一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋垃圾清理设备技术领域，尤其涉及一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置及方法。

背景技术

海面漂浮垃圾主要包括塑料袋、聚苯乙烯塑料泡沫快餐盒等不可降解漂浮物，会对海洋生物造成营养不良导致死亡的后果，并且影响海洋景观。所以人们生产制造了收集海面漂浮垃圾的清理装置来清理海面上的垃圾，其中，使用海洋能去收集垃圾成为人们研究的重要方向，海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中，利用海洋能的能量去驱动清理装置成为人们愈加重视的研究方向。

现有技术中，现有的海面垃圾清理装置大多使用电力去驱动装置，并不能与风能、海洋势能相互结合驱动，因此，提出一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置和方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置，通过风动力装置和洋流动力装置驱动输送带收集漂浮垃圾。实现通过风能、海洋势能相互结合驱动清理装置。

本发明要解决的另一个技术问题是：提供一种采用一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置的方法，用于对海面漂浮垃圾进行收集。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置，它包括回收装置、收集装置以及动力装置，所述回收装置包括浮力支架，浮力支架内安装有垃圾箱，浮力支架的一侧倾斜的安装有收集装置，所述收集装置包括转动安装在浮力支架上端的第一传动组件、转动安装在浮力支架下端并远离垃圾箱一侧的第二传动组件，以及输送带，输送带安装在第一传动组件和第二传动组件上，输送带的上端位于垃圾箱的上方，所述动力装置包括风动力装置和洋流动力装置，风动力装置与第一传动组件连接传动，洋流动力装置与第二传动组件连接传动。

所述浮力支架包括浮板，浮板的两侧分别设置有连接板，两个连接板的 上端安装有基板，垃圾箱安装在浮板、连接板以及基板合围的空间内，浮板一端伸出基板一段距离，第二传动组件安装在浮板伸出的一端，第一传动组件安装在基板的一端。

所述浮力支架在位于第一传动组件的一侧设置有两个第一固定板，所述第一传动组件包括第一圆杆和第一转辊，第一圆杆通过轴承与两个第一固定板转动连接，第一圆杆上在位于两个第一固定板之间固定安装有第一转辊，第一圆杆与风动力装置连接传动；所述浮力支架在位于第二传动组件的一侧设置有两个第二固定板，所述第二传动组件包括第二圆杆和第二转辊，第二圆杆通过轴承与两个第二固定板转动连接，第二圆杆上在位于两个第二固定板之间固定安装有第二转辊，第二圆杆与洋流动力装置连接传动；所述输送带安装在第一转辊和第二转辊上。

所述第一转辊和第二转辊分别为齿辊，所述输送带为齿条带。

所述浮力支架的上侧安装有挡板，挡板上通过轴承转动的安装有传动杆，传动杆的上端安装有风能扇，传动杆的下端安装有第一锥齿轮，第一圆杆上安装有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合传动；所述第一锥齿轮或者第二锥齿轮为飞轮结构齿轮。

所述洋流动力装置为海浪扇，海浪扇安装在第二圆杆的端部；海浪扇采用飞轮结构与第二圆杆连接。

所述输送带上安装有多个收集板，收集板上设有若干圆孔。

所述基板上侧还安装有太阳发电板、蓄电池以及控制器，太阳发电板通过控制器与蓄电池电性连接；所述浮板上沿垃圾箱的滑动方向设有方槽和滑槽，方槽内安装有电机和螺纹杆，电机固定的安装在方槽内，螺纹杆一端与电机的输出轴连接传动，另一端通过轴承与方槽远离电机一端的侧壁转动连接，螺纹杆上配合安装有螺纹筒，螺纹筒通过连接杆与垃圾箱的底部连接，所述滑槽内滑动的安装有滑块，滑块通过支撑杆与垃圾箱的底部连接；所述控制器与电机电性连接。

所述回收装置上安装有警示灯，警示灯与控制器电性连接。

采用所述一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置的方法，用于对海面漂浮垃圾进行收集，包括以下步骤：

S1：将本发明的清理装置放置到需要收集垃圾的海面，通过绳索将清理装置限位，并使清理装置具有自由浮动的范围；

S2：收集时，在海面上的风使得风能扇开始转动起来，风能扇带动传动杆转动起来，传动杆下端带动第一锥齿轮转动，由于第一锥齿轮或者第二锥齿轮为飞轮结构齿轮，只有当风能扇的转动方向能够带动输送带逆时针转动时，第一锥齿轮驱动第二锥齿轮转动，从而带动第一圆杆转动，从而带动输送带逆时针转动，在清理装置漂浮的过程中，进入到输送带上的漂浮垃圾被输送到输送带的顶部，最终掉入垃圾箱内；

S3：海浪扇能够在海浪和海洋洋流的作用下转动，由于海浪扇采用飞轮结构与第二圆杆连接，只有当海浪扇转动方向能够带动输送带逆时针转动时，海浪扇驱动第二圆杆转动，从而带动输送带逆时针转动，在清理装置漂浮的过程中，进入到输送带上的漂浮垃圾被输送到输送带的顶部，最终掉入垃圾箱内。

本发明有如下有益效果：

1、本发明中，使用时，风能扇带动传动杆转动，传动杆带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮转动，第一圆杆带动第一齿轮转动，第一锥齿轮或者第二锥齿轮为飞轮结构齿轮，海浪扇采用飞轮结构与第二圆杆连接，风能与海洋势能相互结合同时传动，使得装置可以快速的运行起来，并且使输送带能够始终逆时针转动收集输送垃圾，不需要消耗大量的电力资源，利用不同海洋能去驱动装置，提高了装置的驱动效果，加快了海面漂浮垃圾的清理速度，提高了装置的工作效率。

2、本发明中，使用时，当垃圾箱装满垃圾需要及时运走时，电机控制螺纹杆转动，螺纹杆带动螺纹筒移动，螺纹筒带动连接杆移动，连接杆带动垃圾箱移动，通过传动机构将装置内部收集到的海面漂浮垃圾自动向外部运输，省时不费力，有利于装置进行循环使用，加快了装置清理垃圾的速度，增强了装置的功能性。

附图说明

图1为本发明第一立体结构示意图。

图2为本发明第二立体结构示意图。

图3为本发明第三立体结构示意图。

图4为本发明第四立体结构示意图。

图5为图1中A处放大示意图。

图6为图1中B处放大示意图。

图7为图1中C处放大示意图。

图8为图3中D处放大示意图。

图9为图4中E处放大示意图。

图10为图4中F处放大示意图。

图中：1、基板；2、挡板；3、风能扇；4、传动杆；5、第一锥齿轮；6、第二锥齿轮；7、第一圆杆；8、第一固定板；9、第一转辊；10、输送带；11、收集板；12、圆孔；13、海浪扇；14、第二圆杆；15、浮板；16、第二固定板；17、第二转辊；18、连接板；19、警示灯；20、电机；21、方槽；22、螺纹杆；23、螺纹筒；24、连接杆；25、垃圾箱；26、滑槽；27、滑块；28、支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的说明。

实施例一：

参见图1-10，一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置，它包括回收装置、收集装置以及动力装置，所述回收装置包括浮力支架，浮力支架内安装有垃圾箱25，浮力支架的一侧倾斜的安装有收集装置，所述收集装置包括转动安装在浮力支架上端的第一传动组件、转动安装在浮力支架下端并远离垃圾箱25一侧的第二传动组件，以及输送带10，输送带10安装在第一传动组件和第二传动组件上，输送带10的上端位于垃圾箱25的上方，所述动力装置包括风动力装置和洋流动力装置，风动力装置与第一传动组件连接传动，洋流动力装置与第二传动组件连接传动。通过风动力装置和洋流动力装置驱动输送带10转动，从而实现海面漂浮垃圾进行收集。

浮力支架用于是整个装置漂浮在水面上，垃圾箱25用于收集从输送带10输送的漂浮垃圾，第一传动组件和第二传动组件用于安装输送带10，输送带10转动时，倾斜的输送带10的下端位于水面以下，从而将海面漂浮垃圾进行收集。

参见图2，浮力支架包括浮板15，浮板15的两侧分别设置有连接板18，两个连接板18的 上端安装有基板1，垃圾箱25安装在浮板15、连接板18以及基板1合围的空间内，浮板15一端伸出基板1一段距离，第二传动组件安装在浮板15伸出的一端，第一传动组件安装在基板1的一端。同时上述结构，浮板15能够使整个装置能够稳定的漂浮，并且为垃圾箱25提供了放置空间。

参见图5、6，浮力支架在位于第一传动组件的一侧设置有两个第一固定板8，所述第一传动组件包括第一圆杆7和第一转辊9，第一圆杆7通过轴承与两个第一固定板8转动连接，第一圆杆7上在位于两个第一固定板8之间固定安装有第一转辊9，第一圆杆7与风动力装置连接传动；所述浮力支架在位于第二传动组件的一侧设置有两个第二固定板16，所述第二传动组件包括第二圆杆14和第二转辊17，第二圆杆14通过轴承与两个第二固定板16转动连接，第二圆杆14上在位于两个第二固定板16之间固定安装有第二转辊17，第二圆杆14与洋流动力装置连接传动；所述输送带10安装在第一转辊9和第二转辊17上。通过上述结构，实现输送带10的安装。

进一步的，第一转辊9和第二转辊17分别为齿辊，输送带10为齿条带。通过上述结构，在输送带10不用完全张紧时，就可以保证输送带10的稳定驱动。

参见图1、5，浮力支架的上侧安装有挡板2，挡板2上通过轴承转动的安装有传动杆4，传动杆4的上端安装有风能扇3，传动杆4的下端安装有第一锥齿轮5，第一圆杆7上安装有第二锥齿轮6，第一锥齿轮5与第二锥齿轮6啮合传动；所述第一锥齿轮5或者第二锥齿轮6为飞轮结构齿轮。通过上述结构，实现风能扇3驱动第一圆杆7始终逆时针转动，保证了输送带10的转动方向。风能扇3可以采用海洋动力风车结构，风能扇3驱动传动杆4转动。

参见图1，洋流动力装置为海浪扇13，海浪扇13安装在第二圆杆14的端部；海浪扇13采用飞轮结构与第二圆杆14连接。通过上述结构，实现海浪扇13驱动第二圆杆14始终逆时针转动，保证了输送带10的转动方向。海浪扇13也可采用CN111472923A中公开的海浪扇叶结构。

通过采用第一锥齿轮5或者第二锥齿轮6为飞轮结构齿轮、海浪扇13采用飞轮结构与第二圆杆14连接的方案，使风动力驱动和洋流动力驱动方向不一致时，也不会影响输送带10转动。飞轮结构为现有技术，例如自行车后轮上的驱动齿轮，就是采用飞轮结构，飞轮结构具有向一个方向驱动，而另一个方向自由转动的特征。

进一步的，参见图1、6，输送带10上安装有多个收集板11，收集板11上设有若干圆孔12。通过设置收集板11，提高了输送带10收集漂浮垃圾的效率。收集板11上的圆孔12用于在收集垃圾时滤掉水分。

为了便于取出垃圾箱25，参见图 3、4、8-10，基板1上侧还安装有太阳发电板、蓄电池以及控制器（图中未示出），太阳发电板通过控制器与蓄电池电性连接；所述浮板15上沿垃圾箱25的滑动方向设有方槽21和滑槽26，方槽21内安装有电机20和螺纹杆22，电机20固定的安装在方槽21内，螺纹杆22一端与电机的输出轴连接传动，另一端通过轴承与方槽21远离电机20一端的侧壁转动连接，螺纹杆22上配合安装有螺纹筒23，螺纹筒23通过连接杆24与垃圾箱25的底部连接，所述滑槽26内滑动的安装有滑块27，滑块27通过支撑杆28与垃圾箱25的底部连接；所述控制器与电机20电性连接。

太阳发电板、控制器、蓄电池采用现有技术，控制器用于控制太阳发电板对蓄电池进行充电，以及控制蓄电池对电机20进行放电。太阳发电板、蓄电池以及控制器的安装和设置位置属于现有技术，太阳发电板保证光照度，蓄电池、控制器以及电机20保证防水效果。

进一步的，所述回收装置上安装有警示灯19，警示灯19与控制器电性连接。设置警示灯19用于夜间对过往船只进行警示。

实施例二：

采用所述一种利用海洋能收集海面漂浮垃圾的清理装置的方法，用于对海面漂浮垃圾进行收集，包括以下步骤：

S1：将本发明的清理装置放置到需要收集垃圾的海面，通过绳索将清理装置限位，并使清理装置具有自由浮动的范围；例如栓在灯塔上或者利于锚钩与海底面固定。

S2：收集时，在海面上的风使得风能扇3开始转动起来，风能扇3带动传动杆4转动起来，传动杆4下端带动第一锥齿轮5转动，由于第一锥齿轮5或者第二锥齿轮6为飞轮结构齿轮，只有当风能扇3的转动方向能够带动输送带10逆时针转动时，第一锥齿轮5驱动第二锥齿轮6转动，从而带动第一圆杆7转动，从而带动输送带10逆时针转动，在清理装置漂浮的过程中，进入到输送带10上的漂浮垃圾被输送到输送带10的顶部，最终掉入垃圾箱25内。

S3：海浪扇13能够在海浪和海洋洋流的作用下转动，由于海浪扇13采用飞轮结构与第二圆杆14连接，只有当海浪扇13转动方向能够带动输送带10逆时针转动时，海浪扇13驱动第二圆杆14转动，从而带动输送带10逆时针转动，在清理装置漂浮的过程中，进入到输送带10上的漂浮垃圾被输送到输送带10的顶部，最终掉入垃圾箱25内。