CN112609793A - 一种具有锥齿轮动力机构的排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有锥齿轮动力机构的排水系统，包括双层排水篦子、传动机构、动力机构和排出机构。动力机构为传动机构提供动力，驱使双层排水篦子做相对剪切运动。动力机构包括水轮机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮以及若干连接杆。水轮机通过一段竖直的连接杆固定连接下方的第一锥齿轮，竖向的第一锥齿轮啮合于横向的第二锥齿轮，第二锥齿轮通过一段水平连接杆固定连接横向的第三锥齿轮，第三锥齿轮啮合于竖向的第四锥齿轮，第四锥齿轮通过一段竖直的连接杆连接传动机构；水轮机通过水流或者电力来驱动。本排水系统通过相互啮合的四个锥齿轮传递水轮机的机械能，为双层排水篦子的剪切运动提供有力保障。

Description

一种具有锥齿轮动力机构的排水系统

技术领域

本发明涉及地面排水装置领域，具体涉及一种排水系统的动力结构。

背景技术

专利CN202020232700.4公开一种增压排水系统，其说明书第1页记载了驱动组件包括竖直设置且连接于所述水轮机的输出轴、水平设置并穿出所述竖直段且传动连接于所述输出轴的连接轴，以及竖直设置且传动连接于所述连接轴的输入轴，所述传动盘同轴设置于所述输入轴，所述输出轴和所述连接轴之间为锥齿轮连接，所述连接轴和所述输入轴之间为涡轮蜗杆连接。其通过驱动组件实现将转动变为栅板的直线往复运动。其采用的涡轮蜗杆连接的输出结构不能很好的传动转动矩，驱动组件的驱动效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是背景方案中的增压排水系统，存在的驱动组件驱动效率低的问题，为了解决该技术问题，本发明提供了一种具有锥齿轮动力机构的排水系统，所述排水系统包括双层排水篦子、传动机构、动力机构和排出机构。所述动力机构连接于所述传动机构，所述动力机构为所述传动机构提供动力，所述传动机构连接于所述双层排水篦子，所述传动机构驱使所述双层排水篦子做相对剪切运动，所述双层排水篦子剪切后的水和垃圾部分通过所述排出机构排入下水道。所述动力机构包括水轮机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮以及若干连接杆。水轮机通过一段竖直的连接杆固定连接下方的第一锥齿轮，竖向的第一锥齿轮啮合于横向的第二锥齿轮，第二锥齿轮通过一段水平连接杆固定连接横向的第三锥齿轮，第三锥齿轮啮合于竖向的第四锥齿轮，第四锥齿轮通过一段竖直的连接杆连接所述传动机构；水轮机通过水流或者电力来驱动。

通过竖向转横向再转竖向的四个锥齿轮之间的啮合传动，动力机构将水轮机的转动机械能高效输送至传动机构，相比背景方案，提高了驱动效率。

作为本发明的具有锥齿轮动力机构的排水系统的进一步改进，所述动力机构还包括增压螺旋桨，增压螺旋桨设置于水轮机的正上方。增压螺旋桨包括三片扇叶和中心轴，三片扇叶连接在中心轴上。水轮机具有一中心竖直杆，增压螺旋桨的中心轴可旋转的套接在水轮机的中心竖直杆上，所述双层排水篦子剪切后的部分水流向下冲击所述增压螺旋桨。增压螺旋桨由电力驱动，三片扇叶转动造成负压，使水流快速通过扇叶缝隙，并快速冲击下方的水轮机，水流的机械能转化为水轮机的机械能。增加螺旋桨增加了水流的机械能，并以此增加了水轮机的机械能，提高了双层排水篦子做相对剪切运动来剪切垃圾的效率。

作为上述安装有增压螺旋桨的具有锥齿轮动力机构的排水系统的进一步改进，所述排水系统还包括外罩和支撑板，支撑板固定于外罩内；双层排水篦子的上层排水篦子设置于外罩的顶面，所述传动机构固定在支撑板上方，所述动力机构和所述排出机构均连接于支撑板下方。

作为上述安装有支撑板的具有锥齿轮动力机构的排水系统的进一步改进，所述支撑板上设置有方形阵列小孔，经过所述双层排水篦子的水流从所述方形阵列小孔向下经过增压螺旋桨的扇叶缝隙。方形阵列小孔能过滤较大的垃圾，使通过的水流均能顺利通过增压螺旋桨的扇叶缝隙。

作为本发明的具有锥齿轮动力机构的排水系统的进一步改进，第一锥齿轮和第四锥齿轮形状和大小相同，第二锥齿轮和第三锥齿轮形状和大小相同。设置四个锥齿轮对称相等，提高能量传递的稳定性。

作为本发明的具有锥齿轮动力机构的排水系统的进一步改进，每个锥齿轮和连接杆之间均通过H7/h6孔轴配合固定，结构简单且牢固。

作为本发明的具有锥齿轮动力机构的排水系统的进一步改进，第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮和第四锥齿轮的锥齿均只分布于锥面的周缘，锥面的中心为平面，以用于连接其他结构。

作为上述锥齿均只分布于锥面的周缘的排水系统的进一步改进，第四锥齿轮和所述传动机构之间连接的竖直连接杆还向下穿过第四锥齿轮并通过轴承座连接于排水系统的底面，为第四锥齿轮提供支撑。

作为上述锥齿均只分布于锥面的周缘的排水系统的进一步改进，第一锥齿轮的下方设置有中位支撑柱，所述中位支撑柱的下端固定在排水系统的底面；连接水轮机和第一锥齿轮的竖直连接杆还向下穿过第一锥齿轮并通过轴承座连接在所述中位支撑柱上端，为第一锥齿轮提供支撑。

作为上述设置中位支撑柱的排水系统的进一步改进，第二锥齿轮背离第三锥齿轮一侧的中心平面上连接一根水平连接杆，这段水平连接杆可转动的穿过所述中位支撑柱，为第二锥齿轮和第三锥齿轮提供支撑。

本排水系统通过相互啮合的四个锥齿轮结构，实现动力的传递，结构稳定，能量传递效率高，为双层排水篦子的剪切运动提供有力保障。

附图说明

图1为本发明的排水系统整体装配示意图。

图2为图1中的排水系统去除外罩后，内部的排水装置的结构示意图。

图3为图2中圆柱形排水篦子和长条矩形排水篦子的传动机构的放大图。

图4为本发明排水系统的动力机构结构示意图。

图5为图4中的增压螺旋桨的俯视图。

图6为本发明的排出机构在排水系统中的仰视角结构示意图。

附图标记：外罩1，地面排水篦子2，圆柱形排水篦子3，长条矩形排水篦子4，末端凸圆柱31，曲柄5，圆盘6，内凸圆柱61，外盘7，外凸圆柱71，滑槽72，支撑板8，左侧大圆孔81，方形阵列小孔82，右侧大圆孔83，垃圾透过板9，垃圾集纳箱10，增压螺旋桨11，水轮机12，第一锥齿轮13，中位支撑柱130，第二锥齿轮14，第三锥齿轮15，第四锥齿轮16，轴承座160，左履带17，右履带18，低位履带轮19，中位履带轮20，高位履带轮21，隔层22。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、"底”、“内”、“外"、“顺时针”、“逆时针”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

实施例1

本发明的排水系统包括双层排水篦子、下层排水篦子的传动机构、动力机构和排出机构。如图1所示，为本发明的排水系统整体装配示意图，该排水系统安装于地面下。图1的排水系统包含外罩1以及内部的排水装置。外罩1顶面设置有地面排水篦子2，地面排水篦子2与地面平齐，用于渗漏地面水和垃圾，以排入下水道中。

图2为图1中的排水系统去除外罩1后，内部的排水装置的结构示意图。该内部的排水装置包括位于地面排水篦子2正下方的下层排水篦子，两层排水篦子近距离设置，间距设置为1～10cm，以用于做有效剪切运动。该下层排水篦子呈长条形的U形槽结构，长条形的U形槽内间隔固定设置有圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4，下层排水篦子的外侧面还设有一凸出的滑块。圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4能整体受驱动而来回移动，以对从地面排水篦子2落下的固体垃圾进行切割剪碎，减少进入下水道的垃圾堆积。

图3为图2中圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4的传动机构的放大图。该圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4来回移动的传动机构包括一曲柄5、圆盘6和外盘7。圆盘6契合的装入外盘7上开设的圆槽中，圆盘6可由动力机构驱动而在圆槽内转动。圆盘6的上表面靠近边缘处设有一内凸圆柱61，外盘7非位于圆槽的上表面设有一外凸圆柱71，外盘7的外侧面开设有滑槽72，外凸圆柱71设在远离滑槽72的一侧。下层排水篦子的滑块嵌入所述滑槽72中，滑块可以受外力而在滑槽72中滑动。

下层排水篦子的U形槽内，位于圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4之间设有一末端凸圆柱31。曲柄5为条形结构，水平放置，曲柄5设有三段纵向穿透的孔，该三段孔从一端到另一端依次为第一段孔、第二段孔和第三段孔。第一段孔为圆柱形，直径与所述外凸圆柱71一致，外凸圆柱71向上穿入该第一段孔；第二段孔为条形，其宽度和内凸圆柱61的直径相同，内凸圆柱61向上穿入该第二段孔，可在该条形孔内滑动；第三段孔为末端开口的条形孔，其宽度和末端凸圆柱31的直径相同，末端凸圆柱31向上穿入该末端开口的条形孔。

圆盘6受其下端连接的动力机构驱动而转动，内凸圆柱61随之做圆周运动，内凸圆柱61的圆周运动带动曲柄5以外凸圆柱71为近似圆心做扇形转动，带动末端凸圆柱31在曲柄5的第三段孔内来回移动，曲柄5末端的移动轨迹成为该扇形转动图形的圆弧。由于下层排水篦子的滑块被限制在滑槽72中，故末端凸圆柱31相对于滑槽72做来回直线移动，相应的，圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4沿滑槽72作来回直线移动。从而圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4相对于固定的地面排水篦子2做来回直线运动，且圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4的栅线垂直于地面排水篦子2的栅线，因而该来回运动能够有效切割树枝等硬脆物，有效避免排水口被枯树叶、枯树枝等杂物堆积堵住，导致不能正常排水的问题。其中，长条矩形排水篦子4有锐利的刃边，容易剪碎垃圾，圆柱形排水篦子3相对于地面排水篦子2的剪切运动也能剪碎垃圾，也容易透过垃圾，减少垃圾滞留。由以上可知，该传动机构的作用是将圆盘6的圆周运动转化为圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4的来回直线运动。

如图2所示，本发明的排水系统还包括一支撑板8，外盘7和下层排水篦子均安装在支撑板8上，支撑板8固定在外罩1上。支撑板8上开设有三组孔，该三组孔临近于下层排水篦子，用于排泄剪切后的垃圾和水。第一组孔为一个左侧大圆孔81，临近圆柱形排水篦子3。第二组孔为中部方形阵列小孔82。第三组孔为一个右侧大圆孔83，临近长条矩形排水篦子4。其中，流入中部方形阵列小孔82的水和细小垃圾流向排水系统的动力机构，水流的机械能将转化为动力机构的机械能，流入左侧大圆孔81和右侧大圆孔83的水和垃圾流向排水系统的排出机构。

如图4所示，为图1中的动力机构的放大示意图。本发明排水系统的动力机构包括增压螺旋桨11、水轮机12、第一锥齿轮13、第二锥齿轮14、第三锥齿轮15、第四锥齿轮16以及连接杆。增压螺旋桨11通过管道(图5中未示出)连接上方的方形阵列小孔82。增压螺旋桨11的俯视结构如图5所示，其包括三片扇叶、中心轴、固定于中心轴的十字架以及外周保护圈套。水轮机12的中心为一段竖直连接杆，增压螺旋桨11通过其中心轴可旋转的套接在水轮机12的竖直连接杆上。增压螺旋桨11由电力驱动，三片扇叶转动造成负压，使水流快速通过扇叶缝隙，并快速冲击下方的水轮机12，水流推动水轮机12旋转，水流的机械能转化为水轮机12的机械能，而且当需要排走的积水变多时，增大的水流会加速水轮机12的旋转，让下层排水篦子往复运动的频率加大，利于疏导垃圾。水轮机12中心的竖直连接杆固定连接于下方的第一锥齿轮13，从而水轮机12能驱动第一锥齿轮13转动。竖向的第一锥齿轮13啮合于横向的第二锥齿轮14，第二锥齿轮14通过一段水平连接杆固定连接横向的第三锥齿轮15，第三锥齿轮15啮合于竖向的第四锥齿轮16，第四锥齿轮16上方固定连接一段竖直的连接杆，该竖直的连接杆通过轴承穿过外盘7并固定连接于圆盘6。第四锥齿轮16连接圆盘6的竖直连接杆还向下穿过第四锥齿轮16并通过轴承座160连接于外罩1内部设置的隔层22上(隔层22如图1)，为第四锥齿轮16提供支撑。第一锥齿轮13、第二锥齿轮14、第三锥齿轮15、第四锥齿轮16相互啮合的锥面只限于齿轮外周，而锥齿轮的中心位置均为平面型未接触。第一锥齿轮13的正下方设置有中位支撑柱130，该中位支撑柱130的下端固定在隔层22上，连接水轮机12和第一锥齿轮13的竖直连接杆还向下穿过第一锥齿轮13中心并通过轴承座连接在中位支撑柱130上端。

通过以上连接结构，水流推动水轮机12旋转，第一锥齿轮13随之转动，驱动第二锥齿轮14转动，第三锥齿轮15随之同轴转动，驱动第四锥齿轮16转动，从而推动圆盘6在外盘7的圆槽内旋转，又通过圆盘6上固定的内凸圆柱61和滑动连接的曲柄5，通过曲柄5所在的传动机构的协同作用，使得圆柱形排水篦子3和长条矩形排水篦子4做来回直线移动，从而与上方固定的地面排水篦子2配合做剪切运动，能剪碎从地面排水篦子2流入的固体垃圾，达到碎化、清理垃圾的目的。上述锥齿轮和与之固定的连接杆之间可以通过H7/h6孔轴配合固定。其中，第一锥齿轮13和第四锥齿轮16形状和大小相同，第二锥齿轮14和第三锥齿轮15形状和大小相同。

如图6所示，其中包括排出机构的仰视角示意图。本发明的排出机构包括双排放管、双履带、履带轮、履带轮连接杆、垃圾透过板9、垃圾集纳箱10。双履带平行排列，大小相等，相对于水平面均呈倾斜15°角设置，双履带由上述的动力机构驱动转动。双履带按方位分为左履带17和右履带18，每组履带内部均设置有三个履带轮，三个履带轮平行且在同一倾斜的直线上，两组共六个履带轮的大小均相等。由于履带相对于水平面呈倾斜设置，所以三个履带轮也呈从低到高设置，包括低位履带轮19、中位履带轮20和高位履带轮21，履带上表面由低位履带轮19转向高位履带轮21，履带下表面由高位履带轮21转向低位履带轮19。其中，左履带17的中位履带轮20固定在第二锥齿轮14和第三锥齿轮15之间的水平连接杆外部，随该水平连接杆同步转动。由于上述竖向的第一锥齿轮13啮合于横向的第二锥齿轮14，其啮合的锥面只限于齿轮外周，而两锥齿轮的中心位置均为平面型未接触，从而设置有，第二锥齿轮14的中心平面固定连接一根水平的连接杆，该水平连接杆可转动的穿过中位支撑柱130并固定于右履带18的中位履带轮20的端面上，从而两中位履带轮20实现同轴同步转动。其中，第二锥齿轮14的转动方向为，以正面朝向其中心平面看为顺时针旋转，从而为带动履带上表面从低位往高位移动。左履带17的低位履带轮19和右履带18的低位履带轮19之间通过一段水平连接杆过盈配合固定连接而实现同轴同步转动，该水平连接杆由一根较矮的支撑柱支撑，该支撑柱也固定在外罩1内部设置的隔层22上。左履带17的高位履带轮21和右履带18的高位履带轮21之间也通过一段水平连接杆过盈配合固定连接而实现同轴同步转动，该水平连接杆由一根较高的支撑柱支撑在垃圾集纳箱10中。在履带的运转过程中，中位履带轮20为主动轮，低位履带轮19和高位履带轮21为从动轮。高位履带轮21作为履带的输送末端，大垃圾将从此处履带落入下方的垃圾集纳箱10中。垃圾集纳箱10向下穿透所述隔层22，抵接于外罩1的内底面，并侧向穿出外罩1的侧壁，大垃圾将通过垃圾集纳箱10中流出外罩1，可由人工收集进一步处理。

在排出机构中，左侧大圆孔81连接一根排放管至左履带17上方，右侧大圆孔83连接另一排放管至右履带18上方。垃圾透过板9竖直设在两低位履带轮19外侧，下端连接于外罩1内部的隔层22。垃圾透过板9作为外罩1的侧壁，其上设置有栅格孔，用于透过垃圾，栅格可设置为正方形，边长可为3～10cm。

从左侧大圆孔81和右侧大圆孔83通过排放管排放至履带上方的垃圾，由于履带表面对大垃圾有一定的吸附能力，在履带的转动过程中，大垃圾被吸附在履带上，随履带斜向上运转，落入垃圾集纳箱10中。未被履带吸附的垃圾和水向下流动并脱离履带，透过垃圾透过板9的栅格孔进入下水道中。

实施例2

作为本发明的排水系统的第二种实施方式，支撑板8上开设的三组孔种均安装虹吸式雨水斗，以加大水流速度，增大动力输送，提高水轮机12的转动机械能，其他结构与实施例1相同。

本发明不限于以上方案，例如本发明也可以不设置增压螺旋桨11，由电直接驱动水轮机12转动来提供排水篦子的剪切动力和履带转动的动力。

Claims (10)

1.一种具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：所述排水系统包括双层排水篦子、传动机构、动力机构和排出机构；所述动力机构连接于所述传动机构，所述传动机构连接于所述双层排水篦子，所述传动机构驱使所述双层排水篦子做相对剪切运动，所述双层排水篦子剪切后的水和垃圾部分通过所述排出机构排入下水道；所述动力机构包括水轮机(12)、第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)、第三锥齿轮(15)、第四锥齿轮(16)以及连接杆；水轮机(12)通过一段竖直的连接杆固定连接下方的第一锥齿轮(13)，竖向的第一锥齿轮(13)啮合于横向的第二锥齿轮(14)，第二锥齿轮(14)通过一段水平连接杆固定连接横向的第三锥齿轮(15)，第三锥齿轮(15)啮合于竖向的第四锥齿轮(16)，第四锥齿轮(16)通过一段竖直的连接杆连接所述传动机构；水轮机(12)通过水流或者电力来驱动。

2.根据权利要求1所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：所述动力机构还包括增压螺旋桨(11)，增压螺旋桨(11)设置于水轮机(12)的正上方；增压螺旋桨(11)包括三片扇叶和中心轴，三片扇叶连接在中心轴上；水轮机(12)具有一中心竖直杆，增压螺旋桨(11)的中心轴可旋转的套接在水轮机(12)的中心竖直杆上，所述双层排水篦子剪切后的部分水流向下冲击所述增压螺旋桨(11)，增压螺旋桨(11)由电力驱动，三片扇叶转动造成负压，使水流快速通过扇叶缝隙，并快速冲击下方的水轮机(12)，水流的机械能转化为水轮机(12)的机械能。

3.根据权利要求2所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：所述排水系统还包括外罩(1)和支撑板(8)，支撑板(8)固定于外罩(1)内；双层排水篦子的上层排水篦子设置于外罩(1)的顶面，所述传动机构固定在支撑板(8)上方，所述动力机构和所述排出机构均连接于支撑板(8)下方。

4.根据权利要求3所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：所述支撑板(8)上设置有方形阵列小孔(82)，经过所述双层排水篦子的水流从所述方形阵列小孔(82)向下经过增压螺旋桨(11)的扇叶缝隙。

5.根据权利要求1所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：第一锥齿轮(13)和第四锥齿轮(16)形状和大小相同，第二锥齿轮(14)和第三锥齿轮(15)形状和大小相同。

6.根据权利要求1所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：每个锥齿轮和连接杆之间均通过H7/h6孔轴配合固定。

7.根据权利要求1所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)、第三锥齿轮(15)和第四锥齿轮(16)的锥齿均只分布于锥面的周缘，锥面的中心为平面。

8.根据权利要求7所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：第四锥齿轮(16)和所述传动机构之间连接的竖直连接杆还向下穿过第四锥齿轮(16)并通过轴承座(160)连接于排水系统的底面。

9.根据权利要求7所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：第一锥齿轮(13)的下方设置有中位支撑柱(130)，所述中位支撑柱(130)的下端固定在排水系统的底面；连接水轮机(12)和第一锥齿轮(13)的竖直连接杆还向下穿过第一锥齿轮(13)并通过轴承座连接在所述中位支撑柱(130)上端。

10.根据权利要求9所述的具有锥齿轮动力机构的排水系统，其特征在于：第二锥齿轮(14)背离第三锥齿轮(15)一侧的中心平面上连接一根水平连接杆，这段水平连接杆可转动的穿过所述中位支撑柱(130)。

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