CN207210942U - 防冲刷发电桥墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防冲刷发电桥墩，针对无法利用水流动能发电的问题，提供了以下技术方案，包括混凝土墩体，混凝土墩体的外表面转动连接有泄流组件，泄流组件包括迎水部以及调节部，迎水部包括竖直的三棱柱且底面成等腰三角形，调节部包括竖直的三棱柱且底面成直角三角形，调节部内设有发电组件，发电组件包括多个水轮、发电机以及传动机构。通过迎水部与调节部的阻水面积不一致以调节迎水部正对水流冲击方向，水流通过泄流组件缓冲的同时，水流沿着泄流组件流动并带动水轮转动，进而水轮的转动通过传动机构传动至发电机中，充分利用自然水流的能量，达到环保的效果。

Description

防冲刷发电桥墩

技术领域

本实用新型涉及一种桥墩，更具体地说，它涉及一种防冲刷发电桥墩。

背景技术

桥墩等混凝土机构位于主泓线上，阻水面积较大，受到较大的水流冲刷作用，并处于动水环境中，更容易被氯离子硫酸根侵蚀和发生碳化作用，还会受到携带泥沙的山洪和来自上游河流中漂浮物的撞击，采用力学性能优异及低渗水、干缩自收缩小、耐侵蚀耐磨损的高性能水工混凝土仍会出现混凝土磨蚀、剥落、露筋等破坏，大大缩短桥梁下部机构的使用寿命。因此，提高桥墩结构物抵抗冲刷磨蚀和撞击的能力十分必要。

在防冲刷的同时，水流的能量是十分巨大的，若加以利用将能更好实现环保。

目前，申请号为201621218071的中国专利公开了一种山区斜交桥桥墩防冲刷防撞装置，它包括套装在桥墩上的格栅式装置，格栅式装置与桥墩之间设置有若干橡胶减震珠，其中，格栅式装置有两个V型结构的装置相对设置构成，V型结构的装置内壁与橡胶减震珠之间设置有若干格栅。

这种山区斜交桥桥墩防冲刷防撞装置虽然能导流河水，但河水从该装置的侧壁直接流走，强大的水流冲击能没有加以利用，造成资源浪费，还有改进空间。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种防冲刷发电桥墩，具有利用冲刷水流的动能发电的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种防冲刷发电桥墩，包括混凝土墩体,所述混凝土墩体的外表面转动连接有绕混凝土墩体轴心线转动的泄流组件，所述泄流组件包括沿混凝土墩体径向延伸的用于与水流迎面冲击以破开水流的迎水部以及相对于混凝土墩体远离迎水部向外延伸的调节部，所述迎水部包括竖直的三棱柱且底面成等腰三角形，所述调节部包括竖直的三棱柱且底面成直角三角形，所述调节部两侧壁的面积大于迎水部两侧壁的面积，所述调节部内设有发电组件，所述发电组件包括多个转动连接在调节部的侧壁上随水流流动以绕竖直方向转动的水轮以及发电机，所述发电组件还包括用于传导多个水轮的转动能至发电机的传动机构。

采用上述技术方案，通过迎水部与调节部的阻水面积不一致以使调节部总是受到更大的冲击力，进而调节迎水部正对水流冲击方向，以使泄流组件始终位于水阻最低的位置，当水流正对调节部冲击时，由于调节部导流水流的两个侧壁的阻水面积不一致，使得与混凝土墩体相切的侧壁总是受到较少的冲击力，以使泄流组件发生转动，进而调节迎水部正对水流冲击方向，通过泄流组件实现减少水流对混凝土桥墩冲击力的效果，水流通过泄流组件缓冲的同时，水流沿着泄流组件流动并带动水轮转动，进而水轮的转动通过传动机构传动至发电机中，实现收集水流流动的动能进而转换为水轮的转动的动能，进而通过发电机转换为电能的效果，充分利用自然水流的能量，达到环保的效果。

优选的，所述调节部的侧壁上设有沿水平方向朝调节部内凹的水轮槽，所述水轮转动连接在水轮槽内且水轮的轴心位于水轮槽内。

采用上述技术方案，水轮转动连接在水轮槽内，使得水轮只有部分伸出调节部外，水轮的轴心位于水轮槽内，使得水轮只有少于一半的部分受到水流冲击，使得水轮总是向一个方向转动，以提高发电的连续性。

优选的，所述传动机构包括位于水轮槽的上方与水轮的轴心固定连接的第一锥齿轮以及与第一锥齿轮配合以连接相对的两个水轮的传动蜗杆，所述传动蜗杆的两端设有与第一锥齿轮配合的第二锥齿轮，所述传动蜗杆上设有相配合的蜗轮，多个所述蜗轮的中心同时固定连接有连接至发电机传动轴。

采用上述技术方案，通过第一锥齿轮传动水轮的转动方向，通过第二锥齿轮将相对的位于调节部两侧壁上的水轮相反的传动方向传递为同向转动，通过多个蜗轮蜗杆配合以进一步将所有水轮的转动能集中并传导至传动轴上，进而传导至发电机上以发电，以更好的收集水流流动的动能。

优选的，所述迎水部的表面设有高耐磨聚氨酯层。

采用上述技术方案，由于聚氨酯材料的高耐磨性，保护迎水部在长时间与水流直接摩擦的过程中减少磨损。

优选的，所述迎水部远离混凝土墩体的端部为圆角，所述调节部远离混凝土墩体的端部为圆角。

采用上述技术方案，通过迎水部与调节部远离混凝土墩体的端部设置圆角以减少水流对其端部冲击的磨损。

优选的，所述迎水部与调节部连接处的外壁为圆角。

采用上述技术方案，通过迎水部与调节部连接处的外壁设置圆角以减少水流对其冲击的磨损。

优选的，所述混凝土墩体的外表面位于泄流组件的上方滑动连接有在竖直方向滑动的防撞组件，所述防撞组件包括若干滑动连接在混凝土墩体上的支撑板以及若干与支撑板铰接且与混凝土墩体的径向成一定夹角的缓冲板，相邻所述缓冲板之间固定连接有弹性件，所述缓冲板远离支撑板的一端转动连接有绕竖直方向转动的滚动件，多个所述滚动件外包围有首尾连接的带状弹性缓冲件，所述防撞组件还包括固定在底部的浮动件。

采用上述技术方案，通过在泄流组件的上方设置防撞组件，船只撞击混凝土墩体时首先撞击带状弹性缓冲件，带状弹性缓冲件缓冲掉部分冲击力，同时带状弹性缓冲件发生形变进而拉动所有缓冲板以使相邻的缓冲板靠近，进而压缩弹性件，通过弹性件缓冲冲击力，由于缓冲板与支撑板铰接，冲击力绝大部分通过缓冲板传导至弹性件上，混凝土墩体所受冲击力较少，有效的保护混凝土墩免受冲击破坏，通过带状弹性缓冲件与滚动件配合，船只沿混凝土墩体切线方向的冲击力随带状弹性缓冲件的转动而缓冲，同时通过弹性件的回弹力使缓冲板向外回弹或通过带状弹性缓冲件收紧缓冲板以使缓冲板端部运动进而推动船只以改变船只方向，以实现船只从多个方向撞击皆可改变船只方向以较好的缓冲撞击力，通过浮动件使防撞组件始终浮于水面上，使得防撞组件始终处于与船只接触的最佳位置。

优选的，所述缓冲板为圆弧状，多个所述缓冲板的弯曲方向一致。

采用上述技术方案，缓冲板为圆弧状可更好的契合防撞组件的圆形设置，通过圆弧更好的导向船只以使船只转向。

优选的，所述弹性件包括处于挤压状态的弹簧。

采用上述技术方案，通过处于挤压状态的弹簧以更好的限制相邻缓冲板靠近，以使相邻缓冲板始终处于欲远离的状态，更好的回弹以改变船只方向。

优选的，所述带状弹性缓冲件包括处于拉伸状态的皮带。

采用上述技术方案，通过处于拉伸状态的皮带以更好的限制相邻缓冲板远离，同时皮带受到冲击变形时能及时拉紧缓冲板以更好的通过弹性件缓冲冲击力。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：缓冲水流对混凝土墩体的冲击力，充分收集水流的动能，利用水流的动能发电，资源利用实现环保，缓冲船只对混凝土墩体的冲击，改变船只的运动方向以减少冲击力等。

附图说明

图1为本实用新型中防冲刷发电桥墩的整体结构示意图；

图2为本实用新型中防冲刷发电桥墩隐去部分混凝土墩体的结构示意图；

图3为本实用新型中防冲刷发电桥墩隐去泄流组件部分的结构示意图；

图4为图3中A部的放大示意图；

图5为本实用新型中防撞组件的结构示意图；

图6为图5中B部的放大示意图。

图中：1、混凝土墩体；11、滑槽；12、轴承；2、防撞组件；21、缓冲板；22、滚动件；221、凸缘；222、辊筒支架；23、带状弹性缓冲件；24、弹性件；25、浮动件；26、支撑板；27、滑块；3、泄流组件；31、迎水部；311、聚氨酯层；32、调节部；321、水轮；322、转轴；323、水轮槽；4、传动机构；41、第一锥齿轮；42、第二锥齿轮；43、蜗杆；44、肋板；45、蜗轮；46、传动轴；47、转轮；48、传动皮带；49、发电机；5、发电组件。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本实用新型进行详细描述。

一种防冲刷发电桥墩，参照图1，包括混凝土墩体1以及滑动连接在混凝土墩体1上沿竖直方向滑动的防撞组件2。

参照图2、图5以及图6，混凝土墩体1上沿竖直方向开有滑槽11，滑槽11包括截面为梯形的梯形槽，滑槽11有多个且均布在混凝土墩体1的圆周方向上，防撞组件2包括截面为梯形的滑块27，滑块27与滑槽11数量一致且与滑槽11间隙配合，防撞组件2通过滑块27卡接在滑槽11内以滑动连接在混凝土墩体1上且沿滑槽11滑动。

防撞组件2还包括与滑块27固定连接的支撑板26，支撑板26沿混凝土墩体1的径向向外延伸，支撑板26与滑块27数量一致，支撑板26远离混凝土墩体1的一端铰接有缓冲板21，缓冲板21为圆弧板，缓冲板21与支撑板26数量一致，所有的缓冲板21弯曲的方向一致，相邻缓冲板21之间连接有弹性件24，本实施例中弹性件24为机械弹簧，其他实施例中可为空气弹簧、弹性体等。

弹性件24处于挤压状态以限制相邻缓冲板21靠近，缓冲板21远离支撑板26的端部一体连接有辊筒支架222，辊筒支架222内转动连接有绕竖直方向转动的滚动件22，本实施例中滚动件22为辊筒，其他实施例中可为滚珠、滚轮等，滚动件22的数量与缓冲板21的数量一致。

滚动件22外设有包围所有滚动件22且首尾相连的带状弹性缓冲件23，本实施例中带状弹性缓冲件23为高弹性的聚氨酯皮带，其他实施例可为橡胶皮带、纤维皮带等，带状弹性缓冲件23处于拉伸状态以限制相邻缓冲板21远离，通过弹性件24与带状弹性缓冲件23配合使得缓冲板21处于稳定状态，滚动件22长度方向的两端一体连接有沿滚动件22径向向外延伸的凸缘221，带状弹性缓冲件23卡接在滚动件22的两凸缘221之间以防止跑偏。

防撞组件2的下端固定连接有浮动件25，本实施例中浮动件25包括防聚氨酯气囊，其他实施例中可为橡胶气囊、泡沫等，浮动件25的浮力恰能使防撞组件2漂浮在水面上，通过浮动件25给予防撞组件2浮力以使防撞组件2随水位变化而沿滑槽11上下滑动。

参照图2、图3以及图4，浮动件25的下方设有转动连接在混凝土墩体1上的泄流组件3，泄流组件3与混凝土墩体1的连接面上设有向内延伸的轴承槽（图中未示出），轴承槽内设有套接在混凝土墩体1上的轴承12，泄流组件3通过轴承12绕混凝土墩体1的轴心线转动，轴承12与混凝土墩体1过盈配合，配合轴承槽以限制泄流组件3在竖直方向上的滑移。

泄流组件3包括沿混凝土墩体1径向向外延伸的迎水部31，迎水部31为三棱柱体，迎水部31与混凝土墩体1连接的一面内凹以与混凝土墩体1的外表面配合，迎水部31的上下底面为类等腰三角形且与混凝土墩体1连接的底边内凹成圆弧状，迎水部31远离混凝土墩体1的端部为圆角以减少端部切割水流的磨损，迎水部31疏导水流的两侧面上固定连接有高耐磨的聚氨酯层311以减少水流冲刷磨损。

相对混凝土墩体1远离迎水部31的一端与迎水部31一体连接有调节部32，调节部32为三棱柱体，调节部32与混凝土墩体1连接的一面内凹以与混凝土墩体1的外表面配合，调节部32的上下底面为类直角三角形且与混凝土墩体1连接的底边内凹成圆弧状，调节部32远离混凝土墩体1的端部为圆角以减少端部受水流冲刷磨损，调节部32与迎水部31连接处的外壁为圆角以减少水流冲刷磨损。

调节部32远离混凝土墩体1的端部与混凝土墩体1的轴心的垂直距离大于迎水部31远离混凝土墩体1的端部与混凝土墩体1的轴心的垂直距离，通过调节部32的阻水面积大于迎水部31的阻水面积以使调节部32受到更大的冲击力以转动泄流组件3，使得迎水部31始终正对水流以破开水流，通过调节部32导流水流的两侧壁面积不等，使得水流正对调节部32的端部冲击时，调节部32两侧壁受力不等以发生偏转进而调整迎水部31正对水流冲击的方向。

调节部32内设有发电组件5，调节部32导流水流的两侧壁上开有水轮槽323，发电组件5包括转动连接在水轮槽323内绕竖直方向转动的水轮321，水轮321有多个，位于调节部32两侧壁的水轮321一一相对，水轮321的高度小于调节部32的高度，水轮321的轴心线位于水轮槽323内，水轮321的轴心处设有转轴322，调节部32内位于水轮槽323的上方设有齿轮空腔，转轴322的下端转动连接在水轮槽323的内壁上，转轴322的上端贯穿水轮槽323插入齿轮空腔内，发电组件5还包括用传动水轮321的转动的传动机构4，传动机构4包括设在齿轮空腔内与转轴322固定连接的第一锥齿轮41，第一锥齿轮41水平设置。

第一锥齿轮41上咬合有竖直设置的第二锥齿轮42，相对的齿轮空腔之间设有连通的杆空腔，相对的水轮321上的第二锥齿轮42间固定连接有蜗杆43，蜗杆43位于杆空腔内，杆空腔内还固定连接有与蜗杆43转动连接的肋板44，杆空腔的上方连通有轮空腔，蜗杆43上咬合有蜗轮45，蜗轮45位于轮空腔内，多个轮空腔之间连通有轴空腔，多个蜗轮45的中心处固定连接有传动轴46，传动轴46位于轴空腔内，传动轴46与蜗杆43垂直，最接近混凝土墩体1的轮空腔下方开设有发电空腔，发电空腔内固定连接有发电机49，传动轴46靠近混凝土墩体1的一端固定连接有转轮47，转轮47与发电机49通过传动皮带48连接，通过第一锥齿轮41与第二锥齿轮42配合将位于调节部32两侧壁上的水轮321相反的转动转换成第二锥齿轮42的同向转动，进而带动蜗杆43配合蜗轮45，最终将转动通过传动轴46传递至发电机49以发电。

综上所述，船只撞击混凝土墩体1时，首先冲击带状弹性缓冲件23，带状弹性缓冲件23将进一步绷紧以使所有缓冲板21同时收紧，进而通过所有弹性件24进行缓冲，在此缓冲过程中，冲击力几乎全部通过弹性件24吸收，对混凝土墩体1的冲击较少。

船只撞击后带状弹性缓冲件23后还会有沿带状弹性缓冲件23切线方向的冲击，带状弹性缓冲件23将跟随船只运动而绕混凝土墩体1的轴心线转动，进而带动滚动件22绕自身轴心线转动，进而缓冲船只的冲击并改变船只的运动方向，逐步瓦解船只对混凝土墩体1的冲击。

当船只沿混凝土墩体1的径向撞击时，船只对混凝土墩体1只产生沿径向的冲击力，此时，由于带状弹性缓冲件23变形进而收缩缓冲板21，由于缓冲板21铰接在支撑板26上，相邻缓冲板21靠近时带动辊筒沿混凝土墩体1的圆周移动进而辊筒推动船只头部，使得船只的方向发生偏移，进而改变船只撞击的方向，以重现上述缓冲过程。

当水流冲击混凝土墩体1时，由于调节部32与迎水部31的阻水面积不一致，调节部32将受到更多的冲击力以调节迎水部31正对水流冲击的方向，使得泄流组件3始终处于水阻最小的状态，同时导流水体流动方向以缓冲水流对混凝土墩体1的冲刷力度。

当水流沿径向直接冲击调节部32时，由于调节部32导流水流的两侧壁面积不一致且角度部一致，使得与混凝土墩体1的直径成直角的一面总是受到更小的冲击力，以使得调节部32被水流推动以带动泄流组件3绕混凝土墩体1转动，进而调节迎水部31正对水流冲击方向，使的泄流组件3总是通过迎水部31抵抗水流冲击。

当水流沿着泄流组件3流动时，冲击水轮321带动水轮321转动，由于水流的轴心位于水轮槽323内，使得水轮321总是只有少于一半的部位受到冲击，使得水轮321总是沿一个方向转动。

水轮321转动时带动第一锥齿轮41转动，进而带动第二锥齿轮42转动，进而带动蜗杆43转动，进而带动蜗轮45转动，进而带动传动轴46转动，最终带动转轮47转动，转轮47通过皮带带动发电机49运作以实现发电。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种防冲刷发电桥墩，包括混凝土墩体(1)，其特征是：所述混凝土墩体(1)的外表面转动连接有绕混凝土墩体(1)轴心线转动的泄流组件(3)，所述泄流组件(3)包括沿混凝土墩体(1)径向延伸的用于与水流迎面冲击以破开水流的迎水部(31)以及相对于混凝土墩体(1)远离迎水部(31)向外延伸的调节部(32)，所述迎水部(31)包括竖直的三棱柱且底面成等腰三角形，所述调节部(32)包括竖直的三棱柱且底面成直角三角形，所述调节部(32)两侧壁的面积大于迎水部(31)两侧壁的面积，所述调节部(32)内设有发电组件(5)，所述发电组件(5)包括多个转动连接在调节部(32)的侧壁上随水流流动以绕竖直方向转动的水轮(321)以及发电机(49)，所述发电组件(5)还包括用于传导多个水轮(321)的转动能至发电机(49)的传动机构(4)。

2.根据权利要求1所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述调节部(32)的侧壁上设有沿水平方向朝调节部(32)内凹的水轮槽(323)，所述水轮(321)转动连接在水轮槽(323)内且水轮(321)的轴心位于水轮槽(323)内。

3.根据权利要求2所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述传动机构(4)包括位于水轮槽(323)的上方与水轮(321)的轴心固定连接的第一锥齿轮(41)以及与第一锥齿轮(41)配合以连接相对的两个水轮(321)的传动蜗杆(43)，所述传动蜗杆(43)的两端设有与第一锥齿轮(41)配合的第二锥齿轮(42)，所述传动蜗杆(43)上设有相配合的蜗轮(45)，多个所述蜗轮(45)的中心同时固定连接有连接至发电机(49)的传动轴(46)。

4.根据权利要求1所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述迎水部(31)的表面设有高耐磨聚氨酯层(311)。

5.根据权利要求1所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述迎水部(31)远离混凝土墩体(1)的端部为圆角，所述调节部(32)远离混凝土墩体(1)的端部为圆角。

6.根据权利要求1所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述迎水部(31)与调节部(32)连接处的外壁为圆角。

7.根据权利要求1所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述混凝土墩体(1)的外表面位于泄流组件(3)的上方滑动连接有在竖直方向滑动的防撞组件(2)，所述防撞组件(2)包括若干滑动连接在混凝土墩体(1)上的支撑板(26)以及若干与支撑板(26)铰接且与混凝土墩体(1)的径向成一定夹角的缓冲板(21)，相邻所述缓冲板(21)之间固定连接有弹性件(24)，所述缓冲板(21)远离支撑板(26)的一端转动连接有绕竖直方向转动的滚动件(22)，多个所述滚动件(22)外包围有首尾连接的带状弹性缓冲件(23)，所述防撞组件(2)还包括固定在底部的浮动件(25)。

8.根据权利要求7所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述缓冲板(21)为圆弧状，多个所述缓冲板(21)的弯曲方向一致。

9.根据权利要求7所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述弹性件(24)包括处于挤压状态的弹簧。

10.根据权利要求7所述的防冲刷发电桥墩，其特征是：所述带状弹性缓冲件(23)包括处于拉伸状态的皮带。