本發(fā)明涉及水力發(fā)電技術領域，特別是涉及一種基于水錘效應的動力裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述動力裝置的發(fā)電裝置。

背景技術：

水力發(fā)電是利用水的動能或勢能轉化為電能的技術，其環(huán)保節(jié)能，成本低，因此得到廣范應用。

目前的水力發(fā)電裝置主要有反擊式水輪機和沖擊式水輪機兩大類型，水沖擊水輪機的轉輪，使轉輪轉動，將水的動能或勢能轉化為機械能，轉輪轉動再帶動發(fā)電機發(fā)電，再將機械能轉換為電能。

而在流體輸送過程中，當打開的閥門突然關閉或水泵突然停止時，后續(xù)水流在慣性作用下，會繼續(xù)流入輸送管道，導致輸送管道內(nèi)水壓會驟然增大，形成水錘，而這種效應則為水錘效應；水錘能量巨大，而目前能夠利用水錘能量的裝置并不多，造成能量浪費。

因此如何利用水錘能量是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于水錘效應的動力裝置，其能夠利用水錘能量。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述動力裝置的發(fā)電裝置。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于水錘效應的動力裝置，包括內(nèi)部具有壓力腔和工作腔的缸體，所述缸體的進水口與所述壓力腔的一端通過僅允許水流從所述進水口向所述壓力腔流動的第一單向閥連通，所述壓力腔的另一端與所述缸體的出水口通過僅允許水流從所述壓力腔向所述出水口流動的錐形閥連通，

所述工作腔的底端與所述壓力腔通過僅允許水流從所述壓力腔向所述工作腔流動的第二單向閥連通，所述工作腔內(nèi)套有與其滑動配合的活塞，所述活塞的桿體從所述工作腔的頂端伸出，且用于與通過旋轉運動對外做功的擺錘連接，

所述工作腔底端的側壁上安裝有與所述出水口連通的聯(lián)動閥門，且所述活塞向所述工作腔頂端運動時，所述聯(lián)動閥門關閉，所述活塞向所述工作腔底端運動時，所述聯(lián)動閥門開啟以用于水流從所述工作腔內(nèi)流出。

優(yōu)選地，所述工作腔一側設有能夠繞固定在所述缸體上的轉軸左右擺動的剛性桿，所述工作腔頂端的側壁上開有凹槽，所述凹槽處放置有能夠沿所述凹槽左右滑動的卡塊，所述卡塊的端部設有用于與所述活塞相配合以將所述卡塊頂入所述凹槽內(nèi)的楔形結構，所述卡塊通過貫穿所述工作腔側壁的橫桿與所述剛性桿的頂端鉸接，所述聯(lián)動閥門通過貫穿所述工作腔側壁的推動桿與所述剛性桿的底端鉸接，所述推動桿和所述工作腔側壁之間設有用于密封的密封塞。

優(yōu)選地，所述工作腔與所述出水口通過聯(lián)動閥門連通的通道上還設有僅允許水流從所述工作腔向所述出水口流動的第三單向閥。

優(yōu)選地，所述工作腔內(nèi)設有用于限制所述活塞伸縮范圍的限位凸起，所述活塞和所述聯(lián)動閥門分別設在所述限位凸起的兩側。

優(yōu)選地，所述工作腔頂端的側壁上還設有與所述凹槽相對的安裝槽，所述安裝槽內(nèi)設有能夠沿所述安裝槽左右滑動的平衡塊和用于將所述平衡塊推出所述安裝槽的彈簧。

本發(fā)明還提供一種發(fā)電裝置，包括所述動力裝置和與所述動力裝置相連且用于將機械能轉化為電能的發(fā)電機，所述動力裝置具體為上述任意一項所述的動力裝置。

優(yōu)選地，包括多個通過傳動軸并聯(lián)的所述動力裝置。

本發(fā)明提供的基于水錘效應的動力裝置，開始工作時，錐形閥開啟，第二單向閥關閉，水流通過第一單向閥進入壓力腔，并通過錐形閥所在的狹窄通道流出，錐形閥在水流作用下加速關閉，水錘產(chǎn)生，壓力腔內(nèi)水壓急劇增大，在壓力差的作用下，第一單向閥關閉，第二單向閥開啟，水流通過第二單向閥進入工作腔，推動活塞向工作腔頂部運動，此時聯(lián)動閥門為關閉狀態(tài)，活塞的桿體帶動擺錘對外做功；當活塞到達工作腔頂部時，在擺錘慣性作用下，活塞向工作腔底部運動，此時聯(lián)動閥門為開啟狀態(tài)，第二單向閥為關閉狀態(tài)，則工作腔內(nèi)的水流通過聯(lián)動閥門壓出，完成一個做功沖程；在壓力腔內(nèi)的部分水流流入工作腔后，壓力腔中的壓強較低，在壓力差的作用下，錐形閥開啟，流體又通過第一單向閥流入壓力腔，使動力裝置回到初始狀態(tài)，完成一個工作循環(huán)。

綜上所述，本發(fā)明具體實施方式提供的動力裝置，結構簡單，能夠充分利用水錘效應，將水錘能量轉化為機械能，使水錘能量得以利用。

本發(fā)明提供的發(fā)電裝置包括上述動力裝置，由于上述動力裝置具有上述技術效果，上述發(fā)電裝置也應具有同樣的技術效果，在此不再詳細介紹。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的動力裝置的一種具體實施方式的結構示意圖；

圖2為圖1中a部分的放大示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種基于水錘效應的動力裝置，其能夠利用水錘能量。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述動力裝置的發(fā)電裝置。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供的動力裝置的一種具體實施方式的結構示意圖；圖2為圖1中a部分的放大示意圖。

本發(fā)明具體實施方式提供的基于水錘效應的動力裝置，包括缸體，缸體內(nèi)部具有壓力腔1和工作腔2，缸體的進水口3通過第一單向閥5與壓力腔1的一端連通，缸體的出水口4通過錐形閥6與壓力腔1的另一端連通，且第一單向閥5僅允許水流從進水口3向壓力腔1內(nèi)流動，錐形閥6僅允許水流從壓力腔1向出水口4流動；工作腔2的底端通過第二單向閥7與壓力腔1連通，在工作腔2內(nèi)套有與其滑動配合的活塞8，活塞8的桿體從工作腔2的頂端伸出，且用于與通過旋轉運動對外做功的擺錘連接，且第二單向閥7僅允許水流從壓力腔1向工作腔2流動；另外，在工作腔2底端的側壁上安裝有聯(lián)動閥門9，且工作腔2通過聯(lián)動閥門9與出水口4連通，當活塞8在工作腔2內(nèi)向工作腔2的頂端運動時，聯(lián)動閥門9關閉，當活塞8向工作腔2底端運動時，聯(lián)動閥門9開啟以用于水流從工作腔2內(nèi)流向出水口4。

使用時，將該動力裝置放置在水流中，開始工作時，錐形閥6開啟，第二單向閥7關閉，水流通過第一單向閥5進入壓力腔1，并通過錐形閥6所在的狹窄通道流出，錐形閥6在水流作用下加速關閉，水錘產(chǎn)生，壓力腔1內(nèi)水壓急劇增大，在壓力差的作用下，第一單向閥5關閉，第二單向閥7開啟，水流通過第二單向閥7進入工作腔2，推動活塞8向工作腔2頂部運動，此時聯(lián)動閥門9為關閉狀態(tài)，活塞8的桿體帶動擺錘對外做功；當活塞8到達工作腔2頂部時，在擺錘慣性作用下，活塞8向工作腔2底部運動，此時聯(lián)動閥門9為開啟狀態(tài)，第二單向閥7為關閉狀態(tài)，則工作腔2內(nèi)的水流通過聯(lián)動閥門9壓出，完成一個做功沖程。

在壓力腔1內(nèi)的部分水流流入工作腔2后，壓力腔1中的壓強較低，在壓力差的作用下，錐形閥6開啟，流體又通過第一單向閥5流入壓力腔1，使動力裝置回到初始狀態(tài)，完成一個工作循環(huán)。

綜上所述，本發(fā)明具體實施方式提供的動力裝置，結構簡單，能夠充分利用水錘效應，將水錘能量轉化為機械能，使水錘能量得以利用。

聯(lián)動閥門9的啟閉與活塞8的運動方向相關，在一種具體實施方式中，可以通過機械式聯(lián)動裝置來控制聯(lián)動閥門9的啟閉，具體地，聯(lián)動裝置包括卡塊12、橫桿13、剛性桿10和用于帶動聯(lián)動閥門9啟閉的推動桿，剛性桿10設在工作腔2的一側，且能夠繞固定在缸體上的轉軸11左右擺動，工作腔2頂端的側壁上開有凹槽，卡塊12放置在凹槽內(nèi)且可沿凹槽左右滑動，卡塊12的端部設有用于與活塞8相配合以將卡塊12頂入凹槽內(nèi)的楔形結構，橫桿13一端連接卡塊12，另一端貫穿工作腔2側壁且與剛性桿10的頂端鉸接，推動桿的一端連接聯(lián)動閥門9，另一端貫穿工作腔2的側壁且與剛性桿10的底端鉸接，另外，在推動桿和工作腔2側壁之間還設有用于密封的密封塞14。

當水流通過第二單向閥7進入工作腔2內(nèi)時，在水壓的作用下，聯(lián)動閥門9關閉，當活塞8在水流推動作用下運動至工作腔2頂部時，活塞8向頂部推動卡塊12的楔形結構，使卡塊12向右運動，通過橫桿13傳動，使剛性桿10繞轉軸11順時針旋動，剛性桿10底端帶動推動桿向左滑動，推動聯(lián)動閥門9，使聯(lián)動閥門9開啟；隨后活塞8向工作腔2底部運動時，使水流通過聯(lián)動閥門9流出。

為了便于聯(lián)動閥門9的安裝，具體地，可以將聯(lián)動閥門9的底端鉸接在工作腔2內(nèi)壁上，并將聯(lián)動閥門9的頂端與推動桿連接，當推動桿向工作腔2內(nèi)推去聯(lián)動閥門9時，聯(lián)動閥門9開啟，當推動桿反方向拉動聯(lián)動閥門9時，聯(lián)動閥門9關閉。

在推動桿和工作腔2側壁之間設有密封塞14，有效防止水流從推動桿與工作腔2側壁的連接處泄漏，減小能量損失；具體地，密封塞14可以固定在工作腔2側壁上，并與推動桿滑動配合連接，也可以固定套在推動桿上，并與工作腔2側壁滑動配合連接。

另外，在活塞8設有桿體的一面可以設有凸塊，通過凸塊向頂部推動卡塊12的楔形結構，以使卡塊12向右運動，設置凸塊可以防止活塞8運動到工作腔2頂部時發(fā)生偏移被卡在凹槽內(nèi)。

采用機械式聯(lián)動裝置來控制聯(lián)動閥門9的啟閉，可以使動力裝置不需要任何外部燃料或電力，即能實現(xiàn)連續(xù)運轉和對外做功。

在另一種具體實施方式中，本發(fā)明具體實施方式提供的動力裝置，也可以通過傳感器和電路控制聯(lián)動閥門9的啟閉，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

在上述具體實施方式的基礎上，本發(fā)明具體實施方式提供的動力裝置，在工作腔2與出水口4通過聯(lián)動閥門9連通的通道上還可以設有第三單向閥15，且第三單向閥15僅允許水流從工作腔2向出水口4流動；通過第三單向閥15限制水流方向，能夠有效防止出水口4處的水流反向進入工作腔2內(nèi)，毀壞聯(lián)動裝置。

在上述各具體實施方式的基礎上，本發(fā)明具體實施方式提供的動力裝置，在工作腔2內(nèi)可以設有限位凸起16，限位凸起16用于限制活塞8在工作腔2內(nèi)的運動范圍，且活塞8和聯(lián)動閥門9分別設在限位凸起16的兩側，以防止活塞8在工作腔2內(nèi)運動過程中與聯(lián)動閥門9發(fā)生觸碰，影響活塞8運動或聯(lián)動閥門9的啟閉。

進一步地，在工作腔2頂端的側壁上還可以設有與凹槽相對的安裝槽，在安裝槽內(nèi)安裝有彈簧和平衡塊17，平衡塊17與安裝槽滑動連接，平衡塊17能夠沿安裝槽左右滑動，彈簧設在安裝槽底部和平衡塊17之間，用于將平衡塊17向外推出安裝槽；當活塞8運動到工作腔2頂部時，活塞8同時向頂部推動卡塊12和平衡塊17，使卡塊12向右運動，同時使平衡塊17向左運動至安裝槽內(nèi)，壓縮彈簧，活塞8反向運動時，平衡塊17在彈簧的作用下從安裝槽內(nèi)伸出。設置平衡塊17可以平衡活塞8推去卡塊12時產(chǎn)生的反作用力，有效避免活塞8受力不均；當然，也可以不設置平衡塊17，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

除了上述動力裝置，本發(fā)明的具體實施方式還提供一種包括發(fā)電機和上述動力裝置的發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置其他各部分的結構請參考現(xiàn)有技術，本文不再贅述。

具體地，發(fā)電裝置可以包括多個動力裝置，動力裝置可以通過一個傳動軸并聯(lián)，實現(xiàn)多沖程的復合發(fā)電，可以提高輸出的穩(wěn)定性。動力裝置的個數(shù)可以根據(jù)實際情況調(diào)整，本申請對此不作具體限制。

在本發(fā)明申請文件的描述中，需要理解的是，在本申請中，附圖1和2均為動力裝置的剖視圖，進水口3和出水口4可以位于同一水平位置；另外，術語“左”、“右”、“底”、“頂”等指示的方位或關系是基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

以上對本發(fā)明所提供的基于水錘效應的動力裝置及發(fā)電裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。