一種波浪能驅(qū)動的海上漂浮式垃圾回收裝置的制作方法

本發(fā)明涉及海洋環(huán)境清潔技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種波浪能驅(qū)動的海上漂浮式垃圾回收裝置。

背景技術(shù)：

美國佐治亞大學(xué)研究組在2015年發(fā)行的美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表的統(tǒng)計結(jié)果顯示，全球每年流入海洋的塑料垃圾達480萬至1270萬噸。其中中國是全球垃圾流出量最多的國家（132萬至353萬噸）。根據(jù)我國國家海洋局發(fā)布的《2015年中國海洋環(huán)境狀況公報》，我國海域海面漂浮垃圾主要為聚苯乙烯泡沫塑料碎片、塑料袋和塑料瓶等。聚苯乙烯泡沫塑料類垃圾數(shù)量最多，占46%，其次為塑料類和木制品類，分別占31%和16%。隨著全球沿海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的增長，海漂垃圾已成危害海洋環(huán)境的主要污染物之一，而內(nèi)港作為沿岸人口聚集地，船舶活動頻繁，海漂垃圾和船舶溢油污染尤為嚴重。

海漂垃圾對自然界生物、人類及海洋環(huán)境的危害是多方面的，大量的海漂垃圾不僅造成嚴重的海洋污染問題，破壞海岸、沙灘景觀、妨礙船只正常航行，影響食品安全也給海洋生物造成嚴重的傷害。海洋生物經(jīng)常被較大的海漂垃圾纏繞或是撞傷，較小的碎片則常被誤食從而引起海洋生物的各種疾病甚至死亡。此外，海漂垃圾上附著的各種細菌、藻類、被囊類、水螅蟲和藤壺等作為入侵物種和其上的有毒物質(zhì)將被帶到世界各地。目前，海漂垃圾對海洋生物的傷害已達到驚人的程度：每年至少有100萬只海鳥、不計其數(shù)的海洋哺乳動物因其喪生。更糟的是，這些漂浮垃圾直接危及像夏威夷僧海豹、赤蠵龜?shù)榷喾N瀕臨滅絕的海洋生物。為此在減少排放的同時如何采用合適的方法回收海洋漂浮垃圾已成為擺在人們面前的重大課題。

目前，應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)海漂垃圾清理方式有：人工小船清理和專業(yè)垃圾船清理。由于海上漂浮垃圾分布分散，依靠傳統(tǒng)的人工小船清理極為耗時耗力，而專業(yè)垃圾船目前只適用于某一較小海域聚集大量海漂垃圾的情況且清理同時消耗了大量的傳統(tǒng)能源，造成新的污染。此外，傳統(tǒng)清理方式還存在清理費用很高、效率低下等諸多問題。同時，在近岸和內(nèi)港開闊水域目前無完善的漂浮垃圾及海面油污回收處理的解決方案。因此，開發(fā)一種無能耗且可同時對海漂垃圾和水面油污進行回收的裝置很有必要，具有重大生產(chǎn)實踐與現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種波浪能驅(qū)動的海上漂浮式垃圾回收裝置，該裝置高效清潔無污染，可應(yīng)用于內(nèi)港和近海，且可同時完成對漂浮式垃圾和海面油污的回收處理。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括浮式水上垃圾桶以及與浮式水上垃圾桶相連接的兩個浮式柵欄，所述浮式水上垃圾桶通過設(shè)置在其底部的抽水管與波浪能水泵相連，所述波浪能水泵設(shè)置在波浪能捕獲裝置上并通過出水管與油污分離池相連。

進一步的，所述兩個浮式柵欄之間的夾角為90~165^o，兩個浮式柵欄呈“V”型，所述浮式水上垃圾桶頂部開設(shè)有凹口。

進一步的，所述兩個浮式柵欄分別設(shè)置在凹口的兩側(cè)邊緣。

進一步的，所述波浪能水泵內(nèi)部設(shè)有空腔，該空腔由壓水板和豎直擋水板分隔為左腔室和右腔室，所述壓水板與旋轉(zhuǎn)軸固定連接，所述豎直擋水板與波浪能水泵殼體固定連接；所述波浪能水泵的左腔室設(shè)有左側(cè)進水單向閥和左側(cè)出水單向閥，所述波浪能水泵的右腔室設(shè)有右側(cè)進水單向閥和右側(cè)出水單向閥；分別與左側(cè)進水單向閥和右側(cè)進水單向閥相連的水管均接入浮式水上垃圾桶底部抽水管，分別與左側(cè)出水單向閥和右側(cè)出水單向閥相連的水管均接入出水管。

進一步的，所述波浪能捕獲裝置包括支撐桿以及與支撐桿滑動連接的滑桿，所述滑桿的一端與旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，另一端與浮體相連，所述旋轉(zhuǎn)軸固定連接有搖擺板。

進一步的，所述波浪能捕獲裝置包括一對對稱設(shè)置的支撐桿以及與支撐桿滑動連接的一對滑桿，所述滑桿（3）呈直角“7”字形；所述搖擺板與旋轉(zhuǎn)軸固定連接，波浪能水泵有兩個且對稱設(shè)置在搖擺板兩側(cè)。

進一步的，所述支撐桿開設(shè)有通槽，所述滑桿配合設(shè)置在通槽內(nèi)并相對通槽上下滑動。

進一步的，所述搖擺板底部固定連接有重物塊。

進一步的，所述浮式水上垃圾桶內(nèi)設(shè)有可更換透水垃圾收集袋。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.本發(fā)明所述浮式水上垃圾桶通過設(shè)置在其底部的抽水管與波浪能水泵相連，依靠港內(nèi)過往船舶之船行波或外海波浪從而將海漂垃圾和內(nèi)港表面油污聚集到浮式柵欄中心處回收，無需消耗傳統(tǒng)能源即可實現(xiàn)海漂垃圾和內(nèi)港表面油污的主動吸收；且浮式水上垃圾桶底部通過抽水管與波浪能水泵吸水口連接，使得浮式水上垃圾桶頂部水面形成旋渦，易于將浮式水上垃圾桶附近的漂浮垃圾和液面油污吸入垃圾桶中；

2. 本發(fā)明所述支撐桿開設(shè)有通槽，所述滑桿配合設(shè)置在通槽內(nèi)并相對通槽上下滑動，使得波浪能捕獲裝置可隨潮位變化自動升降。因而本發(fā)明可適用于受潮位影響較大、潮差較大的近海和內(nèi)港水域；

3.本發(fā)明所述浮式水上垃圾桶通采用呈“V”型兩個浮式柵欄攔截海漂垃圾，在近海波浪或內(nèi)港船行波的作用下，漂浮垃圾主動向柵欄靠攏，并向“V”型浮式柵欄的中心匯集；

4. 本發(fā)明所述浮式水上垃圾桶頂部開設(shè)有凹口，一對浮式柵欄分別設(shè)置在凹口的兩側(cè)邊緣，并使凹口的開口深度略低于液面，使得漂浮垃圾和溢油更容易進入浮式水上垃圾桶中。

5. 本發(fā)明所述浮式水上垃圾桶內(nèi)部布置有可更換透水垃圾收集袋，可通過更換垃圾袋起到清理垃圾的作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明波浪能捕獲裝置側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明波浪能水泵結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1是浮式柵欄；2是凹口；3是滑桿；4是支撐桿；5是波浪能水泵；6是旋轉(zhuǎn)軸；7是壓水板；8是出水管；9是油污分離池；10是浮式水上垃圾桶；11是可更換透水垃圾收集袋；12是抽水管；13是浮體；14是重物塊；15是搖擺板；16是豎直擋水板；17是通槽；18是波浪能水泵殼體；19是左腔室；20是左側(cè)出水單向閥；21是左側(cè)進水單向閥；22是右腔室；23是右側(cè)出水單向閥；24是右側(cè)進水單向閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種波浪能驅(qū)動的海上漂浮式垃圾回收裝置，包括浮式水上垃圾桶10、油污分離池9和設(shè)置在波浪能捕獲裝置上的波浪能水泵5。其中浮式水上垃圾桶10設(shè)置在呈“V”型的兩個浮式柵欄1的中心點，在浮式水上垃圾桶10的頂部開設(shè)有凹口2，凹口2的開口深度略低于液面，兩個浮式柵欄1分別設(shè)置在凹口2的兩側(cè)邊緣，使得兩個浮式柵欄1之間的夾角為90~165^o。呈“V”型的兩個浮式柵欄1攔截海漂垃圾，在近海波浪或內(nèi)港船行波的作用下，漂浮垃圾主動向浮式柵欄1靠攏，并向兩個浮式柵欄1的中心匯集，兩個浮式柵欄1對海漂垃圾起到良好的攔截作用。浮式水上垃圾桶10底部與側(cè)壁焊接或者一體成型，浮式水上垃圾桶10內(nèi)設(shè)有可更換透水垃圾收集袋11，可將該裝置置于海上自動完成垃圾的收集工作，工作人員只需定期更換垃圾袋即可。浮式水上垃圾桶10的底部設(shè)置有抽水管12，抽水管12分別與波浪能水泵5的左側(cè)進水單向閥21和右側(cè)進水單向閥24相連，波浪能水泵5依靠波浪能使得浮式水上垃圾桶10頂部水面形成旋渦，易于將漂浮垃圾和液面油污吸入浮式水上垃圾桶10中。浮式水上垃圾桶10通過錨鏈固定于港內(nèi)或者近海。

如圖1所示，波浪能水泵5設(shè)置在波浪能捕獲裝置上，波浪能捕獲裝置包括一對對稱設(shè)置的支撐桿4以及與支撐桿4滑動連接的一對滑桿3，所述滑桿3呈直角“7”字形，且截面為矩形，滑桿3只能沿支撐桿4上下滑動而不能轉(zhuǎn)動，滑桿3的一端與波浪能水泵5外側(cè)殼體固定連接，另一端與浮體13相連，浮體13為整個裝置提供浮力。所述搖擺板15固定連接在旋轉(zhuǎn)軸6上，一對波浪能水泵5對稱設(shè)置在搖擺板15兩側(cè)。旋轉(zhuǎn)軸6的一端與波浪能水泵5內(nèi)側(cè)殼體轉(zhuǎn)動連接，且波浪能水泵5內(nèi)側(cè)殼體與旋轉(zhuǎn)軸6為機械密封結(jié)構(gòu)。搖擺板15底部固定連接有重物塊14，使得在無風(fēng)浪的情況下，搖擺板15可處于豎立狀態(tài)。本發(fā)明整個裝置呈對稱結(jié)構(gòu)以保持整個裝置良好的平衡，當(dāng)然，本發(fā)明也可以設(shè)置單個或者多個波浪能水泵5，只要使得整個裝置能夠在較為平衡的狀態(tài)下正常工作即可。

如圖2所示，支撐桿4開設(shè)有通槽17，滑桿3配合設(shè)置在通槽17內(nèi)，通過滑輪或者滑軌使得滑桿3可相對通槽17上下滑動，且滑桿3下部連接設(shè)有浮體13，使得波浪能捕獲裝置可隨潮位的變化而上下升降，因而本裝置可應(yīng)用于潮位多變的近海和內(nèi)港水域。

如圖3所示，波浪能水泵5的內(nèi)部空腔由相互配合的壓水板7和豎直擋水板16分隔為左腔室19和右腔室22，所述壓水板7一端與旋轉(zhuǎn)軸6固定連接，另一端與波浪能水泵5殼體轉(zhuǎn)動連接，使得壓水板7可隨旋轉(zhuǎn)軸6的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，同時波浪能水泵5殼體不發(fā)生轉(zhuǎn)動。豎直擋水板16的一端固定在波浪能水泵5殼體內(nèi)壁上，豎直擋水板16的另一端與旋轉(zhuǎn)軸6機械密封。波浪能水泵5的左腔室19設(shè)有左側(cè)進水單向閥21和左側(cè)出水單向閥20，所述波浪能水泵5的右腔室22設(shè)有右側(cè)進水單向閥24和右側(cè)出水單向閥23。如圖2所示，與左側(cè)進水單向閥21和右側(cè)進水單向閥24相連的水管均接入浮式水上垃圾桶10底部抽水管12，與左側(cè)出水單向閥20和右側(cè)出水單向閥23相連的水管均接入出水管8。在波浪作用下，當(dāng)搖擺板15帶動旋轉(zhuǎn)軸6順時針旋轉(zhuǎn)時，壓水板7也隨旋轉(zhuǎn)軸6順時針旋轉(zhuǎn)，從而在左腔室19形成負壓，右腔室22形成正壓，左側(cè)進水單向閥21在負壓作用下開啟，左側(cè)出水單向閥20則關(guān)閉，從而將浮式水上垃圾桶10內(nèi)的水由底部抽水管12抽入波浪能水泵5的左腔室19；右側(cè)出水單向閥23在右腔室22正壓的作用下開啟，右側(cè)進水單向閥24則關(guān)閉，從而使得右腔室22內(nèi)的水由出水管8流入油污分離池9。依次類推，當(dāng)搖擺板15帶動旋轉(zhuǎn)軸6逆時針旋轉(zhuǎn)時，左側(cè)出水單向閥20在左腔室19正壓作用下開啟，左腔室19內(nèi)的水通過出水管8流入油污分離池9，右側(cè)進水單向閥24在右腔室22負壓的作用下開啟，使得浮式水上垃圾桶10內(nèi)的水由底部抽水管12抽入波浪能水泵5的右腔室22。由此循環(huán)往復(fù)，只搖擺板15可帶動旋轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)，便會有水流源源不斷地從浮式水上垃圾桶10流入油污分離池9，且整個過程中總能保持波浪能水泵5與浮式水上垃圾桶10之間處于一定的負壓狀態(tài)，使得浮式水上垃圾桶10頂部水面形成漩渦，將附近的垃圾及污水吸入浮式水上垃圾桶10中。由此可見，本發(fā)明不僅清潔無能耗，且能取得良好的垃圾收集清理效果。

如圖1所示，含有液面油污的海水通過出水管8流入油污分離池9，經(jīng)油污分離池9處理后實現(xiàn)油水分層，油污層通過排油管導(dǎo)流至儲油罐，清水層經(jīng)過濾后通過排水管排入海中。其中油污分離池9為現(xiàn)有常規(guī)裝置，安裝在岸上、堤壩或者海上平臺上。

本發(fā)明工作原理：

將本發(fā)明浮式水上垃圾桶10布置于港內(nèi)或者近岸，將波浪能捕獲裝置和波浪能水泵5布置在波浪較大海域，油污分離池9布置在岸上、堤壩或者海上平臺上。在內(nèi)港船行波或者近岸波浪的作用下，漂浮垃圾和溢油在向港岸靠近的時候被本發(fā)明裝置的浮式柵欄1攔截，被攔截下來的漂浮垃圾和溢油在船行波或者波浪的作用下主動向浮式柵欄1中心點運動。由波浪能捕獲裝置不斷帶動波浪能水泵5持續(xù)從水上垃圾桶10底部抽水，從而在浮式水上垃圾桶10表面形成持續(xù)的漩渦將靠近的漂浮垃圾和溢油吸入浮式水上垃圾桶10中，吸入水上垃圾桶的漂浮垃圾可通過更換可更換透水垃圾收集袋11取出，吸入的溢油最終進入油污分離池9分離。本發(fā)明浮式水上垃圾桶10及波浪能捕獲裝置都可隨潮位變化自動升降，使得本發(fā)明可有效應(yīng)用于潮差較大的內(nèi)港或近海。

本發(fā)明中所采用固定連接方式均為本領(lǐng)域慣常的技術(shù)手段，如焊接、螺紋固定連接等，本發(fā)明中所采用轉(zhuǎn)動連接方式通過軸承、轉(zhuǎn)輪等實現(xiàn)。