阅读说明：本技术 一种基于水力发电的自动断水装置 (Automatic water cut-off device based on hydroelectric power generation ) 是由 尹艳梅 廖胜细 林凯 肖庭敏 郑志鹏 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于水力发电的自动断水装置,包括：壳体,具有进水口、出水口、通流口,由进水口流入的水流经由通流口流至出水口；电磁阀,与通流口相配合以开闭通流口；电路板,与电磁阀电连接并控制电磁阀在水流的流动时间或流量达到预设值后关闭通流口；水力发电单元,包括设于壳体内的叶轮和发电机,当水流流经叶轮时带动叶轮转动,进而使得发电机发电,发电机对电路板进行供电；手动开关,用于手动开启电磁阀,或手动使得水流流经水力发电单元以使得水力发电单元对电路板进行供电进而控制开启电磁阀。本发明的技术方案无需对自动断水装置进行外部供电,其通过自身的水力发电进行供电,并且采用手动开启通水,功能可靠。(The invention discloses an automatic water cut-off device based on hydroelectric power generation, which comprises: the shell is provided with a water inlet, a water outlet and a through flow port, and water flowing in from the water inlet flows to the water outlet through the through flow port; the electromagnetic valve is matched with the through-flow port to open and close the through-flow port; the circuit board is electrically connected with the electromagnetic valve and controls the electromagnetic valve to close the through-flow port after the flowing time or the flow of water flow reaches a preset value; the hydroelectric generation unit comprises an impeller and a generator which are arranged in the shell, when water flows through the impeller, the impeller is driven to rotate, so that the generator generates electricity, and the generator supplies power to the circuit board; and the manual switch is used for manually opening the electromagnetic valve, or manually enabling water flow to flow through the hydroelectric generation unit so that the hydroelectric generation unit supplies power to the circuit board and then controls the electromagnetic valve to be opened. According to the technical scheme, the automatic water cut-off device does not need to be externally powered, the automatic water cut-off device is powered by the hydroelectric power of the automatic water cut-off device, water is supplied by manually starting, and the automatic water cut-off device is reliable in function.)

一种基于水力发电的自动断水装置

技术领域

本发明涉及控制水流的装置，尤其是涉及一种基于水力发电的自动断水装置。

背景技术

为了避免因忘记关闭出水装置（如水龙头）或者出水装置损坏，而导致水资源的浪费，现有技术中出现了各式各样的自动断水装置，将自动断水装置设置在水路上后，当水流时间或水流流量超过预设值后，自动断水装置能自动切断水流，从而避免水资源的浪费。

现有技术的自动断水装置通常采用电磁阀，而电磁阀需要供电才能正常工作，在断电时则起不到自动断水的功能，仍然不够保险。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种基于水力发电的自动断水装置，其无需对该装置进行外部供电，通过自身的水力发电供电，结构简单，功能可靠，并且采用手动开启通水，功能可靠。

为达上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种基于水力发电的自动断水装置，包括：

壳体，具有进水口、出水口及位于所述进水口和出水口之间的通流口，由所述进水口流入的水流经由所述通流口流至所述出水口；

电磁阀，与所述通流口相配合以开闭所述通流口；

电路板，与所述电磁阀电连接并控制所述电磁阀在所述水流的流动时间或流量达到预设值后关闭所述通流口；

水力发电单元，包括设于所述壳体内的叶轮和发电机，当所述水流流经所述叶轮时带动所述叶轮转动，进而使得所述发电机发电，所述发电机对所述电路板进行供电；

手动开关，用于手动开启所述电磁阀，或手动使得所述水流流经所述水力发电单元以使得所述水力发电单元对所述电路板进行供电进而控制开启所述电磁阀。

优选的，还包括与所述电路板电连接的检测单元，所述检测单元检测所述水流的流动时间或流量；

当所述检测单元检测到所述水流的流动时间或流量达到预设值后，所述电路板上的控制模块根据所述检测单元的检测结果控制所述电磁阀关闭所述通流口。

优选的，所述检测单元包括霍尔元件和设于所述叶轮上的磁铁，通过所述霍尔元件对所述磁铁的感应以检测所述叶轮的转动圈数进而获得所述水流的流动时间或流量；或者，所述检测单元通过检测所述电路板的电流或电压的持续时间以获得所述水流的流动时间。

优选的，还包括与所述电路板电连接的定时单元，所述定时单元在所述电路板通电后开始计时，所述电路板上的控制模块在所述定时单元的计时达到预设值时控制所述电磁阀关闭所述通流口。

优选的，所述手动开关与所述电磁阀相配合，所述电磁阀包括泄压通道和控制所述泄压通道通断的阀芯，所述手动开关驱动所述阀芯打开所述泄压通道以开启所述电磁阀。

优选的，所述电磁阀还包括压力腔和膜片，所述泄压通道与所述压力腔相连通，所述膜片随所述压力腔的压力变化以打开或关闭所述通流口以实现对所述电磁阀的开启或关闭。

优选的，所述电磁阀内还形成有泄压腔，所述泄压腔与所述压力腔和泄压通道相连通，泄压通道的水流至出水口，所述压力腔的水经由所述泄压腔和所述泄压通道后流至所述出水口，所述阀芯的一端伸入所述泄压腔中并与所述泄压通道的进口开闭配合，所述手动开关伸入所述泄压腔以驱动所述阀芯远离所述泄压通道的进口。

优选的，所述手动开关为一活动设置在所述电磁阀的阀体上的按键组件，所述按键组件包括按键、联动件和弹性件，按压所述按键时，所述按键通过所述联动件驱动所述阀芯往远离所述泄压通道的进口的方向活动，撤去外力后，所述按键和所述联动件在所述弹性件的作用下复位。

优选的，所述联动件为一滑动装接在所述电磁阀的阀体上的压杆，与所述压杆与所述阀芯相配合的一端设有斜面，在所述斜面的作用下，所述压杆驱动所述阀芯往与所述压杆滑动方向相垂直的方向滑动。

优选的，所述壳体包括用于容置所述水力发电单元的第一容置腔、用于容置所述电路板的第二容置腔和用于容置所述电磁阀的第三容置腔，所述第一容置腔和所述第三容置腔的水流相连通，所述第二容置腔密封设置以与所述第一容置腔和所述第三容置腔不连通。

优选的，所述第一容置腔和所述第二容置腔沿所述壳体的径向方向并列设置，所述第一容置腔和所述第二容置腔之间的腔壁上设有导线穿孔，用于连接所述发电机和所述电路板的导线穿设于所述导线穿孔后通过灌胶形成密封。

优选的，所述第一容置腔位于所述通流口与所述进水口之间，并且所述第一容置腔靠近所述进水口设置，所述叶轮与所述进水口之间设有导流件，由所述进水口流入的水流经由所述导流件导流后流至所述叶轮以驱动所述叶轮转动。

优选的，还包括与所述电路板电连接的用于显示所述预设值的显示元件和用于调节所述预设值的调节键，所述显示元件和所述调节键装设在所述壳体之外侧上。

优选的，还包括与所述电路板电连接的蓄电池，所述电路板通电后对所述蓄电池进行蓄电。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置水力发电单元，当水流流经叶轮时带动叶轮转动，进而使得发电机发电，发电机对电路板进行供电，电路板与电磁阀电连接并控制电磁阀在水流的流动时间或流量达到预设值后关闭通流口，从而实现自动断水，避免因忘记关闭出水装置（如水龙头）或者出水装置损坏，而导致水资源的浪费。

2、本发明通过手动开关手动开启电磁阀，或手动使得所述水流流经所述水力发电单元以使得所述水力发电单元对所述电路板进行供电进而控制开启所述电磁阀，这样，自动断水后想再次打开通流口进行通水时，只需驱动手动开关即可，无需对电磁阀提供外部电能也能再次开启电磁阀，结构简单，使用方便。

3、本发明通过检测单元检测水流的流动时间或流量，或者通过定时单元计时预设值，从而使得电路板能在所述水流的流动时间或流量达到预设值后关闭所述通流口，结构简单，容易实现。

4、采用手动开关与电磁阀相配合，手动开关驱动电磁阀的阀芯以打开电磁阀的泄压通道从而开启电磁阀，结构简单，功能可靠。

5、手动开关为按键组件，按键组件包括一滑动装接在电磁阀的阀体上的压杆，压杆与所述阀芯相配合的一端设有斜面，在斜面的作用下，压杆驱动阀芯往与压杆滑动方向相垂直的方向滑动，手动开关与阀芯之间联动配合的结构十分巧妙，结构紧凑。

6、通过设置用于显示所述预设值的显示元件和用于调节所述预设值的调节键，使得预设值可调节，产品通用性更好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置的立体分解示意图；

图3为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置在通水状态时的剖视图；

图4为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置在断水状态时的剖视图；

图5为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置在断水状态时手动开关与阀芯的配合剖视图；

图6为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置在手动开关驱动阀芯过程中的剖视图；

图7为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置在通水状态时手动开关与阀芯的配合剖视图；

图8为本发明一实施例基于水力发电的自动断水装置的霍尔元件与磁铁的配合剖视图。

附图标记为：

10-壳体；11-进水口；12-出水口；13-通流口；14-第一容置腔；15-第二容置腔；16-第三容置腔；17-导线穿孔；18-进水接头；

20-电磁阀；20a-上阀体；20b-下阀体；21-阀芯；22-膜片；23-压力腔； 24-泄压腔；25-泄压通道；26-第一弹簧；27-通针；28-第二弹簧；29-电磁铁；

30-电路板；31-第二导线；

40-水力发电单元；41-叶轮；42-发电机；43-导线；

50-手动开关（按键组件）；51-按键；52-联动件（压杆）；521-斜面；53-弹性件；

60-检测单元；61-霍尔元件；62-磁铁；

70-导流件；

81-显示元件；82-调节键。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请查阅图1至图8，一种基于水力发电的自动断水装置，包括壳体10、电磁阀20、电路板30、水力发电单元40、手动开关50，其中：

壳体10具有进水口11、出水口12及位于进水口11和出水口12之间的通流口13，由进水口11流入的水流经由通流口13流至出水口12；

电磁阀20与通流口13相配合以开闭通流口13；

电路板30通过第二导线31与电磁阀20电连接并控制电磁阀20在水流的流动时间或流量达到预设值后关闭通流口13；

水力发电单元40包括设于壳体10内的叶轮41和发电机42，当水流流经叶轮41时带动叶轮41转动，进而使得发电机42发电，发电机42对电路板30进行供电；

手动开关50用于手动开启电磁阀20，即手动开关50直接驱动电磁阀20以打开通流口13；或者，也可以是驱动手动开关50以手动使得水流流经水力发电单元40以使得水力发电单元40对电路板30进行供电进而控制开启电磁阀20，此时，手动开关50为间接开启电磁阀20。本实施例具体采用前者开启电磁阀20的方式。

本实施例中，还包括与电路板30电连接的检测单元60，检测单元60检测水流的流动时间或流量；当检测单元60检测到水流的流动时间或流量达到预设值后，电路板30上的控制模块根据检测单元60的检测结果控制电磁阀20关闭通流口13。检测单元60可以采用现有公知的检测技术，本实施例采用水流传感器中常见的霍尔感应进行检测。

具体的，检测单元60包括霍尔元件61和设于叶轮41上的磁铁62，通过霍尔元件61对磁铁62的感应以检测叶轮41的转动圈数进而获得水流的流动时间或流量；

可替换的，也可以采用检测单元60通过检测电路板30的电流或电压的持续时间以获得水流的流动时间；或者，采用将检测单元60替换为与电路板30电连接的定时单元（未图示），定时单元在电路板30通电后开始计时，电路板30上的控制模块在定时单元的计时达到预设值时控制电磁阀20关闭通流口13，同样也能实现在水流的流动时间或流量达到预设值后，使得电路板30上的控制模块控制电磁阀20关闭通流口13。

本实施例中，电磁阀20包括阀芯21、膜片22、进水腔、压力腔23、泄压腔24、泄压通道25。阀芯21与泄压通道25的进口相配合以控制泄压通道25通断，泄压通道25与压力腔23相连通，泄压腔24与压力腔23和泄压通道25相连通，压力腔23的水经由泄压腔24流至泄压通道25，膜片22随压力腔23的压力变化以打开或关闭通流口13以实现对电磁阀20的开启或关闭。阀芯21的一端伸入泄压腔24中并与泄压通道25的进口开闭配合。膜片22上设有贯穿的过流孔，一通针27穿设在该过流孔，通针27与过流孔的内壁之间具有过流间隙，压力腔23通过该过流间隙与进水腔相连通，进水腔与进水口11相连通，由进水口11流入的水流至进水腔，然后一小部水流经由通针27与过流孔的内壁之间的过流间隙流至压力腔23中。通针27还与一第一弹簧26相连接，第一弹簧26弹顶在下阀体20b和膜片22之间以对膜片22施加往关闭通流口13的方向的弹性力。有关电磁阀20的具体工作原理为公知技术，这里不作详细说明。

本实施例中，泄压通道25的水流至出水口12，压力腔23的水经由泄压腔24和所述泄压通道25后流至所述出水口12。

本实施例中，电磁阀20的阀体包括上阀体20a和下阀体20b, 阀芯21装接在上阀体20a上，并且上阀体20a上设有电磁铁29，阀芯21和电磁铁29之间设有连接有第二弹簧28，当电路板30对电磁阀20供电时，第二弹簧28伸长使得阀芯21关闭泄压通道25的进口。

手动开关50与电磁阀20相配合，手动开关50驱动阀芯21打开泄压通道25以开启电磁阀20。具体的，手动开关50伸入泄压腔25中以驱动阀芯21远离泄压通道25的进口。手动开关50为一活动设置在电磁阀20的下阀体20b上的按键组件50，按键组件包括按键51、联动件52和弹性件53，按压按键51时，按键51通过联动件52驱动阀芯21往远离泄压通道25的进口的方向活动，撤去外力后，按键51和联动件52在弹性件53的作用下复位。

本实施例中，联动件52为一滑动装接在电磁阀20的下阀体20b上的压杆52，压杆52与阀芯21相配合的一端设有斜面521，在斜面521的作用下，压杆52驱动阀芯21往与压杆52滑动方向相垂直的方向滑动。

本实施例中，壳体10包括用于容置水力发电单元40的第一容置腔14、用于容置电路板30的第二容置腔15和用于容置电磁阀20的第三容置腔16，第一容置腔14和第三容置腔16的水流相连通，第二容置腔15密封设置以与第一容置腔14和第三容置腔16不连通。水力发电单元40由进水口11装入第一容置腔14后，将一进水接头18连接在壳体10的进水口处从而将水力发电单元40限位在第一容置腔14中。

本实施例中，第一容置腔14和第二容置腔15沿壳体10的径向方向并列设置，第一容置腔14和第二容置腔15之间的腔壁上设有导线穿孔17，用于连接发电机42和电路板30的导线43穿设于导线穿孔17后通过灌胶形成密封，从而使得第一容置腔14和第二容置腔15不连通。

本实施例中，第一容置腔14位于通流口13与进水口11之间，并且第一容置腔14靠近进水口11设置，叶轮41与进水口11之间设有导流件70，导流件70用于将进水口11的一股水流分为若干股小水流以一定的角度流向叶轮41，由进水口11流入的水流经由导流件70导流后流至叶轮41以驱动叶轮41转动。

本实施例中，自动断水装置还包括与电路板30电连接的用于显示预设值的显示元件81和用于调节预设值的调节键82，显示元件81和调节键82装设在壳体10之外侧上，但需要调节预设值时，只需要调节调节键82即可，十分方便。

本实施例中，还包括与电路板30电连接的蓄电池（未图示），电路板30通电后对蓄电池进行蓄电，蓄电池可以储存水力发电单元40产生的多余的电，但不想手动驱动电磁阀20时，可以通过蓄电池对电磁阀20供电以开启电磁阀20。

可以理解的，所述水力发电单元40也可以设置在通流口13与出水口12之间。

本发明的具体工作原理和过程简述如下：

请查阅图4和图5，初始状态下，电磁阀20的阀芯21向下移动关闭泄压通道25的进口，从而切断压力腔23与泄压通道25的连通，压力腔23中的水处于保压状态，由于膜片22位于压力腔23的一侧的受力面积大于位于进水腔一侧的受力面积，因此膜片22受压力腔23的一侧的压力大于受进水腔一侧的压力，导致膜片22保持关闭通流口23，此时，自动断水装置处于断水状态。

请查阅图6，当需要使得自动断水装置通水时，沿图中箭头方向对按键51施加外力F，按键51带动联动件52，联动件52上的斜面521抵接阀芯21的端部，使得阀芯21向上滑动远离泄压通道25的进口从而打开泄压通道25，然后撤去外力F，按键51和联动件52在弹性件53的作用下沿与F相反的方向复位。

接着，请查阅图3和图7，阀芯21向上移动打开泄压通道25的进口后，压力腔23中水经由泄压腔24、泄压通道25流至出水口12，此时，膜片22在进水腔的水压作用下向上移动并打开通流口13，从而使得自动断水装置处于通水状态。通水状态下，进水口11流入的水一小部分经由通针27与膜片22上的过流孔的内壁之间的过流间隙流至压力腔23中。自动断水装置通水后就有水流流经水力发电单元40的叶轮41，从而使得发电机42发电，发电机42供电给电路板30。与此同时，检测单元60的霍尔元件61通过感应叶轮41上的磁铁62，从而判断水流流过的时间。当水流流过的时间达到预设值时，电路板30上的控制模块控制电磁阀20的阀芯21向下移动关闭泄压通道25的进口。由于泄压通道25关闭，使得压力腔23中的水无法泄出，而由于膜片22位于压力腔23的一侧的受力面积大于位于进水腔一侧的受力面积，因此，膜片22受压力腔23的一侧的压力大于受进水腔一侧的压力，导致膜片向下移动关闭通流口23，从而实现自动断水，自动断水装置回到图4和图5所示的初始状态。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。