一种浅水无动力水泵、发电机

技术领域

本发明涉及水力工程技术领域，具体涉及一种浅水无动力水泵和发电机。

背景技术

当前已经出现的无动力水泵主要为水锤泵和水轮泵，但水锤泵和水轮泵均有一旦安装后就难以移动、安装时需要改变流水路径、要求流水落差较大、设备制造成本较高等缺点，实际生产生活中难以推广，因此，需要本领域技术人员设计一种成本低、使用方便、节能环保的水泵来解决用水这个问题；本专利提供一种浅水无动力水泵，重点解决浅水条件下的无动力抽水问题，同时可利用本装置在浅水条件下进行水力发电。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种浅水无动力水泵，使其能更好地应用在广泛而常见的浅水流环境中，并且易于安放在流水中，实现偏远山区和少水量地区的无动力供给的泵水需求；同时，在将水泵替换成发电后，也能实现偏远山区的电力供给，提升了偏远山区人员电力需求的便捷性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种浅水无动力水泵，包括通过壳体，设置于所述壳体内并能自由转动的上转轴，通过上桨叶连接轴连接于所述上转轴上并能绕所述上桨叶连接轴单一方向翻折的上桨叶，设置于所述壳体内并能自由转动且与所述上转轴同轴心设置的下转轴，通过下桨叶连接轴连接于所述下转轴上并能绕所述下桨叶连接轴单一方向翻折的下桨叶，设置于所述壳体内并用于容纳所述上桨叶翻折后形态的上桨叶容纳腔，设置于所述壳体内并用于容纳所述下桨叶翻折后形态的且与所述上桨叶容纳腔上下错位设置的下桨叶容纳腔，设置于所述壳体内并用于所述上转轴和所述下转轴扭矩方向统一的扭矩方向转换装置，以及由所述上转轴和所述下转轴驱动的水泵。

进一步地，所述上桨叶连接轴包括与所述上转轴相连的固定轴，通过中心轴与所述固定轴相连的桨叶轴，设置于所述固定轴和所述桨叶轴之间的并用于所述固定轴和所述桨叶轴之间转动回位的回复弹簧，以及用于限制所述桨叶轴只能相对所述固定轴单一方向转动的限位装置；所述下桨叶连接轴和所述上桨叶连接轴结构相同；

其中，所述中心轴的一端通过轴承与所述桨叶轴活动连接，且另一端与所述固定轴固定连接。

进一步地，所述限位装置为所述桨叶轴和所述固定轴所形成的相互凹凸咬合的止推面结构。

进一步地，所述扭矩方向转换装置包括固定于所述上转轴上的第一伞形齿轮，通过轴承设置于所述壳体内并与所述第一伞形齿轮相互咬合的第二伞形齿轮，以及固定于所述下转轴上并与所述第二伞形齿轮相互咬合的第三伞形齿轮。

进一步地，所述上桨叶容纳腔和所述下桨叶容纳腔内均设置有便于所述上桨叶和所述下桨叶翻折的翻折凸台。

进一步地，所述壳体上还设有便于安装固定的固定耳座。

进一步地，所述固定耳座设置有多个，且均布于所述壳体外缘位置。

进一步地，所述水泵还设有变速箱，所述水泵还连接设置有出水管。

进一步地，所述水泵的进水口还设置拦渣网。

进一步，本发明还提供了一种浅水无动力发电机，包括通过壳体，设置于所述壳体内并能自由转动的上转轴，通过上桨叶连接轴连接于所述上转轴上并能绕所述上桨叶连接轴单一方向翻折的上桨叶，设置于所述壳体内并能自由转动且与所述上转轴同轴心设置的下转轴，通过下桨叶连接轴连接于所述下转轴上并能绕所述下桨叶连接轴单一方向翻折的下桨叶，设置于所述壳体内并用于容纳所述上桨叶翻折后形态的上桨叶容纳腔，设置于所述壳体内并用于容纳所述下桨叶翻折后形态的且与所述上桨叶容纳腔上下错位设置的下桨叶容纳腔，设置于所述壳体内并用于所述上转轴和所述下转轴扭矩方向统一的扭矩方向转换装置，以及由所述上转轴和所述下转轴驱动的发电机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在有流水通过的时候，流水对上桨叶和下桨叶的冲刷，带动上转轴和下转轴转动，当上桨叶中和下桨叶的其中一片叶片转动至上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔时，由于上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔进口处的遮挡，其余叶片继续受到流水的冲刷带动转轴转动，从而使该叶片绕着中心轴转动翻折进入桨叶容纳腔中，当该叶片旋转半周后，从上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔中转出，上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔解除对该叶片的翻折容纳限位，该桨叶在回复弹簧的作用和流水的冲刷作用下回复为与水流方向垂直的状态，继续接受水流的冲刷带动转轴转动，如此反复，通过流水的不断冲刷形成上转轴和下转轴的连续转动。同时，本申请中扭矩方向转换装置的设置，可以将沿着不同方向转动的上转轴和下转轴其扭矩在输出时保持相同的方向，保证了本发明的设计合理性。由于本发明的上桨叶和下桨叶与水流方向保持垂直横置的方向，可适用于浅水流的流水中，避免了其使用的局限性。

(2)本发明中采用回复弹簧和相互凹凸咬合的止推面结构，通过简单合理的结构设置，实现了桨叶轴单一方向的转动，同时，本发明通过三个伞形齿轮的简单结构实现了上转轴和下转轴不同转向扭矩输出的协同，提升了本发明的经济实用性。

(3)本发明的上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔内设置翻折凸台，通过翻折凸台的设置，上桨叶和下桨叶在各自转轴带动下转动，并接触上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔时，翻折凸台首先对应地与上桨叶和下桨叶接触，并克服回复弹簧的作用力，促使上桨叶和下桨叶横平翻折，折叠进入上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔，同时，使上桨叶和下桨叶在容纳腔内转动时，减小其与容纳腔内的接触面，从而减小其摩擦阻力。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明上桨叶翻折结构示意图。

图3为本发明上桨叶连接轴结构示意图。

图4为本发明桨叶轴和固定轴拆分结构示意图。

图5为本发明扭矩方向转换装置结构示意图。

图6为本发明上桨叶容纳腔结构示意图。

图7为本发明水泵剖面示意图。

图8为本发明发电机剖面示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-壳体，2-上转轴，3-上桨叶，4-下转轴，5-下桨叶，6-上桨叶容纳腔，7-下桨叶容纳腔，8-固定轴，9-中心轴，10-桨叶轴，11-回复弹簧，12-第一伞形齿轮，13-第二伞形齿轮，14-第三伞形齿轮，15-翻折凸台，16-固定耳座，17-出水管，18-水泵，19-变速箱，20-发电机，21-发电线。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

如图1～7所示：

一种浅水无动力水泵，解决在浅水流中难以泵水工作的问题，由于其扁圆外形，更容易在水中安放，通过合理的设置，增强其可推广性。具体结构包括壳体1，壳体1作为整个设备的外形支撑结构，大体呈扁圆形，以旋转轴为几何中心将其分隔为两个腔室，两个腔室的开口位置形成两个进水口。

在壳体1内的中心部位设置有上转轴2和下转轴4，上转轴2和下转轴4垂直于壳体1的上顶面，上转轴2和下转轴4同轴心的设置。上转轴2上通过上桨叶连接轴设置有上桨叶3，下转轴4上通过下桨叶连接轴设置有下桨叶5，上桨叶3和下桨叶5均可实现单一方向的翻折。上桨叶3和下桨叶5分别位于壳体1所形成的两个腔室内，其壳体1的两个进水口分别对应上桨叶3和下桨叶5。

壳体1内的两个腔室内分别设置上桨叶容纳腔6和下桨叶容纳腔7，上桨叶容纳腔6和下桨叶容纳腔7上下错位设置，且上桨叶容纳腔6用于容纳翻折后的上桨叶3，上桨叶容纳腔6位于下桨叶5所对应的腔室内，下桨叶容纳腔7用于容纳翻折后的下桨叶5，下桨叶容纳腔7位于上桨叶3所对应的腔室内，上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔均呈半圆形的结构形式，上桨叶3和下桨叶5均分别设有多个，在正常运行的过程中均是其中部分桨叶承受水流的冲力，另外部分桨叶收纳在其各自的容纳腔内，受水流冲力的部分桨叶为翻折收纳的部分桨叶提供翻折所需要的动力。

由于在将本发明水泵放入水流后，水流通过壳体1所形成的两个进水口分别对上桨叶和下桨叶进行冲刷，其产生的冲击力促使上转轴2和下转轴4的转动方向是相反的，为了将上转轴2和下转轴4转动扭矩的输出方向进行协同，在上转轴2和下转轴4之间设置扭矩方向转换装置，通过扭矩方向转换装置，使上转轴和下转轴的扭矩输出的方向保持一致性。具体地，在本实施例中，通过三个伞形齿轮来实现，具体地讲，在上转轴2上固定一个第一伞形齿轮12，在下转轴4上固定一个第三伞形齿轮14，在上转轴2和下转轴4之间设置一个与其相垂直的第二伞形齿轮13，并使三个伞形齿轮进行咬合，这样就可以将上转轴和下转轴转动的扭矩的输出方向保持一致性。在上转轴或者下转轴上连接设置水泵18，上转轴2和下转轴4的转动扭矩带动水泵18的叶轮转动，从而实现泵水的工作，再将水泵18连接出水管17，出水管17可以从壳体1的任何方向引出，从而将流水抽取至需求的地点。同时，为了将水泵的叶轮转速增大，可以在水泵的前端设置变速箱19，通过变速箱19的设置将上转轴或者下转轴的低转速转换成水泵的高转速需求，使其能更好的实现水泵泵水。为了更好保持水泵的正常泵水工作，在水泵18的进水口位置还设置拦渣网，通过拦渣网拦截过滤水中的杂质，保证水泵的进水质量，从而保证水泵的泵水运行。

在本实施例中，为了实现上桨叶和下桨叶单一方向的翻折收纳，在上桨叶和上转轴之间通过上桨叶连接轴进行连接，下桨叶和下转轴之间通过下桨叶连接轴进行连接，上桨叶连接轴和下桨叶连接轴的结构相同，现以上桨叶连接轴来说明其具体的结构。在本实施例中，上桨叶连接轴包括桨叶轴10、中心轴9和固定轴8三部分，其中，上桨叶固定设置在桨叶轴10上，固定轴8固定在上转轴上，中心轴9连接在桨叶轴10和固定轴8之间，中心轴9的一端通过轴承与桨叶轴10活动连接，且另一端与固定轴8固定连接。

同时，在桨叶轴10和固定轴8之间设置相应的限制其转动方向的限位装置。该限位装置可以采用多种限位方式，只要能保证其只能相对一个方向进行转动，比如采用限位销的连接方式，在其一个方向上设置其限位转动的限位销，另一个方向无限位销可以自由转动。在本实施例中，采用的方式是在桨叶轴10和固定轴8的两个连接端面设置相应的凹凸台的结构形式，桨叶轴10和固定轴8相互咬合在一起形成止推面的结构形式，两者之间只能向着一个方向进行相对转动。同时，设置相应的回复弹簧11实现桨叶轴10相对于固定轴转动的回位，回复弹簧11的一端固定在中心轴9上，另一端固定在桨叶轴10上，当上桨叶受到上桨叶容纳腔进口处的遮挡时，上桨叶翻折带动桨叶轴转动时，回复弹簧产生一个相反方向的回复作用力，上桨叶从上桨叶容纳腔中转出，该回复作用力致使上桨叶恢复上桨叶翻折前的形态，继续承受流水的冲刷产生冲刷力带动上转轴转动。为了减小上桨叶和下桨叶在其各自容纳腔内转动的运行阻力也便于其进行翻折，在上桨叶容纳腔6和下桨叶容纳腔7内均设置有翻折凸台15，通过翻折凸台15的设置，上桨叶3和下桨叶5在各自转轴带动下转动，并接触上桨叶容纳腔6和下桨叶容纳腔7时，翻折凸台15首先对应地与上桨叶3和下桨叶5接触，并克服回复弹簧11的作用力，促使上桨叶3和下桨叶5横平翻折，折叠进入上桨叶容纳腔6和下桨叶容纳腔7，同时，使上桨叶和下桨叶在容纳腔内转动时，减小其与容纳腔内的接触面，从而减小其摩擦阻力。

为了便于本发明的安装，在壳体1上设置固定耳座16，固定耳座16可以设置多个，且均布于壳体1外缘位置。

实施例2

如图8所示，在整体结构与本发明中的水泵保持一致的情况下，将水泵18替换为发电机20，并通过发电线21，将所发电量引出，通过水流作用带动上转轴和下转轴转动，从而驱动发电机实现发电的功能，极大的实现了偏远山区的电力供给需求。

本发明的运行原理：

将本发明放置在流水中后，流水从壳体的两个进水口流入，对上桨叶和下桨叶产生水流冲击力，从而使上桨叶和下桨叶带动上转轴和下转轴转动，当上桨叶和下桨叶的叶片转动至上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔进口处时，上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔的遮挡，由于其余的桨叶叶片继续承受水流所产生的作用力，使上转轴和下转轴继续转动，从而使该桨叶叶片翻折进入至上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔中，当该桨叶叶片转出上桨叶容纳腔和下桨叶容纳腔，该桨叶叶片在回复弹簧的回复弹力作用以及流水对其冲刷作用力下，回位至与水流相垂直的形态下，流水对其进行冲刷作用为上转轴和下转轴的转动提供持续的动力。通过扭矩方向转换装置将上转轴和下转轴的转动扭矩输出方向转换为一致的方向，上转轴和下转轴扭矩合力后带动水泵的叶轮或者发电机的转子转动，实现水泵的泵水或者发电机的发电。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。