水力發電裝置及安裝水力發電裝置的廚衛設備的製作方法

2023-05-14 17:18:11 2

專利名稱：水力發電裝置及安裝水力發電裝置的廚衛設備的製作方法
技術領域：
水力發電裝置及安裝水力發電裝置的廚衛設備
技術領域：
本實用新型涉及一種主要應用於廚衛領域內的小型水力發電裝置及安裝該水力 發電裝置的廚衛設備。
背景技術：
現有技術中，水力發電技術已經被廣泛應用於大型水力發電設備中。隨著科技的 發展以及倡導低碳社會的形勢下，近年來水力發電技術也被應用到廚衛領域內，例如具有 水力發電裝置的水龍頭以及小便器等。一般來講，所述水力發電裝置主要包括被安裝在水 管流道內的水力渦輪(或稱「葉輪」)、被固定在水力渦輪的轉軸上的磁鐵轉子以及具有繞 組線圈的定子。所述水力渦輪在水流的驅動下進行旋轉，並帶動磁鐵轉子一起轉動。所述 磁鐵轉子相對定子轉動，切割磁力線，使得流向磁鐵轉子和定子的磁通流發生變化，從而使 得定子的繞組線圈產生電流，對磁通流的變化進行抑制。該電流被整流後存儲在儲能設備 中而實現水力發電的目的。然而，由於水力渦輪需要水流驅動轉動，因此該水力發電裝置需浸在水中。所述轉 軸直接連接水力渦輪和磁鐵轉子，無法做到有效密封，磁鐵轉子無法做到與水完全隔離。在 磁場力的作用下，容易在磁鐵轉子的周圍吸附水中的磁性物質，至使整個水力發電裝置效 率降低，甚至運轉失效。同時，現有技術中水力發電裝置結構也比較複雜，不利於維護。因此，業界需要一種工作更為可靠的水力發電裝置以及安裝該水力發電裝置的廚 衛設備，以改善或克服現有技術中的諸多不足。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種運行可靠的水力發電裝置以及安裝該水力發電 裝置的廚衛設備。本實用新型的目的，可以通過以下技術方案之一實現一種水力發電裝置，包括機 架、安裝在機架內的水力組件以及發電機組件。其中機架設有收容水力組件的第一收容腔、 收容發電機組件的第二收容腔以及與第一收容腔連通的水流通道，其中第一收容腔和第二 收容腔相互隔離。所述機架在第一收容腔和第二收容腔之間設有一中間壁。水力組件包 括導流體、位於導流體下方的葉輪、與葉輪配合的主動輪支架以及中心軸。所述葉輪與主 動輪支架繞著中心軸轉動。其中導流體設有疏導水流的進水孔。葉輪包括葉片以及第一齧 合部。主動輪支架包括主體部以及與第一嚙合部配合的第二嚙合部。其中主動輪支架還包 括一內嵌在主體部內的主動輪。該主動輪為多極性的永磁體。所述發電機組件包括與主 動輪配合的從動輪、殼體、安裝在殼體內的轉子、定子以及將從動輪和轉子連接在一起的轉 軸。所述從動輪為多極性的永磁體。所述主動輪和從動輪對應設置在機架中間壁的上下兩 側。進一步地，主動輪支架還包括內嵌在主體部內的一屏蔽片。該屏蔽片安裝在主動 輪的上面。
3[0008]進一步地，第一收容腔和第二收容腔呈豎直方式設置在機架內，而水流通道位於 第二收容腔的一側。進一步地，中心軸和轉軸位於同一軸線上。本實用新型的目的，可以通過以下技術方案之二實現一種安裝水力發電裝置的 廚衛設備，水力發電裝置安裝在廚衛設備的水管上。水力發電裝置包括機架、安裝在機架 內的水力組件以及發電機組件。其中機架設有收容水力組件的第一收容腔、收容發電機組 件的第二收容腔以及與第一收容腔連通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔 離。所述機架在第一收容腔和第二收容腔之間設有一中間壁。水力組件包括導流體、位於 導流體下方的葉輪、與葉輪配合的主動輪支架以及中心軸，所述葉輪與主動輪支架繞著中 心軸轉動。其中導流體設有疏導水流的進水孔。葉輪包括葉片以及第一嚙合部。主動輪支 架包括主體部以及與第一嚙合部配合的第二嚙合部。其中主動輪支架還包括一內嵌在主體 部內的主動輪。該主動輪為多極性的永磁體。所述發電機組件包括與主動輪配合的從動 輪、殼體、安裝在殼體內的轉子、定子以及將從動輪和轉子連接在一起的轉軸。所述從動輪 為多極性的永磁體。所述主動輪和從動輪對應設置在機架中間壁的上下兩側。進一步地，主動輪支架還包括內嵌在主體部內的一屏蔽片。該屏蔽片安裝在主動 輪的上面。進一步地，第一收容腔和第二收容腔呈豎直方式設置在機架內，而水流通道位於 第二收容腔的一側。進一步地，中心軸和轉軸位於同一軸線上。進一步地，機架為圓柱體形，兩端設有與廚衛設備水管連接的管螺紋。進一步地，所述廚衛設備為自動感應水龍頭。與現有技術相比，本實用新型水力發電裝置通過設置在機架中間壁的上下兩側設 置主動輪和從動輪，並利用磁耦合結構，使得水力組件葉輪的轉動力可以有效傳遞給發電 機組件，同時也使得發電機組件與水完全隔離，從而克服了現有技術中所存在的轉子周圍 吸附水中的磁性物質而致使整個水力發電裝置失效等的缺陷，而實現可靠運行。相應地，安 裝該水力發電裝置的廚衛設備也能有效利用該水力發電裝置的電力，並可靠工作。

圖1是本實用新型水力發電裝置的立體組合圖；圖2是本實用新型水力發電裝置的分解示意圖；圖3是主動輪支架的分解示意圖。圖4是圖1沿A-A線的剖視圖。實施方式下面參照附圖具體介紹本實用新型的實施例。應該指出的是，附圖的目的只是便 於對本實用新型具體實施例的說明，不是一種多餘的敘述或是對本實用新型範圍的限制， 此外，附圖沒有必要按比例畫出。請參閱圖1至圖2所示，本實用新型水力發電裝置100，包括機架1、安裝在機架1 內的水力組件2以及發電機組件3。在圖1至圖4所示的本申請一優選的實施方式中，所述機架1大致為圓柱體形。所
4述機架1包括收容水力組件2的第一收容腔11、收容發電機組件3的第二收容腔12以及水 流通道13。其中第一收容腔11位於第二收容腔12的上方，兩者成豎直方式設置，且所述第 一收容腔11與第二收容腔12相互隔離，不連通。而所述水流通道13與第一收容腔11相 連通，且位於第二收容腔12的一側。另外，所述機架1還包括一位於第一收容腔11與第二 收容腔12之間的中間壁14。另外，機架1還包括當發電機組件3收容於第二收容腔12內 而將發電機組件3與外界阻隔的蓋板15。參照圖2所示，所述水力組件2包括導流體21、位於導流體21下方的葉輪22、與 葉輪22配合的主動輪支架23以及中心軸24。其中，所述導流體21上設有若干起到疏導水 流作用的進水孔211。水流通過該進水孔211衝擊葉輪22而讓葉輪22轉動起來。所述導 流體21還包括位於導流體21中心並貫穿導流體21設置的第一通孔212。所述葉輪22包括設置在葉輪22外周的若干葉片221、設置在葉輪22下部的第一 嚙合部222以及位於葉輪22中心並貫穿葉輪22設置的第二通孔223。所述水力組件2安 裝好後，所述葉輪22的葉片221正好位於導流體21進水孔211的下方。所述水流經過進 水孔211衝擊葉片221而使得葉片221帶動葉輪22轉動。所述葉片221的結構與尺寸以 獲得葉輪22高轉速為設計要求。結合圖2和圖3所示，所述主動輪支架23包括主體部231、設置在主體部231上 面與葉輪22第一嚙合部222配合的第二嚙合部232以及位於該主動輪支架23中心並貫穿 主動輪支架23設置的第三通孔233。所述主體部231內嵌安裝了主動輪25及屏蔽片26。 其中主動輪25為一具有多極性的永磁體。所述屏蔽片26為導磁材料，位於主動輪25的上 面。所述主動輪25及屏蔽片26被絕緣防腐材料完全密封包裹。由於主動輪25為多極性 的永磁體，在主動輪25的上面存在很多磁力線而容易吸附水流中的磁性雜質。在主動輪25 上面設置一屏蔽片26，使得主動輪25上面的磁力線都被屏蔽片26有效屏蔽，而使得水流中 的磁性雜質不易被主動輪25吸附，因此屏蔽片26起到屏蔽主動輪25磁場的作用。繼續結合圖4所示，安裝時，所述中心軸24穿過導流體21的第一通孔212、葉輪 22的第二通孔223以及主動輪支架23的第三通孔233。進一步地，所述水力組件2安裝到 機架1的第一收容腔11內。所述導流體21與機架1固定。所述中心軸24的一端位於第 一通孔212內，另一端位於在機架1中間壁14上相應的槽道141內。安裝好後，所述主動 輪25位於機架1中間壁14的上方，且貼近中間壁14設置。所述葉輪22與主動輪支架23 通過第一嚙合部222與第二嚙合部232嚙合在一起，並以中心軸24為中心，繞著中心軸24 進行轉動。其中，所述中心軸24可以為定軸。在本實用新型一優選的實施方式中，所述中 心軸24固定在槽道141內。誠然，所述中心軸24也可以為旋轉軸所述水力組件2還包括起到過濾水流雜質作用的進水濾網27。該進水濾網27安 裝在水力組件2的最前端，防止水流內的雜質通過導流體21進入葉輪22內而影響葉輪22 正常工作。參照圖2和圖4所示，所述發電機組件3包括殼體30、從動輪31、轉子32、與轉子 32配合的定子33、轉軸34以及導線35。所述從動輪31位於發電機組件3的最上層。所 述轉子32與定子33安裝在殼體30內，定子33固定在殼體3內，轉子32位於定子33的中 間。一般來講，轉子32為多極性的永磁體，而定子33上設有繞組線圈，可產生感應電動勢 和感應電流。[0031]所述轉軸34的兩軸端收容於發電機組件3殼體30相應的槽道(未標號)內。所 述轉軸34將從動輪31與轉子32連接在一起。當所述從動輪31發生轉動時，通過轉軸34 帶動轉子32 —起轉動。所述導線35與定子33的繞組線圈連接在一起。如圖4所示，安裝時，所述發電機組件3安裝到機架1的第二收容腔12內。對應 於主動輪25的位置，所述從動輪31位於機架1中間壁14的下方，且貼近中間壁14設置。 即，所述從動輪31與主動輪25對應設置在機架1的中間壁14的上下兩側。所述屏蔽片26 位於主動輪25的上面，即屏蔽片26位於主動輪25面對從動輪31 —側的另一側。所述轉 軸34與中心軸24位於同一軸線上。發電機組件3收容於第二收容腔12內後，所述蓋板15 將發電機組件3與外界阻隔。由於第二收容腔12本身與第一收容腔11和水流通道13隔 離，設置蓋板15可以使得發電機組件3可以完全與外界隔離。所述蓋板15上設置讓導線 35引出的引出孔(未圖示)。所述從動輪31亦為一具有多極性的永磁體。由於從動輪31與主動輪25對應設 置在機架1的中間壁14的兩側，主動輪25和從動輪31之間產生對應的磁極吸引力(磁耦 合力)。當主動輪25轉動時，從動輪31在磁耦合力的作用下隨著主動輪25發生轉動。所 述從動輪31帶動轉子32 —起轉動。當所述轉子32在定子33中轉動，做切割磁力線的運 動，而使得定子33的繞組線圈上產生電流。該電流通過導線35輸出至廚衛設備上的儲能 單元內。結合上面的描述，本實用新型水力發電裝置100在工作時，水流從水力組件2進 入，經過進水濾網27從導流體21的進水孔211流出並對葉輪22的葉片221實現衝擊。葉 片221在水流的衝擊下開始轉動，並帶動與葉輪22嚙合的主動輪支架23 —起轉動。此時， 由於主動輪25與從動輪31在磁耦合力的作用下，主動輪25帶動從動輪31 —起轉動。進 一步地，轉子32隨著從動輪31 —起轉動而在變化磁場中切割磁力線而使得定子33的繞組 線圈上產生電流，並通過導線35輸出至相應的儲能單元內，完成水力發電。而水流在經過 水力組件2後，從第一收容腔11進入水流通道13而流出。圖1至圖4所示的實施方式為本實用新型水力發電裝置100 —優選的實施方式。 在圖1至圖4所示的優選實施方式中，所述葉輪22與主動輪支架23為單獨設置。所述葉 輪22與主動輪支架23之間通過第一嚙合部222、第二嚙合部232實現聯動。這樣設置可使 得葉輪22與主動輪支架23易於生產製造。誠然，在本申請另一實施方式中，所述葉輪22 與主動輪支架23也可為一體設置，而無需在葉輪22與主動輪支架23之間設置嚙合結構。在圖1至圖4所示的優選實施方式中，設置了導流體21並在導流體21上開設了 若干疏導水流的進水孔211，使得從進水孔211出來的水流直接作用在葉輪22的葉片221 上。在本申請另一實施方式中，不設置導流體21，通過優化葉輪22結構而水流直接作用在 葉輪22的葉片221上並驅動葉輪22轉動。在圖1至圖4所示的優選實施方式中，所述水流從葉輪22的上面流入，葉輪22的 葉片221形成正面的衝擊而使得葉輪22轉動。在本申請另一實施方式中，調整葉輪22結 構，所述水流從葉輪22的側面流入，對葉輪的葉片221形成側面的衝擊而使得葉輪22轉動。本實用新型水力發電裝置100採用磁耦合傳動結構，將主動輪25與從動輪31設 置為多極性的永磁體，使得從動輪31在與主動輪25完全不接觸的情況下，亦能有效的隨著主動輪25轉動。這樣設置，使得水力組件2葉輪22的轉動力可以有效傳遞給發電機組件 3，而進一步使得發電機組件3與水完全隔離，從而克服了現有技術中所存在的轉子周圍吸 附水中的磁性物質而致使整個水力發電裝置失效等的缺陷。相比現有技術，本實用新型水 力發電裝置100運行更可靠。更進一步地，本實用新型水力發電裝置100在主動輪25的上面設置屏蔽片26，實 現磁屏蔽，而使得水流中的磁性雜質不易被主動輪25吸附。通過這樣設置，使得本實用新 型水力發電裝置100運行更可靠、有效。本實用新型水力發電裝置100為小型水力發電設備，應用於廚衛領域內，安裝在 相應的廚衛設備的水管上並為該廚衛設備提供電力。所述的廚衛設備包括水龍頭、花灑、小 便器以及大便器等。在本實用新型一優選的實施方式中，所述水力發電裝置100安裝在自 動感應水龍頭上。安裝該水力發電裝置100的水龍頭，包括感應目標物(如人體或人手等) 的感應器、出水閥門以及根據感應器的感應信號而控制出水閥門開關的控制器。所述水力 發電裝置100安裝在自動感應水龍頭的水管上。所述水力發電裝置100的導線35連接到 儲能單元上並與自動感應水龍頭的控制器電性連接，而使得水力發電裝置100發的電可以 作為自動感應水龍頭的電源使用。誠然，在儲能單元內的電能作為自動感應水龍頭電源使 用之前，一般需增加整流單元或升壓單元等進行預處理，此為業界一般之技術，在本申請中 不加以詳細論述。優選地，如將圖1至圖4所示的實施方式中的水力發電裝置100安裝在自動感應 水龍頭的水管上。所述機架1兩端設有管螺紋(未標號)。該兩端可以直接連接在自動感 應水龍頭的水管上。水流從該水力發電裝置100的一端流入，並從另一端流出，並達到自動 感應水龍頭出水口流出。該優選實施方式中的水力發電裝置100為圓柱體形，在設計上與 自動感應水龍頭的管道融為一體。安裝該水力發電裝置100的水龍頭，結構緊湊且安裝方 便、易於維護。雖然上面已經揭示了本實用新型的具體實施方式
，但是它們不是本實用新型範圍 的局限，熟知本技術領域的人員對以上所述具體實施的修改和變化也包含在本實用新型的 範圍之內。
權利要求一種水力發電裝置，其特徵在於包括機架、安裝在機架內的水力組件以及發電機組件；其中機架設有收容水力組件的第一收容腔、收容發電機組件的第二收容腔以及與第一收容腔連通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔離；所述機架在第一收容腔和第二收容腔之間設有一中間壁；水力組件包括導流體、位於導流體下方的葉輪、與葉輪配合的主動輪支架以及中心軸，所述葉輪與主動輪支架繞著中心軸轉動；其中導流體設有疏導水流的進水孔；葉輪包括葉片以及第一嚙合部；主動輪支架包括主體部以及與第一嚙合部配合的第二嚙合部，其中主動輪支架還包括一內嵌在主體部內的主動輪，該主動輪為多極性的永磁體；所述發電機組件包括與主動輪配合的從動輪、殼體、安裝在殼體內的轉子、定子以及將從動輪和轉子連接在一起的轉軸；所述從動輪為多極性的永磁體；所述主動輪和從動輪對應設置在機架中間壁的上下兩側。
2.如權利要求1所述的水力發電裝置，其特徵在於主動輪支架還包括內嵌在主體部 內的一屏蔽片，該屏蔽片安裝在主動輪的上面。
3.如權利要求1所述的水力發電裝置，其特徵在於第一收容腔和第二收容腔呈豎直 方式設置在機架內，而水流通道位於第二收容腔的一側。
4.如權利要求1所述的水力發電裝置，其特徵在於中心軸和轉軸位於同一軸線上。
5.一種安裝水力發電裝置的廚衛設備，水力發電裝置安裝在廚衛設備的水管上，其特 徵在於水力發電裝置包括機架、安裝在機架內的水力組件以及發電機組件；其中機架設 有收容水力組件的第一收容腔、收容發電機組件的第二收容腔以及與第一收容腔連通的水 流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔離；所述機架在第一收容腔和第二收容腔之 間設有一中間壁；水力組件包括導流體、位於導流體下方的葉輪、與葉輪配合的主動輪支 架以及中心軸，所述葉輪與主動輪支架繞著中心軸轉動；其中導流體設有疏導水流的進水 孔；葉輪包括葉片以及第一嚙合部；主動輪支架包括主體部以及與第一嚙合部配合的第二 嚙合部，其中主動輪支架還包括一內嵌在主體部內的主動輪，該主動輪為多極性的永磁體； 所述發電機組件包括與主動輪配合的從動輪、殼體、安裝在殼體內的轉子、定子以及將從 動輪和轉子連接在一起的轉軸；所述從動輪為多極性的永磁體；所述主動輪和從動輪對應 設置在機架中間壁的上下兩側。
6.如權利要求5所述的安裝水力發電裝置的廚衛設備，其特徵在於主動輪支架還包 括內嵌在主體部內的一屏蔽片，該屏蔽片安裝在主動輪的上面。
7.如權利要求5所述的安裝水力發電裝置的廚衛設備，其特徵在於第一收容腔和第 二收容腔呈豎直方式設置在機架內，而水流通道位於第二收容腔的一側。
8.如權利要求5所述的安裝水力發電裝置的廚衛設備，其特徵在於中心軸和轉軸位 於同一軸線上。
9.如權利要求5所述的安裝水力發電裝置的廚衛設備，其特徵在於機架為圓柱體形， 兩端設有與廚衛設備水管連接的管螺紋。
10.如權利要求5所述的安裝水力發電裝置的廚衛設備，其特徵在於所述廚衛設備為 自動感應水龍頭。專利摘要本實用新型公開了一種水力發電裝置及安裝該水力發電裝置的廚衛設備。所述水力發電裝置包括機架、安裝在機架內的水力組件以及發電機組件。其中所述機架設有收容水力組件的第一收容腔、收容發電機組件的第二收容腔以及與第一收容腔連通的水流通道。其中第一收容腔和第二收容腔相互隔離。所述水力組件包括受水流衝擊而轉動的葉輪以及隨葉輪一起轉動的主動輪。所述發電機組件包括與主動輪配合的從動輪、與從動輪連接並可與從動輪一起轉動的轉子以及與轉子配合的定子。主動輪與從動輪為多極性的永磁體。所述從動輪在磁耦合力的作用下與主動輪一起轉動。通過這樣設置，使得發電機組件與水完全隔離而克服現有技術中的不足，水力發電裝置運行可靠。
文檔編號F03B3/00GK201730727SQ201020298350
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月19日 優先權日2010年8月19日
發明者熊德華, 陳忠民, 高鵬程 申請人:上海科勒電子科技有限公司