一种可以造流的池

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一种可以造流的池\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种可以造流的池，属于体育技术和医疗康复器件领域。\n背景技术\n[0002] 游泳是一种深受大众喜爱的运动，练习游泳离不开泳池。为了提高运动员游泳技术，出现了可以造流的训练池，如专利CN100464809C公开的自动游泳机就是这样一种池。在这种泳池内，游泳者相对于水流逆向行进，增加了游泳阻力，通过调节水流速度，游泳者可实现定点游泳，减少了泳池的占地面积；由于游泳者原地运动，这种池还可用于研究分析游泳技术；更令人欣喜的是，由于水流速度大小可调，这种池还可用于康复治疗和肌肉训练。\n目前，这种可以造流的池已经逐渐成为高端泳池市场以及高档保健理疗行业的新宠和重点发展方向之一。\n[0003] 这种可以造流的池的技术关键点在于如何产生水流。\n[0004] 现有技术中，泳池主要通过可调水泵给进水口供水来产生水流，比如专利CN100464809C所述的自动游泳机、专利CN201120112Y所述的逆流游泳训练器就是采用这种或类似的方式产生水流的。不过，这种水流实现方式仅适合小型泳池和小型理疗设备，并不适合大型泳池或大型理疗设备；因为目前的大容量水泵也仅能实现100m3/h左右的供水流量，而以标准或大型泳池为例，产生水流所需的供水流量最高须达6000~7000m3/h，通过水泵产生水流则要近至百台水泵全开，消耗巨大动力，并不现实。\n[0005] 另一种产生水流的方式是通过电机驱动螺旋桨，由螺旋桨驱动水流动，如专利CN2533203Y公开的环流式多用途泳池装置、美国专利US5207709A以及英国专利GB2456763A所述的用于连续游泳的泳池就是采用这种方式来产生水流的。但是这种水流产生方式同样适合小型泳池和小型理疗设备，因为对于小型泳池和小型理疗设备来说，螺旋桨只需低速旋转，噪音可为人耳忽略或承受，但是对于大型泳池和大型理疗设备来说，采用这种方式则要求螺旋桨高速旋转，而螺旋桨高速旋转将产生人耳不可忽略的巨大噪音，形成水下的噪音源，不利于泳池者使用。\n[0006] 除了水流的产生方式，还要考虑是否能获得均匀平稳的水流，这对于开发这种池在游泳技术研究和康复治疗等领域的应用来说，显得尤为重要，因为这影响着研究精准度和治疗安全和舒适性。对于之前所述的两种水流产生方式，即使忽略动力源难以匹配的缺点而采用多个水泵连用，或者忽略造成噪音的缺点而采用多台电机各驱动一螺旋桨，也还会存在产生的水流不均匀平稳的缺点。\n[0007] 比如专利CN2533203Y的泳池结构为：在水平双层的壳体中，中间为一泳池，两侧为返流通道，在泳池的前端外的夹层中为格栅整流器和螺旋桨，在最前面外为拖动螺旋桨的调速动力装置；泳池两侧外为矩形管返流通道，在格栅整流器水入口处装有螺旋桨，入口为圆形，出口为矩形细格；在格栅整流器下方，接矩形管返流通道的下方有一斜板；环流之水所经转角处都为弧形；在泳池后端为粗丝网板。大宽度的泳池若采用这种类似结构，则需要在泳池的前端外的夹层中设置多个格栅整流器以及相应的螺旋桨，导致从格栅整流器之间或螺旋桨之间涌出的水流并不均匀平稳。\n[0008] 专利US5207729A的泳池结构虽然与专利CN2533203Y的泳池结构有所不同，其包括一水池；一水流循环通道位于水箱底部，一端沿伸至水箱上部形成水流输送口与水池内部相通，水流通道的另一端为水流抽吸口与水池内部相通；一位于水流输送口的水流控制元件；一输送单元，包括由电机驱动的螺旋桨叶片，螺旋桨叶片设置为面对输送口；但是基于上述同样的原因，也避免不了从螺旋桨之间涌出的水流不均匀平稳的缺陷。\n[0009] 专利GB2456763A的泳池结构与专利CN2533203Y中的泳池结构类似，其水流平行于泳池的长度方向流经泳池，从水流入口到出口，又经外围通道被一个或多个螺旋桨叶推动回流至入口，螺旋桨叶的电消耗量不超过2kW，优选的技术方案中，外围通道包括位于泳池两侧的密封通道，每个密封通道各设有一个螺旋桨叶。这种泳池结构也避免不了水流不均匀平稳的问题。这是因为：如果水流入口开设得宽，则入口两端处的水流会大于入口中心处的水流，而且这种差距随着水流入口宽度的增大而增大，进而造成水流不均匀平稳；如果水流入口开设得窄，则泳池宽度方向上远离水流入口处的水流就会远小于水流入口处的流速，也造成水流不均匀平稳。\n发明内容\n[0010] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构动力消耗小、噪音低、可产生均匀平稳水流的池。\n[0011] 为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种可以造流的池，该池被隔板分为上下层，下层沿池的长度方向形成返流通道，上层形成使用区，池两侧设有连通上、下层的导流罩，导流罩内设有由电机驱动的水车轮，水车轮包括辊体和若干叶片组，辊体沿池的宽度方向设置并贯穿整个池，叶片组遍布在辊体周面。池的大小种类不限，其名称不局限于池体，还可以为槽体、容器等。\n[0012] 这种池造流的原理是：在电机的驱动作用下，辊体转动带动叶轮组旋转，推动水流沿水车轮的径向运动，抽吸上层或下层水并输送至另一层，由于水车轮的辊体沿池的宽度方向设置并贯穿整个池，加上叶片组遍布在辊体周面，因此可以在池的整个宽度方向对水产生均匀的牵引力，从而产生均匀稳定的水流。另外，通过调节电机输出功率来控制水车轮的转速，进而可调节池上层的水流流速。由于水车轮抽吸和输送水能力远大于螺旋桨或水泵，从而减小了动力消耗和噪音。\n[0013] 优选地，在设有所述水车轮的导流罩内，导流罩的与所述叶片组相平处的内壁与所述叶片组的叶片为间隙配合。这样池上层的水都会参与水流循环，使池上层水流沿其深度方向更为均匀。\n[0014] 为了提高动力效率，优选地，所述辊体的轴中心与所述隔板在同一水平面。这样，水车轮位于隔板上方的一半刚好形成抽吸区、位于隔层下方的一半形成输送区，或者位于隔板下方的一半刚好形成抽吸区、位于隔层上方的一半形成输送区，水车轮旋转可以达到最为匹配的水流抽吸效率和输送效率。\n[0015] 为了提高动力效率，优选地，各所述叶片组的叶片以所述辊体为中心呈放射性结构。这样各叶片组可以有效地抽吸和输送水流。各叶片的形状可以为平板形，也可以是勺形等其他形状。其中平板形叶片便于制造，勺形叶片有利于抽吸和输送水流。\n[0016] 水车轮上叶片组的数目至少为一组，各叶片组可以通过套设、锚接或其他方式固定在辊体上。设置多个叶片的情况下，各叶片组紧密排列，占据整个池的池宽。为了制造方便，优选地，所述水车轮可以仅包括一叶片组，该叶片组的叶片沿池的宽度方向延伸至靠近池内壁。\n[0017] 作为叶片的变形，所述叶片之间可以设有若干加强筋。加强筋可以加强叶片强度，特别在水车轮仅设置一叶片组的情况下，设置加强筋更为重要。这种情况下，所需叶片长度大，加强筋可以保护叶片，避免水车轮转速过高而使叶片损坏。优选所述加强筋的结构为：\n所述加强筋连接所述叶片并环绕于所述辊体，加强筋的高度小于叶片高度。这样结构的加强筋可以有效传递各叶片之间的受力，起到保护叶片作用。优选地，一叶片组内，叶片数目为3~10片。\n[0018] 为了更均匀分配水流，同时遮挡池上层的水流导出、导入口以增加安全性，优选地，所述池上层的水流导入、导出口分别设有遍布导流孔的分流板。这里导流孔做宽泛解释，除了为常规圆形，还可以菱形、矩形等其他形状。比如分流板可以是不锈钢材质的格栅板或不锈钢丝编织的网板。但导流孔最好为圆形，呈蜂窝状或近蜂窝状排布在所述分流板上，这样力学结构更为稳定。\n[0019] 由于池上层上部的水远离旋转的水车轮叶片，故流速也较上层池下部小些；另外，上层池下部越靠近底面流速有所降低，尤其上层池底面处为水流死角；为了得到均匀平稳的水流，优选地，所述分流板顶部和底部的导流孔为粗孔，中部的导流孔为细孔。顶部和底部的粗孔可以增加上层池上部和底层的水流流速。\n[0020] 作为导流孔的变形，还可以在所述导流孔的上方增设外凸的引流帽。引流帽可以降低水流对导出、导入管的冲击，当水流经导流孔流出，由于受到外凸的引流帽的阻挡，可以降低冲击，并改变水流导向，提高水流导向效率；当水流经导流孔流入，由于外凸的引流帽的导流作用，也有助于提高水流导向效率。\n[0021] 导流罩作为引导水从池上层进入下层、下层进入上层的重要部件，为了提高水流抽吸和输送效率、避免死角，优选地，导流罩内壁沿池长度方向的截面包括上下两个圆弧，上圆弧的半径大于下圆弧的半径，下圆弧底部与所述池下层的底面平滑过渡。为了有效传输水流，进一步优选地，所述下圆弧底部设计为与所述池下层底面通过一水平面过渡。\n[0022] 这种池若建成标准池大小，所需动力也仅须5kW左右，为了简化结构，优选地，可以仅在该池一侧的所述导流罩内设置所述水车轮；在该池另一侧的所述导流罩内，从所述隔板向所述分流板底部延伸设置有弧形导流板。在这种情况下，所述水车轮最好为抽吸池上层水并输送至池下层的水车轮。这样，池上层的水经分流板被水车轮抽吸并输送至池下层、经过返流通道、弧形导流板以及另一分流板之后再流出，要比水从分流板、弧形导流板以及返流通道、被水车轮抽吸输送至上层再经另一分流板流出更为均匀。\n[0023] 与现有技术相比，本发明可以造流的池的优点和有益效果在于：\n[0024] 第一、动力消耗小，标准池大小的池只需5kW的动力即可。\n[0025] 第二、无需高速螺旋桨推进水流，取而代之的是由电机驱动的水车轮，噪音为人耳感觉不到，提高使用舒适度。\n[0026] 第三、在池的深度和宽度方向都产生均匀平稳的水流；\n[0027] 第四、池使用区的水流可调易控，且调速后能迅速实现均匀平稳的水流；\n[0028] 第五、有利于提高游泳技术研究的精准度和康复治疗安全和舒适性。\n[0029] 该池可用作游泳训练、研究游泳技术，还可以用作康复保健器材，以及其他各种需要造流做试验的设备。\n附图说明\n[0030] 图1是本发明可以造流的池沿池的长度方向的截面结构示意图；\n[0031] 图2是图1中的水车轮的结构示意图；\n[0032] 图3是另一种导流罩的结构示意图；\n[0033] 图4是图1沿I-I的剖面结构示意图；\n[0034] 图5是水车轮的另一种结构示意图；\n[0035] 图6是本发明可以造流的池沿池的长度方向的另一种截面结构示意图。\n[0036] 图中：1、使用区；2、返流通道；3、隔板；4和4’、第一、第二导流罩；5、水车轮；6、辊体；7和7’、叶片组；9和9’、分流板；10、弧形导流板；11和12、上层的水流导出、导入口；21和\n22、下层的水流导出、导入口；40、导流罩内壁；71和71’、叶片；72、加强筋；90、导流孔；91、引流帽。\n具体实施方式\n[0037] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。\n[0038] 如图1和图4所示，本发明是一种可以造流的池，该池被隔板3分为池的上下层。下层沿池的长度方向形成返流通道2，上层形成使用区1，供使用者使用，如游泳、理疗。池两侧设有连通上、下层的第一导流罩4和第二导流罩4’，其中第一导流罩4连通上层的水流导出口11与下层的水流导入口22，第二导流罩4’连通下层的水流导出口21和上层的水流导入口\n12。\n[0039] 第一导流罩4内设置水车轮5，水车轮由电机驱动。水车轮5包括辊体6和若干叶片组7，辊体6沿池的宽度方向设置并贯穿整个池，叶片组7遍布在辊体6周面。辊体6的中心轴通过联轴器与电机的输出轴连接。为了达到最为匹配的水流抽吸效率和输送效率，辊体6的轴中心与隔板1在同一水平面。\n[0040] 为了制造方便，水车轮5仅包括一叶片组7，如图2所示，一叶片组内由6片叶片71组成，叶片71以辊体6为中心呈放射性结构，且叶片71沿池的宽度方向延伸至靠近池内壁。叶片71之间设有若干加强筋72以保护叶片，加强筋72连接叶片71并环绕于辊体6，加强筋72的高度小于叶片71高度。\n[0041] 作为引导水从池上层进入下层、下层进入上层的重要部件，第一、第二导流罩4和\n4’ ，如图1所示，其内壁40沿池长度方向的截面包括上下两个圆弧，上圆弧的半径大于下圆弧的半径，下圆弧底部与池下层的底面平滑过渡，以避免产生水流死角、提高水流抽吸和输送效率。即第一、第二导流罩4和4’ 的空腔类似竖向对分的半个葫芦形。为了有效传输水流，下圆弧底部设计为与池下层底面通过一水平面过渡。这里，第一导流罩4的与叶片组7相平处的内壁40，即下圆弧，与叶片组7的叶片71为间隙配合，这样第一导流罩4内腔内的水都会参与水流循环，使池上层的水流在其深度方向更为均匀。当然，除了图1中所示的导流罩形状，第一、第二导流罩4和4’还可以是其他结构，比如图3所示，第一、第二导流罩4和4’的内壁40沿池长度方向的截面包括一个圆弧，该圆弧与叶片71为间隙配合，圆弧的底部设计为与池下层底面通过一水平面过渡，圆弧的顶部与池上层侧面通过一斜平面过渡，即第一、第二导流罩4和4’ 的空腔类似半个梨形。\n[0042] 为了更均匀分配水流，同时遮挡池上层的水流导出、导入口11、12以增加安全性，池上层的水流导入、导出口11、12分别设有遍布导流孔90的分流板9和9’。导流孔90为圆形，呈近蜂窝状排布在分流板9和9’上；且分流板9和9’的顶部和底部的导流孔90为粗孔，中部的导流孔90为细孔，如图4所示。顶部和底部的粗孔可以增加上层池上部和底层的水流流速。当然，导流孔90还可以是菱形、矩形等其他形状，比如分流板可以是不锈钢材质的格栅板或不锈钢丝编织的网板，带有矩形或菱形导流孔。\n[0043] 上述实施方式中，水车轮5旋转抽吸池上层水并输送至池下层。作为变形，也可以是水车轮旋转抽吸下层水并输送至池上层。不过。后一种方式更易造成水流不均匀平稳；在前一种方式中，水经上层的水流导出口11被水车轮5抽吸并经返流通道2返回上层的水流导入口12，在返流通道内水流可以一定程度得到均匀化。这种均匀化通过在第二导流罩4’内设置弧形导流板10得到进一步的加强。如图1所示，在第二导流罩内4’，从隔板1向分流板9’底部延伸设置弧形导流板10。弧形导流板10起到将下层水有效传输至上层的作用。\n[0044] 作为水车轮5的变形，水车轮也可以设置多组叶片组7’， 如图5和图6所示，各叶片组7’的叶片71’通过直接锚接固定在辊体6上，或者是将常规的旋转叶轮作为一叶片组，将多个旋转叶轮直接套设并固定在辊体上，各旋转叶轮紧密排列，沿辊体6占据整个池的池宽。这里，叶片71和71’的形状可以为易于制造的平板形，如图2，也可以是有利于抽吸和输送水流的勺形，如图5和6所示。当然还可为其他形状。这里不做一一详细列举。\n[0045] 作为分流板9和9’上的导流孔90的变形，还可以在导流孔90的上方增设外凸的引流帽91，如图6所示。引流帽可以降低水流对导出、导入管的冲击，当水流经导流孔流出，由于受到外凸的引流帽91的阻挡，可以降低冲击，并改变水流导向，提高水流导向效率；当水流经导流孔91流入，由于外凸的引流帽91的导流作用，也有助于提高水流导向效率。\n[0046] 作为变形，还可以在第一、第二导流罩4和4’内各设置水车轮，第一导流罩4内的水车轮抽吸池上层水并输送至池下层，第二导流罩4’内的水车轮抽吸池下层水并输送至池上层，两个水车轮共同工作在池上层产生同向水流，以提高池内的最高可调流速。不过对于标准池大小的池，所需动力也仅须5kW左右，在第一导流罩4内设置水车轮5或者在第二导流罩\n4’内设置水车轮也足以满足一般的动力需求了，而且结构更为简化。\n[0047] 从节省空间以及动力的角度来看，第一、第二导流罩4、4’的内壁底面最好设计为与池下层的底面相平，如图1；水车轮5的辊体6的轴中心到叶片71末端的距离与池下层的深度相当。这样下层水可以全部参与循环。\n[0048] 使用这种池时，池上层的水平面不超过分流板上最高处的导流孔。池造流的基本工作原理如下：\n[0049] 1、在电机的驱动作用下，水车轮5的辊体6转动带动叶轮71旋转，沿水车轮5的径向，抽吸使用区1的水经分流板进入第一导流罩4内；\n[0050] 2、水车轮5的辊体6继续旋转，使进入第一导流罩4内的水被叶片71输送至下层，进入返流通道2；\n[0051] 3、进入返流通道2的水在后续又被水车轮抽吸并输送至返流通道2的水的巨大推力作用下通过返流通道2进入第二导流罩4’；\n[0052] 4、进入第二导流罩4’的水在后续又被输送至第二导流罩4’内的水的巨大推力作用下从池上层的水流导入口处12的分流板流出；\n[0053] 5、由于池上层的水流导出口11被水车轮抽吸，池上层的水流导入口12又有后续水被输送到此处，水流导入、导出口12、11之间形成正压差，从而在池上层的长度方向产生了水流。\n[0054] 该可以造流的池的结构特点是：\n[0055] 由于水车轮5的辊体6沿池的宽度方向设置并贯穿整个池，加上叶片组7遍布在辊体6周面，因此可以在池的整个宽度方向对水产生均匀的推力，沿池的宽度方向产生均匀稳定的水流。在池的深度方向上，由于池上层的水平面不超过分流板上最高处的导流孔，加上第一、第二导流罩内腔特有的结构特点以及分流板的导流孔的独特设计，使得池上下层水都会参与水流循环，并沿池的深度方向产生均匀稳定的水流。\n[0056] 这种可以造流的池所用的水车轮，其抽吸和输送水能力远大于螺旋桨或水泵，而所需的动力消耗小；所需的水车轮转速也低，产生的噪音为人耳所接受。通过调节水车论的转速即可实现对池上层即使用区水流的调节。\n[0057] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。