CN212875491U - 基于管道水锤现象的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为基于管道水锤现象的发电装置，通过管道内水锤现象产生的压力突变推动活塞向着水平管道的尾部线性移动，并利用弹簧将活塞复位，活塞的往复运动带动轴式齿条移动，轴式齿条上下各啮合一个传动齿轮，传动齿轮内孔固定一个轴承，轴承内置发电线圈。随着传动齿轮的转动，轴承随之转动，发电线圈产生电流，进行发电。

Description

基于管道水锤现象的发电装置

技术领域

本实用新型属于水力发电领域，具体涉及基于管道水锤现象的发电装置。

背景技术

授权公告号：CN206801763U，专利名称：一种基于水锤效应的动力装置及一种发电装置的实用新型利用水流带动活塞运动，进而活塞带动摆锤做功，并利用摆锤的重力将活塞恢复至初始状态，进而完成一个做功冲程。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是利用管道内水锤现象产生的压力突变推动活塞运动并利用弹簧的弹力使活塞复位，完成一个工作循环，为解决上述问题，本实用新型提供基于管道水锤现象的发电装置。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

基于管道水锤现象的发电装置，包括内部具有压力的管道A1、管道B2，管道A1上设置单向阀，管道B2包括与管道A1连通的竖直管道21，还包括与竖直管道21连通的水平管道22，水平管道22内套有与其滑动配合的活塞3，所述水平管道22尾端与活塞3之间设置弹力装置，活塞3固定连接有轴式齿条4，轴式齿条4啮合传动齿轮组5，传动齿轮组5的转轴与发电装置的转子同轴设置。

所述传动齿轮组5包括上下轴对称设置的传动齿轮A511、传动齿轮B521，传动齿轮A511、传动齿轮B521各自啮合轴式齿条4，传动齿轮A511、传动齿轮B521各自连接发电装置。

传动齿轮组5包括上下轴对称设置的传动齿轮A511、传动齿轮B521，传动齿轮A511、传动齿轮B521各自啮合轴式齿条4，传动齿轮A511内孔固定连接有轴承A513、传动齿轮B521内孔固定连接有轴承B523，轴承A513、轴承B523各自内置导电线圈，轴承A513、轴承B523相同，且轴对称设置。

所述轴承A513包括轴承内圈A5131、轴承外圈A5134，轴承内圈A5131、轴承外圈A5134之间设有环状转子A5133，环状转子A5133与轴承内圈A5131之间设有环状定子A5132，环状转子A5133的外环面配合轴承外圈A5134，环状转子A5133的内环面配合有滚针保持圈A，所述的环状定子A5132外环面配合有滚针导轨圈A，滚针保持圈A配合滚针导轨圈A，环状定子A5132的内环面配合轴承内圈A5131的外环面，轴承内圈A5131的内环面固定连接有轴承座A81。

所述环状转子A5133的圆环面上沿圆周方向均布有磁铁安装孔，磁铁安装孔内配合有磁铁51330，相邻的两个磁铁51330的相邻的磁极相反。

所述环状定子A5132的圆环面上沿圆周方向均布有绕组槽孔A，绕组槽孔A内配合有铜线绕组A51320，各个铜线绕组A51320连续串联并引出一对引线A514，引线A514电连接电能储存设备。

所述水平管道22沿管内壁的圆周方向均部有数个限位挡块7，限位挡块7位于活塞3与水平管道22首端之间。

所述弹力装置包括弹簧6，弹簧6一端固定连接活塞3，弹簧3另一端固定连接水平管道22的尾端。

所述活塞3的中心、轴式齿条4的轴线、弹簧6的轴线、传动齿轮组5的对称轴在同一直线上。

所述水平管道22的尾端设置与其配合的固定块，固定块上设置通孔，通孔直径大于轴式齿条4的高度、宽度。

相对于现有技术，本实用新型通过管道内水锤现象产生的压力突变推动活塞向着水平管道的尾部线性移动，并利用弹簧将活塞复位，活塞的往复运动带动轴式齿条移动，轴式齿条上下各啮合一个传动齿轮，传动齿轮内孔固定一个轴承，轴承内置发电线圈。随着传动齿轮的转动，轴承随之转动，发电线圈产生电流，进行发电。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是轴承A的剖视结构示意图。

图3是轴式齿条的剖视结构示意图。

其中，1是管道A；2是管道B；21是竖直管道；22是水平管道；3是活塞；4是轴式齿条；40是齿C；5是传动齿轮组；511传动齿轮A；512是齿A；513是轴承A；5131是轴承内圈A；5132是环状定子A；51320是铜线绕组A；5133是环状转子A；51330是磁铁；51331是滚针A；5134是轴承外圈A；514是引线A；521是传动齿轮B；522是齿B ；523是轴承B；6是弹簧；7是限位挡块；81是轴承座A；82是轴承座B；9是安装板。

具体实施方式

以下提到的“上”、“下”、“左”、“右”只表示图中各个装置的位置、方向关系，并无其他任何意义。

如图1、图2、图3所示，本实用新型为基于管道水锤现象的发电装置，包括内部具有压力的管道、活塞3、传动齿轮组5，管道包括管道A1，管道A1连通管道B2，管道B2内套有活塞3，活塞3传动连接有传动齿轮组5，传动齿轮组5的转轴与发电装置的转子同轴设置，管道B远离管道A的端口与活塞2之间设置弹力装置。

优选地，管道采用圆形管道，管道A1上设置阀门，非工作状态下，阀门处于关闭状态。

优选地，所述管道A竖直方向上连通L型的管道B，管道B包括竖直管道21、水平管道22，竖直管道21首端连通管道A，竖直管道21的尾端连通水平管道22的首端；

所述水平管道22内套有活塞3，活塞3配合水平管道22，并在水平管道22内自由滑动；

水平管道22的内壁上沿其管内壁的圆周方向均布有数个限位挡块7，所述数个限位挡块7位于水平管道22首端、活塞3之间，避免活塞3滑出水平管道21进入竖直管道22；活塞3设置水平管道22尾端与限位挡块7之间。初始状态下，活塞3与限位挡块7接触。

优选地，水平管道22的尾端的内壁固定连接有与其配合的固定块，固定块上贯穿设置圆形通孔，通孔的直径大于轴式齿条4的高度、宽度，便于轴式齿条4水平移动；优选地，所述轴式齿条4选取圆柱状的上下均有方形凹槽，凹槽内均匀排布有齿。

优选地，弹力装置为弹簧6，弹簧6一端固定连接活塞3，弹簧6的另一端固定连接水平管道22的尾端的固定块。

弹簧6一端与活塞3远离限位挡块7的端面固定连接，弹簧6的另一端固定连接固定块。

所述的弹簧6的弹力满足活塞3在水平管道22内滑动，并使活塞3与限位挡块7接触，弹簧自然状态下，活塞3与限位挡块7接触；弹簧6压缩状态下，活塞3远离限位挡块7。

所述活塞3远离限位挡块7的端面中心固定连接有水平方向的轴式齿条4，轴式齿条4的上端面、下端面上对称均布有齿C40。轴式齿条4一端与活塞3中心固定连接，轴式齿条4伸出水平管道22并啮合传动齿轮组5，轴式齿条4的另一端设置档位块（图中未标出），避免轴式齿条4的尾部脱离能传动齿轮组5。

优选地，传动齿轮组5的中心与轴式齿条4、弹簧6的轴线、活塞3中心均处于同一高度，便于活塞3水平移动。

水平管道22、轴式齿条4、活塞3、固定块、限位挡块7共同构成活塞缸，轴式齿条4的杆身上的齿槽C40便于活塞缸透气，避免由于活塞缸长时间密封而老化。

优选地，所述传动齿轮组5包括不发生位移转动的传动齿轮A51、传动齿轮B52，传动齿轮A511、传动齿轮B521上下轴对称设置，轴式齿条4上端面的齿槽C40配合传动齿轮A511的齿A512，轴式齿条4下端面的齿C40配合传动齿轮B521的齿B522；

轴式齿条4上端面的齿C40配合传动齿轮A511的齿槽A，轴式齿条4下端面的齿C40配合传动齿轮B521的齿槽B；使得轴式齿条4与传动齿轮A511、传动齿轮B521啮合，在活塞3、传动齿轮A511、传动齿轮B521的共同作用下，轴式齿条4始终处于水平位置，起到固定作用。

优选地，传动齿轮A511固定连接轴承A513，传动齿轮B521固定连接轴承B523，具体地，传动齿轮A511的内孔配合轴承A513的轴承外圈A5134，传动齿轮B521的内孔配合轴承B523的轴承外圈B，轴承A512、轴承B522各自内置导电线圈，导电线圈电连接电能储存设备。

所述轴承A512、轴承B522的结构与授权公告号：CN204942268U，专利名称：带发电功能的轴承的结构相似。由于轴承A512与轴承B522相同，且轴对称设置，为了便于说明，下面只以传动齿轮A511、轴承A513为例，进行具体说明。

具体地，轴承A513包括轴承内圈A5131、轴承外圈A5134，轴承内圈A5131、轴承外圈A5134之间设有环状转子A5133，环状转子A5133与轴承内圈A5131之间设有环状定子A5132，环状转子A5133的外环面配合轴承外圈A5134，环状转子A5133的内环面配合有滚针保持圈A（图中未画出），所述的环状定子A5132外环面配合有滚针导轨圈A，滚针保持圈A配合滚针导轨圈A，环状定子A5132内环面配合轴承内圈A5131的外环面，轴承内圈A5131的内环面固定连接有轴承座A81，且轴承内圈A5131、环状定子A5132、滚针保持圈A、滚针导轨圈A、环状转子A5133、轴承外圈A5134高度相齐。

将轴承外圈A5134套装在环状转子A5133的外环面并至限位处紧固，将轴承内圈A5131固定连接在轴承座A81上，轴承座A81固定连接安装座9，从而将轴承A513固定。

所述的环状转子A5133，沿其圆环的圆周方向均匀开有数个磁铁安装孔（图中未画出），将高度与环状转子A5133高度相等的磁铁51330，插入环状转子A5133上对应的磁铁安装孔中紧固，磁铁51330与磁铁安装孔一一对应；

磁铁51330插入环状转子A5133的磁铁安装孔时在直径方向上为对极安装，所谓对极安装，即两个相邻磁铁51330的相邻磁极相异，也就是说，一个磁铁51330的N极与其相邻的磁铁51330的S极相邻。

将环状转子A5133与滚针保持圈A进行装配，滚针保持圈A装配在环状转子A5133的内环面上，成为一个整体；滚针保持圈A的内环面上均匀安装有滚针A51331，各滚针A51331可以在滚针保持圈A上滚动；

滚针保持圈A与轴承内圈A5131之间设有环状定子A5132，环状定子A5132的外环面套有滚针导轨圈A（图中未画出）并紧固；将滚针导轨圈A与各个滚针A51331进行装配，滚针A51331被滚针导轨圈A的两侧限位不突出，并在滚针导轨圈A内自由滚动，无晃动。

所述的滚针保持圈A、滚针A、滚针导轨圈A材料相同，均采用易于生产的陶瓷，避免采用金属材料，导致磁路约束；聚合塑料类的阻力太大，不采用。

将轴承内圈A5131与环状定子A5132进行装配，环状定子A5132的内环面套在轴承内圈A5131的外圆周，并至限位处卡紧；

环状定子A5132绕其圆环的圆周方向上均匀设置绕组槽孔A（图中未画出），将确定好规格的铜线用自动绕线器进行绕线后形成各个铜线绕组A51320（铜线匝），分别安装在环状定子A5132对应的绕组槽孔A中并紧固，各个铜线绕组A51320连续串联并引出一对引线A514至轴承A513外，并电连接电能储存设备；

当轴承外圈A5134旋转时，带动环状转子A5133、磁铁51330、滚针保持圈A一起随之转动，在滚针A51331、滚针导轨圈A的作用下，与轴承外圈A5134同轴转动，同时滚针A51331在滚针保持圈A内滚动；在磁铁51330与环状转子A5133的组合作用下，产生均布空间的磁场，磁场的磁力线对着轴承外圈A5134的转动而一起转动，轴承内圈A5131、环状定子A5132、各个铜线绕组A51320静止不动，静止的铜线绕组A51320将转动的磁力线进行切割，使得铜线绕组A51320在磁场的作用下产生电流，电流的方向随轴承外圈A5134的转动方向的不同而变化，此时引线A514上有电流输出，电流通过电能储存设备后可以使用。

同理，轴承B523结构同轴承A513相同，轴承B523上的一对引线B同样电连接电能储存设备，轴承B523的轴承内圈B固定连接有轴承座B82，轴承座B82固定连接在安装座9上。

传动齿轮A511、传动齿轮B521也可直接连接发电装置的转子，传动齿轮A511的内孔可直接固定连接转轴A，传动齿轮B521的内孔可直接固定连接转轴B，转轴A、转轴B对称设置，且转轴A、转轴B的另一端固定连接转轴C，转轴C的轴线与转轴A、转轴B的对称轴在同一水平直线上，转轴C固定连接发电装置的转子。

本实用新型的工作过程如下：打开管道A1上的阀门，高速水流通过管道A1的同时，由于阀门的突然开启，水锤效应使得水流顺着竖直管道21冲击水平管道22上的活塞3，活塞3在水流的冲击下，活塞3在水平管道22内壁上向左滑动，活塞3压缩弹簧6，同时活塞3带动轴式齿条4向左水平移动。

轴式齿条4带动传动齿轮A511顺时针转动，同时轴式齿条4带动传动齿轮B521逆时针转动，由于轴承座的原因，传动齿轮A511的转动带动轴承A513的轴承外圈A5134转动，当轴承外圈A5134旋转时，带动环状转子A5133、磁铁51330、滚针保持圈A一起随之转动，在滚针A51331、滚针导轨圈A的作用下，与轴承外圈A5134同轴转动，同时滚针A51331在滚针保持圈A内滚动；在磁铁51330与环状转子A5133的组合作用下，产生均布空间的磁场，磁场的磁力线对着轴承外圈A5134的转动而一起转动，轴承内圈A5131、环状定子A5132、各个铜线绕组A51320静止不动，静止的铜线绕组A51320将转动的磁力线进行切割，使得铜线绕组A51320在磁场的作用下产生电流，电流的方向随轴承外圈A5134的转动方向的不同而变化，此时引线A514上有电流输出；同理，由于传动齿轮B521的转动，轴承B523上的一对引线B也有电流输出。

之后，水流流回管道A1内，活塞3在弹簧6的弹力作用下，活塞3在水平管道22内向右移动，并与限位挡块7接触，使得活塞3恢复至初始状态，完成一个工作循环；

同时，活塞3带动轴式齿条4向右水平移动，轴式齿条4带动传动齿轮A511逆时针转动，同时轴式齿条4带动传动齿轮B521顺时针转动，同理，引线A514、引线B有电流输出。

综上所述，本实用新型具体实施方式提供的发电装置，结构简单，能够充分利用水锤效应。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.基于管道水锤现象的发电装置，包括内部具有压力的管道A（1）、管道B（2），管道A（1）上设置单向阀，管道B（2）包括与管道A（1）连通的竖直管道（21），还包括与竖直管道（21）连通的水平管道（22），水平管道（22）内套有与其滑动配合的活塞（3），其特征在于：所述水平管道（22）尾端与活塞（3）之间设置弹力装置，活塞（3）固定连接有轴式齿条（4），轴式齿条（4）啮合传动齿轮组（5），传动齿轮组（5）的转轴与发电装置的转子同轴设置。

2.如权利要求1所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述传动齿轮组（5）包括上下轴对称设置的传动齿轮A（511）、传动齿轮B（521），传动齿轮A（511）、传动齿轮B（521）各自啮合轴式齿条（4），传动齿轮A（511）、传动齿轮B（521）各自连接发电装置。

3.如权利要求1所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：传动齿轮组（5）包括上下轴对称设置的传动齿轮A（511）、传动齿轮B（521），传动齿轮A（511）、传动齿轮B（521）各自啮合轴式齿条（4），传动齿轮A（511）内孔固定连接有轴承A（513）、传动齿轮B（521）内孔固定连接有轴承B（523），轴承A（513）、轴承B（523）各自内置导电线圈，轴承A（513）、轴承B（523）相同，且轴对称设置。

4.如权利要求3所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述轴承A（513）包括轴承内圈A（5131）、轴承外圈A（5134），轴承内圈A（5131）、轴承外圈A（5134）之间设有环状转子A（5133），环状转子A（5133）与轴承内圈A（5131）之间设有环状定子A（5132），环状转子A（5133）的外环面配合轴承外圈A（5134），环状转子A（5133）的内环面配合有滚针保持圈A，所述的环状定子A（5132）外环面配合有滚针导轨圈A，滚针保持圈A配合滚针导轨圈A，环状定子A（5132）的内环面配合轴承内圈A（5131）的外环面，轴承内圈A（5131）的内环面固定连接有轴承座A（81）。

5.如权利要求4所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述环状转子A（5133）的圆环面上沿圆周方向均布有磁铁安装孔，磁铁安装孔内配合有磁铁（51330），相邻的两个磁铁（51330）的相邻的磁极相反。

6.如权利要求5所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述环状定子A（5132）的圆环面上沿圆周方向均布有绕组槽孔A，绕组槽孔A内配合有铜线绕组A（51320），各个铜线绕组A（51320）连续串联并引出一对引线A（514），引线A（514）电连接电能储存设备。

7.如权利要求1所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述水平管道（22）沿管内壁的圆周方向均布有数个限位挡块（7），限位挡块（7）位于活塞（3）与水平管道（22）首端之间。

8.如权利要求1所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述弹力装置包括弹簧（6），弹簧（6）一端固定连接活塞（3），弹簧（6）另一端固定连接水平管道（22）的尾端。

9.如权利要求3所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述活塞（3）的中心、轴式齿条（4）的轴线、弹簧（6）的轴线、传动齿轮组（5）的对称轴在同一直线上。

10.如权利要求8所述的基于管道水锤现象的发电装置，其特征在于：所述水平管道（22）的尾端设置与其配合的固定块，固定块上设置通孔，通孔直径大于轴式齿条（4）的高度、宽度。

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