CN112176968B - 一种城市河道漂浮垃圾自动收集装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市河道漂浮垃圾自动收集装置及其控制方法。它包括基体钢架、流线外壳、曲型挡板、太阳能电池板、荧光指示灯、风电装置、外浮子、过滤挡板、电动涡流转子、保护穹罩、内浮子、横杆、牵引绳、控制器、蓄电池。本发明以基体钢架为主体，其他部件分别安装在基体钢架上。太阳能电池板和风电装置为蓄电池充电，蓄电池为控制器和电动涡流转子提供电能。本发明处于工作状态时，电动涡流转子旋转形成向下的水流，使得装置周围表层的水携带漂浮垃圾向装置中间流动，一旦垃圾进入曲型挡板就很难脱离装置达到收集目标。本发明结构简单，生产维护成本较低，可以减轻河道维护压力，提高河道垃圾收集效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾自动收集装置，特别是针对城市河道水面漂浮垃圾收集装置。
背景技术
水上漂浮的垃圾会随水、风而动，形成物流，当它们漂至河流的弯道、河岸等过水断面处时，会受阻而聚集起来，对这些聚集的漂浮垃圾如不及时清除，它们又会因水的流向或风向的变化而再次漂走，但如果一有漂浮垃圾聚集就去清除，又显得费时费力，所以很难掌握较佳的漂浮垃圾清除时间。
中国专利CN02265373.2公开了一种睡眠漂浮垃圾聚集筏，包括筏体，在筏体的前部有二扇前浮门，在筏体的后部有二扇后浮门，前浮门和后浮门均通过铰链与筏体相连。本发明用在河流弯道、河岸等过水断面处收集垃圾，具有结构简单，收集方便的特点。但是因为没有设置动力装置，完全依靠水流和风力的作用，不能保证垃圾的收集效果。
中国专利CN200720037105.X则公开了一种水面漂浮垃圾收集装置，其包括一起支撑作用的支架，该支架可以固定在小船船板上或可单独依靠其所受浮力能将所支撑的水泵及支撑带电机的拦网漂浮在水面上，支撑架的一端设置“十”字形的拦网，该拦网的轴上设置有电机，该电机转动可带动拦网绕轴转动，将垃圾托出水面，在支撑架上另一端支撑的水泵设置有扁平、细长的宽幅吸口，将收集范围扩大，水泵出水管的出水口通湖底部，将出水排入湖的底部。该装置依靠船只的载负，且水泵的能耗高，成本投入比较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种城市河道漂浮垃圾自动收集装置及其控制方法。
本发明公开了一种城市河道漂浮垃圾自动收集装置，其包括基体钢架、流线外壳、曲型挡板、太阳能电池板、荧光指示灯、风电装置、外浮子、过滤挡板、电动涡流转子、保护穹罩、内浮子、横杆、牵引绳、控制器和蓄电池；
基体钢架作为装置主体框架，流线外壳包覆在基体钢架外侧并与之固定，流线外壳上设有开口，曲型挡板固定在流线外壳的开口上，太阳能电池板固定在基体钢架上，荧光指示灯固定在基体钢架四个方向上，风电装置固定在基体钢架上，外浮子固定在基体钢架的四个方向上，过滤挡板位于基体钢架中心，并与基体钢架通过钢杆连接，电动涡流转子固定在过滤挡板中心并与基体钢架固定，保护穹罩位于电动涡流转子上方与基体钢架相扣固定，内浮子位于太阳能电池板下方与基体钢架固定，横杆固定端与河堤固定，其另一端通过牵引线与保护穹罩相连，控制器和蓄电池分别安装在基体钢架上，且位于保护穹罩内。
优选的，所述的流线外壳具有一定高度，收集装置工作时，流线外壳部分露出水面。所述的流线外壳上设有的开口为喇叭状内收开口；所述的开口两侧壁面上均设有一个或多个曲型挡板。
优选的，所述的曲型挡板预制弧度，使其向开口内侧易变形，向开口外侧难变形。
本发明还公开了一种所述的城市河道漂浮垃圾自动收集装置的垃圾自动收集方法，其包括以下步骤：
1)打开保护穹罩，打开装置蓄电源开关，扣上保护穹罩；
2)根据装置选配和调节内浮子、外浮子，使装置重心位于装置中心，且使装置放入水中后，流线外壳和过滤挡板均部分露出水面；将装置放入水中，通过内用牵引绳把装置连接在横杆上；
3)太阳能电池板和风电装置为蓄电池充电，蓄电池到达一定的电能阈值之后，向电动涡流转子输出电流工作，电动涡流转子附近的表层水在电动涡流转子的作用下先向中心流动并最终向下流动，装置外部的表层水则通过流线外壳上设有的开口向装置内部流动；
4)流经装置的漂浮垃圾随着水流向装置中间汇聚，曲型挡板具有易内收性，使漂浮垃圾易于进入装置内部但难以从开口外出；
当蓄电池电量不够驱动电动涡轮转子时，流线外壳和曲型挡板利用表面水流和风力收集进入开口的漂浮垃圾；
5)垃圾被收集到装置中间，网状过滤挡板阻挡垃圾进入电动涡流转子；
6)收集一段时之后，工作人员需要回收本装置和其内的漂浮垃圾；并进行检修和维护。
本发明以基体钢架为主体，其他部件分别安装在基体钢架上。太阳能电池板和风电装置为蓄电池充电，以维持装置更久的运行时间，蓄电池为控制器和电动涡流转子提供电能，装置能量可以完全自己，完全清洁能源，能耗低、低碳环保。本发明处于工作状态时，电动涡流转子旋转形成向下的水流，使得装置周围表层的水携带漂浮垃圾向装置中间流动，一旦垃圾进入曲型挡板就很难脱离装置达到收集目标。本发明结构简单，生产维护成本较低，可以减轻河道维护压力，提高河道垃圾收集效率。本发明设置的荧光指示灯可以为夜晚行驶的船只提供位置指示，保证来往船只安全。在蓄电池电量不够驱动电动涡轮转子时，本发明设计的流线外壳和曲型挡板可以利用表面水流和风力收集漂浮的垃圾。
附图说明
图1为本发明城市河道漂浮垃圾自动收集装置的俯视示意图；
图2为本发明城市河道漂浮垃圾自动收集装置的主视示意图；
图中，基体钢架1、流线外壳2、曲型挡板3、太阳能电池板4、荧光指示灯 5、风电装置6、外浮子7、过滤挡板8、电动涡流转子9、保护穹罩10、内浮子 11、横杆12、牵引绳13、控制器14和蓄电池15。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“四个方向”指四个互相间隔90度的方向，并不要求其位于地理上正东、正南、正西、正北四个方位。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，本实施例的城市河道漂浮垃圾自动收集装置包括包括基体钢架1、流线外壳2、曲型挡板3、太阳能电池板4、荧光指示灯5、风电装置6、外浮子7、过滤挡板8、电动涡流转子9、保护穹罩10、内浮子11、横杆12、牵引绳13、控制器14和蓄电池15；
基体钢架1作为装置主体框架，流线外壳2包覆在基体钢架1外侧并与之固定，流线外壳2上设有开口，曲型挡板3固定在流线外壳2的开口上，太阳能电池板4固定在基体钢架1上，荧光指示灯5固定在基体钢架1四个方向上，风电装置6固定在基体钢架1上，外浮子7固定在基体钢架1的四个方向上，过滤挡板8位于基体钢架1中心，并与基体钢架1通过钢杆连接，电动涡流转子9固定在过滤挡板8中心并与基体钢架1固定，保护穹罩10位于电动涡流转子9上方与基体钢架1相扣固定，内浮子11位于太阳能电池板4下方与基体钢架1固定，横杆12固定端与河堤固定，其另一端通过牵引线13与保护穹罩10相连，控制器14和蓄电池15分别安装在基体钢架1上，且位于保护穹罩10内。
如图1所示，本发明的曲型挡板3采用弹性橡胶片、塑料片或金属片，优选的其具有一定的弹性，使得其表现为向内易变形，向外难变形。本实施例选择金属片(设有防腐层的铁片)，生产曲型挡板时，将平板金属片制成带有一定弧度的片状结构(瓦片状)，其一端与流线外壳开口两侧相连并固定，且弧形凹面朝向流线外壳开口内侧，金属片的厚度选取为0.1-1mm，使得其易变形。漂浮垃圾一旦进入开口，在曲型挡板3的作用下就难以脱离，而只能随水流向内继续运动。
本发明设置曲型挡板的一大优点是，即使在装置没有电的情况下，曲型挡板 3仍能在水面波纹的驱动下进行张开、闭合的动作；从而使进入开口的漂浮垃圾无法脱离，而只能随水流或风向内运动。
流线外壳2为整个装置的外壳。其优选设置为流线型，避免垃圾被外壳挂住或卡住，其材质可以选择为轻质塑料；当其与曲型挡板为同一材质时，可以一体成型。流线外壳具有一定高度，收集装置工作时，流线外壳2需要部分露出水面，避免垃圾溢出或不从开口进入装置内部。
所述的流线外壳2可以是分多段安装在基体钢架1上的，两端相邻的流线外壳2间设有的开口为喇叭状内收开口，便于垃圾进入开口从而被收集；所述的开口两侧壁面上设有的曲型挡板3的数量没有限制，至少为左右各一个。开口的尺寸可根据需要收集的目标漂浮垃圾的尺寸而定，在曲型挡板的尺寸为开口最窄处尺寸0.3-0.4倍的情况下，一般可选择开口最窄处尺寸为目标漂浮垃圾尺寸的 1.1-1.5倍。
所述的过滤挡板8用于阻挡垃圾进入电动涡流转子9，其可呈圆环形、方形等闭环的形状，且具有一定高度，要求在收集装置工作时，过滤挡板8部分露出水面以阻挡垃圾。过滤挡板8可以为带有孔的塑料材质或金属材质，也可以是金属网或塑料网，且可以根据需要设置单层或多层。
太阳能电池板4、控制器14和蓄电池15在工作时均位于水面之上，但为了防止波浪或其它因素导致其与水接触，在太阳能电池板4、控制器14和蓄电池 15上均做防水设计，例如将其置于防水外壳包裹内，太阳能电池板4的防水外壳是敞口的。
在本发明的一个优选实施例中，电动涡流转子9带有多个沿转动轴均匀安装的斜桨叶片，电动涡流转子9的转动方向使其附近的表层水向下流动。控制器 14可用于设置转动的速度档次。
所述的保护穹罩10为透明材质。太阳能电池板4可设置在保护穹罩10内。保护穹罩10底端与水面之间具有一定的距离，使保护穹罩10底端不会与漂浮垃圾接触。
在本发明的一个优选实施例中，漂浮垃圾自动收集装置在流线外壳2和过滤挡板8之间的区域底部设有带孔挡板。在回收装置时，带孔挡板可以过滤掉水。若挡板不设开孔，则在回收装置时，将因为水都从过滤挡板8和开口流出而导致水流过大从而带走漂浮垃圾。
如图1和2所示，本发明的电动涡轮转子工作时是完全浸没在水下的，这需要调节内、外浮子的浮力；内、外浮子可以是泡沫或浮球(空心浮球或低密度材质制成的浮球)
使用本装置进行自动收集时，可按下述方法操作：
1)打开保护穹罩10，在控制器14上打开装置电源，扣上保护穹罩10；
2)把装置放入水中，用牵引绳13把装置连接在横杆12上；
3)在阳光和风力的作用下，太阳能电池板4和风电装置6为蓄电池15充电，到达一定的电能阈值之后，蓄电池15为电动涡流转子9工作，表面水与下层水形成微小的对流；
4)流经装置的漂浮垃圾随着水流向装置中间汇聚，曲型挡板3起到只进不出的阀门功能；
5)垃圾被收集到装置中间，网状过滤挡板8阻挡垃圾进入电动涡流转子9；
6)一段时之后，工作人员需要回收本装置；
7)解开牵引绳 13，打开保护穹罩10，关闭电源，取回装置；
8)清理装置内收集的垃圾，并进行检修和维护。
在一般的水域中，垃圾均易富集在河道两边或水域的边围等近岸处，因此可将本发明装置以一定的间隔布置在近岸处，即可起到非常好的垃圾收集效果。牵引绳 13主要用于约束本发明装置的位置区域，避免漂走。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种城市河道漂浮垃圾自动收集装置的垃圾自动收集方法，所述的城市河道漂浮垃圾自动收集装置包括基体钢架（1）、流线外壳（2）、曲型挡板（3）、太阳能电池板（4）、荧光指示灯（5）、风电装置（6）、外浮子（7）、过滤挡板（8）、电动涡流转子（9）、保护穹罩（10）、内浮子（11）、横杆（12）、牵引绳（13）、控制器（14）和蓄电池（15）；
基体钢架（1）作为装置主体框架，流线外壳（2）包覆在基体钢架（1）外侧并与之固定，流线外壳（2）上设有开口，曲型挡板（3）固定在流线外壳（2）的开口上，太阳能电池板（4）固定在基体钢架（1）上，荧光指示灯（5）固定在基体钢架（1）四个方向上，风电装置（6）固定在基体钢架（1）上，外浮子（7）固定在基体钢架（1）的四个方向上，过滤挡板（8）位于基体钢架（1）中心，并与基体钢架（1）通过钢杆连接，电动涡流转子（9）固定在过滤挡板（8）中心并与基体钢架（1）固定，保护穹罩（10）位于电动涡流转子（9）上方与基体钢架（1）相扣固定，内浮子（11）位于太阳能电池板（4）下方与基体钢架（1）固定，横杆（12）固定端与河堤固定，其另一端通过牵引绳 （13）与保护穹罩（10）相连，控制器（14）和蓄电池（15）分别安装在基体钢架（1）上，且位于保护穹罩（10）内；
其特征在于，所述的垃圾自动收集方法包括以下步骤：
1）打开保护穹罩（10），打开装置蓄电源开关，扣上保护穹罩（10）；
2）根据装置选配和调节内浮子、外浮子，使装置重心位于装置中心，且使装置放入水中后，流线外壳（2）和过滤挡板（8）均部分露出水面；将装置放入水中，通过内用牵引绳（13）把装置连接在横杆（12）上；
3）太阳能电池板（4）和风电装置（6）为蓄电池（15）充电，蓄电池（15）到达一定的电能阈值之后，向电动涡流转子（9）输出电流工作，电动涡流转子（9）附近的表层水在电动涡流转子（9）的作用下先向中心流动并最终向下流动，装置外部的表层水则通过流线外壳（2）上设有的开口向装置内部流动；
4）流经装置的漂浮垃圾随着水流向装置中间汇聚，曲型挡板（3）具有易内收性，使漂浮垃圾易于进入装置内部但难以从开口外出；
当蓄电池电量不够驱动电动涡轮转子时，流线外壳和曲型挡板利用表面水流和风力收集进入开口的漂浮垃圾；
5）垃圾被收集到装置中间，网状过滤挡板（8）阻挡垃圾进入电动涡流转子（9）；
6）收集一段时之后，工作人员需要回收本装置和其内的漂浮垃圾；并进行检修和维护。
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2020
- 2020-09-25 CN CN202011026572.9A patent/CN112176968B/zh active Active
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