[发明专利]一种利用波浪力的采气注气致海底营养盐提升装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种人工上升流装置，特别涉及一种利用波浪力的采气注气致海底营养盐提升装置。 

背景技术

海洋上升流是支持渔业生产的重要因素，有利于修复海洋生态环境、提升海洋生产力。深层海水中有丰富的营养物质，如能将其带入海洋有光层，被浮游植物所摄入，连同溶解的二氧化碳以及太阳光能，通过光合作用即可生产出有机物，上升到有光层的氮和磷等营养盐成分就可以向浮游动物及鱼类转换。上升流区通常有比其它海域更高的初级生产力，上升流显著的海区多是著名的渔场。据统计，占世界海洋面积约0.1％的上升流海域，其鱼获量占海洋鱼获总量的50％之多。 

现有的人工上升流技术按实施方法分为两大类：第一类对海底地形进行改造，形成人造海底山脉，在海流的作用下产生海洋上升流；第二类为在海面布放人工上升流装置如水泵、波浪泵、竖管和注气提升装备等，将海洋深层富营养海水抽吸到海洋有光层，以形成上升流。然而第一类方法的缺点是会与未来的海洋油气、矿藏等资源开发之间发生矛盾；再者，将大量建筑材料投入海底，是否会污染海洋环境还有待于进一步观察。第二类方法现有的方案中，水泵耗能大效率低，波浪泵虽结构简单价格低廉但流量小。 

我国台湾大学梁乃匡教授等将气力提升理论应用于人工上升流研究领域，将压缩空气打入海中垂直管中，利用气泡与水的混合液相对海水轻，海水在气泡浮升的动能带动作用下上升的机理，将海中深层富含高营养盐的海水提升至上层，以提高海域生产力，改善海域的环境条件，提供海洋增养殖一套可行的方法。然而国内利用海面装置直接利用波浪能向海底注气的装置还未出现。 

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种利用波浪起伏进行集气并向深层海水注气的装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是： 

提供一种利用波浪力的采气注气致海底营养盐提升装置，包括导轨机构、浮动机构、集气机构、输气管和涌升机构，浮动机构嵌套在导轨机构上，集气机构固定于导轨机构的内部，涌升机构与集气机构通过输气管连接； 

所述导轨机构包括导轨管、导轨浮力块、导轨锚链、导轨配重块，导轨管的下端封闭，两端各设有限位块，导轨浮力块固定连接于导轨管的下端，导轨浮力块与导轨锚链相连接，导轨锚链下端连接有导轨配重块； 

所述浮动机构包括浮筒、支架、连杆和保护罩，浮筒嵌套于导轨管，支架固定连接在浮筒上，连杆上端与支架顶板铰接，保护罩固定连接于浮筒并将支架罩住； 

所述集气机构包括双作用气缸、气缸架、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和第五单向阀，双作用气缸的活塞杆与连杆下端铰接，气缸架上端通过螺栓与导轨管上端面连接，气缸架下端通过螺栓与双作用气缸的上端连接；第一单向阀和第三单向阀的进气口分别与双作用气缸的上端和下端的气口连通，第一单向阀和第三单向阀的出气口并联到第五单向阀的进气口，第五单向阀的出气口与总出气口连接，第二单向阀和第四单向阀的出气口分别与双作用气缸的上端和下端的气口连通，第二单向阀和第四单向阀的进气口并联到总进气口； 

所述涌升机构包括涌升管、浮球、涌升管锚链和涌升管配重块，涌升管中部开有孔，输气管一端穿过孔设置在涌升管中央，另一端与集气机构的总出气口连接，浮球与涌升管的上端连接，涌升管配重块通过涌升管锚链与涌升管下端连接。 

作为进一步的改进，所述导轨机构中的导轨管的外部设有沿轴向分布的矩形导轨，浮动机构中的浮筒内侧设有对应矩形凹槽。 

作为进一步的改进，所述浮筒分为两半，并通过螺栓连接组合成整体。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

1、直接利用波浪的起伏进行集气与注气，用波浪能代替其他形式的地面供给的能量，有效节约了能源； 

2、机构简单，成本低廉，安装与布放十分方便； 

3、采用的注气提升方法效率高，涌升比例大（即涌升液体流量比注气流量），效率更高。 

附图说明

图1为本发明的轴测图。 

图2为本发明去除保护罩和其他辅助装置的轴测图。 

图3为本发明中支架、导轨管、连杆、气缸架的连接方式剖视图。 

图4为本发明中气路连接示意图。