CN109162577B - 一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置及方法，装置包括落水管集水装置、传动装置和悬挂式窗户。所述落水管集水装置收集和储存来自屋顶或者上段落水管来的雨水，所述传动装置将雨水的重力势能转化为机械能，并利用机械能控制窗户的动作。本发明在下雨期间利用雨水的势能自动关紧窗户防止雨水打入室内造成财产损失，而且可以根据需要随意调整窗户位置，采用雨水作为动力源清洁环保，不消耗额外能源，实现了雨天无人在家情况下也可自动关窗防雨的功能，不占用室内空间，应用场合广，适合在住宅小区及办公楼等地点使用。

Description

一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置及方法，属于机械技术领域。

背景技术

在日常工作和生活中，落水管是在房屋建设中必须要安装的一个基础部件，通常安装在整栋建筑的四周角落处，其作用是在下雨时将屋面的雨水导入地下管道，防止雨水长时间堆积在屋顶面，造成房屋的渗漏等一系列问题。

对于沿海城市或者夏季梅雨季节，天气突变的情况较为普遍，家庭住户在工作时间内来不及回家关窗，导致家中地板或物品被雨水浸透，造成经济上的损失，然而，从落水管中流过的雨水的势能并没有充分利用，一般直接流向地面或者地下管道。

发明内容

本发明以解决在下雨天忘记关窗为目的，通过将雨水的重力势能转化为机械能，利用机械传动自动关紧窗户防止雨水打入室内造成财产损失。

本发明的技术方案如下：

一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置，所述装置包括落水管集水装置、传动装置、换挡装置以及悬挂式窗户；所述落水管集水装置储存一定量的雨水，所述传动装置将雨水的重力势能转为机械能，并通过换挡装置控制悬挂式窗户的状态；

所述落水管集水装置包括落水管、滤网、集水器以及取污口；所述落水管顶端有滤网，所述滤网上方的落水管管壁设有取污口，所述滤网下方设置集水器；所述集水器为倒锥形，位于滤网的下方，所述集水器底部有孔洞并装有出水塞，所述出水塞通过尼龙线连接一个上浮球；

所述悬挂式窗户包括导轨、悬架、滚轮一、滚轮二、窗框、玻璃以及下窗框；所述窗框的上下两个边设置上滑道和下滑道，所述导轨下方两侧有凹型轨道并位于上滑道位置，两个悬架通过螺钉一以及螺钉二固定在窗框上，所述悬架末端各装有滚轮一和滚轮二能在凹型轨道中滚动，所述窗框中间安装有玻璃，所述窗框的底部装有下窗框；

所述传动装置包括叶轮、转轴、锥齿轮一、锥齿轮二、保护壳、竖轴、冠齿轮、直齿轮、传动轴、锥齿轮三、锥齿轮四、锥齿轮五、锥齿轮六、锥齿轮七、支架一、支架二、换挡装置、丝杠一、丝杠二、滑块一、滑块二；所述叶轮位于集水器孔洞下方并固定在转轴一端，所述转轴垂直穿过落水管管壁，转轴的另一端设有锥齿轮一，所述锥齿轮一与锥齿轮二相互啮合并安装在保护壳内，所述保护壳固定在直角墙壁上，所述竖轴一端连接保护壳内的锥齿轮二，另一端连接冠齿轮，所述直齿轮与冠齿轮相啮合，通过传动轴与两个大端合并在一起的锥齿轮三相连；所述支架一、支架二分别固定在传动轴两端，固定传动轴使之平行于悬挂式窗户的下滑道，所述滑块一、滑块二分布在下窗框中，所述丝杠一穿过滑块一，所述丝杠二穿过滑块二，所述丝杠一的一端固定在窗框上，另一端的端末设有两个小端相对的锥齿轮四和锥齿轮五，所述丝杠二的一端固定在窗框上，另一端的端末设有两个小端相对的锥齿轮六、锥齿轮七；

所述换挡装置包括支架三、滑块三、弹簧一、弹簧二、金属片一、金属片二、连杆一、限位块和连杆二，所述滑块三固定在装有直齿轮的传动轴上，滑块三内部左右各有一空腔，空腔中设有弹簧一和弹簧二，所述连杆一为三连杆结构，两端水平平行，所述弹簧一与左侧的连杆一的下水平段连接，连杆一的中间段部分通过支架三固定在左侧垂直的墙壁上，连杆一的上方水平段末端穿过门窗框垂直部分并装有金属片一，所述连杆二为三连杆结构，两端水平平行，所述弹簧二与右侧的连杆二的下水平段连接，连杆二竖直部分固定在悬挂式窗户的下滑道上，连杆二的上方水平段末端穿过限位块并同时装有金属片二，当锥齿轮三与左侧的锥齿轮四和锥齿轮六啮合在一起时，为前进挡；当锥齿轮三与右侧的锥齿轮五、锥齿轮七啮合在一起时，为后退挡；当锥齿轮三不与任何齿轮啮合时，为空挡。

上述集水器上方的管壁设有观察口，所述叶轮上方的管壁也设有观察窗。

上述落水管中的叶轮下方设置另一组集水器以及叶轮，每组集水器以及叶轮对应一个楼层。

上述丝杠一为右旋，所述丝杠二为左旋。

上述滑块三中左侧的弹簧一弹性系数小于右侧的弹簧二。

一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭方法，利用上述的装置，其步骤如下：

（1）、初始状态时：悬挂式窗户为打开状态，窗框压迫右侧的连杆二的金属片二，连杆二受力绕支点旋转使得滑块三向左移动，从而两个大端合并在一起的锥齿轮三轴向左移动，此时与左侧的锥齿轮四和锥齿轮六相啮合，此时为前进挡；

（2）、下雨时：下雨时雨水积蓄在落水管集水器中，当集水器中收集的雨水达到一定深度时使得上浮球拉起出水塞，雨水从孔洞中流下，并冲击叶轮的叶片转动，叶片转动使得窗外的转轴和传动轴传动，冠齿轮与直齿轮啮合旋转，带动两个大端合并在一起的锥齿轮三轴转动，丝杠一、丝杠二旋转使得滑块一、滑块二向两侧运动，滑块一、滑块二在窗框的长方体空腔中运动，以带动窗户进行左右两侧移动；

（3）、窗户关紧时：当滑块一带动窗户推送到左侧关好后，左侧连杆一的金属片一受压，连杆一受力绕支架旋转，两个大端合并在一起的锥齿轮三轴受力向右运动，此时与右侧的锥齿轮五、锥齿轮七相啮合，此时为后退档；

（4）、滑块复位时：处于后退挡时，丝杠一、丝杠二的转动使得滑块一、滑块二向下滑道中间位置运动，当运动到限位块位置时压迫右侧金属片二，而滑块三中右侧的弹簧二弹性系数较大，虽然右侧的连杆二力矩较小但能平衡左侧的连杆一和左侧的弹簧一的力，使得两个大端合并在一起的锥齿轮三不与任何齿轮啮合，此时处于空挡。

本发明所达到的有益效果：

本发明能将落水管中雨水的势能转为机械能，通过机械传动自动关紧窗户防止雨水打入室内造成财产损失，并且可以根据需要随意调整窗户位置，采用雨水作为动力源清洁环保，不消耗额外能源，实现了雨天无人在家情况下也可自动关窗防雨，不占用室内空间，应用场合广，适合在住宅小区及办公楼等使用。

附图说明

图1是为整体示意图；

图2为落水管集水装置；

图3为传动结构示意图；

图4为窗户示意图；

图5为换挡装置示意图；

图6为下滑道的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。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。

如图1所示，一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置，所述装置包括落水管集水装置、传动装置、换挡装置以及悬挂式窗户；所述落水管集水装置储存一定量的雨水，所述传动装置将雨水的重力势能转为机械能，并通过换挡装置控制悬挂式窗户的状态；

如图2所示，所述落水管集水装置包括落水管1、滤网2、集水器3以及取污口8；所述落水管1顶端有滤网2，所述滤网2上方的落水管1管壁设有取污口8，所述滤网2下方设置集水器3；所述集水器3为倒锥形，位于滤网2的下方，所述集水器3底部有孔洞并装有出水塞5，所述出水塞5通过尼龙线连接一个上浮球4；

如图4所示，所述悬挂式窗户包括导轨31、悬架32、滚轮一33、滚轮二34、窗框35、玻璃36以及下窗框30；所述窗框35的上下两个边设置上滑道和下滑道，所述导轨31下方两侧有凹型轨道并位于上滑道位置，两个悬架32通过螺钉一37以及螺钉二38固定在窗框35上，所述悬架32末端各装有滚轮一33和滚轮二34能在凹型轨道中滚动，所述窗框35中间安装有玻璃36，所述窗框35的底部装有下窗框30；

如图3、图6所示，所述传动装置包括叶轮6、转轴7、锥齿轮一11、锥齿轮二12、保护壳13、竖轴14、冠齿轮15、直齿轮16、传动轴17、锥齿轮三18、锥齿轮四26、锥齿轮五27、锥齿轮六28、锥齿轮七29、支架一19、支架二20、换挡装置21、丝杠一22、丝杠二23、滑块一24、滑块二25；所述叶轮6位于集水器3孔洞下方并固定在转轴7一端，所述转轴7垂直穿过落水管1管壁，转轴7的另一端设有锥齿轮一11，所述锥齿轮一11与锥齿轮二12相互啮合并安装在保护壳13内，所述保护壳13固定在直角墙壁上，所述竖轴14一端连接保护壳内的锥齿轮二12，另一端连接冠齿轮15，所述直齿轮16与冠齿轮15相啮合，通过传动轴17与两个大端合并在一起的锥齿轮三18相连；所述支架一19、支架二20分别固定在传动轴17两端，固定传动轴17使之平行于悬挂式窗户的下滑道，所述滑块一24、滑块二25分布在下窗框30中，所述丝杠一22穿过滑块一24，所述丝杠二23穿过滑块二25，所述丝杠一22的一端固定在窗框35上，另一端的端末设有两个小端相对的锥齿轮四26和锥齿轮五27，所述丝杠二23的一端固定在窗框35上，另一端的端末设有两个小端相对的锥齿轮六28、锥齿轮七29；

如图5所示，所述换挡装置包括支架三43、滑块三39、弹簧一40、弹簧二41、金属片一44、金属片二46、连杆一42、限位块47和连杆二45，所述滑块三39固定在装有直齿轮16的传动轴17上，滑块三39内部左右各有一空腔，空腔中设有弹簧一40和弹簧二41，所述连杆一42为三连杆结构，两端水平平行，所述弹簧一40与左侧的连杆一42的下水平段连接，连杆一42的中间段部分通过支架三43固定在左侧垂直的墙壁上，连杆一42的上方水平段末端穿过门窗框垂直部分并装有金属片一44，所述连杆二45为三连杆结构，两端水平平行，所述弹簧二41与右侧的连杆二45的下水平段连接，连杆二45竖直部分固定在悬挂式窗户的下滑道上，连杆二45的上方水平段末端穿过限位块47并同时装有金属片二46，当锥齿轮三18与左侧的锥齿轮四26和锥齿轮六28啮合在一起时，为前进挡；当锥齿轮三18与右侧的锥齿轮五27、锥齿轮七29啮合在一起时，为后退挡；当锥齿轮三18不与任何齿轮啮合时，为空挡。

上述集水器3上方的管壁设有观察口9，所述叶轮6上方的管壁也设有观察窗10。

上述落水管1中的叶轮6下方设置另一组集水器以及叶轮，每组集水器以及叶轮对应一个楼层。

上述丝杠一22为右旋，所述丝杠二23为左旋。

上述滑块三39中左侧的弹簧一40弹性系数小于右侧的弹簧二41。

如图5所示，一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭方法，利用上述的装置，其步骤如下：

1、初始状态时：悬挂式窗户为打开状态，窗框35压迫右侧的连杆二45的金属片二46，连杆二45受力绕支点旋转使得滑块三39向左移动，从而两个大端合并在一起的锥齿轮三18轴向左移动，此时与左侧的锥齿轮四26和锥齿轮六28相啮合，此时为前进挡；

2、下雨时：下雨时雨水积蓄在落水管集水器3中，当集水器3中收集的雨水达到一定深度时使得上浮球4拉起出水塞5，雨水从孔洞中流下，并冲击叶轮6的叶片转动，叶片转动使得窗外的转轴7和传动轴17传动，冠齿轮15与直齿轮16啮合旋转，带动两个大端合并在一起的锥齿轮三18轴转动，丝杠一22、丝杠二23旋转使得滑块一24、滑块二25向两侧运动，滑块一24、滑块二25在窗框35的长方体空腔中运动，以带动窗户进行左右两侧移动；

3、窗户关紧时：当滑块一24带动窗户推送到左侧关好后，左侧连杆一42的金属片一44受压，连杆一42受力绕支架旋转，两个大端合并在一起的锥齿轮三18轴受力向右运动，此时与右侧的锥齿轮五27、锥齿轮七29相啮合，此时为后退档；

4、滑块复位时：处于后退挡时，丝杠一22、丝杠二23的转动使得滑块一24、滑块二25向下滑道中间位置运动，当运动到限位块47位置时压迫右侧金属片二46，而滑块三39中右侧的弹簧二41弹性系数较大，虽然右侧的连杆二45力矩较小但能平衡左侧的连杆一42和左侧的弹簧一40的力，使得两个大端合并在一起的锥齿轮三18不与任何齿轮啮合，此时处于空挡。

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变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置，其特征在于：所述装置包括落水管集水装置、传动装置、换挡装置以及悬挂式窗户；所述落水管集水装置储存一定量的雨水，所述传动装置将雨水的重力势能转为机械能，并通过换挡装置控制悬挂式窗户的状态；

所述落水管集水装置包括落水管（1）、滤网（2）、集水器（3）以及取污口（8）；所述落水管（1）顶端有滤网（2），所述滤网（2）上方的落水管（1）管壁设有取污口（8），所述滤网（2）下方设置集水器（3）；所述集水器（3）为倒锥形，位于滤网（2）的下方，所述集水器（3）底部有孔洞并装有出水塞（5），所述出水塞（5）通过尼龙线连接一个上浮球（4），所述集水器（3）上方的管壁设有观察口（9）；

所述悬挂式窗户包括导轨（31）、悬架（32）、滚轮一（33）、滚轮二（34）、窗框（35）、玻璃（36）以及下窗框（30）；所述窗框（35）的上下两个边设置上滑道和下滑道，所述导轨（31）下方两侧有凹型轨道并位于上滑道位置，两个悬架（32）通过螺钉一（37）以及螺钉二（38）固定在窗框（35）上，所述悬架（32）末端各装有滚轮一（33）和滚轮二（34）能在凹型轨道中滚动，所述窗框（35）中间安装有玻璃（36），所述窗框（35）的底部装有下窗框（30）；

所述传动装置包括叶轮（6）、转轴（7）、锥齿轮一（11）、锥齿轮二（12）、保护壳（13）、竖轴（14）、冠齿轮（15）、直齿轮（16）、传动轴（17）、锥齿轮三（18）、锥齿轮四（26）、锥齿轮五（27）、锥齿轮六（28）、锥齿轮七（29）、支架一（19）、支架二（20）、换挡装置（21）、丝杠一（22）、丝杠二（23）、滑块一（24）、滑块二（25）；所述叶轮（6）位于集水器（3）孔洞下方并固定在转轴（7）一端，所述转轴（7）垂直穿过落水管（1）管壁，转轴（7）的另一端设有锥齿轮一（11），所述锥齿轮一（11）与锥齿轮二（12）相互啮合并安装在保护壳（13）内，所述保护壳（13）固定在直角墙壁上，所述竖轴（14）一端连接保护壳内的锥齿轮二（12），另一端连接冠齿轮（15），所述直齿轮（16）与冠齿轮（15）相啮合，通过传动轴（17）与两个大端合并在一起的锥齿轮三（18）相连；所述支架一（19）、支架二（20）分别固定在传动轴（17）两端，固定传动轴（17）使之平行于悬挂式窗户的下滑道，所述滑块一（24）、滑块二（25）分布在下窗框（30）中，所述丝杠一（22）穿过滑块一（24），所述丝杠二（23）穿过滑块二（25），所述丝杠一（22）的一端固定在窗框（35）上，另一端的端末设有两个小端相对的锥齿轮四（26）和锥齿轮五（27），所述丝杠二（23）的一端固定在窗框（35）上，另一端的端末设有两个小端相对的锥齿轮六（28）、锥齿轮七（29），所述叶轮（6）上方的管壁也设有观察窗（10）；

所述换挡装置包括支架三（43）、滑块三（39）、弹簧一（40）、弹簧二（41）、金属片一（44）、金属片二（46）、连杆一（42）、限位块（47）和连杆二（45），所述滑块三（39）固定在装有直齿轮（16）的传动轴（17）上，滑块三（39）内部左右各有一空腔，空腔中设有弹簧一（40）和弹簧二（41），所述连杆一（42）为三连杆结构，两端水平平行，所述弹簧一（40）与左侧的连杆一（42）的下水平段连接，连杆一（42）的中间段部分通过支架三（43）固定在左侧垂直的墙壁上，连杆一（42）的上方水平段末端穿过门窗框垂直部分并装有金属片一（44），所述连杆二（45）为三连杆结构，两端水平平行，所述弹簧二（41）与右侧的连杆二（45）的下水平段连接，连杆二（45）竖直部分固定在悬挂式窗户的下滑道上，连杆二（45）的上方水平段末端穿过限位块（47）并同时装有金属片二（46），当锥齿轮三（18）与左侧的锥齿轮四（26）和锥齿轮六（28）啮合在一起时，为前进挡；当锥齿轮三（18）与右侧的锥齿轮五（27）、锥齿轮七（29）啮合在一起时，为后退挡；当锥齿轮三（18）不与任何齿轮啮合时，为空挡。

2.根据权利要求1所述的一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置，其特征在于：所述落水管（1）中的叶轮（6）下方设置另一组集水器以及叶轮，每组集水器以及叶轮对应一个楼层。

3.根据权利要求1所述的一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置，其特征在于，所述丝杠一（22）为右旋，所述丝杠二（23）为左旋。

4.根据权利要求1所述的一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭装置，其特征在于，所述滑块三（39）中左侧的弹簧一（40）弹性系数小于右侧的弹簧二（41）。

5.一种基于收集落水管中雨水势能的窗户关闭方法，其特征在于，利用权利要求1所述的装置，其步骤如下：

（1）、初始状态时：悬挂式窗户为打开状态，窗框（35）压迫右侧的连杆二（45）的金属片二（46），连杆二（45）受力绕支点旋转使得滑块三（39）向左移动，从而两个大端合并在一起的锥齿轮三（18）轴向左移动，此时与左侧的锥齿轮四（26）和锥齿轮六（28）相啮合，此时为前进挡；

（2）、下雨时：下雨时雨水积蓄在落水管集水器（3）中，当集水器（3）中收集的雨水达到一定深度时使得上浮球（4）拉起出水塞（5），雨水从孔洞中流下，并冲击叶轮（6）的叶片转动，叶片转动使得窗外的转轴（7）和传动轴（17）传动，冠齿轮（15）与直齿轮（16）啮合旋转，带动两个大端合并在一起的锥齿轮三（18）轴转动，丝杠一（22）、丝杠二（23）旋转使得滑块一（24）、滑块二（25）向两侧运动，滑块一（24）、滑块二（25）在窗框（35）的长方体空腔中运动，以带动窗户进行左右两侧移动；

（3）、窗户关紧时：当滑块一（24）带动窗户推送到左侧关好后，左侧连杆一（42）的金属片一（44）受压，连杆一（42）受力绕支架旋转，两个大端合并在一起的锥齿轮三（18）轴受力向右运动，此时与右侧的锥齿轮五（27）、锥齿轮七（29）相啮合，此时为后退档；

（4）、滑块复位时：处于后退挡时，丝杠一（22）、丝杠二（23）的转动使得滑块一（24）、滑块二（25）向下滑道中间位置运动，当运动到限位块（47）位置时压迫右侧金属片二（46），而滑块三（39）中右侧的弹簧二（41）弹性系数较大，虽然右侧的连杆二（45）力矩较小但能平衡左侧的连杆一（42）和左侧的弹簧一（40）的力，使得两个大端合并在一起的锥齿轮三（18）不与任何齿轮啮合，此时处于空挡。

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