[发明专利]凸轮式催化剂动态均布的水处理设备及设计方法

权利要求书

1.一种凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：包括罐体，所述罐体包括上端的进水模块(1)、下端的底座(7)以及中间的催化反应模块(2)，所述催化反应模块(2)包括模块壳体、反应容器(4)和凸轮驱动组件(6)，其中四组凸轮驱动组件(6)沿着圆周方向均匀分布于反应容器(4)外侧，所述凸轮驱动组件(6)包括T型杆(605)、凸轮(604)和驱动机构，所述凸轮(604)通过所述驱动机构驱动旋转，并且所述凸轮(604)外表面设有螺旋状的凸轮凹槽(6041)，所述反应容器(4)外壁设有圆周凹槽，所述T型杆(605)前端横杆嵌入所述圆周凹槽中、后端置于对应凸轮(604)上的凸轮凹槽(6041)中。

2.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述凸轮驱动组件(6)中的驱动机构包括依次连接的驱动电机(601)、传动组件(602)和直角减速箱(603)，所述直角减速箱(603)的垂直输出端与凸轮(604)固连。

3.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述进水模块(1)和底座(7)之间设有依次叠加的多个催化反应模块(2)，所述催化反应模块(2)的模块壳体两端均设有法兰(202)，且相邻模块壳体的法兰(202)通过螺栓螺帽固定后外缘又通过束环(203)卡合固定，法兰端面与束环(203)之间设有第一密封圈(204)，相邻法兰(202)之间设有第二密封圈(205)。

4.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述进水模块(1)包括顶盖、分布板(101)、布水管(102)、气压表(103)、进水管(104)和排出管(105)，其中分布板(101)和布水管(102)设于顶盖内部，且分布板(101)设于布水管(102)下方，在所述分布板(101)上均布有过水孔，所述顶盖上侧设有气压表(103)、进水管(104)和排出管(105)；所述反应容器(4)上侧开口、底部设有筛孔。

5.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：所述模块壳体内设有光源(3)，所述光源(3)设于反应容器(4)上方并通过光源支架(301)支撑设于模块壳体中，且所述光源支架(301)内置电路。

6.根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备，其特征在于：最下层催化反应模块(2)设有进气管(9)，每个催化反应模块(2)的反应容器(4)内均设有气体喷嘴(401)，且所述气体喷嘴(401)通过对应的喷嘴连管(402)与所述进气管(9)相连。

7.一种根据权利要求1所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：确定反应容器(4)轨迹；

步骤二：设计凸轮凹槽(6041)曲线；

步骤三：加工凸轮凹槽(6041)。

8.根据权利要求7所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：步骤一中，根据反应容器和催化剂以及来水的属性设计反应容器的运动轨迹，然后通过人工模拟测试进行参数调整，并根据人工模拟测试拟合出的方程组和参数设计凸轮表面曲线和结构，确定反应容器(4)为720度的下螺旋曲线的往返运动。

9.根据权利要求8所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：人工模拟测试时，控制模拟反应容器向预先标记好的位置点移动，利用多组具有慢门摄影功能的相机分别对模拟反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面的运动轨迹进行拍照获得光轨轨迹，然后利用Photoshop软件从照片中获得光轨曲线和标尺，并利用Origin软件读取在XY平面、XZ平面和YZ平面位置拍摄的光轨曲线数据点，然后采用Origin软件拟合模拟反应容器在XY平面、XZ平面和YZ平面的运动轨迹方程。

10.根据权利要求8所述的凸轮式催化剂动态均布的水处理设备的设计方法，其特征在于：

步骤二中，为实现反应容器(4)的720度下螺旋曲线运动，在反应容器(4)的四周均匀布置四个凸轮(604)，确定凸轮表面曲线方程过程如下：

根据阿基米德螺旋线坐标公式如下：

r＝a+bθ；

该公式为极坐标公式，将其转换为坐标公式为：

X＝r·cosθ；

Y＝r·sinθ；

结合凸轮设计的反转法，定义凸轮(604)基圆半径为L，则根据反转法，凸轮的曲线为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ；

根据设计目的可知，Z方向为直线运动，设凸轮旋转一周筛网移动量为e，则Z方向方程为：

Z1＝(e·θ)/360；

由此凸轮1表面曲线方程为：

X1＝(L+X)·cosθ；

Y1＝(L+X)·sinθ；

Z1＝(e·θ)/360；

将各个参数代入获得凸轮表面曲线。