海水搅拌提升装置的制作方法

本发明涉及一种海洋装置，具体的说，为一种海水搅拌提升装置。

背景技术：

受重力作用影响，海洋上层、下层微环境组分存在差异。

以海水营养盐为例，一般情况下，海洋下层与沉积环境中营养盐相对丰富，海洋水体中营养盐相对匮乏。

海洋渔场、渔汛的形成与海洋水环境中营养盐的浓度有直接关系。

但近年来，由于环境恶化和过度开发，海洋渔业资源退化严重，近海渔船“无鱼可捕”的景象正在蔓延，与此同时，作为替代捕捞的海水养殖业也深受饵料过剩、水体污染的影响。因此，海洋生态环境的改善迫在眉睫。需充分运用科学技术手段，尽可能地控制和避免水体污染，加快恢复渔场生产力。归根结底，大规模渔场的形成主要是由于寒暖流交汇引发海水搅动，下层营养盐上涌，为饵料生物的生存营造了良好的环境，最终形成优质渔场。根据这一原理，人工上升流技术能够人为促进下层营养盐上涌，相关装置可应用于改善渔场内部环境，增加渔汛。另外，上升流装置与也可应用于养殖网箱剩余饵料的循环利用，从而减轻养殖污染。

国内外针对人工上升流及其装备的设计研究已有一定的基础，目前，主要手段和包括：海底地形改造、真空泵抽吸海水、水底注气、波浪能与太阳能保温水囊、太阳能加热底层海水等。以上手段各有利弊。其中，海底地形改造工程难度大，对海底沉积环境容易造成破坏；真空泵和水底注气需外接电源，操作不稳定，能耗较大；波浪能压缩水囊效率较低，水囊保温性能难保障；太阳能加热法因绿色环保受到广泛关注。

设置搅拌器也是一种常规的促使海底上层和下层海水流动互换的方式。

例如，中国专利cn201959757u公开了一种液面浮力搅拌器，也可应用于海底。其包括传动主轴和设置在传动主轴上的搅拌桨。搅拌桨安装在传动主轴上，并能沿传动主轴滑动，通过传动主轴的转动带动搅拌桨转动，从而搅动海水，促使底层的海水上升。然而，传动主轴需要动力源，例如：电机等。

这种结构是一种现有技术中最常见的结构。利用浮子作为海上平台，并安装搅动部件，并在浮子上安装电力部件，以带动搅动部件搅动。但海上电力能源有限，尤其是在远海，若搭建供电系统，耗能巨大；依靠有限的能源不能保证搅动部件长时间正常运转；定期充电维护又会增加系统的维护费用。

从现有研究趋势上看，利用清洁能源开发高效环保、操作简便的人工上升流装置是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通过海水搅拌的方式促进海底海水上升的海水搅拌提升装置，该装置无需耗费电能，是一种单纯利用清洁能源的、可持续工作的海水搅拌装置。

本发明的内容为：海水搅拌提升装置，包括浮子及安装在浮子上的搅拌提升装置，所述搅拌提升装置包括安装在浮子上的限位杆和设置在限位杆上的可旋转搅拌组件；所述搅拌组件包括中空轴套和设置在中空轴套上的叶片；叶片端面在海平面上的具有非零投影；沿限位杆长度方向，环绕限位杆外壁设置有螺旋槽；中空轴套内壁设置有传动销，叶片安装在中空轴套外壁，中空轴套套装在限位杆上，且套装后，所述传动销插装在螺旋槽内且可沿螺旋槽运动。

优选为：叶片为螺旋桨叶片。

优选为：进一步包括固定在海底的锚定装置及设置在锚定装置上的搅拌组件限位装置，所述搅拌组件限位装置间隔设置的上限位件和下限位件，二者均连接至海底锚定装置，中空轴套位于上限位件和下限位件形成的间隙内，且不能越过上限位件和下限位件。

优选为：所述上限位件和下限位件分别为套装在限位杆上的上限位轴套和下限位轴套。

优选为：上限位件和下限位件分别经延长杆连接至锚定装置。

优选为：所述锚定装置为固定在海底的固定桩。

优选为：浮子上设置有固定桩孔，固定桩插装入所述安装孔内。

优选为：所述传动销包括固定安装在中空轴套内壁的圆柱状的限位凸起，在限位凸起外套装有外圈，外圈与螺旋槽直接接触，限位凸起外侧和外圈内侧设置有相配合的滚珠安装槽，安装槽内设置有滚珠，限位凸起与外圈形成类似轴承的结构。

优选为：限位凸起和外圈垂直于中空轴套。

优选为：中空轴套采用单向轴承，叶片安装在单向轴承的外环上。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种海水搅拌提升装置，该装置不需要利用电能，仅利用波浪对浮子的作用，实现搅拌组件的旋转，搅拌海水，使上下层海水交换。该装置可应用在远海或近海领域，可持续工作性强，维护成本低。

(2)通过在限位杆外壁上设置螺旋槽，叶片中空轴的传动销与限位杆的螺旋槽配合，实现了一种新的限位配合结构。在限位杆不转动的前提下，搅拌组件可以环绕限位杆外的螺旋槽旋转。

(3)通过在浮子上设置固定桩孔，将固定桩插装在安装孔内，对浮子运动起到限位作用，使浮子只能在竖直方向运动。

(4)采用单向轴承安装叶片，使叶片仅可以朝一个方向转动，即仅可以在波峰或波谷到来时，叶片转动。这种结构使叶片总是朝着一个方向搅动海水，避免刚刚被搅动到上方的海水又被搅动回到海底。

附图说明

图1为搅拌提升装置结构示意图；

图2a为搅拌组件结构示意图；

图2b为搅拌组件结构示意图；

图3为限位杆结构示意图；

图4为锚定装置及搅拌组件限位装置结构示意图；

图5为波谷来临时，海水搅拌提升装置工作示意图；

图6为波峰来临时，海水搅拌提升装置工作示意图；

图7为传动销结构示意图；

图8位浮子结构示意图。

其中：1-浮子，101-固定桩孔，2-限位杆，201-螺旋槽，3-搅拌组件，301-中空轴套，302-叶片，303-传动销，304-外圈，305-滚珠，306-限位凸起，4-搅拌组件限位装置，401-上限位件，402-下限位件，403-延长杆，404-延长杆，5-固定桩

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行清楚完整地描述。显然，具体实施方式所描述的实施例仅为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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图1、附图5和附图6所示的位置关系，以靠近海平面的方向为“上方”，以靠近海底的方向为“下方”，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示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。

本发明提供了一种可促进海底上层和下层海水流动互换的海水提升搅拌装置，该装置可以应用于海水养殖等领域，有利于促进海底上下层海水的交流。该装置利用海上波浪能作为动力源，使用的为清洁能源，并可实现无间断持续工作。

参考图1至图4，海水搅拌提升装置，包括浮子1及安装在浮子上的搅拌提升装置，所述搅拌提升装置包括安装在浮子上的限位杆2和设置在限位杆2上的可旋转搅拌组件3。

具体的说，搅拌组件3包括中空轴套301和设置在中空轴套301上的叶片302；叶片302端面在海平面上具有非零投影，也就是说，叶片302的端面与海平面之间有小于90°的夹角，叶片是对海水起到搅拌作用的主要功能部件，若叶片的叶面与海平面垂直，则不能起到沿竖直方向搅拌海水的作用。具体到本实施例，叶片302采用的为螺旋桨叶片，每个旋转搅拌组件3包括3个叶片302。

具体参考图2和图3，沿限位杆2长度方向，环绕限位杆2外壁设置有螺旋槽201；沿叶片中空轴套301内壁设置有传动销303，叶片302经中空轴套301套装在限位杆2上，且套装后，所述传动销303插装在螺旋槽201内且可沿螺旋槽201运动。此处所述的螺旋槽201，是指设置在限位杆2的外壁开槽，也可称为螺旋轨道，从限位杆2靠近浮子1的一端向靠近海底的一端，这种开槽是呈螺旋线的形状设置在限位杆2的外壁的。需要说明的是，此处的螺旋槽201可以设置在整个限位杆2的外壁，为了简化设计，也可以结合波浪起伏的高度差，选择在搅拌组件3上下运动的范围内设置一段螺旋槽201。

为了能够实现更强的海水搅拌提升效果，可以根据浮子1的大小、使用海域的大小，设计多组搅拌提升装置。例如，本实施例中，浮子1为圆形，环绕浮子的一周，设置有三组搅拌提升装置。

工作原理：叶片302的中空轴套301与限位杆2之间是非紧密配合，二者之间是存在间隙的，这种间隙使得二者之间可以产生相对运动；本实施例中，中空轴套301采用单向轴承，单向轴承仅朝一个方向转动，另一个方向卡死、不能转动，叶片302安装在单向轴承的外环上，而螺旋槽2作为传动销303的容置槽，螺旋槽2对传动销303的施加力将经传动销303转移到整个中空轴套301和叶片302系统，使中空轴套301与限位杆2在相对运动的同时，还能环绕限位杆2转动。螺旋桨叶片在这种转动的过程中，搅动海水。具体说，限位杆2是固定安装在浮子1上的，浮子1漂浮在海面上，将随着海水波浪的起伏而产生上下运动，带动限位杆2上下运动。本实施例以浮子下降时单向轴承可带动叶片302的转动为例来说明装置的具体工作过程。参考图5，在波谷到来时，浮子1下降，限位杆2随浮子1下降，此时，若单向轴承处于可转动的方向，则其内环和位于外环上的叶片302同处于转动状态，这种转动将影响搅拌效果，因此，使波谷到来时，单向轴承处于转动卡死的方向，由于传动销303与螺旋槽201的槽壁接触，这将转化为对传动销303力的作用，从而使传动销303沿着螺旋槽201的轨迹运动，进而转化为叶片302的旋转，叶片302相对向靠近浮子1的方向运动，从而搅动海水；参考图6，在波峰到来时，浮子上升，由于单向轴承在此方向空转(即单向轴承仅内环随螺旋槽转动，外环不转动)，此时叶片302并不转动，也就是不发挥对海水的搅动效果。

采用单向轴承的好处为：叶片302仅可以朝向一个方向转动，即海水总是朝着由海底向海面的方向搅动，从而提高上层和下层海水的交换效率。

进一步提供一种传动销303的安装结构。具体参考图7，传动销303包括固定安装在中空轴套内壁的圆柱状的限位凸起306，在限位凸起306外套装有外圈304，外圈304与螺旋槽201直接接触，限位凸起306外壁和外圈304内壁均设置有相配合的滚珠安装槽，安装槽内设置有滚珠305，限位凸起306与外圈304形成类似轴承的结构。采用这种结构，当整个传动销303装置在螺旋槽201内运动时，外圈306也会自转，从而减小其与螺旋槽201之间的直接摩擦，使运动更顺畅，间接使叶片302的转动更流畅。

为了避免限位凸起306和外圈304从螺旋槽201中脱出，限位凸起306和外圈304垂直于中空轴套301内壁。

以上实施结构，搅拌组件3的运动是无规则的，为了使搅拌组件的运动更稳定，进一步设计固定在海底的锚定装置及设置在锚定装置上的搅拌组件限位装置4，本实施例中，锚定装置采用的为海底固定桩5。所述搅拌组件限位装置4包括间隔设置的上限位件和下限位件，本实施例中，上限位件和下限位件为分别套装在限位杆2上的上限位轴套401和下限位轴套402，二者均连接至海底固定桩5，叶片的中空轴套302位于上限位轴套401和下限位轴套402形成的间隙内，且不能越过上限位轴套401和下限位轴套402。

上限位轴套401和下限位轴套402分别经延长杆403、404连接至固定桩5，由于海底固定桩5是固定在海底的，搅拌组件限位装置4与海底固定桩5连接在一起，使得搅拌组件限位装置4形成的也是固定的限位结构，也就是说，其是不会随着海浪的起伏而波动的。

采用这种实施结构，对搅拌组件3的运动进行了限制，由于上限位轴套401和下限位轴套402的位置是固定的，在浮子1随海浪起伏过程中，搅拌组件3不产生上下运动，或仅产生微量的上下运动(运动的余量取决于上限位轴套401和下限位轴套402之间的间隙)，有利于增强结构的稳定性。

由于海浪的的运动是无规则的，会造成浮子1随海浪移动，为了更进一步的发挥固定桩的作用，参考图8，在浮子1上设置有固定桩孔101，固定桩5插装入所述安装孔101内，这种安装结构是非固定的安装结构。因此，固定桩5除了可以间接对搅拌组件3的运动起到限位作用外，还可以对浮子1的运动起到限位的作用，使浮子1仅可以在固定桩5限定的上下方向上运动。

该装置可应用于众多领域，以海水营养盐提升领域为例，通过搅拌组件3的旋转搅拌作用，实现上下层海水之间的交换，从而使下层海水的营养盐提升，利于海水养殖业的发展。