水体循环促进设备的制作方法

1.本发明涉及水体生态修复技术领域，具体涉及一种水体循环促进设备。


背景技术：

2.人类活动对湖泊及其流域水生态和水环境带来前所未有的压力，导致了一系列的环境和生态危机，其中包括水域面积缩小、水质恶化、洪涝频发和生物多样性减少甚至丧失等。对于湖泊水环境治理而言，除了控制营养盐的外源输入和内源释放，提升水体溶解氧含量也是最有效的水体修复手段之一。水中的溶解氧是多数水生生物维持新陈代谢和生态系统实现物质循环的重要前提条件，而溶解氧含量降低不仅会导致大量水生生物死亡，由于水体中营养盐的代谢速度降低，也会增强蓝藻的竞争优势，为水华爆发创造有利条件，对生物多样性造成严重威胁。在溶解氧严重不足的条件下，深层水体厌氧微生物取得竞争优势，而其代谢产物会使水体发黑变臭，直接的影响附近居民正常生活与当地社会经济发展。
3.目前针对湖泊水体的复氧手段主要为设置推流或射流曝气机，提高封闭水体的流动性，增加水体复氧效率。然而曝气机能耗大，投放时需要布置电缆并为其持续供电，且需要定期清理喷嘴防止其堵塞，设备和运维费用投入大，曝气机的工作噪音还会影响附近居民生活。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的曝气机投放和运维成本高，对环境扰动大的缺陷，从而提供一种水体循环促进设备。
5.本发明提供的水体循环促进设备，包括：
6.浮体，适于在水中漂浮；
7.风叶，固定在所述浮体的顶部；
8.主轴，第一端与所述浮体的底部固定，第二端连接有桨叶，所述桨叶适于在所述风叶带动所述主轴沿一方向旋转时，将周围水体推送至邻近水层。
9.可选的，所述浮体的顶部设有导热部，所述导热部与传热件的一端连接，所述传热件的另一端与所述主轴的第二端连接。
10.可选的，所述传热件与所述桨叶连接。
11.可选的，所述浮体为中空结构，所述传热件为至少一个导热管，所述导热管的第一端伸入所述浮体内，与所述导热部连接，所述导热管的第二端贯穿所述主轴，且与所述桨叶固定连接。
12.可选的，所述导热管从所述主轴的第二端伸出的部分与所述桨叶的叶片边缘固定；
13.和/或所述主轴包括内芯、连接筒、外筒，所述内芯的外壁与所述连接筒的内壁固定，所述连接筒的外壁与所述外筒的内壁固定，所述连接筒的端面开设有与所述导热管适配的通孔，所述通孔的数量与所述导热管的数量一致，所述导热管贯穿所述通孔，并与所述
桨叶连接。
14.可选的，所述主轴的外周套设有导流管，所述主轴与所述导流管间通过中间连接件固定连接。
15.可选的，所述中间连接件为连接桨片，所述连接桨片围绕所述主轴的外周排布，所述连接桨片的两端分别与所述主轴的外壁、所述导流管的内壁固定连接，所述连接桨片适于在所述主轴沿一方向旋转时，将周围水体推送至邻近水层，且所述连接桨片的推送方向与所述桨叶的推送方向一致。
16.可选的，所述浮体的底部表面为过渡曲面，所述过渡曲面适于引导沿所述主轴的轴向流动的水体向平行于水平面的方向流动。
17.可选的，所述风叶为立式叶片，所述风叶的叶面垂直于水平面。
18.可选的，所述主轴的第二端转动设置有锚定结构，所述锚定结构适于限制所述主轴的活动范围
。
19.本发明具有以下优点：
20.1.本发明提供的水体循环促进设备，风叶固定在浮体的顶部，浮体底部固定有主轴，主轴连接有桨叶，风叶能够在风力作用下带动浮体转动，进而带动桨叶旋转，将桨叶周围的水体推向邻近水层，促进深层水体与浅层水体对流，提升深层水体中的溶解氧含量，利于水体生态系统的稳定，水体循环促进设备依靠风能工作，投放时不需要布置供能系统，其构件间不具有相对运动关系，在较长寿命周期内基本不需要人工维护，投放与运维成本低，且工作时不会产生噪音，不会影响居民生活。
21.2.本发明提供的水体循环促进设备，浮体的顶部设有导热部，能够吸收太阳辐射热，并通过传热件将热量传递至主轴的第二端，加热主轴第二端周围的水体，使其密度降低，促进水体对流。
22.3.本发明提供的水体循环促进设备，传热件与桨叶连接，桨叶与水体的接触面积大，对周围水体的加热效率高。
23.4.本发明提供的水体循环促进设备，浮体为中空结构，传热件为导热管，导热管的一端伸入浮体内，与导热部连接，另一端贯穿主轴，与桨叶连接，导热管在伸出主轴前不直接暴露在水体中，能够减少热量在运输过程中产生的流失，将热量高效传递至深水层，保证深水层升温效果，促进水体对流。
24.5.本发明提供的水体循环促进设备，主轴的外筒与内芯通过连接筒连接，连接筒开设有通孔供导热管穿过，导热管的中间段位于外筒与内芯间，能够进一步减少热量在运输过程中产生的流失，提升传热效率。
25.6.本发明提供的水体循环促进设备，导热管从主轴的第二端伸出的部分与桨叶的叶片边缘固定，将热量传递至桨叶的同时不会影响叶面形状，保证了桨叶的送水效果。
26.7.本发明提供的水体循环促进设备，主轴的外周套设有导流管，导流管与主轴间形成导流通道，在主轴转动时，导流通道能够供主轴一端周围的水体流动至主轴的另一端，增大了不同水层的对流跨度，提升了水体对流效果。
27.8.本发明提供的水体循环促进设备，连接桨片同时与主轴和导流管固定，且与桨叶的送水方向一致，在主轴转动时，连接桨叶能够配合桨片工作，将周围水体沿同一方向推送，实现水体的大跨度对流。
28.9.本发明提供的水体循环促进设备，较深水层的水体送至浅水层后，沿过渡曲面流动，在浅水层的流动距离大，与浅水层水体混合更充分，提升了水体对流效果。
29.10.本发明提供的水体循环促进设备，锚定结构能够限制设备的活动范围，保证设备在投放区域内工作，同时利于后续回收，锚定结构与主轴转动连接，不会干预设备的正常工作。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例水体循环促进设备的正视图；
32.图2为本发明实施例水体循环促进设备的俯视图；
33.图3为本发明实施例水体循环促进设备的剖视图；
34.图4为图1中b-b剖面图；
35.图5为图1中c-c剖面图；
36.图6为本发明实施例水体循环促进设备的桨叶与导热管的连接示意图；
37.图7为本发明实施例水体循环促进设备的主轴的结构示意图。
38.附图标记说明：
39.10、浮体；101、第一空腔；11、吸热板；12、底板；121、过渡曲面；13、风叶；20、主轴；21、内芯；22、连接筒；221、通孔；23、外筒；30、桨叶；40、导热管；50、导流管；60、连接桨片；70、锚定环。
具体实施方式
40.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
44.实施例
45.参考图1-图7，本发明实施例提供的水体循环促进设备，包括：
46.浮体10，适于在水中漂浮；
47.风叶13，固定在浮体10的顶部；
48.主轴20，第一端与浮体10的底部固定，第二端连接有桨叶30，桨叶30适于在风叶13带动主轴20沿一方向旋转时，将周围水体推送至邻近水层。
49.本实施例中，风叶13固定在浮体10的顶部，浮体10底部固定有主轴20，主轴20连接有桨叶30，风叶13能够在风力作用下带动浮体10转动，进而带动桨叶30旋转，将桨叶30周围的水体推向邻近水层，促进深层水体与浅层水体对流，提升深层水体中的溶解氧含量，利于水体生态系统的稳定，水体循环促进设备依靠风能工作，投放时不需要布置供能系统，其构件间不具有相对运动关系，在较长寿命周期内基本不需要人工维护，投放与运维成本低，且工作时不会产生噪音，不会影响居民生活。
50.作为一种优选的实施方式，浮体10的顶部为导热部，导热部与传热件的一端连接，传热件的另一端与主轴20的第二端连接。
51.本实施例中，浮体10的顶部设有导热部，能够吸收太阳辐射热，并通过传热件将热量传递至主轴20的第二端，加热主轴20第二端周围的水体，使其密度降低，促进水体对流。
52.本上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，传热件与桨叶30连接。
53.本实施方式中，传热件与桨叶30连接，桨叶30与水体的接触面积大，对周围水体的加热效率高。
54.本实施例中，对浮体10的结构、尺寸不作具体限定，能够使水体循环促进设备整体浮起即可，作为一种实施方式，浮体10为实心结构，材质为木质，浮体10的顶部设置有风叶13，风叶13采用导热性强的材料，具体可以是铜或铝，风叶13直接作为导热部，与传热件连接；作为另一种实施方式，浮体10为中空结构，具体的，参考图1和图3，浮体10由吸热板11和底板12密封连接而成，内部形成第一空腔101，吸热板11上固定有风叶13，吸热板11采用导热性强的材料，具体可以是铜或铝，此外，吸热板11可以是图1中的圆锥筒状，其仰角可视需投放地点的光照条件设计，最大化其吸收太阳辐射热的效率,通过设计第一空腔101的体积，可使设备在正常使用时，顶部的吸热板11边缘正好位于水面。第一空腔101内装有传热件，传热件将吸热板11吸收的热量传递至主轴20尾端的桨叶30。
55.本实施例中，对传热件的结构不作具体限定，作为一种实施方式，主轴20伸入第一空腔101，本身即作为传热件，将吸热板11的热量传递至桨叶30；作为另一种实施方式，传热件为导热管40，导热管40的第一端伸入浮体10内，与导热部连接，导热管40的第二端贯穿主轴20，且与桨叶30固定连接，具体的，参考图3，导热管40的第一端在第一空腔101内与吸热板11的壁面固定贴合，导热管40的数量不作具体限定，可以是单个，仅与单个桨叶30连接，也可以是多个，与部分或是全部桨叶30连接，作为一种优选的实施方式，导热管40的设置数量与桨叶30的设置数量一致，导热管40与桨叶30一一对应连接。
56.进一步的，导热管40与吸热板11的连接间隙可以填涂导热介质，例如焊锡、导热膏。
57.本实施方式中，浮体10为中空结构，传热件为导热管40，导热管40的一端伸入浮体10内，与导热部连接，另一端贯穿主轴20，与桨叶30连接，导热管40在伸出主轴20前不直接
暴露在水体中，能够减少热量在运输过程中产生的流失，将热量高效传递至深水层，保证深水层升温效果，促进水体对流。
58.本实施例中，对主轴20的结构不作具体限定，作为一种实施方式，主轴20为第一端开口，第二端密封的中空管，主轴20的第二端开设有与导热管40数量相同的安装孔，主轴20的第一端穿过底板12后伸入第一空腔101内，与浮体10密封连接，第一空腔101内的导热管40沿主轴20的第一端开口进入主轴20内部，随后从安装孔伸出，与桨片连接；作为另一种实施方式，参考图4、图6和图7，主轴20包括内芯21、连接筒22、外筒23，内芯21的外壁与连接筒22的内壁固定，连接筒22的外壁与外筒23的内壁固定，连接筒22的端面开设有与导热管40适配的通孔221，通孔221的数量与导热管40的数量一致，导热管40贯穿通孔221，并与桨叶30连接。在一个具体的实施方式中，为节约生产成本、便于组装，连接筒22的数量为两个，分别固定在外筒23的两端，导热管40从主轴20第一端处的通孔221伸入，从主轴20第二端处的通孔221伸出，与桨叶30连接。
59.本实施方式中，主轴20的外筒23与内芯21通过连接筒22连接，连接筒22开设有通孔221供导热管40穿过，导热管40的中间段位于外筒23与内芯21间，能够进一步减少热量在运输过程中产生的流失，提升传热效率。
60.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，导热管40从主轴20的第二端伸出的部分与桨叶30的叶片边缘固定。
61.本实施方式中，导热管40从主轴20的第二端伸出的部分与桨叶30的叶片边缘固定，将热量传递至桨叶30的同时不会影响叶面形状，保证了桨叶30的送水效果。
62.本实施例中，对桨叶30与主轴20的连接关系不作具体限定，桨叶30能够随主轴20一同转动即可，在一种实施方式中，桨叶30可以是直接固定在主轴20的外筒23上，导热管40从主轴20的通孔221伸出后与桨叶30的叶片边缘固定；在另一种实施方式中，参考图1、图5和图6，导热管40从主轴20的通孔221中伸出的部分为弯折段，导热管40相对主轴20位置固定，桨叶30仅与导热管40的弯折段固定连接，本实施方式中，桨叶30与导热管40具有更大的接触面积，利于导热管40将热量传递至桨叶30。
63.进一步的，导热管40与桨叶30的连接间隙可以填涂导热介质，例如焊锡、导热膏。
64.作为一种优选的实施方式，参考图1和图3，主轴20的外周套设有导流管50，主轴20与导流管50间通过中间连接件固定连接。
65.本实施方式中，主轴20的外周套设有导流管50，导流管50与主轴20间形成导流通道，在主轴20转动时，导流通道能够供主轴20一端周围的水体流动至主轴20的另一端，增大了不同水层的对流跨度，提升了水体对流效果。
66.本实施例中，对中间连接件的结构不作具体限定，能够同时与主轴20和导流管50连接，使主轴20和导流管50间形成稳定通道即可，作为一种实施方式，中间连接件为连接杆，连接杆的一端与主轴20固定，另一端与导流管50固定；作为另一种实施方式，参考图3,中间连接件为连接桨片60，连接桨片60围绕主轴20的外周排布，连接桨片60的两端分别与主轴20的外壁、导流管50的内壁固定连接，连接桨片60适于在主轴20沿一方向旋转时，将周围水体推送至邻近水层，且连接桨片60的推送方向与桨叶30的推送方向一致。
67.本实施方式中，连接桨片60同时与主轴20和导流管50固定，且与桨叶30的送水方向一致，在主轴20转动时，连接桨片60能够配合桨叶30工作，将周围水体沿同一方向推送，
实现水体的大跨度对流。
68.本实施例中，对浮体10底部的形状不作具体限定，作为一种实施方式，浮体10底部表面可以是平面，较深水层的水体送至浅水层后，冲击浮体10底部并沿浮体10底部表面流动；作为另一种实施方式，浮体10的底部表面为过渡曲面121，过渡曲面121适于引导沿主轴20的轴向流动的水体向平行于水平面的方向流动，具体的，主轴20竖直设置在水中，过渡曲面121能够将沿主轴20轴向流动的竖直水流平顺地转化为水平流。
69.本实施方式中，较深水层的水体送至浅水层后，沿过渡曲面121流动，在浅水层的流动距离大，与浅水层水体混合更充分，提升了水体对流效果。
70.作为一种优选的实施方式，参考图1和图2，风叶13为立式叶片，风叶13的叶面垂直于水平面，能够有效利用风能，使设备形成在水平平面上的旋转力矩。
71.本实施例中，对风叶13的材质不作具体限定，作为一种实施方式，风叶13为塑料材质；作为另一种实施方式，风叶13采用导热性强的材料，具体可以是铜或铝，风叶13可与吸热板11共同作为设备的导热部，吸收太阳辐射热，并通过传热件将热量传递至主轴20的第二端。
72.作为一种优选的实施方式，主轴20的第二端转动设置有锚定结构，锚定结构适于限制主轴20的活动范围。
73.本实施方式中，锚定结构能够限制设备的活动范围，保证设备在投放区域内工作，同时利于后续回收，锚定结构与主轴20转动连接，不会干预设备的正常工作。
74.作为一种具体的实施方式，参考图6和图7，锚定结构包括与主轴20的内芯21转动连接的锚定环70，锚定环70系有弹性绳索，绳索的另一端与水体的床体固定。
75.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种水体循环促进设备，其特征在于，包括：浮体(10)，适于在水中漂浮；风叶(13)，固定在所述浮体(10)的顶部；主轴(20)，第一端与所述浮体(10)的底部固定，第二端连接有桨叶(30)，所述桨叶(30)适于在所述风叶(13)带动所述主轴(20)沿一方向旋转时，将周围水体推送至邻近水层。2.根据权利要求1所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述浮体(10)的顶部设有导热部，所述导热部与传热件的一端连接，所述传热件的另一端与所述主轴(20)的第二端连接。3.根据权利要求2所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述传热件与所述桨叶(30)连接。4.根据权利要求3所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述浮体(10)为中空结构，所述传热件为至少一个导热管(40)，所述导热管(40)的第一端伸入所述浮体(10)内，与所述导热部连接，所述导热管(40)的第二端贯穿所述主轴(20)，且与所述桨叶(30)固定连接。5.根据权利要求4所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述导热管(40)从所述主轴(20)的第二端伸出的部分与所述桨叶(30)的叶片边缘固定；和/或所述主轴(20)包括内芯(21)、连接筒(22)、外筒(23)，所述内芯(21)的外壁与所述连接筒(22)的内壁固定，所述连接筒(22)的外壁与所述外筒(23)的内壁固定，所述连接筒(22)的端面开设有与所述导热管(40)适配的通孔(221)，所述通孔(221)的数量与所述导热管(40)的数量一致，所述导热管(40)贯穿所述通孔(221)，并与所述桨叶(30)连接。6.根据权利要求1所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述主轴(20)的外周套设有导流管(50)，所述主轴(20)与所述导流管(50)间通过中间连接件固定连接。7.根据权利要求6所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述中间连接件为连接桨片(60)，所述连接桨片(60)围绕所述主轴(20)的外周排布，所述连接桨片(60)的两端分别与所述主轴(20)的外壁、所述导流管(50)的内壁固定连接，所述连接桨片(60)适于在所述主轴(20)沿一方向旋转时，将周围水体推送至邻近水层，且所述连接桨片(60)的推送方向与所述桨叶(30)的推送方向一致。8.根据权利要求1-7任一项所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述浮体(10)的底部表面为过渡曲面(121)，所述过渡曲面(121)适于引导沿所述主轴(20)的轴向流动的水体向平行于水平面的方向流动。9.根据权利要求1-7任一项所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述风叶(13)为立式叶片，所述风叶(13)的叶面垂直于水平面。10.根据权利要求1-7任一项所述的水体循环促进设备，其特征在于，所述主轴(20)的第二端转动设置有锚定结构，所述锚定结构适于限制所述主轴(20)的活动范围。

技术总结
本发明涉及水体生态修复技术领域，具体涉及一种水体循环促进设备。本发明提供的水体循环促进设备，包括：浮体，适于在水中漂浮；风叶，固定在所述浮体的顶部；主轴，第一端与所述浮体的底部固定，第二端连接有桨叶，所述桨叶适于在所述风叶带动所述主轴沿一方向旋转时，将周围水体推送至邻近水层。本发明提供的水体循环促进设备，能够促进深层水体与浅层水体对流，提升深层水体中的溶解氧含量，利于水体生态系统的稳定，水体循环促进设备依靠风能工作，投放时不需要布置供能系统，其构件间不具有相对运动关系，在较长寿命周期内基本不需要人工维护，投放与运维成本低，且工作时不会产生噪音，不会影响居民生活。不会影响居民生活。不会影响居民生活。


技术研发人员：周琰 陈方正 李翀 陈磊 王殿常 常曼琪 陈亚松 戴凌全 廖永欣
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/18