CN112360674A - 一种基于水锤效应的智能水表取能装置 - Google Patents

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范建华
沈华刚
毕晨家
陈超然
杨金合
郑小龙
任建伟
袁盛杰
陈维广
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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Abstract

本发明公开了一种基于水锤效应的智能水表取能装置，当用户停止用水关闭阀门时，由于水锤效应，管道内的水压会骤增，推动装置的活塞向上运动，最终活塞会在装置缸体内弹簧和管道内水压的共同作用下达到一个受力平衡，在此过程中，活塞上端的第二摩擦发电片和缸体上半部分内侧壁的第一摩擦发电片摩擦产生脉冲电信号，装置的能量收集模块将摩擦产生的脉冲信号收集并转换成直流电信号后，通过导线将直流电信号传给智能水表，为智能水表提供电能。本发明利用水锤效应取能，以较高的发电效率为智能水表供电，在保证了较高的可靠性的同时，大大节约了人力物力成本。同时本发明还具备了平衡水压的功能，降低了水锤效应对管道系统的损害。

Description

一种基于水锤效应的智能水表取能装置
技术领域
本发明涉及水力发电技术领域，尤其涉及一种基于水锤效应的智能水表取能装置。
背景技术
在管道输送流体的过程中，当阀门突然关闭时，惯性作用会导致管道内的水压瞬间增大，可能会破坏管道和阀门，这就是水锤效应。目前而言，能抑制并有效利用水锤效应的装置并不多。
目前存在一种基于水锤效应的动力及发电装置，该装置结构复杂，各连接部件消耗了大量的能量，用于发电的能量微乎其微。
当前绝大多数智能水表采用是电源直接供电或电池供电的方式。电源直接供电的方式需要人工布线，施工难度与人力物力成本都较高。电池供电的方式需要定期更换电池，便捷性和可靠性较低。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种基于水锤效应的智能水表取能装置，利用水锤效应取能，实现了对智能水表的供电。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于水锤效应的智能水表取能装置，包含水压平衡系统和摩擦发电取能系统。
水压平衡系统包括缸体、弹簧、压力表、泄气/充气阀、“工”型活塞。
摩擦发电取能系统包括第一摩擦发电片、第二摩擦发电片和能量收集模块。
进一步地，所述装置各组成部分的连接关系为：压力表与泄气/充气阀装于缸体顶端；能量收集模块装于缸体顶端并通过导线与智能水表连接；弹簧的两端分别固定于缸体顶端和活塞上端；活塞下端与输水管道连通；第一摩擦发电片装于缸体上半部分内侧壁，第二摩擦发电片装于活塞上端，二者通过缸体内侧的接电线与能量收集模块连接。
用户用水时，管道中有自来水流动。当用户停止用水关闭阀门时，由于水锤效应，管道内的水压会骤增，推动活塞向上运动，最终活塞会在缸体内弹簧和管道内水压的共同作用下达到一个受力平衡，在此过程中，活塞上端的第二摩擦发电片和缸体上半部分内侧壁的第一摩擦发电片摩擦产生脉冲电信号，能量收集模块将摩擦产生的脉冲信号收集并转换成直流电信号后，通过导线将直流电信号传给智能水表，为智能水表提供电能。
进一步地，所述缸体内部充有封闭气体，用于与弹簧共同作用以抵抗水压对活塞的推动作用。本发明的有益技术效果：利用水锤效应取能，以较高的发电效率为智能水表供电，在保证了较高的可靠性的同时，大大节约了人力物力成本。同时本发明还具备了平衡水压的功能，降低了水锤效应对管道系统的损害。
附图说明
图1是本发明实施例所述的结构示意图。
附图标号：1为缸体，2为弹簧，3为压力表，4为泄气/充气阀，5为“工”型活塞，6为第一摩擦发电片，7为第二摩擦发电片，8为能量收集模块，9为导线，10为智能水表，11、12为输水管道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，一种基于水锤效应的智能水表取能装置，包括水压平衡系统和摩擦发电取能系统。
水压平衡系统包括缸体1、弹簧2、压力表3、泄气/充气阀4、“工”型活塞5。
摩擦发电取能系统包括第一摩擦发电片6、第二摩擦发电片7和能量收集模块8。另外，缸体1内部充有封闭气体，用于与弹簧2共同作用以抵抗水压对活塞5的推动作用。
装置各组成部分的连接关系为：压力表3与泄气/充气阀4装于缸体1顶端；能量收集模块8装于缸体1顶端并通过导线9与智能水表10连接；弹簧2的两端分别固定于缸体1顶端和活塞5上端；活塞5下端与输水管道11连通；第一摩擦发电片6装于缸体1上半部分内侧壁，第二摩擦发电片7装于活塞5上端，二者通过缸体1内侧的接电线与能量收集模块8连接。
用户用水时，管道11、12中有自来水流动且流动方向为从管道11流向管道12。当用户停止用水关闭阀门时，由于水锤效应，管道内的水压会骤增，推动活塞5向上运动，最终活塞5会在缸体内弹簧2和管道内水压的共同作用下达到一个受力平衡，在此过程中，活塞上端的第二摩擦发电片7和缸体上半部分内侧壁的第一摩擦发电片6摩擦产生脉冲电信号，能量收集模块8将摩擦产生的脉冲信号收集并转换成直流电信号后，通过导线9将直流电信号传给智能水表10，为智能水表10提供电能。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种基于水锤效应的智能水表取能装置，其特征在于，包含水压平衡系统和摩擦发电取能系统。水压平衡系统包括缸体、弹簧、压力表、泄气/充气阀、“工”型活塞。摩擦发电取能系统包括第一摩擦发电片、第二摩擦发电片和能量收集模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于水锤效应的智能水表取能装置，其特征在于，所述装置各组成部分的连接关系为：压力表与泄气/充气阀装于缸体顶端；能量收集模块装于缸体顶端并通过导线与智能水表连接；弹簧的两端分别固定于缸体顶端和活塞上端；活塞下端与输水管道连通；第一摩擦发电片装于缸体上半部分内侧壁，第二摩擦发电片装于活塞上端，二者通过缸体内侧的接电线与能量收集模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于水锤效应的智能水表取能装置，其特征在于，所述缸体内部充有封闭气体，用于与弹簧共同作用以抵抗水压对活塞的推动作用。
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