本項(xiàng)目涉及一種池塘增氧設(shè)備，具體地說是一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，又叫熱氣機(jī)，是一種外部燃燒(加熱)的封閉式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，具有燃料來源廣、噪音低、理論熱效率高、環(huán)境污染小、綜合成本低廉、維護(hù)方便且易于推廣的優(yōu)點(diǎn)，是一種可以在許多領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的高效清潔動(dòng)力機(jī)。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于燃料的適應(yīng)性很強(qiáng)，無論是液態(tài)、氣態(tài)或固態(tài)燃料，幾乎可以使用任何高溫?zé)嵩?如：生物質(zhì)能(秸稈木材等)、太陽能、放射性同位素和核反應(yīng)熱、工業(yè)余熱等，而發(fā)動(dòng)機(jī)本身(除加熱器外)不需要作任何更改。同時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)無需用壓縮機(jī)增壓，使用一般風(fēng)機(jī)即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量。另外，太陽能常作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔熱源，而依靠放射性同位素的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)則常用于研制潛艇、航空航天器的“不依賴空氣推進(jìn)”系統(tǒng)(AIP)。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率很高，理論上斯特林循環(huán)效率等于相同狀態(tài)下的卡諾效率，實(shí)驗(yàn)表明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際有效效率可以達(dá)到32％～40％，甚至可達(dá)47％。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的污染物排放少，作為一種外燃機(jī)，燃料可以在足夠的空氣下連續(xù)燃燒，燃燒比較充分，與內(nèi)燃機(jī)相比，排放的一氧化碳和碳?xì)浠衔锏扔泻怏w大大減少。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可將熱轉(zhuǎn)化為功，有利于使用太陽能、生物質(zhì)能、工業(yè)廢氣廢熱等低品位能源。如在太陽能斯特林機(jī)發(fā)電裝置中，太陽光通過聚集裝置，將太陽能聚焦在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱缸部分，缸內(nèi)工質(zhì)被加熱并膨脹，使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，從而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于燃料的燃燒是連續(xù)的，因此避免了類似內(nèi)燃機(jī)的爆震做功和間歇燃燒過程，從而實(shí)現(xiàn)了低噪音的優(yōu)勢(shì)。這使得它可以用在潛艇上以得到較好的隱蔽性。另外斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)容量小，機(jī)組容量從20～50kw，可以因地制宜的增減系統(tǒng)容量。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40％，所以降價(jià)空間大，同時(shí)維護(hù)成本也較低。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，超負(fù)荷能力強(qiáng)(可以在超負(fù)荷50％的情況下仍然能正常運(yùn)轉(zhuǎn))，扭矩比較均勻，相比之下內(nèi)燃機(jī)超負(fù)荷能力只有5％～15％。另外，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比內(nèi)燃機(jī)少40％的零部件，例如自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)只有密封的汽缸和活塞，沒有容易出故障的氣閥機(jī)構(gòu)、高壓噴油系統(tǒng)和需要良好潤(rùn)滑的活塞環(huán)，維修也比較方便。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)由于采用封閉式循環(huán)，能夠采用遠(yuǎn)大于大氣壓力的高壓氣體工作，提高發(fā)動(dòng)機(jī)單位重量的功率，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量。同時(shí)由于采用外燃方式，工質(zhì)不直接參與燃燒，因此可允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量。另外，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在封閉式循環(huán)中工質(zhì)與大氣隔絕，使得它非常適合于高海拔地區(qū)使用。

增氧機(jī)，或稱供氧機(jī)，是現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖不可缺少的一種工具。可增加水中的氧氣含量，以確保水中的水產(chǎn)品不會(huì)因缺氧而影響正常生長(zhǎng)或致死，與此同時(shí)也能抑制水中厭氧茵的生長(zhǎng)，防止因水體變質(zhì)而威脅水產(chǎn)品的生存環(huán)境。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)擁有淡水面積約2.7億畝，可供養(yǎng)殖面積約7500萬畝，其中池塘2000萬畝。水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的好壞，直接影響著水產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，進(jìn)而影響?zhàn)B殖戶的經(jīng)濟(jì)收入。目前，水產(chǎn)養(yǎng)殖都是以高密度的飼養(yǎng)模式來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，然而高密度養(yǎng)殖在遇到水體環(huán)境變化，如天氣變化、水體外部污染、水產(chǎn)品產(chǎn)生的糞便超過自然分解量、大量施肥時(shí)，都會(huì)造成水體部分或嚴(yán)重缺氧，不僅威脅水產(chǎn)品的正常生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)水產(chǎn)品大規(guī)模死亡的事故。因此，在天氣炎熱、大量施肥等情況下，都需要通過增氧機(jī)為養(yǎng)殖池塘提供氧氣，改善水產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境。

現(xiàn)有的池塘增氧機(jī)有多種類型，根據(jù)工作過程中增氧機(jī)是否可以移動(dòng)，可分為在池塘固定位置的固定式增氧機(jī)和漂浮移動(dòng)式增氧機(jī)兩種。采用電力驅(qū)動(dòng)增氧機(jī)的方式都需要電線連接，特別是浮動(dòng)式增氧機(jī)由于電線的存在，在移動(dòng)時(shí)會(huì)很不方便，而當(dāng)電線出現(xiàn)老化、破損及電機(jī)故障時(shí)，這對(duì)于池塘里的水產(chǎn)品及養(yǎng)殖人員來講都是一項(xiàng)非常嚴(yán)重的安全隱患。

按照結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，增氧機(jī)有葉輪式、水車式、射流式、噴水式、充氣式等。但是相比其他增氧機(jī)而言，葉輪式增氧機(jī)除增氧外，還有攪水、曝氣的功能，促進(jìn)浮游植物的生長(zhǎng)繁殖，高池塘初級(jí)生產(chǎn)力，在使用過程中，可形成中上層水流，使中上層水體溶氧均勻，適用于池塘養(yǎng)殖和池塘急救設(shè)備，而且使用過程中很少發(fā)生機(jī)械故障，維護(hù)較為方便，減少了維修成本。

目前，市場(chǎng)上的池塘增氧機(jī)基本上都是由市電直接供電，但由于養(yǎng)殖池塘的地點(diǎn)一般比較偏僻，分布上比較分散等原因，電網(wǎng)往往難以有效覆蓋，給池塘增氧機(jī)的安裝及使用帶來非常大的困難，而且運(yùn)行過程中電力費(fèi)用較高，增加了養(yǎng)殖成本。同時(shí)，由于電力供給的日趨緊張，尤其是在最需要增氧的炎熱潮悶的夏季，往往是電力供給難以保證的時(shí)段，缺電和電力供給不穩(wěn)定使增氧機(jī)難以正常工作，常常給池塘養(yǎng)殖帶來巨大的損失。再是架設(shè)輸電線路及其維護(hù)過程耗資巨大，所以尋找一種成本相對(duì)低廉、質(zhì)量可靠且智能化的池塘增氧機(jī)勢(shì)在必行。

現(xiàn)在，已有不少單位在研制利用太陽能和風(fēng)能的增氧機(jī)。CN201420174445.7中公開了一種穩(wěn)定性的葉輪式增氧機(jī)，包括葉輪、電機(jī)、減速器、浮球和浮球支架，電機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，浮球的上部分設(shè)有可以裝水的空腔。其優(yōu)點(diǎn)是，在葉輪式增氧機(jī)運(yùn)行時(shí)，可通過在浮球上部的空腔內(nèi)裝水來增加增氧機(jī)的重量，使增氧機(jī)下沉，提高增氧機(jī)的穩(wěn)定性，而在搬運(yùn)增氧機(jī)的時(shí)候又能夠通過排掉所述空腔內(nèi)的水來恢復(fù)增氧機(jī)的重量，方便搬運(yùn)。

CN201410772231.4介紹了一種高效葉輪式增氧機(jī)，其葉輪具有多個(gè)主葉片以及第一圓錐面，第一圓錐面的上端直徑大于下端直徑，形成倒錐形，主葉片位于第一圓錐面與葉輪轉(zhuǎn)軸之間，構(gòu)成連接在第一圓錐面與轉(zhuǎn)軸之間的輻條。減少了水流對(duì)葉輪無序碰撞產(chǎn)生的阻力，使葉片能夠攪起更多的水流，同時(shí)，斜向上飛起的水流能夠達(dá)到更高的高度，并葉輪以外的區(qū)域跌落，濺起更多的水花，濺起的水花不會(huì)對(duì)葉輪產(chǎn)生阻力，卻能使更多的氧氣溶于水中，從而既提高了增氧機(jī)的增氧效果又降低了能耗。

CN 201510693995.9中公布了一種水產(chǎn)養(yǎng)殖風(fēng)力葉輪增氧機(jī)，包括底座，底座的周圍設(shè)有連桿，連桿的一端與底座固定連接，連桿的另一端設(shè)有浮球，底座上設(shè)有支撐筒，支撐筒頂部設(shè)置轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤設(shè)置向下凸起的外沿，外沿內(nèi)側(cè)與套在支撐筒上的軸承連接，支撐筒頂部的軸承下方設(shè)置軸承擋套，支撐筒頂部的外沿設(shè)置有一個(gè)支撐轉(zhuǎn)盤的滾動(dòng)珠，太陽能板支架設(shè)置在底座和支撐筒的一側(cè)，轉(zhuǎn)盤上設(shè)置風(fēng)力轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。當(dāng)滿足風(fēng)力條件時(shí)，就可以驅(qū)動(dòng)增氧機(jī)工作。

CN201520368072.1公開了一種水產(chǎn)養(yǎng)殖用太陽能增氧機(jī)設(shè)備，包括增氧機(jī)殼體、太陽能板、葉輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將以上部分按照固有順序組裝，當(dāng)太陽能板接受太陽能時(shí)，浮筒支撐增氧機(jī)浮于水面，蓄電池帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)孔增氧管轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了魚塘供氧。該發(fā)明充分利用了太陽能，減少電力使用，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

綜上所知，增氧機(jī)在池塘養(yǎng)殖業(yè)方面應(yīng)用很廣，但是在目前市面上已有的增氧機(jī)及相關(guān)發(fā)明專利在現(xiàn)實(shí)使用過程中仍存在諸多問題。如利用太陽能電池板發(fā)電后驅(qū)動(dòng)增氧機(jī)工作，由于其中需要經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換過程，目前即便是太陽能電池板中光電轉(zhuǎn)換效率最高的單晶硅太陽能電池，其實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率最高也只能達(dá)到24％左右，商用光電轉(zhuǎn)換效率僅能達(dá)到17％，太陽能電池板成本較高且占地面積大。風(fēng)力直接驅(qū)動(dòng)或者風(fēng)力發(fā)電后驅(qū)動(dòng)增氧機(jī)，在風(fēng)速較小的情況下，難以達(dá)到有效增氧的要求。因此，積極開發(fā)一種成本相對(duì)低廉、質(zhì)量可靠的池塘增氧機(jī)是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是利用太陽能的光熱，無機(jī)可燃物或有機(jī)可燃物(如化石能源及衍生物、生物質(zhì)及衍生物、工業(yè)可燃廢棄物等)燃燒產(chǎn)生熱量，或者生產(chǎn)生活余熱來驅(qū)動(dòng)斯特林機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，再通過一定傳動(dòng)裝置使池塘葉輪式式增氧機(jī)工作，完成池塘的供氧作業(yè)。

本發(fā)明具體所采用的技術(shù)方案為：

一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)，包括支撐平臺(tái)以及葉輪式增氧機(jī)，其特征是，還包括底座，底座安裝在支撐平臺(tái)上，底座上設(shè)有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻缸，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸與太陽能聚集裝置位置匹配；還包括與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸連接的第一連桿、與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻缸連接的第二連桿，第一連桿連接大飛輪，第二連桿連接小飛輪，大飛輪與小飛輪在一根軸上，這根軸上還套有主齒輪，主齒輪和副齒輪相互嚙合，副齒輪連接增氧機(jī)，作為增氧機(jī)的動(dòng)力輸入。白天有陽光時(shí)，太陽光通過太陽能聚集裝置匯聚到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱缸部分，缸內(nèi)工質(zhì)被加熱并膨脹，當(dāng)達(dá)到啟動(dòng)工況后斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作，動(dòng)力通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)葉輪式增氧機(jī)工作。

上述支撐平臺(tái)由密度較小的硬質(zhì)材料制成，如體積密度與水接近或小于水的塑料、橡膠、合金、纖維材料、復(fù)合材料等，優(yōu)選經(jīng)發(fā)泡工藝處理的聚乙烯材料。

本發(fā)明還包括太陽跟蹤機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)太陽能聚集裝置的動(dòng)作，使聚光鏡的軸線對(duì)準(zhǔn)太陽，反射鏡始終與太陽保持一個(gè)最佳角度，最大效率地采集太陽光的能量，獲得較高的能流密度。

所述太陽能聚集裝置根據(jù)所用聚光鏡的不同，可以采用槽式拋物面反射鏡、菲涅爾原理反射鏡、碟式旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡等將太陽光線聚集或點(diǎn)聚焦到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸，優(yōu)選菲涅爾原理反射鏡。上述太陽光發(fā)射鏡的焦點(diǎn)可不必直接落在加熱缸的表面上，加熱缸吸熱面可布置于焦點(diǎn)前后方。

為充分利用太陽能，本發(fā)明還包括發(fā)電機(jī)、蓄電裝置和小齒輪，小齒輪與副齒輪嚙合，帶動(dòng)發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電，并將電力儲(chǔ)存在蓄電裝置內(nèi)，電力可提供一定照明或者為太陽跟蹤裝置、控制系統(tǒng)等提供能源。

進(jìn)一步，本發(fā)明還設(shè)有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與副齒輪同軸，并由蓄電裝置提供電力使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)增氧機(jī)工作，從而保證葉輪式增氧機(jī)能夠在不同季節(jié)、多種天氣條件(非池塘結(jié)冰條件)下按照需求進(jìn)行池塘水體增氧作業(yè)。另外，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)遇到較大的摩擦阻力，為輔助斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)順利完成啟動(dòng)過程，從而帶動(dòng)充氣式增氧機(jī)工作，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中可由電動(dòng)機(jī)提供短時(shí)間的啟動(dòng)動(dòng)力。

本發(fā)明還包括與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸匹配的燃?xì)鈬娮欤约爸糜谒固亓职l(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸下部的固體或液體燃料補(bǔ)燃料倉(cāng)。當(dāng)白天陽光較弱或者夜晚時(shí)，通過無機(jī)可燃物或有機(jī)可燃物的燃燒產(chǎn)生熱量。

本發(fā)明還包括與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸匹配的余熱換熱裝置，利用生產(chǎn)生活余熱作為補(bǔ)充熱源來驅(qū)動(dòng)斯特林機(jī)動(dòng)作。

本發(fā)明的固體或液體燃料補(bǔ)燃料倉(cāng)、燃?xì)鈬娮炜墒褂枚喾N燃料，將固體或液體可燃燃料放置于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸下部的凹型補(bǔ)燃料倉(cāng)內(nèi)，或者將可燃?xì)怏w通入燃?xì)鈬娮?，通過人工點(diǎn)火、電子點(diǎn)火、等離子點(diǎn)火、電阻絲點(diǎn)火等一種或多種方式將燃料點(diǎn)燃，產(chǎn)生熱量驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作，點(diǎn)火過程中可加入適當(dāng)?shù)闹嘉镔|(zhì)。當(dāng)有溫度合適的工業(yè)余熱、生活廢熱時(shí)，也可通過斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸外部的熱交換器或者直接加熱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸的方式，驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作。

上述固體或液體可燃燃料，可以為生物質(zhì)及衍生物、化石能源及衍生物、工業(yè)可燃廢棄物等，優(yōu)選生物質(zhì)及衍生物。其中生物質(zhì)及衍生物，可選擇如木材及加工廢棄物、農(nóng)作物秸稈、雜草、生物乙醇、木炭、廢舊的棉、麻、紙、植物性油脂、動(dòng)物性油脂、人工板材、包裝紙板、蠶絲、生物柴油、天然橡膠等一種或多種混合物。其中化石能源及衍生物，可選擇如石油、汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油、重油、乙醇、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯丁烷、甲醇、正丙醇、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、乙腈、丁酸乙酯、乙醚、乙醛、丙烯腈、呋喃、正癸烷、正丁醇、福爾馬林、乙二胺、硝基甲烷、煤炭、二乙苯、石蠟、渣油、瀝青、吡啶、正壬烷、正丙苯、苯乙烯、正丁醇、福爾馬林、乙酸、煤矸石、焦炭、合成纖維、合成橡膠、合成塑料等一種或多種混合物。其中工業(yè)可燃廢棄物，可選擇如廢輪胎、廢塑料、聚氯乙烯塑料、脲甲醛塑料、水泥刨花板、酚醛塑料、三聚氰胺塑料等一種或多種混合物。除上述以外，經(jīng)干燥后的污泥、高濃度有機(jī)廢水、農(nóng)業(yè)廢塑料薄膜等也可作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的固體或液體可燃燃料。

上述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的固體或液體可燃燃料，可選擇化石能源及衍生物、生物質(zhì)及衍生物、工業(yè)可燃廢棄物等中的一種或者多種的混合物作為燃料。

上述可燃?xì)怏w燃料，可以為天然氣、石油氣、水煤氣、氫氣、煤氣、一氧化碳、甲烷、焦?fàn)t氣、高爐氣、沼氣、硫化氫、乙烷、丙烷、丁烷、生物質(zhì)氣化氣、乙烯、丙烯、乙炔、氯乙烯、環(huán)氧乙烷、油田伴生氣、甲醛、甲胺、硫氧化碳、發(fā)生爐煤氣等中的一種或者多種的混合物。

本發(fā)明中，所述葉輪式增氧機(jī)，是通過葉輪把它下部的貧氧水吸起來，再向四周推送出去，使死水變成活水。在葉輪下面的水受到葉片和管子的強(qiáng)烈攪拌，在水面激起水躍和浪花，形成能裹入空氣的水幕，不僅擴(kuò)大了氣液界面的表面積，而且氣液間的雙膜變薄，并不斷更新，促進(jìn)了空氣中氧氣的溶解速度。攪拌時(shí)還把水中原有的有害氣體，如硫化氫、氨、甲烷、二氧化硫等通過曝氣從水中解吸出來，排入空氣中，有利于提高空氣中氧氣的溶解速度，提高增氧效率。

為監(jiān)測(cè)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是否滿足啟動(dòng)條件，所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的傳感器，如在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸部分設(shè)置溫度傳感器或者檢測(cè)太陽光強(qiáng)度的光電傳感器，將傳感器測(cè)量信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)，判斷斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是否滿足啟動(dòng)條件，由蓄電裝置提供電力使電動(dòng)機(jī)完成對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程，克服斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在初始啟動(dòng)時(shí)遇到的較大靜態(tài)摩擦阻力。

所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)，為了簡(jiǎn)便的需要，有些場(chǎng)合發(fā)電機(jī)也可作為電動(dòng)機(jī)使用，即發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)為一體，不再另外設(shè)置電動(dòng)機(jī)。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)過快或過慢都對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不利，為檢測(cè)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可設(shè)置相應(yīng)的測(cè)速裝置，如測(cè)量主、副齒輪的轉(zhuǎn)速，或者主軸的轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)，判斷斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。當(dāng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)過快或過慢時(shí)，通過調(diào)整太陽光發(fā)射鏡焦點(diǎn)的位置，或者無機(jī)可燃物或有機(jī)可燃物的燃料量多少、或者生產(chǎn)生活余熱的溫度高低，實(shí)現(xiàn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在合適的范圍之內(nèi)。

所述控制系統(tǒng)，是指控制整個(gè)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)充氣式增氧機(jī)系統(tǒng)的工作，包括太陽能聚集裝置中太陽跟蹤機(jī)構(gòu)控制、太陽光發(fā)射鏡焦點(diǎn)位置調(diào)整、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、傳感器信號(hào)處理、無機(jī)可燃物或有機(jī)可燃物燃料量調(diào)整、生產(chǎn)生活余熱的溫度調(diào)整、系統(tǒng)故障報(bào)警、系統(tǒng)工作狀態(tài)提示等功能。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)直接利用太陽光的熱量使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)為葉輪式增氧機(jī)提供動(dòng)力，避免了太陽能電池板發(fā)電后再驅(qū)動(dòng)增氧機(jī)工作的光電轉(zhuǎn)換過程，與后者相比太陽光的能量利用率提高了2.5～3倍；一般陽光越好時(shí)，池塘需氧量也增多，而此時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)因太陽能聚集溫度較高，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度也越快，可實(shí)現(xiàn)與增氧作業(yè)需求間的良好適配性。

2)采用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)工作，具有燃料來源廣、環(huán)境污染小、綜合成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3)可采用太陽能光熱、無機(jī)可燃物或有機(jī)可燃物的燃燒熱、生產(chǎn)生活余熱來共同使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作，具有很好的多種類型能源互補(bǔ)性，可滿足增氧機(jī)在不同季節(jié)、多種氣候條件下的作業(yè)需求。

4)以多種能源作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源，具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，可不必需要外部電源，避免了長(zhǎng)距離的輸配電網(wǎng)建設(shè)，節(jié)省了投資。

5)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)除池塘增氧功能外，還有攪水、曝氣功能，降低水體中硫化氫、氨、甲烷、二氧化硫等有害氣體含量，促進(jìn)浮游植物的生長(zhǎng)繁殖，改善池塘微生物環(huán)境。

6)在葉輪式增氧機(jī)使用過程中，可形成中上層水流，使中上層水體溶氧均勻，且有利于提高空氣中氧氣的溶解速度，提高增氧效率。

7)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)在使用過程中發(fā)生機(jī)械故障少，維護(hù)方便，維修成本低，特別適合魚蝦苗池的增氧使用。

8)通過設(shè)置斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)輔助啟動(dòng)系統(tǒng)、測(cè)速裝置及整體控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)在較低熱源溫度下的啟動(dòng)運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)在安全運(yùn)行區(qū)間下的狀態(tài)調(diào)整，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。

附圖說明

圖1是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)的主視圖

圖2是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)的俯視圖

圖3是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)左向視圖

圖4是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)右向視圖

圖5是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)部分放大圖

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類型有很多，主要有α型、β型和γ型等三種，以及依上述三種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變換而來的多種變異結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所指斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是指斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的所有類型，包括多缸形式。為了更形象地闡述此發(fā)明中斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)的工作過程，附圖中僅選用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的一種形式。同樣，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)僅為最佳示出，可對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定變型。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的工作過程作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1、2、5所示，本發(fā)明包括支撐平臺(tái)24，支撐平板24由密度較小的硬質(zhì)材料制成，支撐平臺(tái)24下部由3～6個(gè)浮子26提供浮力，支撐平臺(tái)24上安裝底座3，底座3上設(shè)有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸4和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻缸9，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸4與太陽能聚集裝置6位置匹配，即加熱缸4布置在太陽能聚集裝置6的焦點(diǎn)前后；斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸4連接第一連桿2，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻缸9連接第二連桿10，第一連桿2連接大飛輪1，第二連桿10連接小飛輪19，大飛輪1、電動(dòng)機(jī)21、主齒輪20、小飛輪19在同一根軸上，主齒輪20與副齒輪22嚙合在一起，副齒輪22連接主動(dòng)錐齒輪18，主動(dòng)錐齒輪18與從動(dòng)錐齒輪17相互嚙合，從動(dòng)錐齒輪17通過輸入軸16可以進(jìn)一步帶動(dòng)葉輪式增氧機(jī)25工作。在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸4下部設(shè)有固體或液體燃料補(bǔ)燃料倉(cāng)7，在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸4相應(yīng)位置設(shè)有與之匹配的燃?xì)鈬娮?。

如圖3所示，還設(shè)有太陽跟蹤機(jī)構(gòu)23，驅(qū)動(dòng)太陽能聚集裝置6的動(dòng)作，使聚光鏡的軸線對(duì)準(zhǔn)太陽，反射鏡始終與太陽保持一個(gè)最佳角度，最大效率地采集太陽光的能量。

在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸4一端設(shè)有余熱換熱裝置8。

如圖1、4所示，還包括發(fā)電機(jī)15、蓄電裝置11和小齒輪27，小齒輪27與主齒輪20嚙合，主齒輪20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)除帶動(dòng)副齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)外也帶動(dòng)小齒輪27同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪27與發(fā)電機(jī)15在同一根軸上，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)15進(jìn)行發(fā)電，并將電力儲(chǔ)存在蓄電裝置11內(nèi)。

在所示圖中，大飛輪1、主齒輪20、電動(dòng)機(jī)21、小飛輪19安裝在同一根軸的，即電機(jī)主軸。主軸上的主齒輪20分別與副齒輪22、小齒輪27嚙合在一起，副齒輪22通過動(dòng)力輸出軸13與主動(dòng)錐齒輪18連接。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸4、第一連桿2、大飛輪1、小飛輪19、第二連桿10、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻缸9組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)和葉輪式式增氧機(jī)工作。當(dāng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主齒輪20轉(zhuǎn)動(dòng)，副齒輪22與主動(dòng)錐齒輪18在同一根軸上，小齒輪27與發(fā)電機(jī)15在同一根軸上，因此主齒輪20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)15及葉輪式增氧機(jī)25工作。

測(cè)速裝置12可以測(cè)量副齒輪的轉(zhuǎn)速，將測(cè)量信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)14，依此判斷斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱缸部分設(shè)置溫度傳感器，將溫度測(cè)量信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)，判斷斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是否滿足啟動(dòng)條件，由蓄電裝置提供電力使電動(dòng)機(jī)完成對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程。

當(dāng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主齒輪20帶動(dòng)副齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)，副齒輪22通過動(dòng)力輸出軸13帶動(dòng)主動(dòng)錐齒輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)錐齒輪18與從動(dòng)錐齒輪17相互嚙合，從而進(jìn)一步帶動(dòng)從動(dòng)錐齒輪17轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過輸入軸16使葉輪式增氧機(jī)25工作。葉輪式增氧機(jī)25工作過程中，將葉輪25下部的貧氧水吸起來，再向四周推送出去，使死水變成活水，攪拌時(shí)還把水中原有的有害氣體，如硫化氫、氨、甲烷、二氧化硫等通過曝氣從水中解吸出來，排入空氣中，有利于提高空氣中氧氣的溶解速度，提高了增氧效率。

在陰雨天或夜晚，蓄電裝置11可以保證電動(dòng)機(jī)21帶動(dòng)葉輪式增氧機(jī)25在無外熱源的情況下達(dá)到10小時(shí)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為池塘提供增氧作業(yè)，避免池塘因氧氣含量過低，導(dǎo)致魚群“翹頭”的現(xiàn)象發(fā)生，為魚群提供一個(gè)舒適的環(huán)境。

整個(gè)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用模塊化設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)14有自檢功能，可以將傳感器的測(cè)量信號(hào)反饋到操作界面，操作者可以根據(jù)指示燈來判斷裝置部件是否發(fā)生損壞，便于操作者對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和維修。

實(shí)施例2

在我國(guó)某西部偏遠(yuǎn)缺電地區(qū)，使用本發(fā)明為魚類養(yǎng)殖池塘增氧作業(yè)，其中斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)采用太陽能的光熱和農(nóng)作物秸稈燃燒熱量作為熱源。為簡(jiǎn)化裝置、降低成本，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)不設(shè)置電動(dòng)機(jī)21、測(cè)速裝置12和發(fā)電機(jī)15，太陽能聚集裝置6選用槽式拋物面反射鏡，控制系統(tǒng)僅有太陽跟蹤機(jī)構(gòu)23的控制功能，其中太陽跟蹤機(jī)構(gòu)23由蓄電裝置11提供電力。

當(dāng)太陽光照條件達(dá)到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求時(shí)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)進(jìn)行增氧作業(yè)，太陽跟蹤機(jī)構(gòu)23保證太陽能聚集裝置6追蹤太陽的軌跡，為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供太陽能。當(dāng)太陽光照不足或者陰天下雨、夜晚時(shí)，由人工點(diǎn)燃置于補(bǔ)燃料倉(cāng)7的農(nóng)作物秸稈，燃燒產(chǎn)生熱量作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源，從而保證斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪式增氧機(jī)系統(tǒng)能夠正常作業(yè)。使用本發(fā)明為魚類養(yǎng)殖池塘增氧作業(yè)時(shí)，可不必架設(shè)輸配電線路，降低了養(yǎng)殖成本，而且作業(yè)過程具有攪水、曝氣功能，促進(jìn)浮游植物的生長(zhǎng)繁殖，改善了池塘微生物環(huán)境。