[实用新型]一种垂直轴式风力曝气机

说明书

技术领域

本实用新型属于一种采用风力驱动，解决水污染的风力曝气机，属于水体净化技术领域。

技术背景

目前我国许多水库、湖泊、河道等大型水体都出现了严重的富营养化、黑臭等问题，严重影响了我们生存环境。向污染的水中充氧，提高水体中的氧含量，加速水体中微生物对有机物的氧化分解过程，改变水体中的微生物种群，从而提高水体的自净力是解决水体富营养化问题的有效方法。传统曝气机多采用外接电源或采用柴油发电机驱动，能耗大，运行成本高。我国专利“一种曝气机”(授权公告号：CN 2642772Y)所采用风力机，轴是水平放置，只有风向基本垂直风力机时风力机叶片才工作，具有挑风向的缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种垂直轴式风力曝气机，其曝气效果好，无需外接电源、适合任何风向，风能利用率高、移动方便灵活、结构简单及成本低。

解决本实用新型的技术问题所采用的方案是：风轮轴垂直设置，且风轮轴通过传动机构分别与水泵和充气泵连接，水泵和充气泵通过管道连接水气混合室后再连接曝气头。

为了进一步提高风能的利用效率，本装置的风轮的叶片可采用金属蜂窝板的叶片、高分子有机材料的叶片或普通金属叶片，可达到大幅度减轻叶片的目的，也使整个装置移动更加方便灵活。

本实用新型所述的风力曝气机可在岸边安装使用，也可放在较宽阔的水域中使用。当在宽阔水域进行曝气时，风轮的安装机架下部装有浮筒，风轮轴与安装机架的重心重合，传动机构采用相互啮合的齿轮组。

本实用新型的有益效果是：

(1)效率高及成本低

传统水平轴式风力曝气机，由于轴呈水平放置，只有在风向与风力机转动轴基本平行时才可工作，具有挑风向的缺点，工作效率低；虽然可以采用追风系统调整风力机风向，但由于追风系统复杂，制造成本高。

采用本实用新型的垂直轴式风力曝气机，风轮叶片永远与风向垂直，任何风向均可高效率地工作，无需昂贵的追风系统，风能利用效率高，制造成本低。

(2)曝气效果好

传统曝气机选择动力系统直接驱动曝气机，单纯将气体直接压入到水体中，气泡直径大，气泡上浮快，气体在水体中停留时间短，水体增氧量少，曝气效果差。

本实用新型采用风力机直接驱动高压充气泵和水泵，使高压气体与水混合再经曝气头释放形成超细微水气泡，单位体积内氧含量较普通曝气机高.超细气泡上浮过程缓慢，可以充分与水体接触，使各层水体含氧量增高；同时超细水气泡在水体中停留时间长，扩散面积广，使得曝气面积广，处理能力强.

(3)安全性及稳定性高

水平轴式风力机，需要在轴尾端进行配重(重心朝前)，同时严格要求叶片重量相差不能太大，需做动平衡试验才能保证风力机正常运行，安全性和稳定性差。

采用本实用新型的垂直轴式风轮，重心始终处在叶轮中心，无需配重，无需进行动平衡试验。抗强风能力强，安全性和稳定性高。

附图说明

图1为本实用新型垂直轴式风力曝气机示意图。

图1各标号表示：风轮1、水泵2、充气泵3、传动齿轮4、水气混合室5、浮筒6、曝气头7、安装机架8。

具体实施方式

参见图1所示的水中漂浮式风力曝气机，风轮1的转轴垂直设置，且风轮转轴通过传动机构分别与水泵2和充气泵3连接，水泵2和充气泵3通过管道连接到水气混合室5，水与高压空气充分混合后，再通到连接的曝气头7。风轮1的转轴垂直装配在安装机架8上，风轮轴与安装机架8的重心重合，在水中漂浮遇到较大风力时不会倾倒，安装机架8下部装有浮筒6，传动机构采用相互啮合的传动齿轮4的齿轮组，直接驱动水泵2和充气泵3工作。风轮1的叶片可采用金属蜂窝板的叶片、高分子有机材料的叶片或普通金属叶片，从而减轻重量，提高风能的利用效率，并且移动方便。

实施例1：

采用3.5mm厚度的蜂窝板制成直径为4m，高3.5m的垂直轴式风力机的叶片，增速比为12∶1，与高压气泵、水泵和一个曝气头连接形成垂直轴式风力机。此方案制备的垂直轴式风力机结构简单，启动风速为2m/s，水气泡生成率为95～150L/min，污水处理面积为20m²以上。

实施例2：

采用3mm厚度的金属铝板制成直径为6m，高6m的垂直轴式风力机的叶片，增速比为15∶1，与充气泵、水泵和三个曝气头连接形成垂直轴式风力机，利用浮筒漂浮在水面上。此方案制备的垂直轴式风力机结构简单，启动风速为2.5m/s，水气泡生成率为260～500L/min，污水处理面积为55m²以上。取用高原湖泊某污染严重的蓝藻水经过3个月试验后，水质明显好转，其中氮磷含量明显降低。