[發明專利]一種自供電水面全覆蓋超聲除藻裝置及方法

在審

• 申請號: 202010020286.5
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111056589A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王亮;王健安;金家楣;楊淋;趙淳生
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C02F1/36
• 分類號: C02F1/36;H02K7/18;H02J7/32;F24S20/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.一種自供電水面全覆蓋超聲除藻裝置，其特征在于，包括發電模塊、控制模塊、承載裝置、除藻模塊和水質監測模塊；

所述承載裝置包括工程塑料板、浮箱和N個豎桿，N為大于等于2的自然數，其中，所述浮箱浮在水面上，其上端面和所述工程塑料板的下端面固連，用于提供浮力；所述豎桿均一端和所述工程塑料板的下表面固連、另一端沒入水下；所述工程塑料板上設有M個用于安裝孔，M為大于等于1的自然數；

所述發電模塊包括M個發電單元；

所述發電單元包含斯特林發動機和電磁發電機，其中，所述斯特林發動機采用配氣活塞式斯特林發動機，電磁發電機設置在工程塑料板上；電磁發電機的輸入軸和所述斯特林發動機的輸出軸同軸固連，用于在斯特林發動機的帶動下進行發電并將電能存儲至所述儲能模塊；

所述M個發電單元的斯特林發動機一一對應設置在所述M個安裝孔中，斯特林發動機的熱端氣缸位于水面上方，其外表面設有若干用于吸收太陽能并將其轉化為熱能傳遞給熱端氣缸內惰性氣體的太陽能集熱平板；斯特林發動機的冷端氣缸浸沒在水體中，依靠水體溫度對冷端氣缸中的惰性氣體進行降溫；

所述除藻模塊包含N-1個用于發出超聲波進行除藻的超聲探頭；所述N-1個超聲探頭、水質監測模塊一一對應設置在所述N個連接桿上、沒入水下；

所述水質監測模塊包含氨氮傳感器、溶解氧傳感器、葉綠素a傳感器、藻青蛋白傳感器和PH傳感器，分別用于檢測水體中的氨氮含量、溶解氧量、葉綠素-a、藻青蛋白含量、PH值并將其傳遞給所述控制器；

所述控制模塊包括電控柜、蓄電池和控制器；

所述電控柜設置在工程塑料板上，用于放置蓄電池和控制器，防止雨水打濕蓄電池和控制器；

所述蓄電池分別和各個發電單元的電磁發電機電氣相連，用于存儲各個發電單元產生的電能后進行供能；

所述控制器分別和所述蓄電池、氨氮傳感器、溶解氧傳感器、葉綠素a傳感器、藻青蛋白傳感器、PH傳感器、以及各個超聲探頭電氣相連，用于根據氨氮傳感器、溶解氧傳感器、葉綠素a傳感器、藻青蛋白傳感器、PH傳感器的感應數據控制各個超聲探頭工作。

2.根據權利要求1所述的自供電水面全覆蓋超聲除藻裝置，其特征在于，所述超聲探頭包含振動體、工程塑料外殼以及第一至第四壓電陶瓷片；

所述振動體采用金屬制成，包含第一至第三振動部，所述第一至第三振動部均為圓柱體、依次同軸固連，且第一振動部、第三振動部關于第二振動部對稱，第二振動部的截面直徑大于第一振動部的截面直徑；

所述第一至第四壓電陶瓷片周向均勻設置在第二振動部的側壁上，其中，第一壓電陶瓷片、第三壓電陶瓷片關于第二振動部中心對稱，第二壓電陶瓷片、第四壓電陶瓷片關于第二振動部中心對稱；

所述第一至第四壓電陶瓷片均為縱振陶瓷片并沿著厚度方向極化，其中，第一壓電陶瓷片、第二壓電陶瓷片極化方向由內壁指向外壁，第三壓電陶瓷片、第四壓電陶瓷片極化方向由外壁指向內壁；第一至第四壓電陶瓷片均和所述控制器電氣相連；

所述工程塑料外殼將振動體、第一至第四壓電陶瓷片密閉在內，且工程塑料外殼內填充超聲耦合劑；

所述超聲探頭的工程塑料外殼和其對應的豎桿固連。

3.根據權利要求2所述的自供電水面全覆蓋超聲除藻裝置，其特征在于，所述第一至第四壓電陶瓷片采用環氧樹脂貼在第二振動部的側壁上。

4.根據權利要求1所述的自供電水面全覆蓋超聲除藻裝置，其特征在于，所述電控柜上設有若干用于透氣的通槽，且通槽上放設有用于防雨的護板。