一种适用于球形底泥修复药剂的水下投药系统及使用方法与流程

本发明属于水环境治理领域，尤其是涉及一种适用于球形底泥修复药剂的水下投药系统及使用方法，用于对受污染的河湖底泥进行原位修复改良。

背景技术：

大量的科学研究表明，河湖底泥是底栖动物、水生植物以及微生物赖以生存的基础，近些年越来越受到水环境治理业内人士的重视，然而，很多水体内多年累积的动植物残体、有机质及营养盐类是导致底泥厌氧黑臭，且这些污染物质不断的向水体释放，致使河道黑臭、蓝藻水华、异味挥发、生态失衡的现象普遍存在。故此，在黑臭水体以及水生态环境构建的过程中，河湖底泥的改良和修复是关键的一个环节。对底泥投加或化学或生物的球形修复药剂就是其中一种治理技术。

现阶段，对于这种粒状修复药剂的投放主要还是通过人工抛撒的方式，使用时抛洒到河湖底泥之上，通过缓释作用，逐渐实现对周边底泥的氧化分解或相应的治理目的。这种技术对操作人员简便易行，节省时间。但由于抛撒方式的限制，以及水流紊动的影响，即便投加量经过试验确定，其均匀性却很难控制，药剂落水后在河底一般呈带状分布，有地方药剂过量，有地方没有药剂，不能达到理想的治理效果。

技术实现要素：

鉴于现有技术的状况及存在的不足，本发明提出一种适用于球形底泥修复药剂的水下投药系统及使用方法，用于对受污染的河湖底泥进行原位修复改良，具有投加精准、效率高、作业质量稳定的特点。

本发明为达到上述目的，所采用的技术方案是：一种适用于球形底泥修复药剂的水下投药系统，包括水上平台、流速传感器、控制器、变频电机，其特征在于：还包括固定架、布药装置、传动机构、下料装置；

所述布药装置包括储药罐、螺旋杆、螺旋套、拉簧、固定环、滑针、滑动杆、上锥杆、闸杆、溜槽板、自润滑垫片；

两根所述滑动杆之间设有储药罐，在储药罐内设有螺旋杆，在螺旋杆上设有螺旋状叶片，所述上锥杆一端依次穿过螺旋套、自润滑垫片、储药罐固定盖与螺旋杆顶端连接，螺旋套上端的一圈数个齿ⅰ与上锥杆锥头下面的一圈数个齿ⅱ啮合，在两根滑动杆上端对称固定两根水平设置的滑针和两根斜支撑，两根斜支撑另一端分别与两根滑针固定，两根滑针与套装在螺旋套上的固定环相固定，两根水平设置的滑针端头分别置于螺旋套上的螺旋状滑槽中，两根拉簧的一端分别挂接在水平设置的两根滑针上，两根拉簧的另一端分别挂接在储药罐的上端储药罐固定盖上；

所述溜槽板一端固定在储药罐的下端，溜槽板另一端向下倾斜设置；

所述闸杆上端的封堵头置于储药罐下端锥形腔排料口处接触配合，闸杆下端穿过溜槽板的闸杆定位孔伸出溜槽板下方，闸杆与闸杆定位孔间隙配合；

所述传动机构包括轴承座、传动轴、凹轮、凸轮、轴承；

数个所述轴承座水平间隔的固定在水上平台上，在每个轴承座上设有轴承，所述传动轴的一端穿过数个轴承座上的轴承置于最后一个轴承座上的轴承中，在每对轴承座之间的传动轴上间隔设有数个凸轮，在每对凸轮之间的传动轴上分别设有一个凹轮，传动轴的另一端与固定在水上平台上的变频电机连接；

所述下料装置包括依次连接的料斗、溜管、软管；

所述固定架固定在水上平台上，固定架置于传动机构的上方，数个布药装置间隔的固定在固定架上，每个布药装置的两根滑动杆的下端分别穿过固定架底板孔，使滑动杆的底部的球面置于传动机构传动轴上的两个凸轮凹形面ⅱ内滑动配合，每个布药装置的闸杆分别穿过固定架底板孔，使闸杆底部的球面置于传动机构传动轴上的凹轮凹形面ⅰ内滑动配合，数个布药装置上端分别伸出固定架上板外，每个布药装置的上锥杆锥头分别设置在固定架的固定支架下方，与固定支架底面间隙配合，防止上锥杆旋转时向上窜动，数个布药装置向下倾斜的溜槽板分别搭在固定架的底板上；

在水上平台尾端向下倾斜的台面上，间隔的固定数个下料装置，数个下料装置上端的料斗分别置于数个布药装置溜槽板的下方，数个下料装置下端的溜管斜入水面将软管置于河底上表面，所述流速传感器固定在水上平台侧面的水位线以下，流速传感器通过控制器与变频电机连接。

一种适用于球形底泥修复药剂的水下投药系统使用方法，其特征在于，步骤如下：

打开储药罐的活动盖，向储药罐内加球形底泥修复药剂，

启动水上平台，水上平台在河面移动，流速传感器对水流速的感应而输出脉冲信号，并传递给控制器，由控制器判断流速大小，以此推算船速，并实现变频电机的启动及变速运行。变频电机带动传动轴转动，同时凸轮转动，当凸轮的凸面与两根滑动杆底部的球面接触时，会带动两根滑动杆上升，两根滑动杆上两根水平设置的滑针会沿螺旋套螺旋状滑槽向上移动，并推动螺旋套沿上锥杆向上做逆时针转动，螺旋套的齿ⅰ逐渐与上锥杆的齿ⅱ接触啮合，此时螺旋套通过齿ⅰ直边ⅰ与上锥杆齿ⅱ直边ⅱ的配合，带动上锥杆逆时针转动，从而实现驱动螺旋杆转动，此时两根拉簧同时被拉开；

当凸轮的环状体凹形面ⅰ与两根滑动杆底部的球面接触时，两根滑动杆下降，同时在两根拉簧的拉力作用下，带动两根水平设置的滑针及滑动杆快速复位，在两根水平设置的滑针向下移动快速复位时，螺旋套会顺时针转动，由于螺旋套齿ⅰ的斜边ⅰ和上锥杆的齿ⅱ斜边ⅱ的配合，不会带动上锥杆转动，螺旋套向下做顺时针空转，如此，螺旋套循环往复的逆时针和顺时针的转动，使螺旋杆上螺旋状叶片始终做间歇式的逆时针转动，不断的带动储药罐中心的药剂颗粒向上运动，促使储药罐内周边药剂颗粒向储药罐下方中心的出药口滑落，避免药剂堆积，同时也有利于药剂排出出料口；

上述变频电机通过传动轴带动凸轮的转动，使滑动杆不断上升下降移动时，凹轮也同时转动，当凹轮的凹陷面与闸杆底部的球面接触时，闸杆垂直落下，闸杆上端的封堵头与储药罐锥形腔排料口脱离，药剂依次通过锥形腔排料口、下料装置的料斗、溜管、软管排出；

当凹轮的凹形面ⅱ与闸杆底部的球面接触时，闸杆垂直上升，闸杆上端的封堵头将储药罐锥形腔排料口封堵住，药剂颗粒停止下落，闸杆循环往复的上下移动，将药剂均匀的投加到待修复的河道底泥中。

本发明的有益效果是：

1、将船速与传动轴的转速相关联，水流传感器通过控制器实现变频电机的启动及变速运行，以此保证布药量与船速同步，避免过量投药或不均匀投药，实现了对布药量的适应性调节，进一步提高了布药的均匀性，提高了布药效果。

2、药剂可直接通过溜管直达河湖底泥，避免了水流紊动对药剂下落轨迹的影响，大提高了药剂的投放准确度。

3、传动轴与闸杆相互配合，当闸杆底端处于凹轮下凹面时，闸杆垂直落下，储药罐下药口开启，与此同时，滑动杆底端已处于凸轮最大凸起点，在达到最大凸起点的过程中，滑动杆上的滑针推动螺旋套旋转，带动上锥杆和螺旋杆同步转动，螺旋杆在转动的过程中将储药罐中心的药剂向上旋出，两侧的药剂向中心滑落，这样，可有效避免药剂堆积，同时也有利于药剂排出出料口。

总之，本发明结构简单，易于使用，具有投放精准、效率高、作业质量稳定、可靠性好，药剂布撒均匀度高等特点，大大提高了河湖底泥的修复效果；

本发明机械自动化程度相对较高，人工量减少，避免了人力疲劳带来的各种不确定缺陷，作业质量利于控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明布药装置的结构示意图；

图3为图2结构a的放大图；

图4为本发明储药罐和溜槽板装配的示意图；

图5为本发明数个布药装置与传动机构装配的示意图；

图6为图5结构b的放大图；

图7为本发明上锥杆的结构示意图；

图8为图7结构c的放大图；

图9为本发明螺旋套的结构示意图；

图10为图9结构d的放大图；

图11为本发明自润滑垫片的结构示意图；

图12为本发明螺旋杆的结构示意图；

图13为本发明凸轮的结构示意图；

图14为本发明凹轮的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图12所示，一种适用于球形底泥修复药剂的水下投药系统，包括水上平台1、流速传感器6、控制器7、变频电机8，还包括固定架2、布药装置3、传动机构4、下料装置5。

布药装置3包括储药罐3-1、螺旋杆3-2、螺旋套3-3、拉簧3-4、固定环3-5、滑针3-6、滑动杆3-7、上锥杆3-8、闸杆3-9、溜槽板3-10、自润滑垫片3-11。

螺旋套3-3为管状，沿螺旋套3-3上端的管壁端面上设有一圈数个齿ⅰ3-3-1，每个齿ⅰ3-3-1一侧为直边ⅰ3-3-1-1，另一侧为斜边ⅰ3-3-1-2，在螺旋套3-3的外壁上，自下而上设有螺旋状滑槽3-3-2。

上锥杆3-8为上端带有锥头的柱体，在上锥杆3-8上端锥头的下面设有一圈数个齿ⅱ3-8-1，每个齿ⅱ3-8-1一侧为直边ⅱ3-8-1-1，另一侧为斜边ⅱ3-8-1-2，在上锥杆3-8下端小直径的柱体上设有外螺纹3-8-2。

在两根滑动杆3-7之间设有储药罐3-1，在储药罐3-1内设有螺旋杆3-2，在螺旋杆3-2上设有螺旋状叶片3-2-1，上锥杆3-8带有外螺纹3-8-2端依次穿过螺旋套3-3、自润滑垫片3-11、储药罐3-1固定盖3-1-1与螺旋杆3-2顶端的内螺纹3-2-2螺接，螺旋套3-3上端的一圈数个齿ⅰ3-3-1与上锥杆3-8锥头下面的一圈数个齿ⅱ3-8-1啮合，在两根滑动杆3-7上端对称固定两根水平设置的滑针3-6和两根斜支撑3-6-1，两根斜支撑3-6-1另一端分别与两根滑针3-6固定，两根滑针3-6与套装在螺旋套3-3上的固定环3-5相固定，两根水平设置的滑针3-6端头分别置于螺旋套3-3上的螺旋状滑槽3-3-2中，两根拉簧3-4的一端分别挂接在水平设置的两根滑针3-6上，两根拉簧3-4的另一端分别挂接在储药罐3-1的上端固定盖3-1-1上；

将溜槽板3-10一端固定在储药罐3-1的下端，溜槽板3-10另一端向下倾斜设置；

闸杆3-9上端的封堵头置于储药罐3-1下端锥形腔排料口3-1-3处接触配合，闸杆3-9下端穿过溜槽板3-10的闸杆定位孔3-10-1伸出溜槽板3-10下方，闸杆3-9与闸杆定位孔3-10-1间隙配合。

传动机构4包括轴承座4-1、传动轴4-2、凹轮4-3、凸轮4-4、轴承4-5。

凹轮4-3为环状体，在环状体一侧设有一段凹陷面4-3-1，凹轮4-3的外周面为凹形面ⅰ4-3-2。

凸轮4-4为环状体，在环状体一侧设有一段凸面4-4-1，凸轮4-4的外周面为凹形面ⅱ4-4-2。

数个轴承座4-1水平间隔的固定在水上平台1上，在每个轴承座4-1上设有轴承4-5，传动轴4-2的一端穿过数个轴承座4-1上的轴承4-5置于最后一个轴承座4-1上的轴承4-5中，在每对轴承座4-1之间的传动轴4-2上间隔设有数个凸轮4-4，在每对凸轮4-4之间的传动轴4-2上分别设有一个凹轮4-3，传动轴4-2的另一端与固定在水上平台1上的变频电机8连接。

下料装置5包括依次连接的料斗5-1、溜管5-2、软管5-3。

固定架2固定在水上平台1上，固定架2置于传动机构4的上方，数个布药装置3间隔的固定在固定架2上，每个布药装置3的两根滑动杆3-7的下端分别穿过固定架2底板2-1孔，使滑动杆3-7的底部的球面置于传动机构4传动轴4-2上的两个凸轮4-4凹形面ⅱ4-4-2内滑动配合，每个布药装置3的闸杆3-9分别穿过固定架2底板2-1孔，使闸杆3-9底部的球面置于传动机构4传动轴4-2上的凹轮4-3凹形面ⅰ4-3-2内滑动配合，数个布药装置3上端分别伸出固定架2上板2-2外，每个布药装置3的上锥杆3-8锥头分别设置在固定架2的固定支架2-3下方，与固定支架2-3底面间隙配合，防止上锥杆3-8旋转时向上窜动，数个布药装置3向下倾斜的溜槽板3-10分别搭在固定架2的底板2-1上。

在水上平台1尾端向下倾斜的台面上，间隔的固定数个下料装置5，数个下料装置5上端的料斗5-1分别置于数个布药装置3溜槽板3-10的下方，数个下料装置5下端的溜管5-2斜入水面将软管5-3置于河底上表面，流速传感器6固定在水上平台1侧面的水位线以下，流速传感器6通过控制器7与变频电机8连接。

一种适用于球形底泥修复药剂的水下投药系统使用方法，步骤如下：

打开储药罐3-1的活动盖3-1-2，向储药罐3-1内加球形底泥修复药剂，启动水上平台1，水上平台1在河面移动，流速传感器6对水流速的感应而输出脉冲信号，并传递给控制器7，由控制器7或控制芯片或单片机或plc判断流速大小，以此推算船速，并实现变频电机8的启动及变速运行。

变频电机8带动传动轴4-2转动，同时凸轮4-4转动，当凸轮4-4的凸面4-4-1与两根滑动杆3-7底部的球面接触时，会带动两根滑动杆3-7上升，两根滑动杆3-7上两根水平设置的滑针3-6会沿螺旋套3-3螺旋状滑槽3-3-2向上移动，并推动螺旋套3-3沿上锥杆3-8向上做逆时针转动，螺旋套3-3的齿ⅰ3-3-1逐渐与上锥杆3-8的齿ⅱ3-8-1接触啮合，此时螺旋套3-3通过齿ⅰ3-3-1直边ⅰ3-3-1-1与上锥杆3-8齿ⅱ3-8-1直边ⅱ3-8-1-1的配合，带动上锥杆3-8逆时针转动，从而实现驱动螺旋杆3-2转动，此时两根拉簧3-4同时被拉开；

当凸轮4-4的环状体凹形面ⅰ4-4-2与两根滑动杆3-7底部的球面接触时，两根滑动杆3-7下降，同时在两根拉簧3-4的拉力作用下，带动两根水平设置的滑针3-6及滑动杆3-7快速复位，在两根水平设置的滑针3-6向下移动快速复位时，螺旋套3-3会顺时针转动，由于螺旋套3-3齿ⅰ3-3-1的斜边ⅰ3-3-1-2和上锥杆3-8的齿ⅱ3-8-1斜边ⅱ3-8-1-2的配合，不会带动上锥杆3-8转动，螺旋套3-3向下做顺时针空转，如此，螺旋套3-3循环往复的逆时针和顺时针的转动，使螺旋杆3-2上螺旋状叶片3-2-1始终做间歇式的逆时针转动，不断的带动储药罐3-1中心的药剂颗粒向上运动，促使储药罐3-1内周边药剂颗粒向储药罐3-1下方中心的出药口滑落，避免药剂堆积，同时也有利于药剂排出出料口；

上述变频电机8通过传动轴4-2带动凸轮4-4的转动，使滑动杆3-7不断上升下降移动时，凹轮4-3也同时转动，当凹轮4-3的凹陷面4-3-1与闸杆3-9底部的球面接触时，闸杆3-9垂直落下，闸杆3-9上端的封堵头与储药罐3-1锥形腔排料口3-1-3脱离，药剂依次通过锥形腔排料口3-1-3、溜槽板3-10、下料装置5的料斗5-1、溜管5-2、软管5-3排出；

当凹轮4-3的凹形面ⅱ4-3-2与闸杆3-9底部的球面接触时，闸杆3-9垂直上升，闸杆3-9上端的封堵头将储药罐3-1锥形腔排料口3-1-3封堵住，药剂颗粒停止下落，闸杆3-9循环往复的上下移动，将药剂均匀的投加到待修复的河道底泥中。

流速传感器6（水流传感器）和控制器7为现有技术，流速传感器6主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成，它装在固定在水上平台1侧面用于测量水流量，当水流过转子组件时，磁性转子转动，并且转速随着流量成线性变化，霍尔元件输出相应的脉冲信号馈给控制器7，由控制器7控制变频电机8的启动和变速运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。