CN112324003A - 一种带雨水处理系统的绿色建筑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带雨水处理系统的绿色建筑，连接机构包括上座、下座和限位杆；上座设有第一法兰和第一球面，限位杆固定设于上座底部，下座设有第二法兰和第二球面，第二球面与第一球面相配合。雨水处理系统包括集水槽、下水管、驱动机构、排渣推板和净化系统，集水槽通过下水孔与下水管的高位端连通，下水孔的下游一侧设有挡渣块，排渣推板用于推动集水槽出水端的杂质沿导向弧面上升并排出集水槽。通过限位杆与第二球面的配合作用，使支撑柱在下降过程中实现了姿态调整和自动对准，从根本上避免了潜在的安全风险。通过雨水处理系统净化雨水，清洗设备的频率低，具有对环境友好，使用成本低，安全性强等优点。

Description

一种带雨水处理系统的绿色建筑

技术领域

本发明属于绿色建筑技术领域，具体地说，涉及一种带雨水处理系统的绿色建筑。

背景技术

绿色建筑是指在为人们提供健康、适用、高效使用空间的同时，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑，绿色建筑在进行绿色环境规划时，不仅重视创造景观，也重视生态和环境的融和，雨水是城市水循环和区域水循环系统中的重要环节，雨水对调节地区水资源和改善生态环境起着非常关键的作用，在绿色建筑的设计和建造的过程中，需要均衡考虑自然资源的利用和处理，合理的收集和利用雨水资源对改善生态环境十分有益。

现有技术中，基本都是利用沉砂池和过滤网等常规设备对收集的雨水进行净化。由于雨水中通常会含有树叶、树枝、沙尘和碎石等大量杂质，采用常规净化方式最主要的缺陷是需要频繁清理净化设备，否则会超出设备所能承受的极限，导致堵塞。用户使用时，要么耗费大量的人力和时间去清洗设备，要么购置昂贵的电器实现自动清洗，而且自动化清洗设备能耗高，运行成本高，对环境不友好，性能可靠性不强。

装配式绿色建筑采用模块化设计，便于安装和拆卸，结构强度大，抗震性能好。支撑柱作为整个建筑的主要承重结构，结构强度很高，但是重量比较大，通常利用吊车将其移动到待安装的位置，保持竖直状态，然后施工人员在下方利用螺栓将支撑柱与底座固定连接。

由于现有的支撑柱底部为简单的法兰盘，实际施工时，支撑柱上的螺栓孔难以与底座上的螺栓孔对准，需要在支撑柱悬空状态下，通过人力辅助去微调支撑柱的位置和姿态。在对位和连接过程中，始终需要有人处于支撑柱下方附近。一旦支撑柱与吊车之间的连接断裂，或者受风力影响发生大幅度晃动，极易对附近的施工人员造成严重的伤害，安装过程费时费力，危险系数极大，对机械操作人员的要求也很高。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明提供一种带雨水处理系统的绿色建筑，通过雨水处理系统对收集到的雨水进行净化，降低清洗设备的频率，在支撑柱与底座之间设置连接机构，便于安装。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种带雨水处理系统的绿色建筑，包括底座、支撑柱、墙体和屋顶；所述支撑柱和所述墙体均竖直设置，所述支撑柱固定设于所述底座上，所述墙体与所述支撑柱固定连接，多个所述墙体围成顶部开口的腔室，所述屋顶盖设于所述开口处，所述屋顶与所述支撑柱的顶部连接；所述支撑柱与所述底座之间设有连接机构，所述屋顶的下方设有雨水处理系统；

所述连接机构包括上座、下座和限位杆；所述上座与所述支撑柱的底部固定连接，所述上座的周缘设有第一法兰，所述上座靠近所述底座的一侧设有第一球面，所述第一球面朝着远离所述支撑柱方向凸出；所述限位杆固定设于所述上座底部的中心位置处，所述限位杆的长度方向沿所述第一球面的径向设置；所述下座固定设于所述底座上，所述下座的中部设有与所述限位杆对应的让位通孔，所述下座的周缘设有与所述第一法兰相配合的第二法兰，所述下座远离所述底座的一侧设有第二球面，所述第二球面朝着所述底座方向凹陷，所述第二球面与所述第一球面相配合；所述上座与所述下座连接完成后，所述第一球面与所述第二球面抵接，所述限位杆贯穿所述让位通孔并伸入所述下座的下方；

所述雨水处理系统包括集水槽、下水管、驱动机构、排渣推板和净化系统；所述集水槽用于汇聚雨水，所述集水槽的出水端设有下水孔，所述集水槽通过所述下水孔与所述下水管的高位端连通，所述下水孔的下游一侧设有挡渣块，所述挡渣块靠近所述下水孔的一侧设有导向弧面；

所述排渣推板与所述驱动机构的动力输出端传动连接，所述排渣推板在所述驱动机构的带动下转动，所述排渣推板转动到靠近所述挡渣块位置时，所述排渣推板的末端靠近所述导向斜面，所述排渣推板用于推动所述集水槽出水端的杂质沿所述导向弧面上升并排出所述集水槽；

所述净化系统包括沉砂池、弃流管、过滤机构和蓄水池，所述下水管的低位端与所述沉砂池的进水端连通，所述弃流管的进水端与所述沉砂池的出水端连通，所述蓄水池的进水端通过所述过滤机构与所述沉砂池的出水端连通；

所述过滤机构包括外箱体、让位管、滤网、滑动板、导向滑杆、蓄能弹簧和勾连机构，所述滤网、所述导向滑杆、所述蓄能弹簧和所述勾连机构均设于所述外箱体内，所述滤网靠近所述过滤机构的进水端，所述滑动板与所述过滤机构的进水端相对设置，所述滑动板套设于所述导向滑杆，所述滑动板在外力的作用下能够靠近或远离所述滤网，所述蓄能弹簧的一端与所述滑动板抵接，所述蓄能弹簧的另一端与所述外箱体内壁抵接；所述过滤机构的出水口位于所述滤网与所述滑动板之间，所述让位管竖直设于所述外箱体的顶部，所述让位管与所述外箱体远离所述滤网的一端连通；

所述勾连机构包括挂钩和勾连板，所述勾连板与所述外箱体固定连接，所述勾连板内设有安置槽，所述安置槽贯穿所述勾连板靠近所述滑动板的一端，所述安置槽的中部设有三角形的勾连块，所述勾连块远离所述滑动板一侧的斜面上设有多个沟槽，所述勾连块周缘与所述安置槽内壁围成位移槽；所述勾连块底部靠近所述滑动板的端部设有转动板，所述转动板的端部与所述勾连块可旋转连接，所述挂钩的一端与所述滑动板铰接，所述挂钩的另一端伸入所述位移槽内。

进一步地，所述下座的底部中心固定设有限位筒，所述限位筒靠近所述下座的一端与所述让位通孔连通，所述限位筒的中心轴线沿所述下座的径向设置。

进一步地，所述限位杆上设有大小相同的第一限位块和第二限位块，所述第一限位块和所述第二限位块均为半球形且球面朝向远离所述上座的一侧，所述第一限位块的直径和所述第二限位块的直径均略小于所述限位筒的内径，所述第一限位块位于所述限位杆远离所述上座的一端，所述第二限位块位于所述第一限位块与所述第一球面之间。

进一步地，所述限位杆上设有多个半球形的导向块，多个所述导向块沿所述限位杆的长度方向均匀排列，所述导向块位于所述第一限位块与所述第二限位块之间，所述导向块的球面均朝向远离所述上座的一侧；所述导向块的直径均小于所述第一限位块的直径，多个所述导向块的直径大小沿所述限位杆长度方向逐渐改变，靠近所述上座的导向块直径大于远离所述上座的导向块直径。

进一步地，所述第二法兰靠近所述第一法兰的一侧设有导向槽，多个所述导向槽沿所述第二法兰的周向均匀排列，所述导向槽的横截面为弧形，所述导向槽的长度方向沿所述第二法兰的径向设置，所述第一法兰靠近所述第二法兰的一侧设有与所述导向槽相配合的凸起部。

进一步地，所述驱动机构包括驱动水轮和传动机构，所述驱动水轮设于所述下水管内，所述驱动水轮靠近所述下水管的低位端，所述驱动水轮设有转轴，所述驱动水轮通过所述转轴与所述下水管可旋转连接，所述驱动水轮在水流的推动下绕所述转轴转动，所述转轴通过所述传动机构与所述排渣推板传动连接。

进一步地，所述转轴与所述下水管的中心轴线垂直，所述驱动水轮的叶片为半圆形，多个所述叶片沿所述转轴的周向均匀排列，所述叶片所在平面与所述下水管的中心轴线垂直时，所述叶片的外周缘靠近下水管内壁；所述下水管内设有第一挡流板，所述第一挡流板位于所述驱动水轮的上游一侧，所述第一挡流板的高位端与所述下水管的内壁固定连接，所述第一挡流板的低位端靠近所述驱动叶轮，所述第一挡流板用于遮挡所述转轴一侧的叶片。

进一步地，所述第一挡流板的上游一侧设有第二挡流板，所述第二挡流板与所述第一挡流板相对设置，沿所述下水管内壁流经所述第二挡流板的水流被导流到所述第一挡流板上；所述下水管上设有旁通管，所述第二挡流板的下方设有与所述旁通管高位端连通的旁通进水口，所述驱动叶轮的下方设有与所述旁通管低位端连通的旁通出水口。

进一步地，还包括安装套筒和纺锤形的弹性卡环，所述安装套筒套设于所述下水管外，所述套筒的内壁设有橡胶垫，所述套筒通过所述橡胶垫与所述下水管的外周壁抵接，所述套筒上设有安装通孔；所述驱动水轮的转轴端部穿过所述下水管并伸入所述安装通孔内，所述驱动水轮上套设有轴承，所述轴承卡设于所述弹性卡环内，所述轴承与所述弹性卡环之间、所述弹性卡环与所述安装通孔内周壁之间均填充有减震橡胶。

进一步地，所述下水孔为条形，所述下水孔的长度方向与水流在所述集水槽中流动方向平行；所述集水槽与所述下水管之间设有下水槽，所述下水管通过所述下水槽与所述集水槽连通，所述下水槽上设有防堵机构；所述防堵机构包括滑动杆、滑动架和往复丝杆，多个所述滑动杆互相平行，所述滑动杆与所述下水孔对应设置，所述滑动杆位于相邻两个所述下水孔之间的下方，所述滑动杆的端部贯穿所述下水槽的侧壁并与所述滑动架连接，所述滑动杆的中部设有防堵块，所述防堵块的高位端伸入所述下水孔内；所述往复丝杆与所述滑动杆平行设置，所述往复丝杆与所述下水槽可旋转连接，所述往复丝杆与所述传动机构传动连接，所述往复丝杆上套设有丝杆螺母，所述丝杆螺母与所述滑动架连接；所述往复丝杆在所述传动机构的带动下绕自身中心轴线转动，进而通过丝杆螺母带动所述滑动杆沿自身的长度方向做往复直线运动。

本发明的有益效果是：

(1)通过集水槽汇集雨水，水流朝着下水管方向流动，然后经下水管进行初步收集，水中较大的杂质被挡在集水槽的出水端，水流的推力逐渐将杂质推到导向弧面附近，通过排渣推板推动杂质沿导向斜面上升，然后从末端落下进行排渣，在雨水进入沉砂池和滤网等净化设备之前进行预处理，先清理去除其中体积较大的杂质，极大地降低了清洗净化设备的频率，降低了雨水净化设备运行压力，而且可以避免下水管中的驱动水轮被卡死；

(2)通过预处理及时去除雨水中大部分体积较大的杂质，可以避免大量树叶树枝等有机杂质长时间浸泡在雨水收集系统中导致腐烂，提高了收集到的雨水水质，减少了雨水净化系统的压力，极大地降低了细菌和病毒污染的风险；

(3)利用水流重力推动水轮转动，进而带动排渣推板运动，预处理设备运行时无需耗电，对环境友好，使用成本低，安全性强；

(4)驱动水轮整体呈球形，驱动水轮与下水管内壁和第一挡流板的底部靠近，水轮与下水管内壁和第一挡流板之间的间隙小，当水流流量无法推动水轮但大于水流从水轮周围间隙漏下的速度时，雨水会在水轮上方逐渐蓄积，当水轮上方的雨水蓄积到一定量(水位低于旁通进水口的高度)后，雨水的重力会推动水轮转动，雨水通过水轮流下，然后水轮重新停止，开始下一轮蓄水，设备在雨量很小的情况下也能运行，对降雨量偏小的地区同样适用；

(5)通常情况下，雨量越大，下水孔附近杂质的堆积速度就会越快，在本发明中，一定范围内，随着雨量增大，水轮转动速度越快，排渣推板的转动速度也会对应地增大，排渣推板的排渣速度与雨量成正比关系，设备能够很好地自适应外界环境的变化；

(6)在下水管上设置旁通管，当水流流量过大，来不及及时经过水轮流下时，会在水轮上方逐渐蓄积，然后多余的部分雨水通过旁通管快速排出，避免雨水倒灌，提高了设备的适应性；

(7)设置与第一挡流板相对的第二挡流板，一方面可以减少从下水管内壁绕过水轮直接流下的水量，提高能量转换率，另一方面，第二挡流板可以遮挡旁通进水口上方，雨水只能在过多时才能从下部进入旁通进水口；

(8)防堵机构运行时，滑动杆带动防堵块在下水孔内运动，通过防堵块切割和挤压卡在下水孔内的杂质，有效避免下水孔堵塞，保证雨水快速经下水孔进入下水管；

(9)驱动水轮通过传动机构与排渣推板和防堵机构传动连接，形成一个联动的系统，当雨水流量较大时，驱动水轮转速较大，防堵块和排渣推板运动速度相对较快，若水流流量进一步增大，驱动水轮转速进一步增大到接近全速运转过程中，由于防堵块和排渣推板(下半周期)在水中运动，受到水流阻力会显著增大，进而限制了驱动水轮、防堵块和排渣推板转速过快，设备具有过速限制功能，可以避免叶片因高速旋转离心力过大而破裂，也可以避免排渣推板运动速度过快导致杂质四处散落，确保杂质被推出集水槽后能够接近竖直地落入下方的垃圾框里；

(10)以纯机械结构实现速度控制，与普通使用电子器件监控相比，成本和能耗低，可靠性更强；

(11)经过长期测试发现，水轮转动时，转轴会出现不规律地振动，在转轴的持续冲击下，与转轴连接处的下水管容易破裂；本发明中设置了套筒，转轴不是直接与下水管连接，而是先通过轴承与套筒连接，然后套筒通过橡胶垫与下水管的外周壁抵接，橡胶垫通过缓冲削弱了转轴振动产生的冲击力，而且冲击力被极大地分散作用在下水管上，有效避免了转轴振动对下水管造成破坏；

(12)由于转轴振动通过传导会导致下水管连接处松动，所以在转轴外轴承与套筒之间还设置了一圈减震橡胶，但是实际测试结果发现，这样会导致转轴振动幅度过大，使叶片与第一挡流板和下水管发生碰撞，经过深入观察研究发现，这是因为转轴相对套筒朝着某个方向运动时，主要是轴承到套筒之间径向部分的橡胶受力，形变量过大；在本发明中，轴承外套设有纺锤形的弹性卡环，转轴振动时，弹性卡环形变会吸收相当一部分能量，而且弹性卡环增大了轴承与减震橡胶的接触面积，轴承不论相对安装套筒朝哪个方向运动，都有接近一半的橡胶参与缓冲，极大地降低了减震橡胶的形变量，增强了转轴的稳定性；

(13)上座设在支撑柱的底部，下座设置在底座上，安装时，利用吊车等起重设备将支撑柱吊起，使其基本处于竖直状态，然后移动支撑柱，使限位杆位于第二球面的上方，接着支撑柱向下移动，当限位杆的末端与第二球面接触后，限位杆的末端会沿着第二球面滑动到最底部，并插入让位通孔内，当第一球面与第二球面抵接时，说明支撑柱已经移动到合适的位置；通过限位杆与第二球面的配合作用，使支撑柱在下降过程中实现了姿态调整(使支撑柱处于完全竖直的姿态)和自动对准(使上座与下座的中心轴线共线)，移动过程无需人力辅助微调，从根本上避免了潜在的安全风险，而且降低了机械设备移动支撑柱过程的位置精度要求，提高了安装速度；

(14)实验表明，若限位杆的直径只比限位筒的内径略小，当限位杆相对竖直方向的倾斜角度稍大时，限位杆的末端插入让位通孔后容易卡住，无法继续伸入限位筒内，而这种情况难以在刚发生时就及时发现，随着吊车的吊臂进一步下移，支撑柱的重力会将限位杆压断，即使限位杆采用上粗下细的结构，仍然不能解决该问题；在本发明中，发明人创造性地在限位杆上设置两个限位块和多个导向块，限位杆相对设置较细，限位块和导向块均为半球形，即使限位杆相对竖直方向倾斜角稍大，限位块和导向块也容易伸入限位筒内，每有一个导向块进入限位筒，限位杆就会被扶正一点(相对竖直方向)，直到第二限位块进入限位筒，通过两个限位块的配合作用使限位杆和支撑柱完全处于竖直状态，极大地提升了设备的可靠性和适应性，降低了故障率；

(15)限位杆完全处于竖直状态后，上座继续靠近下座，当第一法兰上的凸起部接触第二法兰上的导向槽时，即使凸起部没有与导向槽对准，凸起部也会在重力作用下滑到导向槽内，最终第一法兰与第二法兰啮合，第一法兰上的螺栓孔也相应地与第二法兰上的螺栓孔对准，无需人力微调，降低了工作强度，便于使用螺栓快速将第一法兰与第二法兰连接固定；

(16)安装连接螺栓时，支撑柱处于完全竖直的状态，而且由于限位杆插入了下座的下方，可以很好地避免支撑柱发生倾倒，稳定性好，此时支撑柱的绝大部分重力已经施加在下座上，起重设备虽然与支撑柱之间仍然要通过绳索保持连接以防万一，但是两者之间的作用力较小，可以避免绳索长时间受到较大作用力拉伸导致断裂，极大地提高了安装连接螺栓过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

图3为本发明的排渣推板与挡渣块的位置关系示意图；

图4为本发明的排渣推板正视图；

图5为本发明的净化系统各部件连接关系示意图；

图6为本发明的沉砂池结构示意图；

图7为本发明的过滤机构内部结构示意图；

图8为本发明滑动板的背面正视图；

图9为本发明勾连机构的结构示意图；

图10为本发明的驱动水轮与第一挡流板和旁通管的位置关系示意图；

图11为本发明的驱动水轮与下水管的俯视位置关系示意图；

图12为本发明的驱动水轮与第一挡流板的俯视位置关系示意图；

图13为本发明的第一挡流板的结构示意图；

图14为本发明的第二挡流板与下水管的俯视位置关系示意图；

图15为本发明的防堵机构俯视结构示意图；

图16为本发明的防堵机构侧视结构示意图；

图17为本发明的滑动杆和防堵块与下水孔的位置关系示意图；

图18为本发明的安装套筒结构示意图；

图19为本发明的安装套筒与下水管的连接关系示意图；

图20为本发明的弹性卡环和减震橡胶的位置关系示意图；

图21为本发明的连接机构结构示意图；

图22为本发明的上座和下座连接完成后的结构示意图；

图23为本发明的限位筒安装位置示意图；

图24为本发明的第一法兰和第二法兰啮合后的侧视图；

图25为本发明的第二法兰俯视图；

图26为本发明的第二固定杆结构示意图；

附图中：10-底座，11-支撑柱，12-墙体，13-屋顶，20-集水槽，21-下水管，211-第一挡流板，212-导流板，213-第二挡流板，214-旁通管，215-凹槽，22-驱动水轮，221-转轴，222-叶片，23-传动机构，24-排渣推板，241-水流通孔，25-下水孔，26-挡渣块，261-导向弧面，27-下水槽，31-安装座，32-安装轴，33-第一锥形齿轮，34-第二锥形齿轮，35-传动杆，36-第三锥形齿轮，37-第四锥形齿轮，40-防堵机构，41-滑动杆，42-滑动架，43-往复丝杆，44-防堵块，45-丝杆螺母，51-上座，511-第一球面，512-第一固定杆，52-下座，521-第二球面，522-让位通孔，523-第二固定杆，524-卡槽，53-限位杆，531-第一限位块，532-第二限位块，533-导向块，54-第一法兰，541-凸起部，55-第二法兰，551-导向槽，56-限位筒，57-连接螺栓，60-控制阀门，70-净化系统，71-沉砂池，72-弃流管，73-过滤机构，731-外箱体，732-让位管，733-导向滑杆，734-滤网，735-滑动板，736-蓄能弹簧，737-出水口，74-蓄水池，75-勾连机构，751-挂钩，752-勾连板，753-安置槽，754-勾连块，755-沟槽，756-位移槽，757-转动板，758-直线轴承，80-安装套筒，81-弹性卡环，82-橡胶垫，83-安装通孔，84-轴承，85-减震橡胶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述：

本实施例提供一种带雨水处理系统的绿色建筑，如图1、图2和图5所示，该绿色建筑采用现有的装配式结构，包括底座10、支撑柱11、墙体12和屋顶13，底座10可以采用钢结构或者混凝土浇筑，墙体12、屋顶13和支撑柱11均为预制的标准件，屋顶13由多块拼接而成。支撑柱11和墙体12均竖直设置，支撑柱11固定设于底座10上，墙体12通过卡槽524和安装螺栓与支撑柱11固定连接，多个墙体12围成顶部开口的腔室，屋顶13盖设于开口处，屋顶13与支撑柱11的顶部连接。支撑柱11与底座10之间设有便于安装的连接机构，屋顶13的下方设有雨水处理系统，通过雨水处理系统对雨水进行净化处理。

具体地，请参考图21和图22，连接机构包括上座51、下座52和限位杆53；上座51的周缘设有第一法兰54，上座51靠近下座52的一侧设有第一球面511，第一球面511朝着下座52方向凸出；限位杆53固定设于上座51底部的中心位置处，限位杆53的长度方向沿第一球面511的径向设置；下座52的中部设有与限位杆53对应的让位通孔522，下座52的底部中心固定设有限位筒56，限位筒56靠近下座52的一端与让位通孔522连通，限位筒56的中心轴线沿下座52的径向设置。下座52的周缘设有与第一法兰54相配合的第二法兰55，下座52靠近上座51的一侧设有第二球面521，第二球面521朝着远离第一球面511的方向凹陷，第二球面521与第一球面511相配合。限位杆53插入让位通孔522后，还具有防止支撑柱11剧烈晃动的效果，降低吊运支撑柱11过程中的危险性。上座51与下座52连接完成后，第一球面511与第二球面521抵接，限位杆53贯穿让位通孔522并伸入下座52的下方。

上座51与支撑柱11、下座52与底座10之间通常有两种连接方式。若支撑柱11和底座10采用混凝土制成实心的结构，如图22所示，则上座51远离下座52的一侧设有第一固定杆512，下座52远离上座51的一侧设有第二固定杆523，待混凝土未凝固前将固定杆和限位筒56插入其中，混凝土完全凝固后，支撑柱11通过第一固定杆512与上座51固定连接，下座52通过第二固定杆523与底座10连接。上座51与下座52连接完成后，第一固定杆512和第二固定杆523均与限位杆53平行。为了提高固定杆的固定效果，第一固定杆512的周壁和第二固定杆523的周壁均设有卡槽524(如图26所示)。若支撑柱11和底座10采用空心的钢结构制成，如图23所示，则可以采用焊接或螺栓等方式将上座51与支撑柱11、下座52与底座10连接起来。

限位杆53远离上座51的一端设有半球形的第一限位块531，第一限位块531的球面朝向远离上座51的一侧，第一限位块531的直径略小于限位筒56的内径，第一限位块531可以便于机械操作人员实时观察限位杆53的末端所处位置，也能使限位杆53末端沿第二球面521滑动更加顺畅。

限位杆53上设有半球形的第二限位块532，第二限位块532位于第一限位块531与上座51之间，第二限位块532的球面朝向远离上座51的一侧，第二限位块532的直径等于第一限位块531的直径。第二限位块532与第一限位块531配合作用，使限位杆53保持竖直状态，第二限位块532同时也具有导向块533的作用。

为了使限位杆53能更顺畅地插入限位筒56内，限位杆53上设有多个半球形的导向块533，限位杆53与限位块和导向块533的顶部平面垂直，且限位杆53的中心轴线穿过它们的球心。多个导向块533沿限位杆53的长度方向均匀排列，导向块533位于第一限位块531与第二限位块532之间，导向块533的球面均朝向远离上座51的一侧；导向块533的直径均小于第一限位块531的直径，多个导向块533的直径大小沿限位杆53长度方向逐渐改变，靠近上座51的导向块533直径大于远离上座51的导向块533直径。

第一法兰54和第二法兰55上均设有对应的螺栓孔，两个法兰通过连接螺栓57固定连接。为了便于对准两个法兰上的螺栓孔，如图24和图25所示，第二法兰55靠近第一法兰54的一侧设有导向槽551，多个导向槽551沿第二法兰55的周向均匀排列，导向槽551的横截面为弧形，导向槽551的长度方向沿第二法兰55的径向设置，导向槽551贯穿第二法兰55的内外周壁，第一法兰54靠近第二法兰55的一侧设有与导向槽551相配合的凸起部541。

如图1和图5所示，雨水处理系统包括集水槽20、下水管21、驱动水轮22、传动机构23、排渣推板24和净化系统70，下水管21的内径可以参考实施地实际的降雨量选择不同的尺寸设置，集水槽20和下水管21均安装在建筑上。如图3所示，集水槽20用于汇聚屋顶13上流下的雨水，集水槽20的出水端设有下水孔25，集水槽20通过下水孔25与下水管21的高位端连通，下水孔25的下游一侧设有挡渣块26，挡渣块26的底部与集水槽20的底部连接，挡渣块26封闭集水槽20末端的开口，挡渣块26靠近下水孔25的一侧设有导向弧面261。

驱动水轮22设于下水管21内，驱动水轮22靠近下水管21的低位端，驱动水轮22设有转轴221，驱动水轮22通过转轴221与下水管21可旋转连接，驱动水轮22在水流的推动下绕转轴221转动。排渣推板24通过传动机构23与转轴221传动连接，排渣推板24在驱动水轮22的带动下转动，排渣推板24转动到靠近挡渣块26位置时，排渣推板24的末端靠近导向弧面261，排渣推板24用于推动集水槽20出水端的杂质沿导向弧面261上升并排出集水槽20。为了使避免雨水被推出集水槽20，排渣推板24的中部设有多个水流通孔241(如图4所示)。杂质从集水槽20中落入下方的垃圾框里，不用人员爬上屋顶13清理，避免了高空作业，提高了安全性。

具体地，传动机构23包括安装座31、安装轴32、第一锥形齿轮33、第二锥形齿轮34、传动杆35、第三锥形齿轮36和第四锥形齿轮37，安装座31固定设置，安装轴32的一端与安装座31可旋转连接，安装轴32的另一端与第一锥形齿轮33连接，安装轴32的中部与排渣推板24的一侧相连。第四锥形齿轮37与转轴221相连，传动杆35与建筑可旋转连接，第二锥形齿轮34和第三锥形齿轮36均安装于传动杆35，第二锥形齿轮34与第一锥形齿轮33啮合，第三锥形齿轮36与第四锥形齿轮37啮合。为了便于驱动，锥形齿轮和传动杆35等动作部件可以采用重量相对较低的材料制成，第四锥形齿轮37的直径小于第三锥形齿轮36的直径，第二锥形齿轮34的直径小于第一锥形齿轮33的直径。传动杆35和安装轴32的转速要比驱动水轮22的转轴221小很多。

在本实施例中，请参考图10和图11，转轴221与下水管21的中心轴线垂直，驱动水轮22的叶片222为半圆形，多个叶片222沿转轴221的周向均匀排列，叶片222所在平面与下水管21的中心轴线垂直时，叶片222的外周缘靠近下水管21内壁。下水管21内设有第一挡流板211，第一挡流板211位于驱动水轮22的上游一侧，第一挡流板211的高位端与下水管21的内壁固定连接，第一挡流板211的低位端靠近驱动水轮22，第一挡流板211用于遮挡转轴221一侧的叶片222(如图12所示)。

此外，如图13所示，第一挡流板211的顶部向底部过渡过程中，第一挡流板211下方中部高，两侧低，在第一挡流板211下部形成两个凹槽215，水流经第一挡流板211流下时，大部分水流从两个凹槽215中流下冲击水轮，但是从凹槽215中流下的水流冲击叶片222时，距离水轮转轴221距离近，施加到水轮转轴221上的扭矩小，从第一挡流板211中部流下的水流距离水轮转轴221距离远，施加到水轮转轴221上的扭矩大。第一挡流板211远离驱动水轮22的一侧设有多个导流板212，导流板212沿第一挡流板211的表面竖直设置，导流板212的高位端与第一挡流板211的顶部相连，导流板212的低位端与第一挡流板211的底部连接，多个导流板212沿下水管21的周向排列。附图中只画出了各个导流板212底部与第一挡流板211表面的连接位置，并未表现导流板212在竖直方向上的高度，具体可以根据实际情况来设置。通过在第一挡流板211表面设置上下方向的导流板212，阻止水流在第一挡流板211表面横向运动，同样水流流量下，可以增大水流对水轮施加扭矩的大小，进而增大驱动水轮22的输出扭矩大小。

请参考图10和图14，第一挡流板211的上游一侧设有第二挡流板213，第二挡流板213与第一挡流板211相对设置，第二挡流板213为半个圆环形，第二挡流板213的外周缘与下水管21内壁固定连接，沿下水管21内壁流经第二挡流板213的水流被导流到第一挡流板211上。下水管21上设有旁通管214，第二挡流板213的下方设有与旁通管214高位端连通的旁通进水口，驱动水轮22的下方设有与旁通管214低位端连通的旁通出水口。

具体地，如图5、图6和图7所示，净化系统70包括沉砂池71、弃流管72、过滤机构73和蓄水池74，沉砂池71为顶部开口的箱体结构，下水管21的低位端与沉砂池71的进水端顶部连通，弃流管72的进水端与沉砂池71的出水端中部连通，蓄水池74的进水端通过过滤机构73与沉砂池71的出水端中部连通。水流进入沉砂池71后，密度较大的杂质迅速沉淀，密度比水小的杂质则漂浮在水体的表面，这样密度较大和较小的杂质都被滞留在沉砂池71内，不会随水流流出沉砂池71，可以方便地进行清理。根据实际的用途，还可以加设灭菌消毒等设备进一步净化。

蓄水池74与过滤机构73之间设有控制阀门60，控制阀门60靠近过滤机构73。其中，请参考图7、图8和图9，过滤机构73包括外箱体731、让位管732、滤网734、滑动板735、导向滑杆733和蓄能弹簧736，滤网734、导向滑杆733、蓄能弹簧736和勾连机构75均设于外箱体731内，滤网734靠近过滤机构73的进水端，进入外箱体731的水流均穿过滤网734。滑动板735与过滤机构73的进水端相对设置，滑动板735上设有直线轴承758，滑动板735通过直线轴承758套设于导向滑杆733，滑动板735在外力的作用下能够靠近或远离滤网734。蓄能弹簧736套设于导向滑杆733，蓄能弹簧736的一端与滑动板735抵接，蓄能弹簧736的另一端与外箱体731内壁抵接。过滤机构73的出水口737位于滤网734与滑动板735之间，让位管732竖直设于外箱体731的顶部，让位管732与外箱体731远离滤网734的一端连通，让位管732的高位端与外界空气连通，让位管732的顶部足够高，让位管732内的空间足够大，让位管732为水流提供足够的让位空间。为了避免外界杂质落入让位管732，让位管732为L形。

水流在水泵或者重力的驱动下在净化系统70中流动，对于净化系统70而言，经常需要在蓄水池74装满水后，关闭过滤机构73的出水端，使水流直接从弃流管72排出，在每次关闭控制阀门60的瞬间，由于管道中水流的惯性，会继续朝着滑动板735运动一定的距离，引发水锤效应，推动滑动板735挤压蓄能弹簧736，水流停止向滑动板735移动后，压缩的蓄能弹簧736会推动水流朝着滤网734运动，实现对滤网734的反冲洗作用；无需用户通过人力或设置电动设备清洗滤网734，设备运行成本低，性能可靠，而且还避免水锤效应对管道系统造成损坏。

在一些情况下，滤网734对水流的阻力较大，关闭控制阀门60后的短时间内，只有少量一部分水流穿过滤网734并对滑动板735施加推动力，导致作用在滑动板735上的作用力较小，滑动板735朝着滤网734移动的距离很小，只有很少量的水反向穿过滤网734，无法达到足够的反冲洗效果。所以还可以设置勾连机构75，勾连机构75包括挂钩751和勾连板752，勾连板752与外箱体731固定连接，勾连板752内设有安置槽753，安置槽753贯穿勾连板752靠近滑动板735的一端，安置槽753的中部设有三角形的勾连块754，勾连块754远离滑动板735一侧的斜面上设有多个沟槽755，沟槽755的顶部朝着远离滑动板735方向倾斜。勾连块754周缘与安置槽753内壁围成位移槽756；勾连块754底部靠近滑动板735的端部设有转动板757，转动板757的端部与勾连块754可旋转连接，通过转动板757遮挡位移槽756的底部，使挂钩751的自由端朝右移动时，能够经转动板757和勾连块754左侧壁进入位移槽756的顶部。挂钩751的一端与滑动板735铰接，挂钩751的另一端伸入位移槽756内。

蓄能弹簧736最长时，挂钩751自由端的钩部位于勾连块754的左边，水流推动滑动板735朝着勾连板752移动到最大位移过程中，挂钩751的钩部在勾连块754左侧壁的导向下滑入位移槽756内，在重力的作用下，挂钩751的钩部会卡入最近的一个沟槽755内，过滤机构73内的水流重新朝着沉砂池71方向流动时，滑动板735不会向左移动。这样每次关闭控制阀门60，水流都会推动滑动板735朝着远离滤网734方向移动一段距离，通过勾连机构75和蓄能弹簧736配合作用实现逐步蓄能的作用。当挂钩751的钩部运动到位移槽756最右端时，在重力作用下，会经勾连块754下方的位移槽756重新运动到勾连块754的左侧，这个过程中，蓄能弹簧736将多次存储的弹性势能一次性释放，推动外箱体731内大量的水流反向穿过滤网734，实现对滤网734充分的反冲洗。

设备运行时，滑动板735始终套设在导向滑杆733上，挂钩751的自由端始终位于安置槽753内。在本实施例中，滑动板735为碗状，促进水流朝着滑动板735中心方向流动，减小经滑动板735与外箱体731之间间隙流过的水流量。导向滑杆733和直线轴承758靠近滤网734的一端均设有尖锥，这样可以减少水流与导向滑杆733和直线轴承758端部碰撞产生涡流，避免涡流削弱水流对滑动板735施加向右的动能。为了保证滑动板735的中部始终与导向滑杆733垂直，导向滑杆733为两根，一根靠近滑动板735的高位端，另一根穿过滑动板735的中心位置，勾连机构75则设置在靠近滑动板735的低位端。

下水孔25为条形，下水孔25的长度方向与水流在集水槽20中流动方向平行；集水槽20与下水管21之间设有下水槽27，下水管21通过下水槽27与集水槽20连通，下水槽27上设有防堵机构40。请参考图15、图16和图17，防堵机构40包括滑动杆41、滑动架42和往复丝杆43，多个滑动杆41互相平行，滑动杆41与下水孔25对应设置，滑动杆41位于相邻两个下水孔25之间的下方，滑动杆41不会对下水孔25造成遮挡，滑动杆41的端部贯穿下水槽27的侧壁并与滑动架42连接，滑动杆41的中部设有防堵块44，防堵块44的高位端伸入下水孔25内。本实施例中，设有三组防堵块44，相邻两组防堵块44之间相距接近三分之一个下水槽27的长度，滑动杆41水平滑动的距离也是接近三分之一个下水槽27的长度。往复丝杆43与滑动杆41平行设置，往复丝杆43与下水槽27可旋转连接，往复丝杆43通过锥形齿轮与传动机构23传动连接，往复丝杆43上套设有丝杆螺母45，丝杆螺母45与滑动架42连接；往复丝杆43在传动机构23的带动下绕自身中心轴线转动，进而通过丝杆螺母45带动滑动杆41沿自身的长度方向做往复直线运动。

为了减少水轮振动对下水管21造成的损害，本实施例还设有安装套筒80和纺锤形的弹性卡环81，安装套筒80套设于下水管21外。如图18、图19和图20所示，安装套筒80通常设置为两个可拆分的半柱体，卡箍在下水管21外。套筒的内壁设有橡胶垫82，套筒通过橡胶垫82与下水管21的外周壁抵接，套筒上设有安装通孔83。驱动水轮22的转轴221端部穿过下水管21并伸入安装通孔83内，驱动水轮22上套设有轴承84，轴承84卡设于弹性卡环81内，轴承84与弹性卡环81之间、弹性卡环81与安装通孔83内周壁之间均填充有减震橡胶85。

需要说明的是，本发明中所述的竖直、平行等位置关系，并非数学概念上的绝对位置关系。在不影响实际施工的前提下，可以允许适当的误差存在，但完全可以做相应的近似看待。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带雨水处理系统的绿色建筑，包括底座、支撑柱、墙体和屋顶；所述支撑柱和所述墙体均竖直设置，所述支撑柱固定设于所述底座上，所述墙体与所述支撑柱固定连接，多个所述墙体围成顶部开口的腔室，所述屋顶盖设于所述开口处，所述屋顶与所述支撑柱的顶部连接；其特征是：所述支撑柱与所述底座之间设有连接机构，所述屋顶的下方设有雨水处理系统；

所述连接机构包括上座、下座和限位杆；所述上座与所述支撑柱的底部固定连接，所述上座的周缘设有第一法兰，所述上座靠近所述底座的一侧设有第一球面，所述第一球面朝着远离所述支撑柱方向凸出；所述限位杆固定设于所述上座底部的中心位置处，所述限位杆的长度方向沿所述第一球面的径向设置；所述下座固定设于所述底座上，所述下座的中部设有与所述限位杆对应的让位通孔，所述下座的周缘设有与所述第一法兰相配合的第二法兰，所述下座远离所述底座的一侧设有第二球面，所述第二球面朝着所述底座方向凹陷，所述第二球面与所述第一球面相配合；所述上座与所述下座连接完成后，所述第一球面与所述第二球面抵接，所述限位杆贯穿所述让位通孔并伸入所述下座的下方；

所述雨水处理系统包括集水槽、下水管、驱动机构、排渣推板和净化系统；所述集水槽用于汇聚雨水，所述集水槽的出水端设有下水孔，所述集水槽通过所述下水孔与所述下水管的高位端连通，所述下水孔的下游一侧设有挡渣块，所述挡渣块靠近所述下水孔的一侧设有导向弧面；

所述排渣推板与所述驱动机构的动力输出端传动连接，所述排渣推板在所述驱动机构的带动下转动，所述排渣推板转动到靠近所述挡渣块位置时，所述排渣推板的末端靠近所述导向斜面，所述排渣推板用于推动所述集水槽出水端的杂质沿所述导向弧面上升并排出所述集水槽；

所述净化系统包括沉砂池、弃流管、过滤机构和蓄水池，所述下水管的低位端与所述沉砂池的进水端连通，所述弃流管的进水端与所述沉砂池的出水端连通，所述蓄水池的进水端通过所述过滤机构与所述沉砂池的出水端连通；

所述过滤机构包括外箱体、让位管、滤网、滑动板、导向滑杆、蓄能弹簧和勾连机构，所述滤网、所述导向滑杆、所述蓄能弹簧和所述勾连机构均设于所述外箱体内，所述滤网靠近所述过滤机构的进水端，所述滑动板与所述过滤机构的进水端相对设置，所述滑动板套设于所述导向滑杆，所述滑动板在外力的作用下能够靠近或远离所述滤网，所述蓄能弹簧的一端与所述滑动板抵接，所述蓄能弹簧的另一端与所述外箱体内壁抵接；所述过滤机构的出水口位于所述滤网与所述滑动板之间，所述让位管竖直设于所述外箱体的顶部，所述让位管与所述外箱体远离所述滤网的一端连通；

所述勾连机构包括挂钩和勾连板，所述勾连板与所述外箱体固定连接，所述勾连板内设有安置槽，所述安置槽贯穿所述勾连板靠近所述滑动板的一端，所述安置槽的中部设有三角形的勾连块，所述勾连块远离所述滑动板一侧的斜面上设有多个沟槽，所述勾连块周缘与所述安置槽内壁围成位移槽；所述勾连块底部靠近所述滑动板的端部设有转动板，所述转动板的端部与所述勾连块可旋转连接，所述挂钩的一端与所述滑动板铰接，所述挂钩的另一端伸入所述位移槽内。

2.根据权利要求1所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述下座的底部中心固定设有限位筒，所述限位筒靠近所述下座的一端与所述让位通孔连通，所述限位筒的中心轴线沿所述下座的径向设置。

3.根据权利要求2所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述限位杆上设有大小相同的第一限位块和第二限位块，所述第一限位块和所述第二限位块均为半球形且球面朝向远离所述上座的一侧，所述第一限位块的直径和所述第二限位块的直径均略小于所述限位筒的内径，所述第一限位块位于所述限位杆远离所述上座的一端，所述第二限位块位于所述第一限位块与所述第一球面之间。

4.根据权利要求3所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述限位杆上设有多个半球形的导向块，多个所述导向块沿所述限位杆的长度方向均匀排列，所述导向块位于所述第一限位块与所述第二限位块之间，所述导向块的球面均朝向远离所述上座的一侧；所述导向块的直径均小于所述第一限位块的直径，多个所述导向块的直径大小沿所述限位杆长度方向逐渐改变，靠近所述上座的导向块直径大于远离所述上座的导向块直径。

5.根据权利要求4所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述第二法兰靠近所述第一法兰的一侧设有导向槽，多个所述导向槽沿所述第二法兰的周向均匀排列，所述导向槽的横截面为弧形，所述导向槽的长度方向沿所述第二法兰的径向设置，所述第一法兰靠近所述第二法兰的一侧设有与所述导向槽相配合的凸起部。

6.根据权利要求1所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述驱动机构包括驱动水轮和传动机构，所述驱动水轮设于所述下水管内，所述驱动水轮靠近所述下水管的低位端，所述驱动水轮设有转轴，所述驱动水轮通过所述转轴与所述下水管可旋转连接，所述驱动水轮在水流的推动下绕所述转轴转动，所述转轴通过所述传动机构与所述排渣推板传动连接。

7.根据权利要求6所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述转轴与所述下水管的中心轴线垂直，所述驱动水轮的叶片为半圆形，多个所述叶片沿所述转轴的周向均匀排列，所述叶片所在平面与所述下水管的中心轴线垂直时，所述叶片的外周缘靠近下水管内壁；所述下水管内设有第一挡流板，所述第一挡流板位于所述驱动水轮的上游一侧，所述第一挡流板的高位端与所述下水管的内壁固定连接，所述第一挡流板的低位端靠近所述驱动叶轮，所述第一挡流板用于遮挡所述转轴一侧的叶片。

8.根据权利要求7所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述第一挡流板的上游一侧设有第二挡流板，所述第二挡流板与所述第一挡流板相对设置，沿所述下水管内壁流经所述第二挡流板的水流被导流到所述第一挡流板上；所述下水管上设有旁通管，所述第二挡流板的下方设有与所述旁通管高位端连通的旁通进水口，所述驱动叶轮的下方设有与所述旁通管低位端连通的旁通出水口。

9.根据权利要求8所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：还包括安装套筒和纺锤形的弹性卡环，所述安装套筒套设于所述下水管外，所述套筒的内壁设有橡胶垫，所述套筒通过所述橡胶垫与所述下水管的外周壁抵接，所述套筒上设有安装通孔；所述驱动水轮的转轴端部穿过所述下水管并伸入所述安装通孔内，所述驱动水轮上套设有轴承，所述轴承卡设于所述弹性卡环内，所述轴承与所述弹性卡环之间、所述弹性卡环与所述安装通孔内周壁之间均填充有减震橡胶。

10.根据权利要求8所述的带雨水处理系统的绿色建筑，其特征是：所述下水孔为条形，所述下水孔的长度方向与水流在所述集水槽中流动方向平行；所述集水槽与所述下水管之间设有下水槽，所述下水管通过所述下水槽与所述集水槽连通，所述下水槽上设有防堵机构；

所述防堵机构包括滑动杆、滑动架和往复丝杆，多个所述滑动杆互相平行，所述滑动杆与所述下水孔对应设置，所述滑动杆位于相邻两个所述下水孔之间的下方，所述滑动杆的端部贯穿所述下水槽的侧壁并与所述滑动架连接，所述滑动杆的中部设有防堵块，所述防堵块的高位端伸入所述下水孔内；

所述往复丝杆与所述滑动杆平行设置，所述往复丝杆与所述下水槽可旋转连接，所述往复丝杆与所述传动机构传动连接，所述往复丝杆上套设有丝杆螺母，所述丝杆螺母与所述滑动架连接；所述往复丝杆在所述传动机构的带动下绕自身中心轴线转动，进而通过丝杆螺母带动所述滑动杆沿自身的长度方向做往复直线运动。

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