DE202010006473U1

DE202010006473U1 - Energiesparender, windbetriebener Belüfter

Info

Publication number: DE202010006473U1
Application number: DE202010006473U
Authority: DE
Original assignee: Jetpro Technology Inc Yongkang City; Jetpro Tech Inc
Current assignee: Jetpro Technology Inc Yongkang City; Jetpro Tech Inc
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2020-05-06
Also published as: US20100320626A1; JP3160271U; TWM367581U; ZA201003288B; AU2010100360A4; US8302940B2; MY153942A

Abstract

Energiesparender, windbetriebener Belüfter, umfassend:
– einen schwimmenden Träger (1) mit einer Tragstruktur (12);
– eine Windturbine (2), die an einem oberen Bereich der Tragstruktur (12) angebracht ist;
– einen Wasserrührer (3), der an dem schwimmenden Träger (1) angebracht ist; und
– ein Übertragungselement (4), das mit der Windturbine (2) und dem Wasserrührer (3) verbunden ist;
wobei der Wasserrührer (3) durch die Rotation der Windturbine (2) und eine Antriebswirkung des Übertragungselements (4) gedreht wird.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Belüfter, insbesondere einen energiesparenden, windbetriebenen Belüfter zur Nutzung von Windenergie als Antriebsenergie.
Beschreibung des Standes der Technik
In industriellen Aquakulturen haben die Eutrophierung, die Säurebildung und ein hoher Sauerstoffverbrauch im Wasser einen großen Effekt auf die Wirtschaftlichkeit. Wenn die Wasserqualität verbessert werden soll, ist die im Wasser gelöste Sauerstoffmenge eine der wichtigsten Bedingungen. Wenn jedoch lediglich Luft von außen in unmittelbaren Kontakt mit der Wasseroberfläche gebracht wird, ist die in das Wasser gelöste Sauerstoffmenge unzureichend. Obwohl Aquakulturen Fotosynthese tagsüber durchführen, um die im Wasser gelöste Sauerstoffmenge zu vergrößern, führen die Wasserpflanzen eine Respiration zum Verbrauch von Sauerstoff durch, so dass die im Wasser gelöste Sauerstoffmenge reduziert wird. Falls die im Wasser gelöste Sauerstoffmenge kleiner ist als ein Grenzwert, können Mikroorganismen organische Verschmutzungen im Wasser nicht zersetzen, so dass das Wasser in einen anaeroben Zustand gerät. Daher ist ein Belüfter erforderlich, um die Sauerstoffmenge zu vergrößern, die im Wasser gelöst wird, um das Wasser in Bewegung zu bringen und gleichförmig den gelösten Sauerstoff im Wasser zu verteilen. Mit dem Belüfter kann die Zersetzung organischer Bestandteile im Wasser zur Verbesserung der Wasserqualität durchgeführt werden, um zu verhindern, dass die Biologie der Aquakultur aufgrund unzureichender Sauerstoffversorgung stirbt.
Die Belüfter können unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise vom Antriebsrad-Typ, vom Wasserrad-Typ, vom Wasserzirkulation-Typ, vom Pumpentyp oder dergleichen. Der Belüfter vom Wasserzirkulations-Typ oder vom Antriebsrads-Typ ist der beliebteste Belüfter für Aquakulturen. Diese zwei Arten von Belüftern können die Beckenbedingungen verbessern, das Wasser vertikal in den Becken zirkulieren lassen und die in dem Wasser gelöste Sauerstoffmenge vergrößern, ohne dass die Biologie der Aquakultur be schädigt wird. Die Dauer und Häufigkeit der Verwendung des Belüfters kann von der Dichte der Aquakultur-Biologie in dem Wasser, den Wasserbedingungen, dem saisonalen Wachstum und Klimaveränderungen abhängen. In jedem Fall ist die vom Belüfter verbrauchte Elektrizitätsmenge nach einem langen Benutzungszeitraum groß, so dass die hohen Elektrizitätskosten die Produktionskosten der industriellen Aquakultur vergrößern. Falls eine natürliche und unerschöpfliche Energiequelle zum Antrieb des Belüfters verwendet werden kann, kann die verbrauchte Elektrizität zur Bewahrung natürlicher Ressourcen gespart werden. Ferner kann der Gewinn der industriellen Aquakulturen durch eine Reduktion der Elektrizitätskosten vergrößert werden.
In Anbetracht dieser Tatsachen schlagen die vorliegenden Erfinder einen neuartigen Belüfter vor, der aufgrund ihrer fachmännischen Erfahrung und eingehender Forschungen entwickelt wurde.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung dient zur Schaffung eines energiesparenden, windbetriebenen Belüfters, dessen Windturbine durch den Wind angeströmt wird, so dass sie rotiert und einen Wasserrührer antreibt, der das Wasser mit hoher Geschwindigkeit durchschlägt, so dass die im Wasser gelöste Sauerstoffmenge vergrößert wird. Somit kann der Belüfter ohne den Verbrauch von Elektrizität bei einfachem Aufbau betrieben werden, so dass ein hoher wirtschaftlicher Nutzen entsteht.
Die vorliegende Erfindung dient zur Schaffung eines energiesparenden, windbetriebenen Belüfters, umfassend einen schwimmenden Träger, eine Windturbine, einen Wasserrührer und ein Übertragungselement. Der schwimmende Träger umfasst eine Tragstruktur. Die Windturbine ist mit einem oberen Bereich der Tragstruktur verbunden. Der Wasserrührer ist auf dem schwimmenden Träger angebracht. Das Übertragungselement ist mit der Windturbine und dem Wasserrührer verbunden. Der Wasserrührer wird durch die Rotation der Windturbine und durch eine Antriebswirkung des Übertragungselements gedreht.
Bei dieser Anordnung kann der natürliche Wind als Antriebskraft zur Drehung der Windturbine genutzt werden. Das Übertragungselement überträgt die Rotationsenergie der Windturbine zum Antrieb des Wasserrührers, um das Wasser schnell zu durchschlagen, so dass die Menge des im Wasser gelösten Sauerstoffs vergrößert wird. Auf diese Weise können organische Verbindungen in dem Wasser zersetzt werden, um die Wasserqualität zu vergrößern. Da der natürliche Wind eine unerschöpfliche Quelle ist und stets zur Verfügung steht, wird die Nutzung des Windes als Energiequelle für den Belüfter zur Reduktion der verbrauchten Elektrizität in der industriellen Aquakultur zur Vergrößerung des Gewinns beitragen. Der von einem Kraftwerk zur Erzeugung von Elektrizität verbrauchte Treibstoff kann auch reduziert werden, um die Ressourcen der Erde zu schonen. Die vorliegende Erfindung hat einen einfachen Aufbau, ist leicht herzustellen, ist kostengünstig, wandelt die Windenergie effektiv in eine Kraft zur Umwälzung von Wasser um und hat einen hervorragenden wirtschaftlichen Nutzen. Ferner kann die Windturbine automatisch zur Windrichtung ausgerichtet werden, um die Windkraft effizienter zu nutzen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zusammengesetztem Zustand;
2 ist eine Vorderansicht von 1;
3 ist eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung;
4 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 3;
5 ist eine Seitenansicht der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Durchrühren von Wasser unter Nutzung der Windenergie;
6 ist eine Draufsicht auf die vorliegende Erfindung bei automatischer Ausrichtung auf die Windrichtung; und
7 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zusammengebautem Zustand bei automatischer Ausrichtung auf die Windrichtung.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die genaue Beschreibung des technischen Gehalts der vorliegenden Erfindung erfolgt im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es versteht sich jedoch, dass die Zeichnungen lediglich darstellenden Charakter haben und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken sollen.
Gemäß 1 betrifft die vorliegende Erfindung einen energiesparenden, windbetriebenen Belüfter mit einem schwimmenden Träger 1, einer Windturbine 2, einem Wasserrührer 3 und einem Übertragungselement 4.
Der schwimmende Träger 1 umfasst eine Lagerbasis 11. Die Lagerbasis 11 umfasst einen Montageblock 111 und eine Verbindungsstange 112, die mit der Bodenfläche des Lager-Montageblocks 111 verbunden ist. Die Oberfläche des Montageblocks 111 ist mit einer aufragenden Tragstruktur 12 verbunden. Die Oberflächen an beiden Enden der Verbindungsstange 112 sind mit einem Paar zylindrischer Schwimmkörper 13 versehen. Die Tragstruktur 12 umfasst einen Pfeiler 121, der mit der oberen Oberfläche des Montageblocks 111 verbunden ist, und einen Querträger 122, der am oberen Ende des Pfostens 121 befestigt ist. Der untere Bereich des Pfostens 121 wird durch eine Einstellplatte 14 abgedeckt.
Die Windturbine 2 umfasst eine Spindel 21, die drehbar a vorderen Ende des Querträgers 122 angebracht ist, und einen Flügel 22, der fest mit der Spindel 21 verbunden ist. Eine erste Riemenscheibe 23 ist auf der Spindel 21 zwischen dem Querträger 122 und dem Flügel 22 vorgesehen.
Der Wasserrührer 3 umfasst eine Welle 31, die drehbar mit dem vorderen Ende der Einstellplatte 14 verbunden ist, und ein Antriebsrad 32, das fest mit der Welle 31 verbunden ist. Die Axiallinie der Welle 31 steht parallel zur Axiallinie der Spindel 21 (wie in den 2 und 3 dargestellt ist). Eine zweite Riemenscheibe 33 ist auf der Welle 31 zwischen der Einstellplatte 14 und dem Antriebsrad 32 vorgesehen.
Das Übertragungselement 4 ist ein Riemen zum dichten Umlauf auf der ersten Riemenscheibe 23 und der zweiten Riemenscheibe 33.
Gemäß 3 umfasst die vorliegende Erfindung ein Paar von Flügelradlagern 124, ein Ruder 5 und ein Lager 6. Das Paar von Flügelradlagern 124 ist innerhalb des Querträgers 122 montiert. Die Spindel 21 durchlauft die Flügelradlager 124, so dass sie darin rotiert. Das Ruder 5 ist am hinteren Ende des Querträgers 122 befestigt. Die obere Oberfläche des Montageblocks 111 ist mit einem vorspringenden Schaft 113 versehen. Das untere Ende des Pfostens 121 ist mit einem Schaftloch 123 ausgestattet. Der vorspringende Schaft 113 dringt in das Schaftloch 123 ein, so dass er darin drehbar ist. Das Lager 6 ist in das Schaftloch 123 eingesetzt, so dass es den vorspringenden Schaft 113 umgibt, so wie in 4 dargestellt, welche eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 3 darstellt. Bei dieser Anordnung ermöglicht es das Lager 6, dass die Tragstruktur 12 bezüglich der Lagerbasis 11 drehbar ist.
Wie in 5 sichtbar ist, schwimmt der vorliegende energiesparende, windbetriebene Belüfter auf dem Wasser durch den Auftrieb der Schwimmkörper 13. Die untere Hälfte oder ein Teil des Antriebsrads 32 des Wasserrührers 3 ist in das Wasser eingetaucht, während die obere Hälfte des Antriebsrads 32 sich über dem Wasser befindet. Die Windturbine 2 umfasst eine hohe zentrale Spindel, um hierdurch einen höheren Windkraft-Nutzungskoeffizienten und ein Drehmoment zu erzeugen. Der Flügel 22 wird durch den Wind angeströmt, so dass die aerodynamische Wirkung des Windes ein Drehmoment auf den Flügel 22 erzeugt und den Flügel 22 zur Drehung antreibt. Dies führt dazu, dass die Spindel 21 und die erste Riemenscheibe 33 synchron zu dem Flügel 22 rotieren. Das heißt, die erste Riemenscheibe 23 treibt die zweite Riemenscheibe 33 durch die Antriebswirkung des Übertragungselements 4 an. Die zweite Riemenscheibe 33 treibt dann die Welle 31 und das Antriebsrad 32 zur synchronen Rotation hierzu an. Das rotierende Antriebsrad 32 durchschlägt kontinuierlich das Wasser, um mehr Luft in das Wasser einzutragen und kleine Blasen zu erzeugen, die mit dem Wasser vermischt werden. Hierdurch kann die im Wasser gelöste Sauerstoffmenge vergrößert werden.
Aufgrund des Prinzips der flexiblen Übertragung ist die Rotationsgeschwindigkeit einer Riemenscheibe umgekehrt proportional zu ihrem Durchmesser. Der Durchmesser der ersten Riemenscheibe 23 ist größer als derjenige der zweiten Riemenscheibe 33. Hierdurch ist die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Riemenscheibe 33 größer als diejenige der ersten Riemenscheibe 23. Daher ist die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsrads 32 größer als diejenige des Flügels 22. Wenn die Windturbine 2 durch den Wind angeströmt wird, kann der Wasserrührer 3 dazu angetrieben werden, das Wasser schnell zu durchschlagen, so dass hierdurch die Windenergie wirkungsvoll in die Fähigkeit zum Durchrühren des Wassers umgesetzt wird. Nachdem der Belüfter für einen bestimmten Zeitraum benutzt worden ist, kann sich das Übertragungselement 4 locker. In diesem Fall kann die Einstellplatte 14, die auf den Pfosten 121 aufgeschoben ist, abwärts bewegt werden, um das Übertragungselement 4 wieder zu spannen, wobei die Übertragungskraft des Übertragungselements 4 in einem zulässigen Bereich gehalten wird.
Da sich gemäß 6 die Windrichtung saisonal oder klimatisch ändern kann, wird das Ruder 5 dazu verwendet, den Flügel 22 jederzeit auf die Windrichtung auszurichten, so dass die Windenergie effizienter genutzt wird.
In 7 ist ein Fall dargestellt, in welchem der Flügel 22 auf die Windrichtung eingestellt wird. Die Windturbine 2 ist an der Tragstruktur 12 befestigt, und die Tragstruktur 12 kann sich bezüglich des vorspringenden Schafts 113 aufgrund der Anordnung des Schaftlochs 123 und des Lagers 6 drehen. Ferner sind die Spindel 21 und die Welle 31 an der Tragstruktur 12 befestigt, so dass eine Drehung der Tragstruktur 12 bewirkt, dass die Spindel 21 und die Welle 31 sich synchron drehen und um die Tragstruktur 12 rotieren, wobei die Axiallinie der Spindel 21 parallel zur Axiallinie der Welle 31 gehalten wird. Die erste Riemenscheibe 23 ist fest auf die Spindel 21 aufgeschoben, und die zweite Riemenscheibe 33 ist fest auf die Welle 31 aufgeschoben, so dass die Axiallinie der ersten Riemenscheibe 23 parallel zu der Axiallinie der zweiten Riemenscheibe 33 gehalten wird, so dass das Übertragungselement 4, die Spindel 21 und die Welle 31 vor Schäden geschützt werden.

Claims

Energiesparender, windbetriebener Belüfter, umfassend: – einen schwimmenden Träger (1) mit einer Tragstruktur (12); – eine Windturbine (2), die an einem oberen Bereich der Tragstruktur (12) angebracht ist; – einen Wasserrührer (3), der an dem schwimmenden Träger (1) angebracht ist; und – ein Übertragungselement (4), das mit der Windturbine (2) und dem Wasserrührer (3) verbunden ist; wobei der Wasserrührer (3) durch die Rotation der Windturbine (2) und eine Antriebswirkung des Übertragungselements (4) gedreht wird.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 1, bei welchem der schwimmende Träger (1) ferner eine Lagerbasis (11) umfasst, auf der die Tragstruktur (12) zu befestigen ist, und ein Paar von Schwimmkörpern (13), die an beiden Enden der Lagerbasis (11) angebracht sind.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 2, bei welchem die Lagerbasis (11) einen Montageblock (111) umfasst, auf welchem die Tragstruktur (12) zu befestigen ist, und eine Verbindungsstange (112) zur Verbindung mit dem Montageblock (111) und den Schwimmkörpern (13).
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 1, bei welchem die Tragstruktur (12) einen Pfeiler (121) und einen an dem Pfeiler (121) befestigten Querträger (122) umfasst.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 4, bei welchem die Windturbine (2) eine Spindel (21) umfasst, die schwenkbar an dem Querträger (122) angebracht ist, und einen Flügel (22), der fest mit der Spindel (21) verbunden ist.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 5, bei welchem der schwimmende Träger (1) ferner eine Einstellplatte (14) umfasst, die auf den Pfeiler (121) aufgeschoben ist, wobei der Wasserrührer (3) eine Welle (31) umfasst, die drehbar mit der Einstellplatte (14) verbunden ist, und ein Antriebsrad (32), das fest mit der Welle (31) verbunden ist, wobei die Spindel (21) und die Welle (31) parallel zueinander stehen.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 6, bei welchem die Windturbine (2) ferner eine erste Riemenscheibe (23) umfasst, die auf die Spindel (21) aufgeschoben ist, und wobei der Wasserrührer (3) ferner eine zweite Riemenscheibe (33) umfasst, die auf die Welle (31) aufgeschoben ist, und das Übertragungselement (4) derart angeordnet ist, dass es die erste Riemenscheibe (23) und die zweite Riemenscheibe (33) fest umläuft.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 7, bei welchem das Übertragungselement (4) ein Riemen ist.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 4, ferner umfassend ein Ruder (5), das an dem Querträger (122) befestigt ist, wobei der schwimmende Träger (1) ferner eine Lagerbasis (11) umfasst, welche Lagerbasis (11) einen Montageblock (111) umfasst, und eine Oberfläche des Montageblocks (111) mit einem vorspringenden Schaft (113) versehen ist, und ein unteres Ende des Pfeilers (121) mit einem Schaftloch (123) ausgebildet ist, und der vorspringende Schaft (113) in das Schaftloch (123) zur Drehung darin eindringt, derart, dass die Tragstruktur (12) bezüglich der Lagerbasis (11) drehbar gehalten wird.
Windbetriebener Belüfter gemäß Anspruch 9, ferner umfassend ein Lager (6) zwischen dem Schaftloch (123) und dem vorspringendem Schaft (113).