本发明涉及一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,包括壳体上壳体、中间壳体、凹槽飞轮、转轮、摆轮、阀门、主轴、回压室和下壳体,中间壳体处于下壳体的上部,上壳体处于中间壳体的上部,中间壳体的底面将下壳体的腔体密封起来,下壳体的密封腔体形成压力室,转轮处于压力室内,水压通过叶片带动转轮持续转动,转轮的转动通过主轴带动凹槽飞轮转动,还通过主轴输出动能。本发明提供的一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,将水锤效应带来巨大的能量转化成持续的动能输出,用于发电或者其他领域,节约了能源,同时避免其他能量消耗带来的环境污染问题。
1.一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,其特征在于,包括壳体上壳体(1)、中间壳体(2)、凹槽飞轮(3)、转轮(4)、摆轮、阀门、主轴(9)、回压室(10)和下壳体(28),所述上壳体(1)、中间壳体(2)和下壳体(28)都为圆筒状,所述中间壳体(2)处于所述下壳体(28)的上部,所述上壳体(1)处于所述中间壳体(2)的上部,所述中间壳体(2)的底面将所述下壳体(28)的腔体密封起来,所述下壳体(28)的密封腔体形成压力室,所述压力室分为第一压力仓(21)和第二压力仓(22),所述第一压力仓(21)和第二压力仓(22)都设有出水口,所述转轮(4)处于所述压力室内,所述转轮(4)的外周边均匀设有三个叶片(13);所述凹槽飞轮(3)处于所述上壳体(1)内,并且所述凹槽飞轮(3)开口朝下倒扣在所述上壳体(1)内部的上方,所述凹槽飞轮(3)的中心位置设有与所述凹槽飞轮(3)一体成型的内轮(14),所述凹槽飞轮(3)的内壁均匀设有三个滚槽(15),每两个相邻的所述滚槽(15)之间形成外凸块(16),在所述内轮(14)的外周边均匀设有三个内凸块(17),所述内凸块(17)和所述外凸块(16)处于同一平面;所述摆轮设有两个,分别为第一摆轮(7)和第二摆轮(8),所述第一摆轮(7)和第二摆轮(8)相对的设置在所述上壳体(1)内、所述凹槽飞轮(3)的下方,所述第一摆轮(7)和第二摆轮(8)的顶部边缘处都设有两个相对的摆动轴承(18),所述凹槽飞轮(3)与所述内轮(14)同步转动时,所述内凸块(17)先通过一个摆动轴承(18)带动一个所述摆轮朝一个方向滚动,所述外凸块(16)再通过另外一个摆动轴承(18)带动同一个所述摆轮朝另外一个方向滚动,两个所述摆轮在凹槽飞轮(3)的转动下来回滚动;所述阀门设有两个,分别为第一阀门(5)和第二阀门(6),所述压力室连接第一进水管(19)和第二进水管(20),所述第一进水管(19)通过第一阀门(5)向所述压力室供水,所述第二进水管(20)通过第二阀门(6)向所述压力室供水,所述第一阀门(5)通过第一阀门轴(26)连接所述第一摆轮(7),所述第二阀门(6)通过第二阀门轴(27)连接所述第二摆轮(8),所述第一阀门轴(26)和所述第二阀门轴(27)都穿过所述中间壳体(2),每一个摆轮来回滚动带动对应的阀门开启或者关闭;当所述第二阀门(6)开启时,在所述第一阀门(5)瞬间关闭对所述第一进水管(19)和所述回压室(10)的水锤效应通过所述第二进水管(20)从所述第二阀门(6)向所述第二压力仓(22)提供水压;当所述第一阀门(5)开启时,在所述第二阀门(6)瞬间关闭对所述第二进水管(20)和所述回压室(10)的水锤效应通过所述第一进水管(19)从第一阀门(5)向所述第一压力仓(21)提供水压;所述水压通过所述叶片(13)推动所述转轮(4)持续转动,所述主轴(9)一端连接所述转轮(4),所述主轴(9)的另外一端依次穿过所述中间壳体(2)、上壳(1)和凹槽飞轮(3),所述转轮(4)的转动通过所述主轴(9)带动所述凹槽飞轮(3)转动,还通过所述主轴(9)输出动能。
2.根据权利要求1所述的一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,其特征在于,所述叶片(13)的顶点(12)与所述下壳体(28)的内壁相切。
3.根据权利要求1所述的一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,其特征在于,所述阀门为一个截取横截面为扇形(23)的圆柱,截取的所述扇形(23)处于圆柱形阀门的一侧中间位置,在所述阀门内设有水道(24),当所述阀门为开启状态时,所述阀门的上端一侧(25)和所述转轮(4)相切。
4.根据权利要求3所述的一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,其特征在于,所述扇形(23)的圆心角为120°。
5.根据权利要求1所述的一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,其特征在于,每个所述摆轮上的两个所述摆动轴承(18)的位置与该摆轮中心的连线成90°夹角。
6.根据权利要求1至5任一所述的一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,其特征在于,两个所述阀门的其中一个的初始状态为开启,另外一个的初始状态为关闭或者开启。技术领域
本发明涉及能量发生领域,具体涉及一种利用水锤效应的能量产生动能的装置。
背景技术
水锤效应是指在水管内部,管内壁光滑,水流动自如。当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁产生一个压力。由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,水压迅速达到最大,这就是水利学当中的水锤效应,也就是正水锤。相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的水压,但没有前者大。目前对于水锤效应的研究,大部分处于如何克服水锤效应产生的破坏作用,却忽略了水锤效应能带来巨大的能量,如果能把这部分能量充分应用在发电或者其他领域,将会产生极大的价值,节约了能源,同时避免其他能量消耗带来的环境污染问题。
发明内容
为解决上述问题,本发明所要解决的技术问题是提供一种利用水锤效应的能量产生动能的装置。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,包括壳体上壳体、中间壳体、凹槽飞轮、转轮、摆轮、阀门、主轴、回压室和下壳体,所述上壳体、中间壳体和下壳体都为圆筒状,所述中间壳体处于所述下壳体的上部,所述上壳体处于所述中间壳体的上部,所述中间壳体的底面将所述下壳体的腔体密封起来,所述下壳体的密封腔体形成压力室,所述压力室分为第一压力仓和第二压力仓,所述第一压力仓和第二压力仓都设有出水口,所述转轮处于所述压力室内,所述转轮的外周边均匀设有三个叶片;所述凹槽飞轮处于所述上壳体内,并且所述凹槽飞轮开口朝下倒扣在所述上壳体内部的上方,所述凹槽飞轮的中心位置设有与所述凹槽飞轮一体成型的内轮,所述凹槽飞轮的内壁均匀设有三个滚槽,每两个相邻的所述滚槽之间形成外凸块,在所述内轮的外周边均匀设有三个内凸块,所述内凸块和所述外凸块处于同一平面;所述摆轮有两个,分为第一摆轮和第二摆轮,所述第一摆轮和第二摆轮相对的设置在所述上壳体内、所述凹槽飞轮的下方,所述第一摆轮和第二摆轮的顶部边缘处都设有两个相对的摆动轴承,所述凹槽飞轮与所述内轮同步转动时,所述内凸块先通过一个摆动轴承带动一个所述摆轮朝一个方向滚动,所述外凸块再通过另外一个摆动轴承带动同一个所述摆轮朝另外一个方向滚动,两个所述摆轮在凹槽飞轮的转动下来回滚动;所述阀门有两个,分为第一阀门和第二阀门,所述压力室连接第一进水管和第二进水管,所述第一进水管通过第一阀门向所述压力室供水,所述第二进水管通过第二阀门向所述压力室供水,所述第一阀门通过第一阀门轴连接所述第一摆轮,所述第二阀门通过第二阀门轴连接所述第二摆轮,所述第一阀门轴和所述第二阀门轴都穿过所述中间壳体,每一个摆轮来回滚动带动对应的阀门开启或者关闭;当所述第二阀门开启时,在所述第一阀门瞬间关闭对所述第一进水管和所述回压室的水锤效应通过所述第二进水管从所述第二阀门向所述第二压力仓提供水压;当所述第一阀门开启时,在所述第二阀门瞬间关闭对所述第二进水管所述回压室的水锤效应通过所述第一进水管从第一阀门向所述第一压力仓提供水压;所述水压通过所述叶片推动所述转轮持续转动,所述主轴一端连接所述转轮,所述主轴的另外一端依次穿过所述中间壳体、上壳和凹槽飞轮,所述转轮的转动通过所述主轴带动所述凹槽飞轮转动,还通过所述主轴输出动能。进一步,所述叶片的顶点与所述下壳体的内壁相切。进一步,所述阀门为一个截取横截面为扇形的圆柱,截取的所述扇形处于圆柱形阀门的一侧中间位置,在所述阀门内设有水道,当所述阀门为开启状态时,所述阀门的上端一侧和所述转轮相切。。进一步,所述扇形的圆心角为120°。进一步,每个所述摆轮上的两个所述摆动轴承的位置处与该摆轮中心的连线成90°夹角。进一步,两个所述阀门的其中一个的初始状态为开启,另外一个的初始状态为关闭或开启。本发明的有益效果是:本发明提供的一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,将水锤效应带来巨大的能量转化成持续的动能输出,用于发电或者其他领域,节约了能源,同时避免其他能量消耗带来的环境污染问题。
附图说明
图1为本发明的内部剖视结构示意图;图2为A向示意图(除去中间壳体);图3为B向示意图(除去中间壳体);图4为阀门的俯视图;图5为图4的C-C剖视图。附图中,各标号所代表的部件列表如下:1、壳体,2、中间壳体,3、凹槽飞轮,4、转轮,5、第一阀门,6、第二阀门,7、第一摆轮,8、第二摆轮,9、主轴,10、回压室,11、密闭空间,12、顶点,13、叶片,14、内轮,15、滚槽,16、外凸块,17、内凸块,18、摆动轴承,19、第一进水管,20、第二进水管,21、第一压力仓,22、第二压力仓,23、扇形,24、水道,25、上端一侧,26、第一阀门轴,27、第二阀门轴,28、下壳体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。如图1-4所示,一种利用水锤效应的能量产生动能的装置,包括壳体上壳体1、中间壳体2、凹槽飞轮3、转轮4、摆轮、阀门、主轴9、回压室10和下壳体28,所述上壳体1、中间壳体2和下壳体28都为圆筒状,所述中间壳体2处于所述下壳体28的上部,所述上壳体1处于所述中间壳体2的上部,所述中间壳体2的底面将所述下壳体28的腔体密封起来,所述下壳体28的密封腔体形成压力室,所述压力室分为第一压力仓21和第二压力仓22,所述第一压力仓21和第二压力仓22都设有出水口,出水口用于排出压力仓内的水流。所述转轮4处于所述压力室内,所述转轮4的外周边均匀设有三个叶片13。所述凹槽飞轮3处于所述上壳体1内,并且所述凹槽飞轮3开口朝下倒扣在所述上壳体1内部的上方。如图2所示,所述凹槽飞轮3的中心位置设有与所述凹槽飞轮3一体成型的内轮14,所述凹槽飞轮3的内壁均匀设有三个滚槽15,每两个相邻的所述滚槽15之间形成外凸块16,在所述内轮14的外周边均匀设有三个内凸块17,所述内凸块17和所述外凸块16处于同一平面。所述摆轮有两个,分为第一摆轮7和第二摆轮8,所述第一摆轮7和第二摆轮8相对设置在所述上壳体1内、所述凹槽飞轮3的下方。所述第一摆轮7和第二摆轮8的顶部边缘处都设有两个相对的摆动轴承18,每个所述摆轮上的两个所述摆动轴承18的位置处与该摆轮中心的连线成90°夹角。因为凹槽飞轮3与内轮14一体成型,所以凹槽飞轮3与所述内轮14会同步转动,在转动的过程中,内凸块17先触及到一个摆动轴承,在摩擦力的作用下,内凸块17先通过一个摆动轴承带动这个摆轮朝一个方向滚动,摆动轴承会滚动90°角即摆轮同样滚动90°角,与此同时另一个摆动轴承也随着摆轮滚动到达外凸块16处,随着凹槽飞轮3的继续转动,另一个摆动轴承会触及到外凸块16,同样在摩擦力的的作用下,外凸块16带动另外一个摆动轴承朝另外一个方向滚动90°角,内凸块17和外凸块16交替带动对摆轮摆动,所以在凹槽飞轮3的转动下,两组摆轮持续重复上述来回滚动的动作。如图3所示,所述阀门有两个,分为第一阀门5和第二阀门6,所述压力室连接第一进水管19和第二进水管20,所述第一进水管19通过第一阀门5向所述压力室供水,所述第二进水管20通过第二阀门6向所述压力室供水,所述第一阀门5通过第一阀门轴26连接所述第一摆轮7,所述第二阀门6通过第二阀门轴27连接所述第二摆轮8,所述第一阀门轴26和所述第二阀门轴27都穿过所述中间壳体2,每一个摆轮来回滚动带动对应的阀门开启或者关闭。其中,两个所述阀门的其中一个的初始状态为开启,另外一个的初始状态为关闭或者开启。初始状态这样设计的原因为:在摆轮带动阀门运动的整个过程中,保证两个阀门的水锤效应能持续向压力仓提供水压,从而连续输出动能。每一个摆轮来回滚动带动对应的阀门开启或者关闭,当所述第二阀门6开启时,在所述第一阀门5瞬间关闭对所述第一进水管19和所述回压室10的水锤效应通过所述第二进水管20从所述第二阀门6向所述第二压力仓22提供水压;当所述第一阀门5开启时,在所述第二阀门6瞬间关闭对所述第二进水管20和所述回压室10的水锤效应通过所述第一进水管19从第一阀门5向所述第一压力仓21提供水压;所述水压通过所述叶片13推动所述转轮4持续转动,所述主轴9一端连接所述转轮4,所述主轴9的另外一端依次穿过所述中间壳体2、上壳1和凹槽飞轮3,所述转轮4的转动通过所述主轴9带动所述凹槽飞轮3转动,还通过所述主轴9输出动能。如图4所示,所述阀门为一个截取横截面为扇形23的圆柱,截取的所述扇形23处于圆柱形阀门的一侧中间位置,扇形23的圆心角为120°。在所述阀门内设有水道24,当所述阀门为开启状态时,所述阀门的上端一侧25和所述转轮4相切。通过阀门转动来改变水道的朝向,从而实现阀门的开启或者关闭。为了使在水锤效应发生时,叶片13在压力室内形成一个密闭的空间,提高水锤效应,通过下述方法实现:当所述阀门为开启状态时,所述扇形23与所述阀门的交线25和所述转轮4相切,同时设计所述叶片13的顶点12与所述下壳体28的内壁相切,在水锤效应发生时,叶片13,转轮4,阀门和压力室的内壁就形成了一个密闭空间11,水锤效应发生在密闭空间11内,大大提高了水锤效应产生的能量,从而增加了水锤效应对叶片13的作用。所述主轴9一端连接所述转轮4,所述主轴9的另外一端依次穿过中间壳体2、上壳1和凹槽飞轮3,所述水压通过所述叶片13带动所述转轮4持续转动。在转轮4转动的同时,转轮4通过所述主轴9带动所述凹槽飞轮3转动,凹槽飞轮3转动,内轮14会随着同步转动,内凸块16和内凸块17也转动,凸块16和内凸块17在转动的过程中便会使得摆轮来回滚动,摆轮来回滚动最终实现阀门开启或者关闭,产生的水锤效应向所述压力室提供水压。综上所述,水锤效应对转轮4持续做功,带动转轮4转动,转轮4转动带动凹槽飞轮3转动又促使水锤效应的发生,从而保证了水锤效应不断的发生,使得转轮4持续转动,最终实现了转轮4通过所述主轴9输出动能。本发明的工作过程如下:首先,开启回压室10内的水流通过一个阀门进入压力室,在此以第一阀门5为例,水流通过第一阀门5进入压力室会有一个初始水压,在初始水压对叶片13的作用下,叶片13带动转轮4转动,转轮4转动的同时凹槽飞轮3随之转动,转轮4和凹槽飞轮3转动一定距离,第二阀门6首先开启后,在内凸块17的作用下第一阀门5关闭,第一阀门5的关闭会对第一进水管19产生水锤效应,水压传递到回压室10,由于第二阀门6处于开启状态,回压室10的水压通过第二进水管20从第二阀门6进入第二压力仓22,水压作用在处于第二压力仓22内的叶片13上,通过叶片13带动转轮4转动,转轮4便可以通过主轴9输出动能了。同上所述,紧接着上述动作完成后,在摆轮的作用下第一阀门5开启、第二阀门6关闭,第二阀门6关闭会对第二进水管20产生水锤效应,水压传递到回压室10,回压室10的水压通过第一进水管19从第一阀门5进入第一压力仓21,水压作用在处于第一压力仓21内的叶片13上,继续带动转轮4转动。在整个动能输出的过程中,持续重复上述动作,保证了主轴9持续的动能输出,实现了利用水锤效应发生能量,将水锤效应带来巨大的能量转化成持续的动能输出,用于发电或者其他领域,节约了能源,同时避免其他能量消耗带来的环境污染问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。