CN104633226A - 一种带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头，主要由电磁阀(2)、水流发电装置(4)、稳压阀(5)和感应装置组成，所述电磁阀(2)的入口与自来水管的进水口相连，电磁阀(2)的出口通过支路分别经水流发电装置(4)、稳压阀(5)连接到自来水管的出水口(6)；所述感应装置通过传感器信号控制电磁阀(2)，实现水龙头的开关。本发明能够较好地解决现有技术存在的流阻过大，发电效率过低等问题。并合理利用自来水的能量，有效发电为感应系统供电，降低水龙头整体的流阻，提高了流速，适合较低水压的环境使用。

Description

一种带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头
技术领域
本发明涉及一种自发电感应水龙头，具体涉及一种利用水流发电的同时，通过稳压结构降低流阻，能达到更高流速的节能感应水龙头。
背景技术
如今，水龙头是家家户户和各办公场所必备的基础的设施，但卫生间的水龙头二次污染问题困扰着使用者。现在为解决二次污染问题，通常采用感应水龙头。但是这种水龙头需要供电，供电方式分为三类：一、采用220V交流电供电，使用电压转换起作为水龙头电源，由于环境潮湿，存在着安全隐患，以及额外的线路铺设的问题；二、而采用电池供电，避免了线路铺设问题，但存在需要更换电池以及维护的问题；三、利用流过水龙头的水流发电，可以安全使用，以及避免线路铺设以及电池更换的问题。
但是传统的自发电系统让水流全部流经发电结构，流阻过大，流速太小等问题。
同时传统自发电结构造成发电量超出所需，水流能量损失过多，间接消耗了自来水公司加压用的能量，并且在水压较低的环境下，容易造成出水量不足，无法正常使用的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了解决上述科技发展的需要，在传统自发电系统的基础上提出一种流阻更低，流速更高，能够更有效利用水流能量发电的自发电感应水龙头。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的是一种带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头，主要由电磁阀、水流发电装置、稳压阀和感应装置组成，所述电磁阀的入口与自来水管的进水口相连，电磁阀的出口通过支路分别经水流发电装置、稳压阀连接到自来水管的出水口；所述感应装置通过传感器信号控制电磁阀，实现水龙头的开关。
所述稳压阀由前筒体、阀芯纤限位板、阀芯、锥弹簧、调压板和后筒体组成，其中：前筒体与后筒体通过螺纹连接并密封，它们都由其内螺纹与自来水管相连；前筒体与阀芯纤限位板通过螺纹连接；阀芯的长杆套在阀芯限位板与调压板的限位孔中；锥弹簧套在阀芯的长杆上，该弹簧的一端固定在阀芯上，另一端顶在调压板上，调压板与后筒体通过螺纹连接。
所述阀芯限位板与调压板，均设有可以让水流通过的镂空部分；还设有用于保证阀芯实现往复开闭运动的限位孔。
所述水流发电装置主要由叶轮、动磁铁发电机、水流腔体、整流模块、蓄电池组成，其中：叶轮中间有盲孔，水流腔体有一个细轴，通过盲孔与细轴连接，装在水流腔体上。
所述动磁铁发电机由安装在叶轮上的动磁铁和线圈组成，其中：线圈通过绝缘漆胶合在水流腔体中，动磁铁为环形，镶嵌在叶轮上，当叶轮转动，磁铁也随之转动，线圈与磁铁(8)相对运动，线圈切割磁感线，感应生电。
所述整流模块包括整流电路和蓄电池，整流电路及蓄电池与线圈通过绝缘漆一同封在水流发电结构预留的空间中，与水隔绝，避免漏电。
所述感应装置包括红外传感器、控制电路模块，红外传感器安装在水龙头上，控制电路模块通过绝缘漆封装在水流发电装置的水流腔体中。
所述水流发电装置与感应装置构成自发电感应系统，水流发电装置可以利用水流发电供给感应装置正常工作。
本发明与现有技术相比，具有以下突出优点：
1.设计出稳压系统，由稳压阀，压力表组成。当稳压阀与发电结构一端水压超过发电结构所需水压时，稳压阀开启，为多余的水流提供旁路，流向出水口，达到降低流阻的目的，同时没有多余的水流流经发电结构，能够提高水流能量的利用效率，提高出水口流速。
2.所设计的稳压结构可以调节，该稳压结构可适用于各种不同发电水压的发电结构，可适应已有的各类水龙头的水流自发电结构。
3.作为自发电式感应水龙头，利用红外传感器感应人体信号，控制电磁阀开关，避免了用手触碰水龙头造成的二次污染。
本发明通过实验验证，在自来水公司正常供水压力0.2Mpa以及水流发电装置要求的最低工作水压为0.045Mpa的条件下，重复测量20次，测得：在引入稳压阀之前，水龙头的出水速度为120cm3/s，在加入设计的稳压阀之后，水龙头出水速度为165cm3/s，出水速度提升37.5％。由于本发明可以恒定水流发电装置的工作水压，自来水管的供水压力越大则出水速度提升的比例越大。
总之，本发明能够较好地解决现有技术存在的流阻过大，发电效率过低等问题。并合理利用自来水的能量，有效发电为感应系统供电，降低水龙头整体的流阻，提高了流速，适合较低水压的环境使用。
附图说明
图1是本发明带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头的结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是图1的立体视图。
图4是水流发电系统的结构主视示意图。
图5是水流发电系统的结构俯视示意图。
图6是稳压阀结构剖视图。
图7是阀芯限位板及调压板结构示意图。
图中：1.自来水水管；2.电磁阀；3.压力表；4.水流发电装置；5.稳压阀；6.出水口；7.叶轮；8.带动磁铁；9.线圈；10.前筒体；11.阀芯限位板；12.阀芯；13.锥弹簧；14.调压板；15.后筒体；16.镂空部分；17.限位孔。
具体实施方式
本发明是一种带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头，包括自发电感应装置和稳压阀两大部分，发电安全高效，实现出水速度最大化有效节省能量。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
本发明是一种带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头，如图1至图5所示，主要由电磁阀2、压力表3、水流发电装置4、稳压阀5和感应装置组成，其中：电磁阀2的入口与自来水水管1的进水口相连。电磁阀2的出口有两个支路，一条支路通过水流发电装置4连接到自来水水管1的出水口6；另一条支路通过稳压阀5连接到自来水水管1的出水口6。感应装置通过传感器信号控制电磁阀2，实现水龙头开关。水龙头装自来水水管1的出水口6。
所述水流发电装置4与感应装置构成自发电感应系统，水流发电装置4可以利用水流发电供给感应装置正常工作。
所述水流发电装置4主要由叶轮7、动磁铁发电机、水流腔体、整流模块、蓄电池组成，其中：叶轮7中间有盲孔，水流腔体有一个细轴，通过盲孔与细轴连接，装在水流腔体上。
所述动磁铁发电机由安装在叶轮7上的动磁铁8和线圈9组成，其中：线圈9通过绝缘漆胶合在水流腔体中，动磁铁8为环形，镶嵌在叶轮7上，当叶轮7转动，磁铁8也随之转动，线圈9与磁铁8相对运动，线圈9切割磁感线，感应生电。
所述整流模块包括整流电路和蓄电池，整流电路及蓄电池与线圈9通过绝缘漆一同封在水流发电结构4预留的空间中，与水隔绝，避免漏电。
所述感应装置包括红外传感器、控制电路模块，红外传感器安装在水龙头上，控制电路模块通过绝缘漆封装在水流发电装置4的水流腔体中。
红外传感器安装在龙头上，与控制电路模块相连接，控制电路的通过蓄电池供电。
所述红外传感器、控制电路模块均为现有技术，例如采用深圳元泰电子公司生产的，集成了传感器与控制电路的DYP-ME001A型的红外传感器控制模块。两者集成在同一模块上。
上述自发电感应系统，其工作过程是：自来水首先经过进水口1到达电磁阀2，当红外感应器接收到人体信号后，控制电路模块控制电磁阀2打开，水流通过电磁阀2出口的一条支路连接到水流发电系统4，水流推动叶轮7，带动磁铁8旋转，线圈9感应发电通过整流电路整流后，储存至蓄电池内为感应系统及控制电路供电，最后这部分水流经出水口6流出。
所述稳压阀5的结构如图6所示，由前筒体10、阀芯纤限位板11、阀芯12、锥弹簧13、调压板14和后筒体15组成，其中：前筒体10与后筒体15通过螺纹连接并密封，前筒体10与后筒体15都有内螺纹与水管相连。前筒体10与阀芯纤限位板11通过螺纹连接；阀芯12中心有一根长杆，分别套在阀芯限位板11与调压板14的限位孔中。锥弹簧13套在阀芯12的长杆上，一端定在阀芯12上另一端顶在调压板14上，调压板14与后筒体15也是通过螺纹连接，旋转调压板14可以实现调压板14不同的位置。
所述阀芯限位板11与调压板14的结构如图7所示，均设有可以让水流通过的镂空部分16；还设有限位孔17，用于保证阀芯12实现往复开闭运动。。
所述稳压阀5起稳压溢流的作用，其过程是：自来水经过自来水水管1的进水口和电磁阀2，其中一部分水流经过装在电磁阀2出水端的压力表3，到达稳压阀5，由于稳压阀5中，锥弹簧13有预先被压缩，锥弹簧13对阀芯12有一个反向压力，当稳压阀5与水流发电装置4相连的一端水压超过设定的反向压力值时，阀芯12被推动，锥弹簧13被进一步压缩，阀门打开，为超出设定水压以外的水流提供旁路，水流流经稳压阀5，流向出水口6。该过程中，通过螺纹调节调压板14的位置，会对弹簧有不同的压紧，实现控制锥弹簧13的预紧力，调节稳压阀开启的压力，进而控制水流发电系统4的水压，适用于各种不同要求的水龙头水流发电结构。
本实施例提供的上述带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头，其工作过程是：在水龙头蓄电池有电保证传感器模块正常工作，并能驱动电磁阀2的情况下，人体靠近水龙头上的红外传感器后，传感器模块产生开启控制信号，控制电磁阀2开启，自来水经过自来水水管1的进水口和电磁阀2，其中一部分水流经过装在电磁阀2出水端的水流发电装置4。在水流的推动下，水流发电装置4运转为蓄电池充电。另一部分水流经过装在电磁阀2出水端的压力表3，到达稳压阀5，由于稳压阀5的稳压溢流作用，当电磁阀2出水端的水压大于设定值时，稳压阀5开启，让为超出设定水压以外的水流提供旁路，自来水流经稳压阀5，流向出水口6。两部分水流最后在水龙头处汇合，提供给使用者。当人体离开后，传感器模块产生关闭信号，电磁阀2关闭，水龙头出水停止。

Claims (8)

1.一种低流阻自发电感应水龙头，其特征是一种带稳压结构的高流速低流阻自发电式感应水龙头，主要由电磁阀(2)、水流发电装置(4)、稳压阀(5)和感应装置组成，所述电磁阀(2)的入口与自来水管的进水口相连，电磁阀(2)的出口通过支路分别经水流发电装置(4)、稳压阀(5)连接到自来水管的出水口(6)；所述感应装置通过传感器信号控制电磁阀(2)，实现水龙头的开关。
2.根据权利要求1所述的低流阻自发电感应水龙头，其特征是所述稳压阀(5)由前筒体(10)、阀芯纤限位板(11)、阀芯(12)、锥弹簧(13)、调压板(14)和后筒体(15)组成，其中：前筒体(10)与后筒体(15)通过螺纹连接并密封，它们都由其内螺纹与自来水管相连；前筒体(10)与阀芯纤限位板(11)通过螺纹连接；阀芯(12)的长杆套在阀芯限位板(11)与调压板(14)的限位孔中；锥弹簧(13)套在阀芯(12)的长杆上，该弹簧的一端固定在阀芯(12)上，另一端顶在调压板(14)上，调压板(14)与后筒体(15)通过螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的低流阻自发电感应水龙头，其特征是所述阀芯限位板(11)与调压板(14)，均设有可以让水流通过的镂空部分(16)；还设有用于保证阀芯(12)实现往复开闭运动的限位孔(17)。
4.根据权利要求1所述的低流阻自发电感应水龙头，其特征是所述水流发电装置(4)主要由叶轮(7)、动磁铁发电机、水流腔体、整流模块、蓄电池组成，其中：叶轮(7)中间有盲孔，水流腔体有一个细轴，通过盲孔与细轴连接，装在水流腔体上。
5.根据权利要求4所述的低流阻自发电感应水龙头，其特征是所述动磁铁发电机由安装在叶轮(7)上的动磁铁(8)和线圈(9)组成，其中：线圈(9)通过绝缘漆胶合在水流腔体中，动磁铁(8)为环形，镶嵌在叶轮(7)上，当叶轮(7)转动，磁铁(8)也随之转动，线圈(9)与磁铁(8)相对运动，线圈(9)切割磁感线，感应生电。
6.根据权利要求4所述的低流阻自发电感应水龙头，其特征是所述整流模块包括整流电路和蓄电池，整流电路及蓄电池与线圈(9)通过绝缘漆一同封在水流发电结构(4)预留的空间中，与水隔绝，避免漏电。
7.根据权利要求1所述的低流阻自发电感应水龙头，其特征是所述感应装置包括红外传感器、控制电路模块，红外传感器安装在水龙头上，控制电路模块通过绝缘漆封装在水流发电装置(4)的水流腔体中。
8.根据权利要求1所述的低流阻自发电感应水龙头，其特征是所述水流发电装置(4)与感应装置构成自发电感应系统，水流发电装置可以利用水流发电供给感应装置正常工作。
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