆基箱式循环水养殖系统的尾水处理设施中，可以节省可观的能耗。

另外，如图1至图4所示，本实用新型一实施例提供一种养殖系统，其包括如上实施例所述的水轮机和曝气机的联用装置、养殖箱300、尾水处理池400和排放管500。

所述养殖箱300设有排放口，通过排放口将养殖箱300内的养殖尾水进行排放。所述排放管500设有进水口和排水口，所述进水口与排放口连接，所述水轮机200的第一进口与排水口连接。另外，设置支撑件600如支撑架来支撑曝气机100、水轮机200和排放管500。

所述排放口高于尾水处理池400，养殖箱300的水位比尾水处理池400的水位高2米。曝气机100和水轮机200高于尾水处理池400的液面，曝气机100的叶轮110与尾水处理池400的尾水接触，能进行曝气增氧和驱动水流的工作。在尾水处理池400对尾水净化处理后，将尾水输送至养殖箱300。

所述排水管240的第二出口没入尾水处理池400的液面，以提高水轮机200的效率。在本实施例中，第二出口没入尾水处理池400的液面0.5至0.8米以下。并且，所述排水管240的第二出口朝向尾水处理池400内的水的流动方向，如尾水处理池400内的水流方向垂直于Y-Z平面流出纸面，则第二出口朝向垂直于Y-Z平面流出纸面设置，如此便能降低第二出口的阻力，能进一步提高水轮机200的工效，实现水能最大化利用。

排放管500能与多个养殖箱300连接，也可与多个水轮机和曝气机的联用装置连接，以对一个或多个尾水处理池400进行曝气增氧。在实施例中，水轮机外壳210的直径在135～160mm之间，属于微型水轮机范畴，在通过流量为0.05～0.1m³/s、水头为2m的条件下，输出功率在1000瓦上下，可顺利推动曝气机运转。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，包括：

曝气机(100)，其包括转轴(120)和叶轮(110)，所述叶轮(110)设有多个且沿着转轴(120)的长度方向间隔设置，所述转轴(120)的长度方向与水平方向一致；

水轮机(200)，其包括水轮组件(220)、传动轴(230)和机壳(210)，所述机壳(210)具有第一腔体、第一进口和第一出口，所述第一进口和第一出口均与第一腔体连通，所述水轮组件(220)设在第一腔体内，所述传动轴(230)的一端与水轮组件(220)同轴连接，传动轴(230)的另一端穿过机壳(210)并与所述转轴(120)传动连接；

排水管(240)，其位于所述水轮机(200)的下方，所述排水管(240)具有第二腔体、第二进口和第二出口，所述第二进口和第二出口均与第二腔体连通，所述第二进口与第一出口连接，所述第二腔体的内径自第二进口往第二出口方向逐渐增大，所述第二出口朝水平方向设置。

2.根据权利要求1所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述水轮组件(220)包括转轮(222)和导流件(221)，所述转轮(222)和导流件(221)均与传动轴(230)同轴设置，所述导流件(221)位于转轮(222)和第一进口之间，所述导流件(221)与机壳(210)连接，所述转轮(222)与传动轴(230)连接。

3.根据权利要求2所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述机壳(210)包括依次连接的第一进水段(211)、第二进水段(212)和尾部扩散段(213)，所述导流件(221)位于第一进水段(211)，所述转轮(222)位于第二进水段(212)，所述第一进水段(211)的内径自第一进口往第一出口方向变小，所述第二进水段(212)与第一进水段(211)连接，且第二进水段(212)的内径与第一进水段(211)的最小内径一致；所述尾部扩散段(213)的内径自第一进口往第一出口的方向变大，所述第一出口设在尾部扩散段(213)且朝下设置。

4.根据权利要求3所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述导流件(221)包括导流片，所述导流片设有四块且绕传动轴(230)均匀设置，导流片的导流面与传动轴(230)的轴向所成的夹角为15°。

5.根据权利要求3所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述转轮(222)包括叶轮片，所述叶轮片设有四块且绕传动轴(230)均匀设置，叶轮片的导流面与传动轴(230)的轴向所成的夹角为25°。

6.根据权利要求1所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述传动轴(230)与转轴(120)通过法兰连接。

7.根据权利要求1所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述排水管(240)设有第一法兰(710)，所述机壳(210)设有第二法兰(720)，所述第一法兰(710)和第二法兰(720)均呈水平设置，第一法兰(710)能相对第二法兰(720)绕上下延伸的轴线转动且可拆连接。

8.根据权利要求7所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述排水管(240)包括依次连接的第一排水段、弯折段和第二排水段，所述第一排水段设有所述第一法兰(710)，所述第一排水段的轴向与竖直方向一致，所述第二排水段的轴向与水平方向一致。

9.根据权利要求1至8任一所述的水轮机和曝气机的联用装置，其特征在于，所述第二出口的开口方向垂直于所述转轴(120)的轴向。

10.一种养殖系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的水轮机和曝气机的联用装置、养殖箱(300)、尾水处理池(400)和排放管(500)；所述养殖箱(300)设有排放口，所述排放管(500)具有进水口和排水口，所述进水口与排放口连接，所述水轮机(200)的第一进口与排水口连接，所述排放口高于尾水处理池(400)，所述排水管(240)的第二出口没入尾水处理池(400)的液面,所述排水管(240)的第二出口朝向尾水处理池(400)内的水的流动方向。

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