阅读说明：本技术 一种新型高效流体驱动装置 (Novel high-efficient fluid drive device ) 是由 王建辉 郑旭煦 高旭 曲斌 钟成 郭智威 鲜吉成 游庆国 万柯佚 阳虎 于 2020-03-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及流体动力领域,尤其涉及一种新型高效流体驱动装置,包括转盘,转盘上圆周分布有若干个驱动槽,驱动槽上设有进水口,驱动槽的底部上设有出水口,驱动槽的底部上活动连接有活门,转盘的一侧为驱动侧,转盘的另一侧为非驱动侧,转盘转动过程中位于驱动侧的驱动槽中的活门自动处于关闭状态,位于非驱动侧的驱动槽中的活门自动处于打开状态。本方案降低了流体驱动转盘过程中的阻力损耗,提高了流体势能与动能转化为转盘动能的转化率。(The invention relates to the field of fluid power, in particular to a novel high-efficiency fluid driving device which comprises a rotary table, wherein a plurality of driving grooves are distributed on the periphery of the rotary table, water inlets are formed in the driving grooves, water outlets are formed in the bottoms of the driving grooves, a valve is movably connected to the bottom of each driving groove, one side of the rotary table is a driving side, the other side of the rotary table is a non-driving side, the valve in the driving groove on the driving side is automatically in a closed state in the rotating process of the rotary table, and the valve in the driving groove on the non-driving side is automatically in an open state. The scheme reduces the resistance loss in the process of driving the turntable by the fluid and improves the conversion rate of converting the potential energy and the kinetic energy of the fluid into the kinetic energy of the turntable.)

一种新型高效流体驱动装置

技术领域

本发明涉及流体动力领域，尤其涉及一种新型高效流体驱动装置。

背景技术

我国幅员辽阔，地势复杂。在山地城市，许多分散的中小型污水处理站有地势落差，污水势能可用于驱动生物转笼、生物转盘等旋转式污水处理装置，实现混合、充氧等过程，从而节省运行能耗，实现污染物的低能耗甚至零能耗去除。

现目前，传统的生物转盘多通过槽体驱动或者扇叶进行驱动，即转盘的圆周侧面上设有槽体或者扇叶，高处的水源对槽体或者扇叶进行冲击，槽体或者扇叶受到水的冲击而使转盘转动，进而实现了将水的势能转化为转盘的动能。但是，由于转盘的下半部位是位于水中的，转盘在转动时，转盘上的槽体背面或者扇叶的背面会受到水的阻力，这样会使转盘的动能具有一定的损耗，流体的动能转化率仍需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高效流体驱动装置,以降低转盘的动能的损耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种新型高效流体驱动装置，包括转盘，转盘上圆周分布有若干个驱动槽，驱动槽上设有进水口，驱动槽的底部上设有出水口，驱动槽的底部上活动连接有活门，转盘的一侧为驱动侧，转盘的另一侧为非驱动侧，转盘转动过程中位于驱动侧的驱动槽中的活门处于关闭状态，位于非驱动侧的驱动槽中的活门处于打开状态。

本方案的工作原理和效果为：驱动侧为从高处流下的水对驱动槽冲击的一侧，非驱动侧为转盘上的驱动槽不会受到高处流下的水的冲击的一侧。本方案中，转盘驱动侧由于活门处于关闭的状态，驱动槽的出水口被关闭，因此可对高处流下的水进行阻挡，流下的水将停留在驱动槽内，依靠水的重力提供驱动力，从而使得转盘转动。而随着转动的进行，驱动槽倾斜而将液体倒出，当转盘上的驱动槽转动到转盘的非驱动侧时，活门处于打开的状态，驱动槽的出水口被打开，进水口和出水口连通，这样驱动槽底部与水接触的面积减小，非驱动侧的驱动槽的底部受到水下的阻力减小，从而能够防止转盘因驱动槽的底部受到水下较大阻力而使转盘动能损耗较大，利于使转盘转动，提高了流体动能、势能向转盘动能转化的转化率。

进一步，活门的一端转动连接在驱动槽的底部上，活门的另一端与驱动槽的底部相抵。由此，活门设计的优点是：当驱动槽转动到转盘的底部时，活门在水的推力下以及活门自身重力作用下，能够自动转动而自动打开，驱动槽的底部与水接触的面积减小，从而能够自动减少液体对转盘转动造成阻力。当驱动槽转动到转盘的顶部时，活门在自身重力的作用下反向转动而将出水口自动关闭，实现了活门的自动关闭，从而能够使驱动侧的驱动槽能够盛装一定的液体，使转盘正常转动。

进一步，活门上滑动连接有推块，推块上转动连接有推杆，推杆穿过且滑动连接在驱动槽远离转盘的一侧上，活门上与驱动槽底部相抵的端部上固定连接有第一磁片，驱动槽的底部上固定连接有与第一磁片相互排斥的第二磁片。由此，当驱动槽转动到转盘的底部时，推杆和推块在重力的作用下向下滑动，推杆不对活门进行阻挡，活门在第一磁片和第二磁片的排斥力的作用下而打开，本方案中活门打开时，第一磁片和第二磁片相互排斥，使得活门打开更加容易。当驱动槽转动到转盘的顶部上时，推杆和推块在重力的作用下向下移动，推杆推动推块向下移动，推块对活门进行推动，使得活门克服第一磁片和第二磁片之间的排斥力而关闭，并且此时推杆插在驱动槽中，可避免活门受到第一磁片和第二磁片之间的排斥力而打开。

进一步，转盘的圆周侧面上设有若干个圆周分布的槽腔，驱动槽径向滑动连接在槽腔中，转盘上设有用于控制驱动槽在槽腔中滑动的控制机构。槽腔可用于对驱动槽进行容纳。由此，通过控制机构可控制驱动槽从槽腔中是否滑出，这样可控制转盘外侧驱动槽的个数，当驱动槽较多时，转盘上驱动侧的驱动槽中装有的液体的总体积也就相应变多，驱动槽中受到水的重力变大，转盘的转速变快；当驱动槽较少时，转盘上驱动侧的驱动槽中装有的液体的总体积也就相应的变少，驱动槽中受到水的重力变小，转盘的转速变慢。由此，通过本方案能够实现转盘转速的调节，以适应不同转盘输出转速的需求。

进一步，控制机构包括控制轴，控制轴横向穿过且滑动连接在转盘的圆心部位上，控制轴的侧面上固定连接有多个第一磁条、第二磁条和第三磁条，第一磁条、第二磁条和第三磁条均包括吸引段和排斥段，第一磁条的吸引段的长度、第二磁条的吸引段的长度和第三磁条的吸引段的长度逐渐变长，第一磁条的排斥段的长度、第二磁条的排斥段的长度和第三磁条的排斥段的长度逐渐变短，驱动槽位于槽腔中的部位上均固定连接有磁铁，磁铁与排斥段相斥，磁铁与吸引段相吸。由此，在控制轴相对转盘滑动过程中，能够改变磁铁相对于排斥段和吸引段的相对位置，由于第一磁条的吸引段的长度、第二磁条的吸引段的长度和第三磁条的吸引段的长度不同，第一磁条的排斥段的长度、第二磁条的排斥段的长度和第三磁条的排斥段的长度不同，故控制轴移动过程中，磁铁能够与相应数量的吸引段或者排斥段相对。控制轴移动过程中，当磁铁与所有的吸引段相吸时，所有的驱动槽上的磁铁受到相应的磁铁和吸引段的吸引力而进入到槽腔中，此时转盘外侧的驱动槽的数量为零，转盘不会转动；随着控制轴的移动，当相对于第一磁条的驱动槽与排斥段相对，且相对于第二磁条和第三磁条的驱动槽仍与吸引段相对时，第一磁条的排斥段排斥与第一磁条相对的驱动槽，使与第一磁条相对的驱动槽从转盘的槽腔中伸出；随着控制轴的继续移动，当相对于第一磁条和第二磁条上的驱动槽上与相应的排斥段相对，且相对于第三磁条的驱动槽与吸引段相吸时，相对于第二磁条上的驱动槽上的磁铁会受到相应的排斥段的排斥力而从转盘的槽腔中伸出，从而使得转盘外侧的驱动槽的数量变多；随着控制轴的继续移动，驱动槽上的磁铁会与所有的排斥段相对，从而使得相对于第三磁条上的驱动槽的磁铁会受到相应的排斥段的排斥力而从转盘的槽腔中伸出，使得转盘外侧的驱动槽的数量进一步增多。由此，通过控制轴实现了转盘外侧驱动槽数量的控制，操作简单方便。

进一步，控制机构还包括推动轴、手柄杆和轴承，推动轴固定连接在轴承内圈上，推动轴的端部固定连接在控制轴的端部上，手柄杆固定连接在轴承的外圈上。由此，通过手柄杆能够推动轴承横向移动，轴承再通过推动轴带动控制轴横向移动，即通过手柄杆的操控能够实现控制轴的横向移动，进而能够实现转盘外侧的驱动槽数量的控制，操作简单方便。推动轴和手柄杆之间通过轴承连接，实现了推动轴转动时，推动轴不会带动手柄杆转动。

进一步，转盘上设有与槽腔连通的杆腔，杆腔沿转盘径向设置，驱动槽上固定连接有推动杆，推动杆滑动连接在杆腔中，磁铁固定连接在推动杆远离驱动槽的端部上。由此，磁铁位于推动杆的端部上，相比磁铁位于驱动槽上，磁铁距离控制轴较近，能够提高磁铁受到磁力的灵敏度。

进一步，活门通过铰链转动连接在驱动槽的底部上。由此，实现了活门和驱动槽的底部转动连接，铰链连接为常见的转动连接方式。

进一步，转盘上同轴固定连接有转轴。通过转轴可将转盘的转动输出到外界。

进一步，推杆远离推块的端部上固定连接有第一磁铁块，所述转盘的上方设有与第一磁铁块相互排斥的第二磁铁块，所述转盘的下方设有与第一磁铁块相互吸引的第三磁铁块。由此设置，当驱动槽转动到转盘的下方时，第三磁铁块对第一磁铁块进行吸引，从而给推杆施加外界的磁力，相比推杆单纯在重力的作用下向下移动，更加有利于推杆向下移动，使得活门能够进一步顺利的打开。同理，当驱动槽转动到转盘的上方时，第二磁铁块对第一磁铁块进行排斥，相比推杆单纯在重力的作用下向下移动，更加有利于推杆向下移动，使得活门能够进一步顺利的关闭。

附图说明

图1为实施例1中本装置转盘轴向方向的局部剖视图；

图2为图1中驱动槽的放大图；

图3为实施例2中本装置转盘轴向方向的局部剖视图；

图4为转盘右视方向上本装置的示意图；

图5为控制机构的立体图；

图6为实施例3中本装置转盘轴向方向的局部剖视图；

图7为图6中A的放大图；

图8为图6中B的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：转盘1、水源2、驱动槽3、活门4、出水口5、槽腔6、推动杆7、杆腔8、手柄杆9、轴承10、推动轴11、控制轴12、第一排斥段13、第一吸引段14、第二排斥段15、第二吸引段16、第三排斥段17、第三吸引段18、转轴19、第二磁铁块20、第三磁铁块21、第一磁片22、第二磁片23、推块25、第一磁条26、第二磁条27、第三磁条28、推杆29。

实施例1

基本如附图1-图2所示：一种新型高效流体驱动装置，包括机架(图中未示出)、转盘1和转轴19，转盘1通过转轴19架设在机架上，转轴19同轴焊接在转盘1的侧面上，转盘1的圆周侧面上圆周均匀分布有若干个驱动槽3，本实施例中的驱动槽3为八个，驱动槽3的形状为方形，驱动槽3的侧部通过螺钉固定在转盘1的圆周侧面上。驱动槽3上设有进水口，本实施例中的驱动槽3的进水口均朝向转盘1的顺时针方向，驱动槽3的底部上设有出水口5。驱动槽3的底部上活动连接有活门4，具体的，结合图2所示，活门4位于驱动槽3内，活门4的左端通过铰链铰接在驱动槽3的底部上，活门4的右端与驱动槽3的底部相抵。图1中转盘1的左侧为驱动侧，转盘1的右侧为非驱动侧，转盘1的下半部位浸没在水中。

具体实施过程如下：转盘1上方的水源2向左下方流动，由于转盘1上方的活门4在重力的作用下处于关闭的状态，驱动槽3的出水口5被关闭，因此水源2上的水向左下方流动时，转盘1左侧的驱动槽3可对高处流下的水进行阻挡，流下的水将停留在驱动槽3内，这样左侧的驱动槽3中含有水，重力较大，右侧的驱动槽3的开口朝下而使水流出，驱动槽3的重力较小，转盘1两侧的力不平衡，转盘1依靠左侧驱动槽3中水的重力而转动。而随着转动的进行，转盘1左下方的驱动槽3倾斜而将液体倒出，当转盘1上的驱动槽3转动到转盘1的下方时，转盘1下半部分的水对活门4具有向左的推力，活门4在水的推力以及自身的重力作用下而转动而将驱动槽3的出水口5打开，进水口和出水口5连通，这样驱动槽3底部与水的接触的面积减小，水对非驱动侧的驱动槽3的阻力减小，能够防止转盘1因驱动槽3的底部受到水下较大阻力而使转盘1动能损耗较大，利于使转盘1持续转动。

实施例2

结合图3-图5所示，本实施例在实施例1的基础上进行改进，本实施例中驱动槽3的数量为十二个，转盘1的圆周侧面上设有十二个圆周分布的槽腔6，驱动槽3滑动连接在槽腔6中，具体的，槽腔6中设有导向槽，驱动槽3的外侧壁上焊接有滑块，滑块位于导向槽中。转盘1上设有与槽腔6连通的杆腔8，杆腔8径向设置，杆腔8中滑动连接有推动杆7，推动杆7远离槽腔6的端部上粘接有磁铁。

转盘1上设有用于控制驱动槽3在槽腔6中滑动的控制机构。结合图4和图5所示，控制机构包括控制轴12，控制轴12侧面上粘接有第一磁条26、第二磁条27和第三磁条28，第一磁条26、第二磁条27和第三磁条28的数量均为四个，控制轴12上的第一磁条26、第二磁条27和第三磁条28按照第一磁条26、第二磁条27、第三磁条28、第一磁条26、第二磁条27、第三磁条28……的顺序分布。第一磁条26上设有第一吸引段14和第一排斥段13，图5中第一排斥段13位于第一吸引段14的左侧，第二磁条27上设有第二吸引段16和第二排斥段15，图5中第二排斥段15位于第二吸引段16的左侧，第三磁条28上设有第三吸引段18和第三排斥段17，图5中第三排斥段17位于第三吸引段18的左侧。第一磁条26、第二磁条27和第三磁条28的长度相等。第一吸引段14的长度、第二吸引段16的长度和第三吸引段18的长度依次变长，第一排斥段13的长度、第二排斥段15的长度和第三排斥段17的长度依次变短。控制轴12横向穿过且滑动连接在转盘1的圆心部位上，具体的，转盘1的圆心上设有使控制轴12穿过的轴孔，转盘1上设有十二个周向均匀分布在轴孔周围的磁条孔，磁条孔与轴孔相通，控制轴12穿过轴孔，且第一磁条26、第二磁条27和第三磁条28穿过相应的磁条孔。本实施例中磁铁远离推动杆7的端部与相应排斥段远离控制轴12一端的磁性相同，磁铁远离推动杆7的端部与相应吸引段远离控制轴12侧面上的磁性相反，从而实现了磁铁与排斥段相斥，磁铁与吸引段相吸。

结合图5所示，控制机构还包括焊接在控制轴12左端的推动轴11、手柄杆9和轴承10，推动轴11焊接在轴承10的内圈上，手柄杆9焊接在轴承10的外圈上，这样转盘1转动时，带动控制轴12转动，控制轴12带动推动轴11在轴承10上转动，而手柄杆9处于静止状态。由于控制轴12横向穿过且滑动连接在转盘1上，这样通过左、右推动手柄杆9即可带动轴承10左右移动，轴承10带动推动轴11左右移动，推动轴11带动控制轴12在转盘1上横向移动。转轴19焊接在图5中转盘1的右侧面上，本实施例中的转轴19为管状，控制轴12可穿入到转轴19中。

假定初始时，图4中控制轴12的右端位于转盘1内，此时磁铁与所有的吸引段相吸，所有的推动杆7上的磁铁受到相应吸引段的吸引力而进入到槽腔6中，此时转盘1外侧的驱动槽3的数量为零，转盘1不会转动。

当需要使转盘1转动时，向右推动手柄杆9，手柄杆9通过轴承10带动推动轴11向右移动，推动轴11带动控制轴12向右移动，控制轴12相对于转盘1向右移动。此时，第一磁条26上的第一排斥段13与相应的驱动槽3相对，而其他驱动槽3仍与第二吸引段16和第三吸引段18相对，第一排斥段13排斥与第一磁条26相对的驱动槽3上的推动杆7上的磁铁，使与第一磁条26相对的驱动槽3从转盘1的槽腔6中伸出，其他的驱动槽3不会从转盘1的槽腔6中伸出，这样水流冲击在相应的驱动槽3中，从而使得转盘1发生转动。

若继续向右推动控制轴12，驱动槽3会与第二排斥段15相对，此时，第一排斥段13和第二排斥段15与相应的驱动槽3同时相对，而相对于第三磁条28的驱动槽3与第三吸引段18相对。这样，相对于第二磁条27上的驱动槽3上的推动杆7上的磁铁会受到第二排斥段15的排斥力而从转盘1的槽腔6中伸出，从而使得转盘1外侧的驱动槽3的数量变多，水流能够冲击到驱动槽3上的数量变多，从而能够使转盘1的转速变快。

若继续向右推动控制轴12，相对于第三磁条28的驱动槽3上的推动杆7上的磁铁会与第三排斥段17相对，从而使得相对于第三磁条28上的驱动槽3的推动杆7上的磁铁会受到第三排斥段17的排斥力而从转盘1的槽腔6中伸出，使得转盘1外侧的驱动槽3的数量进一步增多，使得水流能够冲击到驱动槽3上的数量进一步变多，从而能够使转盘1的转速进一步变快。由此，通过本实施例实现了转盘1的转速的三级调节，操作简单方便。

实施例3

结合图6-图8所示，本实施例在实施例1的基础上改进，结合图8所示，活门4上滑动连接有推块25，具体的，活门4远离驱动槽3底部的侧面上设有导向槽，推块25上焊接有滑块，滑块上滚动有滚珠，滚珠位于导向槽中。推块25上通过铰链转动连接有推杆29，驱动槽3远离转盘1的侧面上设有通孔，推杆29穿过通孔并滑动连接在通孔中，通孔的内壁上设有滚动的滚珠，这样能够减少推杆29与通孔之间的摩擦阻力，便于使推杆29滑动。活门4自由端部上粘接有第一磁片22，驱动槽3的底部上粘接有与第一磁片22相互排斥的第二磁片23。推杆29远离推块25的端部上均粘接有第一磁铁块(图中未示出)，转盘1的上方通过螺钉固定设有与第一磁铁块相互排斥的第二磁铁块20，转盘1的下方通过螺钉设有与第一磁铁块相互吸引的第三磁铁块21。

由此，当驱动槽3转动到转盘1的底部时，第三磁铁块21对第一磁铁块吸引，从而向下拉动推杆29，推杆29和推块25向下滑动，推杆29不对活门4进行阻挡，活门4在第一磁片22和第二磁片23的排斥力的作用下而打开，本实施例中，第一磁片22和第二磁片23相互排斥，使得活门4打开更加容易。当驱动槽3转动到转盘1的顶部上时，第一磁铁块与第二磁铁块20相对，第二磁铁块20对第一磁铁块进行排斥，从而向下推动推杆29，推杆29和推块25向下移动，推杆29插入到驱动槽3中，推块25对活门4进行推动，容易理解，通过设置第一磁铁块和第二磁铁块20之间的斥力大小或者推杆29的自身重量，使得活门4能够克服第一磁片22和第二磁片23之间的排斥力而顺利关闭，并且此时推杆29插在驱动槽3中，推杆20可避免活门4受到第一磁片22和第二磁片23之间的排斥力而打开。

容易理解和实现，可在驱动槽3靠近转盘1的内壁上设置卡孔，图8中推块25下侧面上焊接有卡凸，卡凸和卡孔能够相对，这样当推杆29插到驱动槽3中时，推块25上的卡凸插入到卡孔中，从而实现了推杆29的两端同时被卡住，避免第一磁片22和第二磁片23之间的排斥力较大而而无法将活门4锁紧的情况。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。