一种高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架的制作方法

1.本发明涉及人工湿地辅助装置领域，特别是涉及一种高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架。


背景技术：

2.随着人们对环境保护意识的提高，对环境污染的治理和污水的处理逐渐得到重视。人工湿地由于其缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资量小、后期运行成本低的优点而逐渐成为污水处理和良性循环的中小城镇主要水处理系统。
3.但是在人工湿地的建设和后期的维护运行过程中，需要对湿地中的植物进行支撑，以防止因为恶劣天气(如台风)造成倒伏，影响植物的正常生长和水处理的效率。
4.在我国，台风已经成为光顾城市的常客，台风带来的狂风暴雨经常成为导致树木倒伏的直接原因。台风频繁也导致很多新移植的树木倒伏，甚至存活多年的树木也被狂风吹到，从而造成树木新根损伤，导致树木大面积死亡，给城市造成巨大的经济损失。而人工湿地一般建设在人烟稀少的位置，对台风的抵抗力差，更容易受到台风的影响。目前的解决方式是倒伏后重新扶起，勤加养护使树木复壮，尽量降低树木死亡率。通常的预防措施是利用树根木杆，以一定结构搭架支撑，避免树木因狂风晃动倒伏。然而，这样做不仅需要砍伐更多的小树保护树木，而且这种支架占地面积较大，木杆儿易折断，重复利用率低，在生态效益和经济效益上，都不能达到令人满意的效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架，包括底座、中间杆和顶架；所述底座、所述中间杆和所述顶架由下到上依次设置；
7.所述底座包括下底板，所述下底板的顶面与所述中间杆铰接；所述下底板的下端固接有钻杆，所述钻杆的底端固接有钻头；所述钻杆的侧壁周向等间距设有若干防倒伏装置和若干防拔装置，所述防倒伏装置位于所述防拔装置的上方，所述防拔装置设置在任意相邻的两所述防倒伏装置之间；
8.所述中间杆包括依次滑动连接的第一杆、若干第二杆，位于最上方的所述第二杆的顶端与所述顶架固接，所述第一杆的底端与所述下底板铰接；所述第一杆的底端与所述下底板铰接之间设置有回弹组件；
9.所述顶架包括上底板，所述上底板的底端与最上方的所述第二杆固接，所述上底板的上端铰接有支撑装置。
10.优选的，所述钻杆的侧壁周向固接有踏板，所述踏板上开设有若干通槽，所述通槽与所述防倒伏装置相适配。
11.优选的，所述防倒伏装置包括若干周向等间距设置的支撑杆，所述支撑杆与所述通槽相适配；所述支撑杆的顶端与所述下底板铰接；所述支撑杆朝向所述钻杆的侧壁铰接有弹性组件，所述弹性组件与所述钻杆侧壁滑动连接。
12.优选的，所述弹性组件包括纵向开设在所述钻杆侧壁的滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述滑块上铰接有推杆的一端，所述推杆的另一端与所述支撑杆朝向所述钻杆侧壁的一侧中部铰接；所述滑块朝向所述钻头的一侧与所述滑槽的下侧壁之间固接有第一弹簧。
13.优选的，所述钻杆内设有空腔，所述空腔的顶面连通有轴孔，所述轴孔贯穿所述钻杆的侧壁；所述轴孔内转动连接有万向轴，所述万向轴的末端伸向所述钻头并与所述钻头转动连接；所述万向轴的侧壁固接有蜗杆，所述蜗杆啮合连接有若干防拔齿；
14.所述钻杆所述钻头的一端侧壁周向等间距开设有若干防拔槽，所述防拔槽连通所述空腔，所述防拔齿位于所述防拔槽内，所述防拔齿的底端与所述防拔槽转动连接。
15.优选的，所述防拔齿包括齿轮，所述齿轮与所述蜗杆啮合连接，所述齿轮通过转轴与所述防拔槽的侧壁转动连接；所述齿轮的侧壁通过连接杆固接有齿板的底端，所述齿板的顶端与所述防拔槽可拆卸连接。
16.优选的，所述支撑装置包括若干周向等间距分布的支撑板，所述支撑板的底端与所述上底板的顶面铰接；若干所述支撑板围成锥形腔，所述锥形腔内设置有调节组件。
17.优选的，所述调节组件包括设置在所述锥形腔内的调节螺杆，所述调节螺杆的底端与所述上底板的顶面转动连接，所述调节螺杆上螺纹连接有调节板，所述调节板的外缘分别与所述支撑板的内侧壁抵接。
18.优选的，所述第一杆包括中底板，所述中底板的顶面固接有杆身，所述杆身与所述第二杆滑动连接；所述中底板的下端面固定有球铰轴，所述球铰轴与所述下底板铰接；所述下底板上开设有球铰孔，所述球铰轴与所述球铰孔滚动接触；所述回弹组件设置在所述上底板与所述中底板之间。
19.优选的，所述回弹组件包括若干周向等间距分布在所述中底板与所述下底板之间的定位柱，所述定位柱的下端与所述下底板固接，所述定位柱的上端穿过所述中底板并与所述中底板滑动连接，所述定位柱上套设有第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别与所述下底板的顶面和中底板的底面固接。
20.本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架，包括底座、中间杆和顶架，底座用于固定装置整体，顶架用于将支撑架与待稳固的湿地植物固定到一起，增加了湿地植物恶劣天气的抗倒伏能力；底座的钻杆外设置有防倒伏装置，将底座插入人工湿地的基底后，防倒伏装置设置在底座的四周，与底座、基底在各方向形成稳定的三角形结构，提高了底座的稳定性，降低了本装置大风时沿风向倒伏的概率；防拔装置在钻头和钻杆埋入湿地基底后展开，提高了钻杆与基底的结合性，降低了恶劣天气底座被从基底强行拔出的，进一步提高了本装置的稳定性；底座与中间杆铰接，并设有回弹组件，当遇到强风时，底座与中间杆的铰接点产生沿风向相对移动，降低中间杆和顶架的受风面积，降低受力，当病变到一定程度后受回弹组件支撑，防止中间杆变形过大，风小后，回弹组件将中间杆回退到原位置，不影响后续使用。本发明结构简单、稳定性强，能有效降低大风等恶劣天气对人工湿地植物的影响，降低人工湿地植物的倒伏几率，进而提高人
工湿地污水处理的效率，提高污水处理的效果，具有较高的推广意义。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架三维图；
23.图2为本发明高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架主视图；
24.图3为图2中a的局部剖视图；
25.图4为本发明顶架的三维图；
26.图5为本发明顶架的结构示意图；
27.图6为本发明底座的三维图；
28.图7为本发明回弹组件结构示意图；
29.图8为本发明支撑组件结构示意图；
30.图9为本发明防拔组件结构示意图；
31.图10为图9中b的局部放大图；
32.图11为本发明支撑杆的结构示意图；
33.其中，1、底座；2、中间杆；3、顶架；4、下底板；5、钻杆；6、钻头；7、第一杆；8、第二杆；9、上底板；10、踏板；11、通槽；12、支撑杆；13、滑槽；14、滑块；15、推杆；16、第一弹簧；17、空腔；18、轴孔；19、万向轴；20、蜗杆；21、防拔齿；22、防拔槽；23、齿轮；24、转轴；25、连接杆；26、齿板；27、支撑板；28、锥形腔；29、调节螺杆；30、调节板；31、调节手轮；32、中底板；33、杆身；34、球铰轴；35、球铰孔；36、定位柱；37、第二弹簧；38、调节槽；39、调节螺栓；40、调节螺母；1201、第一撑杆；1202、第二撑杆；1203、第三撑杆；1901、轴承；2701、豁口；2702、扭簧。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
36.参照图1
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11，本发明提供一种高稳固性的人工湿地植物抗倒伏支撑支架，包括底座1、中间杆2和顶架3；底座1、中间杆2和顶架3由下到上依次设置；
37.底座1包括下底板4，下底板4的顶面与中间杆2铰接；下底板4的下端固接有钻杆5，钻杆5的底端固接有钻头6；钻杆5的侧壁周向等间距设有若干防倒伏装置和若干防拔装置，防倒伏装置位于防拔装置的上方，防拔装置设置在任意相邻的两防倒伏装置之间；
38.中间杆2包括依次滑动连接的第一杆7、若干第二杆8，位于最上方的第二杆8的顶端与顶架3固接，第一杆7的底端与下底板4铰接；第一杆7的底端与下底板4铰接之间设置有
回弹组件；
39.顶架3包括上底板9，上底板9的底端与最上方的第二杆8固接，上底板9的上端铰接有支撑装置。
40.进一步优化方案，钻杆5的侧壁周向固接有踏板10，踏板10上开设有若干通槽11，通槽11与防倒伏装置相适配；踏板10方便在钻杆5和钻头6下钻时施力，使用时，将钻头6插入人工湿地的基底然后用脚踩住踏板10，并用身体的重量对踏板10用力，将钻头6和钻杆5插入基底的更深处，直到踏板10的底面与基底的顶面接触。
41.进一步优化方案，防倒伏装置包括若干周向等间距设置的支撑杆12，支撑杆12与通槽11相适配；支撑杆12的顶端与下底板4铰接；支撑杆12朝向钻杆5的侧壁铰接有弹性组件，弹性组件与钻杆5侧壁滑动连接；弹性组件包括纵向开设在钻杆5侧壁的滑槽13，滑槽13内滑动连接有滑块14，滑块14上铰接有推杆15的一端，推杆15的另一端与支撑杆12朝向钻杆5侧壁的一侧中部铰接；滑块14朝向钻头6的一侧与滑槽13的下侧壁之间固接有第一弹簧16。钻杆5没有插入基底时，第一弹簧16拉动滑块14到滑槽13的最下端，滑块14通过与之铰接的推杆15将支撑杆12下拉，由于支撑杆12的顶端与下底板4铰接，因此支撑杆12收入通槽11内，降低了占用空间；使用时，随着钻杆5在人工湿地的基底越来越深，基底推动滑块14在滑槽13内上滑，拉动弹簧，然后滑块14通过与之铰接推杆15将与推杆15铰接的支撑杆12撑起，直到踏板10的底面与基底的顶面接触，此时支撑杆12的底面也与基地顶面接触，支撑杆12、钻杆5和基底形成稳定的三角形结构，提高了装置的稳定性；当需要回收防倒伏装置时，将钻杆5和钻头6从基底中拔出，第一弹簧16即可拉动滑块14下滑，支撑杆12回收到初始状态。
42.进一步的，滑块14的截面为梯形，梯形的较长底边朝向钻头6方向，当滑块14与基底接触时，较长的底边与基底的基础面积更大，受力更均匀，支撑杆12的撑开更快速省力。
43.进一步的，支撑杆12包括依次固接的第一撑杆1201、第二撑杆1202和第三撑杆1203，第一撑杆1201在使用时支撑在基底上，面积较大，对基底的压强较小，不会下陷过多；第二撑杆1202与第一撑杆1201斜向固接，第二撑杆1202朝向钻杆5的侧壁与推杆15铰接；第三撑杆1203与第二撑杆1202斜向固接，第三撑杆1203与第二撑杆1202的连接点与下底板4的侧壁固接，当支撑杆12完全撑开时，第三撑杆1203与下底板4的侧壁垂直并抵接，进行限位，防止支撑杆12撑开过大造成损坏。
44.进一步的，为了对滑块14进行限位，滑块14的极限上移位置是滑块14的下端面与踏板10的底边平齐。
45.进一步优化方案，钻杆5内设有空腔17，空腔17的顶面连通有轴孔18，轴孔18贯穿钻杆5的侧壁；轴孔18内转动连接有万向轴19，万向轴19的末端伸向钻头6并与钻头6转动连接；万向轴19的侧壁固接有蜗杆20，蜗杆20啮合连接有若干防拔齿21；钻杆5钻头6的一端侧壁周向等间距开设有若干防拔槽22，防拔槽22连通空腔17，防拔齿21位于防拔槽22内，防拔齿21的底端与防拔槽22转动连接；防拔齿21包括齿轮23，齿轮23与蜗杆20啮合连接，齿轮23通过转轴24与防拔槽22的侧壁转动连接；齿轮23的侧壁通过连接杆25固接有齿板26的底端，齿板26的顶端与防拔槽22可拆卸连接。初始状态时，齿板26收缩在防拔槽22内，不会对钻杆5的下钻在成阻碍；当下钻到指定位置，即踏板10的底面与基底抵接后，通过六角扳手转动万向轴19，万向轴19的转动经过换向后带动蜗杆20转动，蜗杆20带动与之啮合的齿轮
23转动，齿轮23又通过连接杆25带动齿板26以转轴24为中心向防拔槽22外转动，形成防拔倒齿，使钻杆5与基底的结合更加紧密，不容易内外力拔出，需要回收本装置时，再次通过六角扳手反向转动万向轴19，万向轴19带动蜗杆20转动，蜗杆20带动与之啮合的齿轮23转动，最终使齿板26收回防拔槽22内，即可轻松将钻杆5取出。关于万向轴19的换向远离和换向过程为现有技术，此处不进行赘述。
46.进一步的，轴孔18内设置有轴承1901，轴承1901的外缘与轴孔18固接，轴承1901的内缘与万向轴19固接，轴承1901为万向轴19在轴孔18内进行定位，防止万向轴19转动时晃动，也防止万向轴19转动时与轴孔18侧壁摩擦，降低了转动所需要的力量，降低了劳动量。
47.进一步的，为了提高齿板26与基地的结合性，齿板26的顶端为尖锐形，提高了齿板26的穿刺性，使齿板26更轻易地穿入基底内，不会产生滑动。
48.进一步优化方案，支撑装置包括若干周向等间距分布的支撑板27，支撑板27的底端与上底板9的顶面铰接；若干支撑板27围成锥形腔28，锥形腔28内设置有调节组件；调节组件包括设置在锥形腔28内的调节螺杆29，调节螺杆29的底端与上底板9的顶面转动连接，调节螺杆29上螺纹连接有调节板30，调节板30的外缘分别与支撑板27的内侧壁抵接。若干个支撑板27环形布置在上底板9的顶面，且在中心围成一个上大下小的锥形腔28，且每个支撑板27的底端均与上底板9的顶面铰接，当调节螺杆29转动时，调节板30在锥形腔28内上下移动，当调节板30下移时，由于锥形腔28的直径减小，调节板30推动支撑板27向外移动以获得更大的空间，但是由于支撑板27的底端与上底板9的顶面铰接，支撑板27只能以铰接点为中心转动，使支撑板27呈花瓣形展开，扩大了支撑装置的作用面积。
49.进一步的，为了更方便的与待固定的水生植物固定，提高水生植物的稳定性，支撑板27的顶端开设有豁口2701，使用时将水生植物固定在豁口2701内即可。
50.进一步的，为了更加方便的转动调节螺杆29，调节螺杆29的顶端固定有调节手轮31，转动调节螺杆29时，转动调节手轮31即可。
51.进一步的，为了方便支撑板27回弹，支撑板27的外侧壁与上底板9顶面之间设置有扭簧2702，扭簧2702使支撑板27在常态下相互靠拢；当调节板30下移时，支撑板27在调节板30的作用下展开时，扭簧2702受压产生形变，当调节板30上移时，调节板30与支撑板27之间产生空隙，不再对支撑板27施力，支撑板27在扭簧2702的作用下回弹，相互靠拢，直到支撑板27的内壁再次与调节板30抵接；扭簧2702的作用原理及安装方式为现有技术，此处不进行赘述。
52.进一步优化方案，第一杆7包括中底板32，中底板32的顶面固接有杆身33，杆身33与第二杆8滑动连接；中底板32的下端面固定有球铰轴34，球铰轴34与下底板4铰接；下底板4上开设有球铰孔35，球铰轴34与球铰孔35滚动接触；回弹组件设置在上底板9与中底板32之间；回弹组件包括若干周向等间距分布在中底板32与下底板4之间的定位柱36，定位柱36的下端与下底板4固接，定位柱36的上端穿过中底板32并与中底板32滑动连接，定位柱36上套设有第二弹簧37，第二弹簧37的两端分别与下底板4的顶面和中底板32的底面固接。当有大风吹过时，风作用在支撑架上，由于支撑架具有一定的高度，而高度越大的位置偏转越大，如果不进行矫正，很容易使中间杆2由于频繁的晃动导致材料产生疲劳断裂，降低使用寿命；而下底板4的球铰孔35和中底板32下的球铰轴34通过球铰的连接方式铰接，使中底板32和中底板32固接的中间杆2可以以球铰轴34为中心向各个方向转动，灵活性高，同时在有
大风时，带动中间杆2和顶架3沿风向进行一定量的偏转，既不会影响水生植物，也降低了支撑架的受风面积，提高了支撑架整体的稳定性；下底板4和中底板32之间的回弹组件用于对产生偏转的中间杆2产生限位，防止中间杆2偏转量过大损伤水水生植物本体，也能提供回弹力，当风减小时回弹使中间杆2恢复竖直状态。当大风吹过时，带动顶架3和中间杆2产生偏移，中间杆2通过球铰的球铰轴34和球铰孔35沿风向产生转动，向一侧偏转，偏转时，中底板32产生偏转，在对应方向的定位杆上发生相对滑动，套设在定位杆上的第二弹簧37压缩，其他的第二弹簧37产生相应的拉伸或压缩，将大风对中间杆2的风力产生的振动吸收，也根据风力大小进行压缩或拉伸，产生限位作用；当风减小或停止时，第二弹簧37恢复，并带动中间杆2恢复原状，防止中间杆2由于经常受风形变产生不可恢复形变甚至疲劳断裂，提高了中间杆2的使用寿命。
53.进一步的，第一杆7的外壁开设有调节槽38，第二杆8与第一杆7的内腔滑动连接，且与调节槽38对应位置的外壁固接有调节螺栓39，调节螺栓39的端头伸出调节槽38到第一杆7外并螺纹连接有调节螺母40；使用时，先拧松调节螺母40，然后用手调节第二杆8深处的长度到合适位置，然后再次拧紧调节螺母40，即可使第一杆7和第二杆8固定，长度调节的范围为调节槽38的长度。
54.使用方法：
55.首先检查本装置，确保滑块14滑动灵活，防拔齿21也收在防拔槽22内，检查完成后即可开始安装。
56.选定好需要稳固的水生植物，并在其附件寻找一个方便安装本装置的位置，选好后，将钻头6先插入人工湿地的基底内，然后一只脚踩在踏板10上，另一只脚离地，用身体重量将钻杆5也插入基底内，使踏板10的底面压在基底的顶面；随着钻杆5在人工湿地的基底越来越深，基底推动滑块14在滑槽13内上滑，拉动弹簧，然后滑块14将与推杆15铰接的支撑杆12撑起，直到踏板10的底面与基底的顶面接触，此时支撑杆12的底面也与基地顶面接触，支撑杆12、钻杆5和基底形成稳定的三角形结构，提高了装置的稳定性；在通过六角扳手转动万向轴19，万向轴19的转动经过换向后带动蜗杆20转动，蜗杆20带动与之啮合的齿轮23转动，齿轮23又通过连接杆25带动齿板26以转轴24为中心向防拔槽22外转动，形成防拔倒齿，使钻杆5与基底的结合更加紧密，不容易内外力拔出；然后通过调节螺母40和调节螺栓39配合将顶架3调整到适当的高度，然后通过调节手轮31转动调节螺杆29，当调节板30下移，调节板30推动支撑板27向外移动以获得更大的空间，支撑板27以铰接点为中心转动，使支撑板27呈花瓣形展开，扩大了支撑装置的作用面积，最后将选定的水生植物与支撑板27顶端的豁口2701固定即可。
57.安装后，当大风吹过时，带动顶架3和中间杆2产生偏移，中间杆2通过球铰的球铰轴34和球铰孔35沿风向产生转动，向一侧偏转，偏转时，中底板32产生偏转，在对应方向的定位杆上发生相对滑动，套设在定位杆上的第二弹簧37压缩，其他的第二弹簧37产生相应的拉伸或压缩，将大风对中间杆2的风力产生的振动吸收，也根据风力大小进行压缩或拉伸，产生限位作用；当风减小或停止时，第二弹簧37恢复，并带动中间杆2恢复原状，防止中间杆2由于经常受风形变产生不可恢复形变甚至疲劳断裂，提高了中间杆2的使用寿命。
58.使用完成后，先将水生植物与豁口2701解绑，然后反向转动调节手轮31，调节板30上移，支撑板27在扭簧2702的作用下靠拢收紧；再次拧松调节螺母40，将第二杆8的长度收
缩到最短，便于转运；然后再次通过六角扳手反向转动万向轴19，万向轴19带动蜗杆20转动，蜗杆20带动与之啮合的齿轮23转动，最终使齿板26收回防拔槽22内，然后用力拔出底座1即可收回本装置。
59.本发明结构简单、稳定性强，能有效降低大风等恶劣天气对人工湿地植物的影响，降低人工湿地植物的倒伏几率，进而提高人工湿地污水处理的效率，提高污水处理的效果，具有较高的推广意义。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
61.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。