一种近海海水养殖池自动补水装置

技术领域：

本发明属于海水养殖供水与设备技术领域，涉及一种近海海水养殖池自动补水装置，适用于大规模近海海水养殖和种植场合；其通过潮汐水力抽取深层海水，依靠水压差对海水养殖池自动补水，能够长期平稳维持海水养殖池的水位，降低海水养殖池补水的人工工作量，有效提高近海海水养殖的自动化水平和养殖质量。

背景技术：
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目前，我国国内成规模的海水养殖场面积已达2000多千公顷，年产量超过1900万吨，海水养殖产业已经成为我国养殖业的一个重要板块；其中超过90％的海水养殖场位于辽宁、山东、江苏、广东、福建等东部沿海城市，近海滩涂养殖和围海养殖占85％以上，近海海水养殖已经成为海水养殖的主要类型；海水养殖池技术一直存在补水困难繁琐的问题，面对海水自然蒸发，需要经常性对海水养殖池的海水进行补充，以避免水位降低、浓度变化等引起的损失；随着养殖地区的固定，养殖密度不断提高,传统的挖置蓄水池，定期用抽水机人工补水等方式由于效率低下、人工成本高、供能困难，已经越来越不适用，因此设计一种易用耐用、环境友好的近海海水养殖池自动补水装置是很有必要性的。

在现有技术中，公开号为cn204653436u的中国专利，公开了一种海水养殖池的供排水系统，涉及养殖设备的技术领域。其主体结构包括海水养殖池、进水管、出水管和活动弯头，海水养殖池的一端设有进水口，海水养殖池的另一端设有出水口，进水口位于海水养殖池的中部，出水口位于海水养殖池的底部，出水口的下端连接有地下排污通道，出水口的上端连接有一个活动弯头，弯头的上端连接有一条出水管，出水管的上端开口与海水养殖池水面的高度相等，通过水平进水管对海水养殖池进行供水，海水养殖池的代谢杂质通过出水管、弯头和地下排污通道排除，活动弯头可以调节排水的方向和流量，从而定向的进行排污，完成了海水养殖池内水体的更换；但该装置主要针对海水养殖池内循环的过滤除杂，补水效果不佳，不适合近海海水养殖池的补水；公开号为cn204907560u的中国专利，公开了一种海水养殖供水装置,其主体结构包括在海底挖掘出一个长20米,宽30米,高3米的槽,该槽的最低端用具有通孔的底部支撑装置填充,在底部支撑装置的上方水平设置有过滤装置,所述的过滤装置为直径为20公分且外周分布有多个孔洞的长圆形管道,所述长圆形管道的外周设置有60目到80目的过滤尼龙网,在所述长圆形管道的上方再布置一具有通孔的顶部支撑装置,高度也为1米,在所述底部支撑装置和顶部支撑装置的外周套设一层初级过滤网,在上端水产框层上方形成1米高的沙层,所述的长圆形管道与水泵连接,以将过滤后的海水输送到水产海水养殖池中，该装置还包括一自动取样检测装置,三通电磁阀和反冲洗管道；但该装置大量采用电控系统，结构过于复杂成本较高，需外部供能不适于长期使用，适用性不佳。

现有的海水养殖场一般低于海平面，也可以自然利用海水压差自行进水，但一般进的是表面的上层海水，杂物含量多，影响海水质量，容易破坏海水养殖池内部环境。

总而言之，目前近海海水养殖规模的扩大，面对大面积海水养殖池的自然蒸发，需一种自动化低成本的装置进行海水养殖池的深层海水补充工作；现有海水养殖设备技术领域的补水设备普遍适用于面积小、内陆型的海水养殖池，难以适应大规模的近海滩涂海水养殖池、围海海水养殖池的深层海水补充工作，因此设计一款高效易用、环保耐用的近海海水养殖池自动补水装置极具应用价值和推广前景。

技术实现要素：
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本发明的目的在于克服现有海水养殖场不能自动补充深层海水的缺点，适应现有的近海地区大规模海产品养殖场需自动补充深处海水的现状，针对目前海水养殖池补水技术装置结构复杂、供能繁琐、效率低和适用性差等问题，基于自动化、环保化、易用耐用的设计思路，充分利用海潮时的海水对养殖场的水压差，抽取较深部的海水为海水养殖池定时补充水源，设计了一种近海海水养殖池自动补水装置，用于近海大规模海水养殖池的长期自动补水。

为了实现上述发明目的，本发明涉及的近海海水养殖池自动补水装置，其主体结构包括进水口、进水管、水泵主体、泵水笼、泵活塞、十字固定架、杠杆支架、支臂固定桥、套环固定桥、主动活塞、抽水笼、抽水活塞、弧形摇杆、竖直传动杆、双面传动轮、横向传动杆、固定钻头、固定主轴、固定外壳、固定环、水力转轮、注水管、储水池主体、过滤板、出水管、出水笼和出水活塞；其主体结构按功能包括潮汐抽水系统和压差补水系统，各部件机械式组合并联动构成自动补水装置，其中固定主轴为制有横向通孔的空心金属直管状结构，上下共4层环形凸起结构能够用于槽口固定；固定钻头为高强度材料螺纹锥结构，通过焊接固定于固定主轴底部端处；固定外壳为单侧制有支架和通孔的薄壳圆环结构，通过螺栓结构固定于固定主轴的上下层；水力转轮为内置扇叶的薄壳圆环结构，其轴向筋上制有用于连接的柄结构，水力转轮通过套环结构置于固定外壳中；固定环为单面镂空圆环结构，通过螺栓结构分别固定于固定外壳的前后两面，使水力转轮能够在其中平稳转动；支臂固定桥为两端带弧形槽口的t形结构，使其分支端朝上，通过螺栓结构固定于固定主轴的中部下端；套环固定桥为方形套环带三角固定架结构，能够通过方形套环上的闭合螺栓结构调整配合，套环固定桥的三角架外端呈弧形，通过螺栓结构固定于固定主轴的上端部；水泵主体为上大下小的贯通直筒状结构，水泵主体的上部呈开口方筒结构，水泵主体的上部置入套环固定桥的方形套环中，通过闭合螺栓结构调整配合使其固定，水泵主体的下部呈圆柱形，通过螺栓结构固定，置入支臂固定桥主臂的弧形槽口中；进水管为中空金属管状结构，其两端连接处外层采用水密性材料，通过螺栓结构的管道连接固定于水泵主体的尾部，能够经常松开螺栓清除过滤杂物；进水口为带过滤孔的中空圆柱形结构，通过螺栓结构固定于进水管的尾部；储水池主体为开口中空式箱体结构，储水池主体的内部制有凹槽用于安插过滤板，储水池主体的底部制有圆形开口，整体通过水密性材料浇筑固定于海水的栏水坝中；注水管为截面呈条形的中空弧形弯管结构，注水管的上端通过螺栓结构的管道连接固定于水泵主体后方，注水管的下端自储水池主体顶部前侧开口置入；过滤板为多层吸附性透水材料条形板结构，插入储水池主体内部并通过槽口固定，能够拉出并更换或清理其杂物；出水管为u形中空弯管结构，其两端外层采用水密性材料，通过螺栓结构的管道连接固定于储水池主体的底部；出水笼为镂空的网笼状结构，上下制有圆形口，其下方圆形口对接出水管，通过螺栓结构固定；出水活塞为倒置的伞形圆盘结构，底部贴有水密性材料的密封环，通过将圆盘置入出水笼笼状结构，将伞柄部分置入出水笼顶部圆形口中并固定，使其在出水笼中能够在竖直方向上活动；泵水笼为镂空的网笼状结构，其上方制有圆形槽口，下方焊接固定于水泵主体的中部泵水口；泵活塞为倒置的伞形圆盘结构，底部贴有水密性材料的密封环，通过将圆盘置入泵水笼的笼状结构，将伞柄部分置入泵水笼的顶部圆形槽口固定，使其在泵水笼中能够在竖直方向上活动；抽水笼为镂空的网笼状结构，其上方有圆形槽口，下方焊接固定于主动活塞圆盘中间开口处；抽水活塞为倒置的伞形圆盘结构，底部贴有水密性材料的密封环，通过将圆盘置入抽水笼的笼状结构，将伞柄部分置入抽水笼顶部圆形槽口固定，使其在抽水笼中能够在竖直方向上活动；主动活塞呈三臂悬挂盘结构，圆盘中间制有圆形口，底部贴有水密性材料的密封环，主动活塞置于水泵主体的上段内部圆形管中，主动活塞的上端贯穿于十字固定架中的圆形孔并连接固定，使其在竖直方向上能自由活动；十字固定架成交叉的四臂结构，中间贯通孔与主动活塞的上端连接，四臂焊接固定于水泵主体的顶部开口处；杠杆支架为顶部制有铰链槽的方形块体，通过焊接固定于水泵主体的顶部单侧边缘处；双面传动轮为双层镂空轮结构，双面传动轮的两面各制有凸起的传动柄，夹层式贯穿固定于支臂固定桥的分支臂的顶部，使其能自由旋转；弧形摇杆为弧形曲杆结构，两端带有通孔，中段制有条形槽，通过铰链连接使一端通孔和中段槽分别与主动活塞的直柄顶部槽口和杠杆支架的开口铰链槽固定，使其构成杠杆结构，能够在一定角度内自由运动；竖直传动杆、横向传动杆为双侧带通孔的直杆结构，通过铰链结构使其分别连接固定于弧形摇杆右端的通孔和双面传动轮传动柄之间、水力转轮传动柄和双面传动轮传动柄之间。

本发明涉及的水力抽水系统包括进水口、进水管、水泵主体、泵水笼、泵活塞、十字固定架、杠杆支架、支臂固定桥、套环固定桥、主动活塞、抽水笼、抽水活塞、弧形摇杆、竖直传动杆、双面传动轮、横向传动杆、固定钻头、固定主轴、固定外壳、固定环、水力转轮和注水管；水力抽水系统组合式安装在海水养殖池外部浅海中，当潮汐周期涨落时，海水流动冲击水力转轮，水力转轮在海水冲击下转动将潮汐水力转换成机械转动力，通过横向传动杆、双面传动轮、竖直传动杆的传动转换，实现弧形摇杆能够进行往复的摇摆运动，带动主动活塞在水泵主体内往复的活塞运动；通过泵水笼、泵活塞、主动活塞、抽水笼、抽水活塞形成的双活塞缸结构，当弧形摇杆右端上提将主动活塞下压，水泵主体内的缸结构内压增大，泵活塞下部锁死，抽水活塞向上开启排除缸内气体和液体，缸结构内压恢复，当弧形摇杆右端下压将主动活塞上提，缸结构内压减小，抽水活塞下部锁死，泵活塞向上开启，通过进水管由水泵主体底板吸入深层海水，缸结构内压恢复；通过潮汐的周期变化带动整齐机械结构往复运动，不断重复上述过程，利用双活塞缸的内部压差变化使得深层海水在经过进水口过滤后通过进水管抽入水泵主体，再由注水管排出，以此实现利用潮汐的周期性深层抽水。

本发明涉及的压差补水系统包括储水池主体、过滤板、出水管、出水笼和出水活塞；压差补水系统安装在海水养殖池栏水坝墙体内，注水管注入的粗滤海水在经过过滤板二次过滤后，储存在储水池主体中，当海水养殖池中水位低于储水池主体中水位时，通过液压差单向的出水活塞上移，使得出水笼、出水活塞组成的单向活塞系统开启，储水池主体中储存的过滤海水经出水管自出水笼注入海水养殖池中，海水养殖池水位上升至合适水位后，出水活塞在压力差作用下复位，使得出水笼、出水活塞组成的单向活塞锁死，防止回流，以此实现稳定的自动压差补水，使得海水养殖池保持在适宜水位。

本发明与现有技术产品相比，其结构简洁、供能便利、易用耐用，原理科学实用，便于长期稳定的对近海海水养殖池自动补水，无需人工操作降低成本，有利于近海海水养殖池的使用和管理，且应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明涉及的一种近海海水养殖池自动补水装置的整体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的一种近海海水养殖池自动补水装置的管道结构原理示意图。

图3为本发明涉及的一种近海海水养殖池自动补水装置的传动结构原理示意图。

图4为本发明涉及的一种近海海水养殖池自动补水装置的固定结构原理示意图。

图5为本发明涉及的一种近海海水养殖池自动补水装置的双活塞泵结构原理示意图。

图6为本发明涉及的一种近海海水养殖池自动补水装置的单向活塞出水口结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的近海海水养殖池自动补水装置，其主体结构包括进水口1、进水管2、水泵主体3、泵水笼4、泵活塞5、十字固定架6、杠杆支架7、支臂固定桥8、套环固定桥9、主动活塞10、抽水笼11、抽水活塞12、弧形摇杆13、竖直传动杆14、双面传动轮15、横向传动杆16、固定钻头17、固定主轴18、固定外壳19、固定环20、水力转轮21、注水管22、储水池主体23、过滤板24、出水管25、出水笼26和出水活塞27；其主体结构按功能包括潮汐抽水系统和压差补水系统，各部件机械式组合并联动构成自动补水装置，其中固定主轴18为制有横向通孔的空心金属直管状结构，上下共4层环形凸起结构能够用于槽口固定；固定钻头17为高强度材料螺纹锥结构，通过焊接固定于固定主轴18底部端处；固定外壳19为单侧制有支架和通孔的薄壳圆环结构，通过螺栓结构固定于固定主轴18的上下层；水力转轮21为内置扇叶的薄壳圆环结构，其轴向筋上制有用于连接的柄结构，水力转轮21通过套环结构置于固定外壳19中；固定环20为单面镂空圆环结构，通过螺栓结构分别固定于固定外壳19的前后两面，使水力转轮21能够在其中平稳转动；支臂固定桥8为两端带弧形槽口的t形结构，使其分支端朝上，通过螺栓结构固定于固定主轴18的中部下端；套环固定桥9为方形套环带三角固定架结构，能够通过方形套环上的闭合螺栓结构调整配合，套环固定桥9的三角架外端呈弧形，通过螺栓结构固定于固定主轴18的上端部；水泵主体3为上大下小的贯通直筒状结构，水泵主体3的上部呈开口方筒结构，水泵主体3的上部置入套环固定桥9的方形套环中，通过闭合螺栓结构调整配合使其固定，水泵主体3的下部呈圆柱形，通过螺栓结构固定，置入支臂固定桥8主臂的弧形槽口中；进水管2为中空金属管状结构，其两端连接处外层采用水密性材料，通过螺栓结构的管道连接固定于水泵主体3的尾部，能够经常松开螺栓清除过滤杂物；进水口1为带过滤孔的中空圆柱形结构，通过螺栓结构固定于进水管2的尾部；储水池主体23为开口中空式箱体结构，储水池主体23的内部制有凹槽用于安插过滤板24，储水池主体23的底部制有圆形开口，整体通过水密性材料浇筑固定于海水的栏水坝中；注水管22为截面呈条形的中空弧形弯管结构，注水管22的上端通过螺栓结构的管道连接固定于水泵主体3后方，注水管22的下端自储水池主体23顶部前侧开口置入；过滤板24为多层吸附性透水材料条形板结构，插入储水池主体23内部并通过槽口固定，能够拉出并更换或清理其杂物；出水管25为u形中空弯管结构，其两端外层采用水密性材料，通过螺栓结构的管道连接固定于储水池主体23的底部；出水笼26为镂空的网笼状结构，上下制有圆形口，其下方圆形口对接出水管25，通过螺栓结构固定；出水活塞27为倒置的伞形圆盘结构，底部贴有水密性材料的密封环，通过将圆盘置入出水笼26笼状结构，将伞柄部分置入出水笼26顶部圆形口中并固定，使其在出水笼26中能够在竖直方向上活动；泵水笼4为镂空的网笼状结构，其上方制有圆形槽口，下方焊接固定于水泵主体3的中部泵水口；泵活塞5为倒置的伞形圆盘结构，底部贴有水密性材料的密封环，通过将圆盘置入泵水笼4的笼状结构，将伞柄部分置入泵水笼4的顶部圆形槽口固定，使其在泵水笼4中能够在竖直方向上活动；抽水笼11为镂空的网笼状结构，其上方有圆形槽口，下方焊接固定于主动活塞10圆盘中间开口处；抽水活塞12为倒置的伞形圆盘结构，底部贴有水密性材料的密封环，通过将圆盘置入抽水笼11的笼状结构，将伞柄部分置入抽水笼11顶部圆形槽口固定，使其在抽水笼11中能够在竖直方向上活动；主动活塞10呈三臂悬挂盘结构，圆盘中间制有圆形口，底部贴有水密性材料的密封环，主动活塞10置于水泵主体3的上段内部圆形管中，主动活塞10的上端贯穿于十字固定架6中的圆形孔并连接固定，使其在竖直方向上能自由活动；十字固定架6成交叉的四臂结构，中间贯通孔与主动活塞10的上端连接，四臂焊接固定于水泵主体3的顶部开口处；杠杆支架7为顶部制有铰链槽的方形块体，通过焊接固定于水泵主体3的顶部单侧边缘处；双面传动轮15为双层镂空轮结构，双面传动轮15的两面各制有凸起的传动柄，夹层式贯穿固定于支臂固定桥8的分支臂的顶部，使其能自由旋转；弧形摇杆13为弧形曲杆结构，两端带有通孔，中段制有条形槽，通过铰链连接使一端通孔和中段槽分别与主动活塞10的直柄顶部槽口和杠杆支架7的开口铰链槽固定，使其构成杠杆结构，能够在一定角度内自由运动；竖直传动杆14、横向传动杆16为双侧带通孔的直杆结构，通过铰链结构使其分别连接固定于弧形摇杆13右端的通孔和双面传动轮15传动柄之间、水力转轮21传动柄和双面传动轮15传动柄之间。

本实施例涉及的水力抽水系统包括进水口1、进水管2、水泵主体3、泵水笼4、泵活塞5、十字固定架6、杠杆支架7、支臂固定桥8、套环固定桥9、主动活塞10、抽水笼11、抽水活塞12、弧形摇杆13、竖直传动杆14、双面传动轮15、横向传动杆16、固定钻头17、固定主轴18、固定外壳19、固定环20、水力转轮21和注水管22；水力抽水系统组合式安装在海水养殖池外部浅海中，当潮汐周期涨落时，海水流动冲击水力转轮21，水力转轮21在海水冲击下转动将潮汐水力转换成机械转动力，通过横向传动杆16、双面传动轮15、竖直传动杆14的传动转换，实现弧形摇杆13能够进行往复的摇摆运动，带动主动活塞10在水泵主体3内往复的活塞运动；通过泵水笼4、泵活塞5、主动活塞10、抽水笼11、抽水活塞12形成的双活塞缸结构，当弧形摇杆13右端上提将主动活塞10下压，水泵主体3内的缸结构内压增大，泵活塞5下部锁死，抽水活塞12向上开启排除缸内气体和液体，缸结构内压恢复，当弧形摇杆13右端下压将主动活塞10上提，缸结构内压减小，抽水活塞12下部锁死，泵活塞5向上开启，通过进水管2由水泵主体3底板吸入深层海水，缸结构内压恢复；通过潮汐的周期变化带动整齐机械结构往复运动，不断重复上述过程，利用双活塞缸的内部压差变化使得深层海水在经过进水口1过滤后通过进水管2抽入水泵主体3，再由注水管22排出，以此实现利用潮汐的周期性深层抽水。

本实施例涉及的压差补水系统包括储水池主体23、过滤板24、出水管25、出水笼26和出水活塞27；压差补水系统安装在海水养殖池栏水坝墙体内，注水管22注入的粗滤海水在经过过滤板24二次过滤后，储存在储水池主体23中，当海水养殖池中水位低于储水池主体23中水位时，通过液压差单向的出水活塞27上移，使得出水笼26、出水活塞27组成的单向活塞系统开启，储水池主体23中储存的过滤海水经出水管25自出水笼26注入海水养殖池中，海水养殖池水位上升至合适水位后，出水活塞27在压力差作用下复位，使得出水笼26、出水活塞27组成的单向活塞锁死，防止回流，以此实现稳定的自动压差补水，使得海水养殖池保持在适宜水位。

本实施例涉及的装置实现对近海的海水养殖池的自动化水力补水的具体工艺过程为：选择距离海水养殖池栏水坝2至3米位置，将焊接固定后的固定钻头17、固定主轴18整体打入海底，通过固定钻头17钻入初步固定，自固定主轴18顶部灌注水泥使其竖直稳固，固定外壳19单侧固定架接入固定主轴18的环形槽口，用螺栓结构固定使其面向海潮方向，置入水力转轮21后，在固定外壳19前后加盖固定环20并通过螺栓结构固定，支臂固定桥8分支臂朝上接入固定主轴18的环形槽口并螺栓结构固定，套环固定桥9接入固定主轴18的环形槽口并螺栓结构固定，泵水笼4、泵活塞5依次固定于水泵主体3内，水泵主体3安插置入支臂固定桥8、套环固定桥9的固定孔中，通过闭合螺栓结构调整配合使水泵主体3紧固，注水管22接入水泵主体3上部后方开口通过螺栓结构固定，将进水口1、进水管2连接后再接入水泵主体3尾部并用螺栓结构固定，抽水笼11、抽水活塞12依次固定于主动活塞10圆盘中央圆形开口处，主动活塞10置入水泵主体3上层内部圆形管道，其上端长直臂与十字固定架6中央圆形开口贯穿连接，将十字固定架6四臂焊接固定于水泵主体3顶部开口面，杠杆支架7焊接固定于水泵主体3顶部单侧边缘，弧形摇杆13分别连接主动活塞10顶部和焊接支架7铰链轴，双面传动轮15固定于支臂固定桥8分支臂顶部，通过横向传动杆16、竖直传动杆14分别连接水力转轮21、弧形摇杆13，完成水力抽水系统的安装；根据海水养殖池规模在栏水坝墙上设置方形开口，储水池主体23通过水密性粘合材料固定入其中，将过滤板24安插入储水箱主体23内的插槽中，注水管22接入储水箱主体23顶部方口中，将出水活塞27置入出水笼26的笼状结构中，将出水管25、出水笼26连接后接入储水箱主体18底部圆形出水口，完成压差过滤补水系统的安装，最终完成以固定主轴18为对称轴的框架固定体系，以水力转轮21为动力源的机械传动体系，以水泵主体3和储水池主体23为核心的输水管道体系；当潮汐周期涨落时，海水流动冲击水力转轮21，水力转轮21在海水冲击下转动将潮汐水力转换成机械转动力，通过横向传动杆16、双面传动轮15、竖直传动杆14的传动转换，实现弧形摇杆13能够进行往复的摇摆运动，带动主动活塞10在水泵主体3内往复的活塞运动；通过泵水笼4、泵活塞5、主动活塞10、抽水笼11、抽水活塞12形成的双活塞缸结构，当弧形摇杆13右端上提将主动活塞10下压，水泵主体3内的缸结构内压增大，泵活塞5下部锁死，抽水活塞12向上开启排除缸内气体和液体，缸结构内压恢复，当弧形摇杆13右端下压将主动活塞10上提，缸结构内压减小，抽水活塞12下部锁死，泵活塞5向上开启，通过进水管2由水泵主体3底板吸入深层海水，缸结构内压恢复；通过潮汐的周期变化带动整齐机械结构往复运动，不断重复上述过程，利用双活塞缸的内部压差变化使得深层海水在经过进水口1过滤后通过进水管2抽入水泵主体3，自注水管22注入储水池主体23，注入的粗滤海水在经过过滤板24二次过滤后，储存在储水池主体23中，海水养殖池中水位低于储水池主体23中水位时，通过液压差使单向的出水活塞27上移，使得出水笼26、出水活塞27组成的单向活塞系统开启，储水池主体23中储存的过滤海水经出水管25自出水笼26注入海水养殖池，海水养殖池水位上升至合适水位后，出水活塞27在压力差作用下复位，使得出水笼26、出水活塞27组成的单向活塞系统闭合防止回流，以此实现压差自动补水，使海水养殖池能够长期稳定保持在合适水位。

本实施例安装于海边与海水养殖池等海水池之间的堤坝或隔水墙上，应用于海水养殖、海水稻种植和海盐提取用水场合的自动随海潮涨落而补充海水。