CN117146217A - 一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及路灯灯杆领域，尤其涉及一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆。包括灯杆本体、集水漏斗、下水管、水轮发电机、蓄电池、太阳能板；集水漏斗固定在灯杆本体的顶端，集水漏斗的开口朝上设置；下水管竖直设置，下水管沿灯杆本体内部布置，下水管的上端与集水漏斗的底部端口连接，下水管的下端与水轮发电机的输入口连接，水轮发电机与蓄电池连接，水轮发电机埋设在地面以下至少10米处，水轮发电机的输出口连接有排水管，排水管远离水轮发电机的一端插入到地下水中；太阳能板与蓄电池连接。能够实现提高雨水发电效率，适于在晴雨天使用。

Description

一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆

技术领域

本申请涉及路灯灯杆领域，尤其涉及一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆。

背景技术

现有技术中存在一些路灯灯杆配置有太阳能板，在晴天时，将太阳能转化为电能存储在蓄电池中，供晚上使用，达到节能效果，但是在雨天没有太阳光照射，因此无法在雨天发电并存储，为了能够在雨天也能够发电，现有技术中的一些灯杆上设置集水装置和水力发电装置，集水装置收集雨水并通过管路输送到水力发电装置，驱动水力发电装置中的定子和转子相对旋转，实现发电。

然而由于收集的雨水量较少，再加上雨水收集装置与水力发电装置之间的高度差较小，以水力发电装置所处的水平面为基准面，收集的雨水重力势能很小，水向下流的过程中还会受到管路的粘滞阻力，收集的雨水转为电能的效率较低，很难产生可观的电能，使用效果并不理想。现有技术中解决该问题的方式通常是加大雨水收集装置的收集口，从而收集更多的雨水，但是即使将雨水收集装置的收集口面积增大到10平方米，雨水掉入收集口后，会持续流向水力发电装置，在每一个时刻流经水力发电装置的水量以及流速还是比较小，仍然难以产生可观的电能，并且增大了集水装置会降低灯杆的稳定性，增大了灯杆的负载。

发明内容

有鉴于此，提出一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，实现提高雨天的发电量，能够适用于晴雨天气。

本申请提供了一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，包括灯杆本体、集水漏斗、下水管、水轮发电机、蓄电池、太阳能板；

所述集水漏斗固定在所述灯杆本体的顶端，所述集水漏斗的开口朝上设置；

所述下水管竖直设置，所述下水管沿所述灯杆本体内部布置，所述下水管的上端与所述集水漏斗的底部端口连接，所述下水管的下端与所述水轮发电机的输入口连接，所述水轮发电机与所述蓄电池连接，所述水轮发电机埋设在地面以下至少10米处，所述水轮发电机的输出口连接有排水管，所述排水管远离所述水轮发电机的一端插入到地下水中；

所述太阳能板与所述蓄电池连接。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆还包括压力水箱、控制器，所述压力水箱埋设在地面以下至少10米处，所述压力水箱的顶部设有进水口，所述压力水箱的底部设有出水口；

所述下水管的下端通过所述进水口伸入至所述压力水箱内部，所述下水管的下端外侧面与所述进水口的内侧面之间密封设置，所述下水管的下端安装有单向阀，所述单向阀适于向下导通且向上截止；

所述水轮发电机的输入口与所述压力水箱的出水口之间设有连通管，所述水轮发电机的输入口与所述压力水箱的出水口通过所述连通管连接，所述连通管上安装有电磁阀，所述电磁阀处于常闭状态；

所述控制器分别与所述电磁阀和所述蓄电池连接，所述控制器用于控制所述电磁阀开启或关闭，所述蓄电池为所述控制器供电。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述压力水箱内侧的顶面固定连接有气压传感器，所述气压传感器用于检测所述压力水箱内的气压，所述气压传感器与所述控制器连接，用于将检测到的所述压力水箱内的气压值传输给所述控制器，所述控制器适于根据所述压力水箱内的气压值控制所述电磁阀开启或关闭。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述灯杆本体的下端埋设在地面以下并与所述压力水箱的顶面固定连接。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述下水管的内侧面直径设置为3-5毫米。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述集水漏斗内设有滤网，所述滤网的形状为半球面状，所述滤网的开口朝下设置，所述滤网的下边缘与所述集水漏斗的内侧面固定连接，所述集水漏斗的底部端口位于所述滤网的内侧。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述蓄电池埋设在地面以下1米处。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆还包括防水机箱，所述防水机箱埋设在地面以下，所述水轮发电机固定在所述防水机箱内部。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述灯杆本体上固定连接有第一法兰盘，所述第一法兰盘水平设置，所述第一法兰盘的下表面与地面压紧配合。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，所述灯杆的下端固定连接有第二法兰盘，所述第二法兰盘水平设置，所述第二法兰盘与所述压力水箱的顶面通过螺丝紧固连接。

发明的效果

将水轮发电机埋设在地面以下能够增大集水漏斗中水与水轮发电机之间的高度差，流经水轮发电机的水流速增大，水压增大，驱动水轮发电机的叶轮旋转速度增大，实现少量的水也能够产生足够大的动力，从而提高发电效率，产生的电能一部分存储在蓄电池中，另一部分为灯杆本体上的点灯供电，集水漏斗不需要存储雨水，只需要将下落的雨水汇聚到下水管中，因此可以降低灯杆本体受到的负载，还可以适当减小集水漏斗的规格，提高灯杆本体的稳定性，太阳能板能够在晴天利用太阳能发电，产生的电能存储在蓄电池中，蓄电池在阴天或夜晚无雨天气为点灯供电，实现适于晴雨天使用。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1是本申请实施例中适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的结构示意图；

图2是本申请实施例中各电气部件的连接框图。

附图标记说明

100、下水管；102、水轮发电机；104、蓄电池；106、太阳能板；108、排水管；110、压力水箱；112、控制器；114、单向阀；116、连通管；118、电磁阀；120、气压传感器；122、滤网；124、防水机箱；126、第一法兰盘；128、第二法兰盘；130、集水漏斗；132、灯杆本体。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本申请，本领域技术人员应当理解，在下文的各实施方式中给出了众多的具体细节。没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实施方式中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段和元件未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

结合图1和图2所示，本申请提供了一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，包括灯杆本体132、集水漏斗130、下水管100、水轮发电机102、蓄电池104、太阳能板106；集水漏斗130固定在灯杆本体132的顶端，集水漏斗130的开口朝上设置；下水管100竖直设置，下水管100沿灯杆本体132内部布置，下水管100的上端与集水漏斗130的底部端口连接，下水管100的下端与水轮发电机102的输入口连接，水轮发电机102与蓄电池104连接，水轮发电机102埋设在地面以下至少10米处，水轮发电机102的输出口连接有排水管108，排水管108远离水轮发电机102的一端插入到地下水中（如图1中W所示，是地下水的水位线）；太阳能板106与蓄电池104连接。

将水轮发电机102埋设在地面（如图1中G所示）以下能够增大集水漏斗130中水与水轮发电机102之间的高度差，流经水轮发电机102的水流速增大，水压增大，驱动水轮发电机102的叶轮旋转速度增大，实现少量的水也能够产生足够大的动力，从而提高发电效率，产生的电能一部分存储在蓄电池104中，另一部分为灯杆本体132上的点灯供电（点灯未画出），集水漏斗130不需要存储雨水，只需要将下落的雨水汇聚到下水管100中，因此可以降低灯杆本体132受到的负载，还可以适当减小集水漏斗130的规格，提高灯杆本体132的稳定性（由于集水漏斗130设置在灯杆本体132的顶端，因此规格越大，风阻越大，风阻对灯杆本体132产生的水平方向的弯矩就越大，从而容易造成灯杆本体132晃动失稳），太阳能板106能够在晴天利用太阳能发电，产生的电能存储在蓄电池104中，蓄电池104在阴天或夜晚无雨天气为点灯供电，实现适于晴雨天使用。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆还包括压力水箱110、控制器112（采用PLC控制器或单片机），压力水箱110埋设在地面以下至少10米处，压力水箱110的顶部设有进水口，压力水箱110的底部设有出水口；下水管100的下端通过进水口伸入至压力水箱110内部，下水管100的下端外侧面与进水口的内侧面之间密封设置（例如焊接密封或采用胶水密封），下水管100的下端安装有单向阀114，单向阀114适于向下导通且向上截止；水轮发电机102的输入口与压力水箱110的出水口之间设有连通管116，水轮发电机102的输入口与压力水箱110的出水口通过连通管116连接，连通管116上安装有电磁阀118，电磁阀118处于常闭状态；控制器112分别与电磁阀118和蓄电池104连接，控制器112用于控制电磁阀118开启或关闭，蓄电池104为控制器112供电。

下水管100中的水在水压作用向下压入到压力水箱110内，使压力水箱110中的气压增大，控制器112没过一段时间控制电磁阀118开启一段时间，例如每隔10分钟控制电磁阀118开启10分钟，以20分钟为一个控制周期循环控制，灯杆顶端距离地面通常约为10米，水轮发电机102位于地面以下10米处，因此集水漏斗130与水轮发电机102的高度差有近20米，20米的高度差能够产生较大的压力，从而使压力水箱110内产生较大的气压，当控制器112控制电磁阀118开启时，压力水箱110中储存的水以较高的流速和较大的水压喷射并冲击水轮发电机102的叶轮，提高发电效率，增大单位体积的水冲击水轮发电机102的叶轮所产生的电能。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，压力水箱110内侧的顶面固定连接有气压传感器120，气压传感器120用于检测压力水箱110内的气压，气压传感器120与控制器112连接，用于将检测到的压力水箱110内的气压值传输给控制器112，控制器112适于根据压力水箱110内的气压值控制电磁阀118开启或关闭。

在压力水箱110内的气压大于2兆帕时，控制器112控制电磁阀118开启，当压力水箱110内的气压小于0.1兆帕时，控制器112控制电磁阀118关闭，根据压力水箱110内的气压值控制电磁阀118开启或关闭，能够保证每次开启时从压力水箱110内排出的水产生的电能趋于一致，每次发电时间也趋于一致，提高雨水发电的稳定性。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，灯杆本体132的下端埋设在地面以下并与压力水箱110的顶面固定连接。

灯杆本体132埋设在地面以下，一方面提高了灯杆本体132的根固强度，提高灯杆的稳定性，另一方面，为下水管100提供防护，避免下水管100受到地下土壤的侵蚀损坏。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，下水管100的内侧面直径设置为3-5毫米。

下水管100的横截面积越小，在压力水箱110内产生的气压越大，并且可以防止压力水箱110内的高压气体从下水管100向上冒出造成压力泄漏，但下水管100的内径不宜过小，当下水管100的内径（内侧面直径）小于2毫米时，下水管100对内侧的水流会产生较大的压降效应，不利于对压力水箱110内部增压，且下水管100内部的水流速度会降低，容易造成集水漏斗130内收集到的雨水不能及时向下流而造成溢出，这会降低所收集的雨水的利用率。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，集水漏斗130内设有滤网122，滤网122的形状为半球面状，滤网122的开口朝下设置，滤网122的下边缘与集水漏斗130的内侧面固定连接，集水漏斗130的底部端口位于滤网122的内侧。

滤网122用于过滤雨水中的颗粒物和漂浮物（例如树叶、虫子、沙粒等），避免下水管100发生堵塞。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，蓄电池104埋设在地面以下1米处。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆还包括防水机箱124，防水机箱124埋设在地面以下，水轮发电机102固定在防水机箱124内部。

防水机箱124可采用浑南凝土或包裹有塑料套的铁盒，灯杆本体132下端与压力水箱110固定连接，压力水箱110能够进一步提高灯杆本体132的根固强度，并减小灯杆本体132下沉效应，提高灯杆本体132的稳固性，施工前对灯杆本体132埋设在地面以下的部分做好防水处理（例如包裹橡胶保护层，或涂刷油漆），即可保持长期使用，不容易发生损坏，维护周期长，压力水箱110的容积越大，每次排水时所发的电量越大，当压力水箱110容积较大时，在气压作用下越容易膨胀变形，由于深埋在地面以下，地下土壤能够将压力水箱110压紧，有助于避免压力水箱110向外膨胀变形，因此压力水箱110壁厚可以适当减小，降低材料成本。优选的，灯杆本体132以地面为界，分为上下两部分，且通过第一法兰盘126焊接或用螺栓紧固连接，对下部分做防水处理，并增大下部分的壁厚，上部分损坏后，只需要对上部分进行更换维护。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，灯杆本体132上固定连接有第一法兰盘126，第一法兰盘126水平设置，第一法兰盘126的下表面与地面压紧配合。

在上述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆的一些实施方式中，灯杆的下端固定连接有第二法兰盘128，第二法兰盘128水平设置，第二法兰盘128与压力水箱110的顶面通过螺丝紧固连接。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，包括灯杆本体（132）、集水漏斗（130）、下水管（100）、水轮发电机（102）、蓄电池（104）、太阳能板（106）；

所述集水漏斗（130）固定在所述灯杆本体（132）的顶端，所述集水漏斗（130）的开口朝上设置；

所述下水管（100）竖直设置，所述下水管（100）沿所述灯杆本体（132）内部布置，所述下水管（100）的上端与所述集水漏斗（130）的底部端口连接，所述下水管（100）的下端与所述水轮发电机（102）的输入口连接，所述水轮发电机（102）与所述蓄电池（104）连接，所述水轮发电机（102）埋设在地面以下至少10米处，所述水轮发电机（102）的输出口连接有排水管（108），所述排水管（108）远离所述水轮发电机（102）的一端插入到地下水中；

所述太阳能板（106）与所述蓄电池（104）连接。

2.根据权利要求1所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆还包括压力水箱（110）、控制器（112），所述压力水箱（110）埋设在地面以下至少10米处，所述压力水箱（110）的顶部设有进水口，所述压力水箱（110）的底部设有出水口；

所述下水管（100）的下端通过所述进水口伸入至所述压力水箱（110）内部，所述下水管（100）的下端外侧面与所述进水口的内侧面之间密封设置，所述下水管（100）的下端安装有单向阀（114），所述单向阀（114）适于向下导通且向上截止；

所述水轮发电机（102）的输入口与所述压力水箱（110）的出水口之间设有连通管（116），所述水轮发电机（102）的输入口与所述压力水箱（110）的出水口通过所述连通管（116）连接，所述连通管（116）上安装有电磁阀（118），所述电磁阀（118）处于常闭状态；

所述控制器（112）分别与所述电磁阀（118）和所述蓄电池（104）连接，所述控制器（112）用于控制所述电磁阀（118）开启或关闭，所述蓄电池（104）为所述控制器（112）供电。

3.根据权利要求2所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述压力水箱（110）内侧的顶面固定连接有气压传感器（120），所述气压传感器（120）用于检测所述压力水箱（110）内的气压，所述气压传感器（120）与所述控制器（112）连接，用于将检测到的所述压力水箱（110）内的气压值传输给所述控制器（112），所述控制器（112）适于根据所述压力水箱（110）内的气压值控制所述电磁阀（118）开启或关闭。

4.根据权利要求2或3所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述灯杆本体（132）的下端埋设在地面以下并与所述压力水箱（110）的顶面固定连接。

5.根据权利要求4所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述下水管（100）的内侧面直径设置为3-5毫米。

6.根据权利要求5所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述集水漏斗（130）内设有滤网（122），所述滤网（122）的形状为半球面状，所述滤网（122）的开口朝下设置，所述滤网（122）的下边缘与所述集水漏斗（130）的内侧面固定连接，所述集水漏斗（130）的底部端口位于所述滤网（122）的内侧。

7.根据权利要求1所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述蓄电池（104）埋设在地面以下1米处。

8.根据权利要求1所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆还包括防水机箱（124），所述防水机箱（124）埋设在地面以下，所述水轮发电机（102）固定在所述防水机箱（124）内部。

9.根据权利要求1所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述灯杆本体（132）上固定连接有第一法兰盘（126），所述第一法兰盘（126）水平设置，所述第一法兰盘（126）的下表面与地面压紧配合。

10.根据权利要求4所述的适于晴雨天使用的太阳能路灯灯杆，其特征在于，所述灯杆的下端固定连接有第二法兰盘（128），所述第二法兰盘（128）水平设置，所述第二法兰盘（128）与所述压力水箱（110）的顶面通过螺丝紧固连接。