CN2799547Y - 风力三维水循环水质净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力三维水循环水质净化装置，包括风车、传动调速装置、传动轴、微扬程提水装置、输水管、提水装置支架、装置整体支架和装置浮体，其中所述风车包括风车叶片和风车轴，风车轴分别与风车叶片和传动调速装置相连接，传动调速装置与传动轴相连接，传动轴与微扬程提水装置相连接，微扬程提水装置放在输水管上面的出水口处，提水装置支架和装置整体支架固定支承在装置浮体上；还包括磁悬浮装置，所述风车轴由磁悬浮装置支撑。本实用新型采用风力作为能源，没有污染，其设备运行无须能源费用；使用了全自动机械运动，减少了能量转换的损耗；设备结构简单、无须操作人员，从而降低了运行费用。

Description

风力三维水循环水质净化装置

技术领域

本实用新型涉及到一种水循环水质净化处理装置，尤其是一种可对多种大小水体进行三维循环、增氧、改变水体多种分层状态的风力三维水循环水质净化装置。

背景技术

在水处理领域中，通过对水体曝气增氧，提高水体的溶解氧含量，从而净化水质的作法并不少见，但如何提高设备的水体循环能力、增加溶氧率、降低投资及开发新能源却是众多生产厂商和研究人员关心的问题。

目前公知的水质净化装置，通过设在岸上或水面的加压水装置对流体进行加压，后输送至水下的喷射装置中，经过一级或多级喷射，对水体进行曝气。该装置在提高水体溶解氧方面确实起到了积极作用，但仍存在以下不足：1、进水、水气排出通道均为单独结构，不但导致结构复杂，制造成本较高，且操作不灵活、适用范围较小；2、由于溶氧方法是多级喉管喷射，运行时损耗较高，工作效率下降。

为克服上述问题，人们又提出了另一种结构的水质净化装置，如中国专利申请号为92101176.8，名称为：使浅水域的全部水循环流动的装置和方法，是日本国海洋工业株式会社在中国申报的一项发明专利。在浅水域中用来使全部水产生从底部向顶部然后从顶部向底部的循环流动，从而改善全部水的质量的方法和装置。专利所述方法是在压力作用下产生向上的液体射流，而压力是作用到底部水体上，通过垂直安装的管道向顶部上升形成向上的水流，从而增大水流的上升速度，并在管道顶端喷出，强制水产生循环流动。该专利技术确实作到了简化结构，但其作为水下造流曝气设备，又不可避免的使用了加压设备，导致设备投资及运行成本的增加，致使能量损耗较高，设备的工作效率下降；其水循环流动的装置的加压射流方式限制了管道的尺寸，出流量较小；其动力仍使用了传统的电力能源。

本设计人根据多年来在本领域的经验和知识积累，为克服公知的技术存在的上述缺陷，经过艰苦的研发，终于开发出本实用新型的风力三维水循环净化装置。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、利用清洁能源、产生较大流量、实现水体三维循环流动、溶氧效果好、工作效率高的风力三维水循环净化装置。

本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案而实现的。依据本实用新型提出的一种风力三维水循环净化装置，其包括风车、传动调速装置、传动轴、微扬程提水装置、输水管、提水装置支架、装置整体支架和装置浮体，其中所述风车包括风车叶片和风车轴，风车轴分别与风车叶片和传动调速装置相连接，传动调速装置与传动轴相连接，传动轴与微扬程提水装置相连接，微扬程提水装置放在输水管上面的出水口处，提水装置支架和装置整体支架固定支承在装置浮体上。

前述的风力三维水循环净化装置，还包括磁悬浮装置，所述风车轴由磁悬浮装置支撑；其中一组磁悬浮装置包括安装并固定在风车轴及风车支架上的两组园环形磁环，另一组磁悬浮装置分别是由安装并固定在风车转动轴支架上部的园环形磁环和风车转动轴支架下部的园环形磁环组成；所述风车转动轴支架的上、下转动部件分别与风车底座和装置整体支架的顶部连接。

前述的风力三维水循环净化装置，其中所述微扬程提水装置是包括叶轮和提水管，提水装置的叶轮输入轴与传动轴连接，且提水装置的叶轮置于提水管出水口处水表面之下，叶轮直径小于提水管直径，提水管低部与输水管上端连接，提水管出口为一段渐扩圆锥面导流段。

前述的风力三维水循环净化装置，其中所述微扬程提水装置的叶轮是由轮毂和多个螺旋桨状的叶片组成，叶片环绕所述轮毂管外侧的一条上升形式螺旋曲线固定，且垂直于轮毂的轴线，叶片由内向外按一定的角度逐渐扩大，且叶片也由内向外呈螺旋上升形式逐渐向外延伸至叶片边缘，叶片边缘为上升形式的螺旋曲线。

前述的风力三维水循环净化装置，其中所述传动调速装置是由若干转速比不同的齿轮组成，且传动调速装置输入端与风车轴连接，而输出端与传动轴连接。

前述的风力三维水循环净化装置，其中所述微扬程提水装置的提水管包括一段圆直管和一段渐扩圆锥面导流段。所述输水管的下端还连接一过滤罩。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，由于上述技术方案的运用，本实用新型具有下列优点：

1、本实用新型提供了一种新的微扬程提水装置，提水装置叶轮的叶片直接提升水体，叶轮和提水管可以实现具有较大的截面积，实现了在微扬程情况下、利用较大叶轮叶片的方式，可以在较大提水管内形成多次小流量、总体大流量的提水装置，高效的利用了能量。

2、由于本实用新型在微扬程提水装置提水管的出口增设了一段渐扩圆锥面导流管段，提升水流的能量没有立即被周围水体所消耗，而是在渐扩圆锥面导流管中得以延续，从而使得水流向四周逐渐扩散，在水面上形成大面积的表层流，同时在较大范围内表面水体又向水体下部流动实现了水体三维循环；由此，扩大了水体与空气的接触面积，使水体的溶氧率得到较大提高，从而达到充分溶氧的目的。

3、本实用新型采用风力作为能源，蕴量巨大，可以再生，分布广泛，没有污染，所以，其设备运行无须能源费用；使用了全自动机械运动，减少了风能——机械能——电能——机械能提水的多次能量转换的损耗，利用机械能直接提水；设备结构简单、无须操作人员，从而降低了运行费用。

4、本实用新型与加压水喷射装置结构的曝气设备相比，省掉了加压水(气)泵、加压进水(气)通道和水气排出通道，使结构大为简化，不但降低了能耗、提高了工作效率，且有效地避免了工作时通道堵塞的情况，确保了设备的正常工作。

5、本实用新型采用了磁悬浮装置，一是由安装并固定在风车支架上的两个园环形磁环和安装并固定在风车轴上的两个园环形磁环组成；二是由安装并固定在风车转动轴支架上部的园环形磁环和安装并固定在风车转动轴下部的园环形磁环组成。这种结构有效的克服了转动部件的自重，从而减少风车转动的能量消耗以及各自轴承的摩擦力，在小于三级风的情况下设备可正常运行。

6、本实用新型净化水体的原理是回归自然——充分利用自然规律，强化水体自净能力，而研发的生态净化水体新工艺。其水质净化过程是洁净、安全、高效的，无二次污染。屏弃了其他化学水质净化方案，无须其他水质净化额外的费用。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型的水平轴式风力三维水循环净化装置整体结构示意图。

图2为本实用新型的垂直轴式风力三维水循环净化装置整体结构示意图。

图3为本实用新型的风车部分结构图；

图4为本实用新型的微扬程提水装置、整体支架及浮体结构图；

图5为本实用新型的风车磁悬浮装置立体结构图；

图6为本实用新型微扬程提水装置叶轮立体结构图；

图7为本实用新型微扬程提水装置叶轮单个叶片立体结构图；

图8为本实用新型的微扬程提水装置叶轮俯视图；

图9为本实用新型的微扬程提水装置叶轮侧视图；

图10为微扬程提水装置叶轮叶片螺旋曲线示意图。

附图标号说明：

1、风车叶片  2、风车轴  3、风车磁悬浮装置  4、风车轴承5、调速装置  6、调速装置  7、风车尾翼连接杆  8、风车尾翼9、风车箱体  10、风车转动轴支架上部圆环形磁环  11、风车转动轴支架下部圆环形磁环  12、支架顶部  13、传动轴  14、传动轴轴承15、轮毂  16、叶轮  17、提水管导流段  18、提水管  19、输水管20、过滤罩  21提水装置支架  22、装置整体支架  23、装置浮体

具体实施方式

为了让本实用新型的目的、特征与优点能更明显被了解，下文特举本实用新型的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明。

如图1所示，本实用新型提出的一种水平轴式风力三维水循环净化装置整体结构示意图。风车的转动轴是水平方向放置，风车要安装具有引导风向的尾翼8；还需要安装一套由3组成、一套由10和11组成的两套磁悬浮装置；其结构还有传动调速装置5、传动调速装置6、传动轴13、微扬程提水装置(15、16、17、18)、输水管19、输水管过滤罩20、提水装置支架21、装置整体支架22、装置浮体23等几部分组成。

如图2所示，本实用新型提出的一种垂直轴式风力三维水循环净化装置整体结构示意图。风车的转动轴是垂直方向放置，风车无须尾翼，只需要安装一套由10和11组合的一套磁悬浮装置；其结构还有传动调速装置、传动轴、微扬程提水装置、输水管、支架、浮体等几部分组成，输水管上端与微扬程提水装置提水管低部连接，输水管下端与过滤罩连接。

如图3所示，为本实用新型的水平式风车部分立体结构图，具有多个风车风叶1、风车轴2、风车磁悬浮装置3、风车轴承4、调速装置5，其中风车轴2分别与风叶1、风车磁悬浮装置3、风车轴承4、调速装置5相连接；风车磁悬浮装置3是分别由安装并固定在风车支架上的两个园环形磁环和安装并固定在风车轴上的两个园环形磁环组成，通过风车支架上的两个园环形磁环与固定在风车轴上的两个园环形磁环的磁性斥力来支撑克服了风车轴、风叶等的重力，减少风车转动的能量消耗以及风车轴承的摩擦力。尾翼连接杆7与尾翼8连接；风车箱体9分别与风车磁悬浮装置3支架、风车轴承4支架、尾翼连接杆7、风车转动轴支架上部10相连接；传动轴13分别与调速装置6、传动轴轴承14和提水装置轮毂15相连接；另一组磁悬浮装置分别是由安装并固定在风车转动轴支架上部10的园环形磁环和风车转动轴支架下部11的园环形磁环之间的磁斥力来支撑克服了传动轴13、提水装置叶轮轮毂15和提水装置叶轮叶片16的重力，减少风车转动的能量消耗以及风车轴承的摩擦力；风车转动轴支架下部11固定在装置整体支架顶部12上面；装置整体支架顶部12下面与装置整体支架22固定连接。

如图4所示，为本实用新型的微扬程提水装置、整体支架及浮体的立体结构图。所述微扬程提水装置是有提水装置叶轮轮毂15、提水装置叶轮叶片16、提水装置提水管导流段17、提水装置提水管直管段18和提水装置支架21组成。其中提水装置叶轮轮毂15的输入轴与传动轴13连接；微扬程提水装置的提水管是由一段直管段18和一段渐扩圆锥面导流管17组成，且提水装置的叶轮置于提水管出水口处水表面之下，叶轮直径小于提水管直管段直径，输水管19上端与微扬程提水装置提水管直管段18低部连接，下端与过滤罩20连接。所述装置整体支架22分别连接固定风车转动轴支架下部11、传动轴轴承14、提水装置支架21和装置浮体23。所述装置浮体23是用于浮在水面上固定并支撑装置整体支架22实现本实用新型。

如图5所示，为本实用新型的风车磁悬浮装置中一组磁悬浮装置立体结构图。所述风车磁悬浮装置3是分别由安装并固定在风车支架上的一个园环形磁环3a和安装并固定在风车轴上的一个园环形磁环3b组成，两者之间在磁斥力的作用下留有一定的间隙，风车轴为无摩擦转动。

如图6所示，为本实用新型微扬程提水装置叶轮立体结构图。所述微扬程提水装置的叶轮是由轮毂和多个螺旋状的叶片组成，叶片环绕固定于所述轮毂管外侧，且垂直于轮毂轴线。

如图7所示，为本实用新型微扬程提水装置叶轮单个叶片立体结构图。所述叶片环绕轮毂管外侧固定，叶片与轮毂管外侧的固定连接为螺旋上升形式，且叶片也由内向外呈螺旋上升形式逐渐向外延伸至叶片边缘。

如图8所示，为本实用新型的微扬程提水装置叶轮俯视图。所述叶轮为一个圆形轮毂上固定有多个弧形状形叶片，叶片由内向外按一定的角度逐渐扩大，多个叶片又组成一个大圆。

如图9所示，为本实用新型的微扬程提水装置叶轮侧视图。所述叶轮的轮毂管15与叶片16的连接线为一条上升螺旋曲线，叶片的外缘也是一条螺旋曲线，螺旋曲线由内向外逐渐变化。

如图10所示，所述叶轮叶片的那条上升螺旋曲线是由叶片16a和16b的两条反向弧线组成的一条上升螺旋曲线，螺旋曲线由内向外逐渐变化。

为了防止水中的杂物缠绕叶轮，在所述微扬程提水装置中输水管的底部设有一个过滤防护罩20(见图1、2、3)，该防护罩为镂空格护网，材料可采用不锈钢。

本实用新型的工作原理是：在风力的作用下，风车的风叶1开始启动并旋转，从而带动风车轴2转动，此时与风车轴同轴的调速装置的齿轮5也随之转动，转动的齿轮5带动调速装置的齿轮6、传动轴13也一起转动，在传动轴13的带动下，微扬程提水装置的叶轮随之运转开始工作。由于叶轮中的叶片是环绕轮毂管外侧固定，叶片与轮毂管外侧的固定连接为螺旋曲线上升形式，叶片由内向外按一定的角度逐渐扩大，叶片的外缘也是一条螺旋曲线，且叶片也由内向外呈螺旋曲线上升形式逐渐向外延伸，这样在传动轴13的垂直转动下，叶轮中的叶片16在水平面上做圆周运动，每个叶片就连续不断地把水由叶片的底边提升到叶片的顶边，在多个叶片连续作用下大量的水被提升。提升后的水经过提水管出口一段渐扩圆锥面导流管的导流作用水体向四周沿水体表面流动、逐渐扩散；同时，提水管入口的水又经过输水管连续不断的补充到提水管内，这样水体表面流动的水也开始向下流动，最终形成大面积的水体三维循环流动。

本实用新型通过风车风叶的转动，又经风车轴、调速装置、传动轴，将机械能直接用作微扬程提水装置提升水的机械能量，减少了风能——机械能——电能——机械能提水的多次能量转换的损耗；磁悬浮装置结构的运用，有效的克服了转动部件的自重，从而减少风车转动的能量消耗以及各自轴承的摩擦力，提高了工作效率；使用微扬程提水装置可加大叶轮叶片和提水管的直径，实现了水体大面积、大流量低流速的循环流动，这样水体大面积的表面流动又使水能充分溶解氧气，由循环的水体携带更多的溶解氧流向低部水体，提高了水体的均匀性，加强了水体的自净能力。

应用事例一：在相对封闭的水域中，通过本实用新型的运行，营造三维水体的人工循环对流，从而改善水体中的温度、溶解氧等多种分层现象，促进上下层水体交换，提高水中的溶解氧含量，破坏形成水华的藻类的生存环境，实现抑制藻类繁殖、激活并加强水体净化机能的目的。

应用事例二：通过本实用新型的运行，营造水体的人工循环对流，促进上下层水体交换的这一效果，证实其应用范围更加广泛。如：冬季用于景观水体时可以实现景观水体不结冰，创造北方冬季新水景；冬季用于蓄水、引水工程中，可有效的防止水工建筑物受冻融破坏，增加安全性和耐久性。

以上所述仅为本实用新型的两个具体实施例，不能以此限定本实用新型实施的范围；即大凡依本实用新型权利要求书所作的任何变化与修改，皆属本实用新型专利保护的范围。

Claims (7)

1.一种风力三维水循环水质净化装置，其特征在于：包括风车、传动调速装置(5、6)、传动轴(13)、微扬程提水装置、输水管(19)、提水装置支架(21)、装置整体支架(22)和装置浮体(23)，其中所述风车包括风车叶片(1)和风车轴(2)，风车轴(2)分别与风车叶片(1)和传动调速装置(5)相连接，传动调速装置(6)与传动轴(13)相连接，传动轴(13)与微扬程提水装置相连接，微扬程提水装置放在输水管(19)上面的出水口处，提水装置支架(21)和装置整体支架(22)固定支承在装置浮体(23)上。

2.如权利要求1所述的风力三维水循环水质净化装置，其特征在于：还包括磁悬浮装置，所述风车轴(2)由磁悬浮装置(3)支撑；其中一组磁悬浮装置(3)包括安装并固定在风车轴及风车支架上的两组园环形磁环，另一组磁悬浮装置分别是由安装并固定在风车转动轴支架上部的园环形磁环(10)和风车转动轴支架下部的园环形磁环(11)组成；所述风车转动轴支架的上、下转动部件分别与风车底座和装置整体支架的顶部(12)连接。

3.如权利要求1或2所述的风力三维水循环水质净化装置，其特征在于：所述微扬程提水装置是包括叶轮(16)和提水管(18)，提水装置的叶轮输入轴与传动轴(13)连接，且提水装置的叶轮(16)置于提水管(18)出水口处水表面之下，叶轮(16)直径小于提水管(18)直径，提水管(18)低部与输水管(19)上端连接，提水管(18)出口为一段渐扩圆锥面导流段(17)。

4.如权利要求3所述的风力三维水循环水质净化装置，其特征在于：所述微扬程提水装置的叶轮(16)是由轮毂(15)和多个螺旋桨状的叶片组成，叶片环绕所述轮毂管外侧的一条上升形式螺旋曲线固定，且垂直于轮毂(15)的轴线，叶片由内向外逐渐扩大，且叶片也由内向外呈螺旋上升形式逐渐向外延伸至叶片边缘，叶片边缘为上升形式的螺旋曲线。

5.如权利要求1、2或4所述的风力三维水循环水质净化装置，其特征在于：所述传动调速装置(5、6)是由若干转速比不同的齿轮组成，且传动调速装置输入端与风车轴(2)连接，而输出端与传动轴(13)连接。

6.如权利要求3所述的风力三维水循环水质净化装置，其特征在于：所述微扬程提水装置的提水管(18)包括一段圆直管和一段渐扩圆锥面导流段(17)。

7.如权利要求3所述的风力三维水循环水质净化装置，其特征在于：所述输水管(19)的下端还连接一过滤罩(20)。

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