CN111549891B - 一种雨水回收再利用***及雨水利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雨水回收再利用***及雨水利用方法，该***包括固定在地面上的风车房、安装在风车房侧面的风车、设置在风车房内的地面水箱以及设置在地下的地下水箱，还包括倾斜设置的阿基米德泵，阿基米德泵的进口设置在地下水箱内，阿基米德泵的出口设置在地面水箱上方，地面水箱上连通有出水管，还包括高于地下水箱的雨水收集装置，所述雨水收集装置通过排水管与地下水箱连通，通过风力带动风车，并通过风车带动阿基米德泵将地下水箱中的雨水输送到地面水箱，不但节约了能源，还能实现雨水的长期利用。

Description

一种雨水回收再利用***及雨水利用方法

技术领域

本发明涉及水资源利用领域，尤其涉及到雨水回收再利用领域，具体是指一种雨水回收再利用***及雨水利用方法。

背景技术

许多国家和地区面临不同程度的缺水和其他水问题，为此，促进综合开发、利用与保护水资源，成为各国普遍重视的问题，海绵城市是目前应对城市水资源利用缺乏的有效手段，海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的"弹性"，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。

在海绵城市的建设过程中，雨水收集是最重要的部分，雨水收集时，通常先在建筑、车库或路面上先铺设一层防水板，然后在防水板上铺设排水板，排水板之间连接有排水槽，然后在排水板及排水槽的上方铺设一层过滤布，在过滤布的顶部再铺盖覆土，雨水穿过过滤布进入排水板，再通过排水槽的进水口流进排水槽，最终从排水槽中进入地下水箱。

但是目前对于地下水箱中的雨水利用手段较为缺乏，大多采用水泵将地下水箱中的雨水抽出进行利用，需要浪费很多的电能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供节约能源、外观效果好、利用效率高的雨水回收再利用***及雨水利用方法。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种雨水回收再利用***，包括固定在地面上的风车房、安装在风车房侧面的风车、设置在风车房内的地面水箱以及设置在地下的地下水箱，还包括倾斜设置的阿基米德泵，阿基米德泵的进口设置在地下水箱内，阿基米德泵的出口设置在地面水箱上方，地面水箱上连通有出水管，还包括高于地下水箱的雨水收集装置，所述雨水收集装置通过排水管与地下水箱连通，风车房内轴接有互相平行的主动轴、被动轴和中间轴，所述主动轴与风车中心固接，主动轴上固接有主动齿轮，被动轴上沿轴线滑接有与主动齿轮啮合的被动齿轮，还包括驱动被动齿轮沿被动轴轴线移动的驱动装置，被动轴上固接有主动皮带轮，中间轴上固接有被动皮带轮，主动皮带轮与被动皮带轮通过传动带连接，中间轴上还固接有主动锥齿轮，阿基米德泵的转轴端部固接有与主动锥齿轮啮合的被动锥齿轮。

本方案中雨水收集装置收集后的雨水通过排水管进入地下水箱，风车利用风力作用带动旋转，通过风车带动主动轴旋转，主动轴带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动被动齿轮旋转，被动齿轮通过被动轴上的主动皮带轮带动被动皮带轮旋转，被动皮带轮带动主动锥齿轮旋转，主动锥齿轮带动被动锥齿轮旋转，从而带动阿基米德泵转动，通过阿基米德泵将地下水箱中的雨水输送到地面水箱，并通过出水管将雨水排出利用。

被动轴上固接有主动皮带轮，中间轴上固接有被动皮带轮，主动皮带轮与被动皮带轮通过传动带连接，被动轴与中间轴之间通过传动带传动，由于传动带承受的力有限，当阿基米德泵卡住无法旋转时，皮带打滑，对阿基米德泵、风车和各个传动装置起到保护作用。

当地下水箱中的水量不足或地上水箱中的水量过多时，本方案设置的驱动装置驱动被动齿轮沿被动轴轴线移动，使被动齿轮与主动齿轮分离，从而使阿基米德泵停止工作，防止地下水箱中没有水时阿基米德泵空转造成磨损，本方案设置的风车房将所有地面部件包裹在内，从而使外观美观，通过风力带动风车，并通过风车带动阿基米德泵将地下水箱中的雨水输送到地面水箱，不但节约了能源，还能实现雨水的长期利用。

作为优化，所述雨水收集装置包括均设置在建筑顶板上方的排水板和排水槽，所述排水槽上开有与排水板连通的排水槽进水口以及与排水管连通的排水槽出水口。本方案中的雨水收集装置包括排水板和排水槽，雨水进入排水板，再通过排水槽的进水口流进排水槽，最终通过排水槽出水口流入排水管。

作为优化，所述排水板和排水槽的上方盖有顶板覆土，所述排水板和排水槽与顶板覆土之间设有过滤布。本方案中设置的过滤布可以允许雨水穿过，可以起到过滤覆土的作用，对排水板和排水槽起到保护作用。

作为优化，所述排水管包括竖直段，竖直段上部的内径大于竖直段下部的内径。本方案中排水管包括竖直段，竖直段上部的内径大于竖直段下部的内径，从而使雨水通过竖直段下落时，雨水充满竖直段下部，通过虹吸作用加快雨水的排出。

作为优化，所述驱动装置包括固定在风车房内的电磁铁以及固接在电磁铁伸缩轴上的推板，所述被动齿轮的侧面固接有与被动齿轮同轴的圆柱形的凸台，凸台的外圆周面上开有周向闭合的卡槽，所述推板***卡槽中。本方案中电磁铁伸缩带动推杆移动，通过推板***卡槽带动被动齿轮移动，推板不会影响被动齿轮的旋转。

作为优化，所述推板上设置有与卡槽底部适配的圆弧面。本方案中推板上设置有与卡槽底部适配的圆弧面，从而使推板可以更好地带动被动齿轮移动。

作为优化，所述地面水箱内壁的顶部装有地面水箱高位传感器，地下水箱的底部装有地下水箱低位传感器。当地面水箱的水位高于地面水箱高位传感器或地下水箱的水位低于地下水箱低位传感器时，电磁铁驱动主动齿轮与被动齿轮分离，从而实现阿基米德泵的自动启停。

作为优化，所述主动齿轮的外径大于被动齿轮的外径。本方案中主动齿轮的外径大于被动齿轮的外径，从而可以增大阿基米德泵的转速。

作为优化，所述阿基米德泵的倾角为45度。本方案中阿基米德泵的倾角为45度，便于通过阿基米德泵将地下水箱中的雨水输送至地上水箱。

一种使用所述的雨水回收再利用***进行的雨水利用方法，包括如下步骤：

a.通过排水板将雨水收集后流入排水槽，排水槽中的雨水通过排水管流入地下水箱，实现雨水的回收；

b.通过风力带动风车转动，并通过主动齿轮带动被动齿轮转动，通过主动皮带轮带动被动皮带轮转动，并通过主动锥齿轮带动被动锥齿轮转动，从而带动阿基米德泵旋转，通过阿基米德泵将地下水箱中的雨水输送至地面水箱；

c.通过出水管将地面水箱中的雨水排出，实现雨水再利用；

d. 通过电磁铁驱动推板移动，通过推板将被动齿轮沿被动轴轴向移动，从而将主动齿轮与被动齿轮分离，从而使阿基米德泵停止工作；

e. 通过地面水箱高位传感器和地下水箱低位传感器控制电磁铁的开关，当地面水箱的水位高于地面水箱高位传感器或地下水箱的水位低于地下水箱低位传感器时，电磁铁驱动主动齿轮与被动齿轮分离。

本发明的有益效果为：本发明的一种雨水回收再利用***及雨水利用方法，通过风车带动阿基米德泵转动，通过阿基米德泵将地下水箱中的雨水输送到地面水箱，并通过出水管将雨水排出利用，当地下水箱中的水量不足或地上水箱中的水量过多时，驱动装置驱动被动齿轮沿被动轴轴线移动，使被动齿轮与主动齿轮分离，从而使阿基米德泵停止工作，风车房将所有地面部件包裹在内，从而使外观美观，通过风力带动风车，并通过风车带动阿基米德泵将地下水箱中的雨水输送到地面水箱，不但节约了能源，还能实现雨水的长期利用。

附图说明

图1为本发明内部结构示意图；

图2为本发明风车正面示意图；

图3为本发明图1中A部放大图；

图4为本发明图1中B部放大图；

图5为本发明被动齿轮和推板结构示意图；

图6为本发明推板正面示意图；

图7为本发明排水板结构示意图；

图8为本发明排水槽结构示意图；

图中所示：

1、风车，2、主动轴，3、主动齿轮，4、被动轴，5、被动齿轮，6、电磁铁，7、推板，8、主动皮带轮，9、传动带，10、被动皮带轮，11、中间轴，12、主动锥齿轮，13、被动锥齿轮，14、阿基米德泵，15、风车房，16、地面水箱，17、出水管，18、地面水箱高位传感器，19、地下水箱，20、建筑顶板，21、排水板，22、顶板覆土，23、排水槽，24、观察孔，25、排水管，26、凸台，27、地下水箱低位传感器，211、滤水布，212、支撑台，213、隔水板，231、排水槽本体，232、排水槽进水口，233、排水槽出水口。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~8所示，本发明的一种雨水回收再利用***，包括固定在地面上的风车房15、安装在风车房15侧面的风车1、设置在风车房15内的地面水箱16以及设置在地下的地下水箱19。还包括高于地下水箱19的雨水收集装置。

所述风车1最底下距离地面的高度大于2.5米，防止风车1转动时伤到人员。

地面水箱16上连通有出水管17，地面水箱16顶部为敞开结构，出水管17设置在地面水箱16侧面的底部且出水管17上装有阀门。

所述雨水收集装置通过排水管25与地下水箱19连通，所述雨水收集装置包括均设置在建筑顶板20上方的排水板21和排水槽23，此处的建筑顶板20一般是地下室的顶板或地下车库的顶板，建筑顶板20上铺有防水板，排水板21和排水槽23铺设在在防水板上。

如图7所示，排水管25包括底部的隔水板213以及设置在隔水板213上方的一层滤水布211，隔水板213和滤水布211之间固接有多个支撑台212，雨水穿过滤水布211流入多个支撑台212之间，并通过隔水板213和滤水布211之间流入排水槽进水口232。

如图8所示，所述排水槽23包括倒U形的排水槽本体231，所述排水槽本体231的两侧面开有多个与排水板21连通的排水槽进水口232以及与排水管25连通的排水槽出水口233。

排水槽23顶部开有观察孔，观察孔为连通在排水槽本体231顶面的圆管，圆管顶部延伸至地面，用于对排水槽23内部进行观察。

所述排水板21和排水槽23的上方盖有顶板覆土22，所述排水板21和排水槽23与顶板覆土22之间设有过滤布，过滤布盖在排水板21和排水槽23上。

地下水箱19设置在地下，地下水箱19的顶板低于建筑顶板20，地下水箱19的内层设有集水笼，集水笼对地下水箱19起到支撑作用，防止地下水箱19被土壤挤压变形。

所述排水管25包括竖直段，竖直段为变径管，竖直段上部的内径大于竖直段下部的内径。

还包括倾斜设置的阿基米德泵14，阿基米德泵14的进口设置在地下水箱19内的底部，阿基米德泵14的出口设置在地面水箱16上方，所述阿基米德泵14的倾角为45度，阿基米德泵14高于地面的部分设置在风车房15内部。

风车房15内轴接有互相平行的主动轴2、被动轴4和中间轴11，主动轴2、被动轴4和中间轴11均水平设置。

所述主动轴2与风车1中心固接，从而对风车1起到支撑作用。主动轴2上固接有主动齿轮3，被动轴4上沿轴线滑接有与主动齿轮3啮合的被动齿轮5，被动齿轮5通过可滑动的花键与被动轴4连接，所述主动齿轮3的外径大于被动齿轮5的外径。还包括驱动被动齿轮5沿被动轴4轴线移动的驱动装置。

所述驱动装置包括固定在风车房15内的电磁铁6以及固接在电磁铁6伸缩轴上的推板7，电磁铁6伸缩轴与被动轴4平行，所述被动齿轮5的侧面固接有与被动齿轮5同轴的圆柱形的凸台26，凸台26的外圆周面上开有周向闭合的卡槽，所述推板7***卡槽中，所述推板7上设置有与卡槽底部适配的圆弧面，所述圆弧面***卡槽中，不影响被动齿轮5的转动。

被动轴4上固接有主动皮带轮8，中间轴11上固接有被动皮带轮10，主动皮带轮8与被动皮带轮10通过传动带9连接，中间轴11上还固接有主动锥齿轮12，阿基米德泵14的转轴端部固接有与主动锥齿轮12啮合的被动锥齿轮13。

所述地面水箱16内壁的顶部装有地面水箱高位传感器18，地下水箱19的底部装有地下水箱低位传感器27。

一种使用所述的雨水回收再利用***进行的雨水利用方法，包括如下步骤：

通过排水板21将雨水收集后流入排水槽23，排水槽23中的雨水通过排水管25流入地下水箱19，实现雨水的回收。

通过风力带动风车1转动，并通过主动齿轮3带动被动齿轮5转动，通过主动皮带轮8带动被动皮带轮10转动，并通过主动锥齿轮12带动被动锥齿轮13转动，从而带动阿基米德泵14旋转，通过阿基米德泵14将地下水箱19中的雨水输送至地面水箱16。

通过出水管17将地面水箱16中的雨水排出，实现雨水再利用。

通过电磁铁6驱动推板7移动，通过推板7将被动齿轮5沿被动轴4轴向移动，从而将主动齿轮3与被动齿轮5分离，从而使阿基米德泵14停止工作。

通过地面水箱高位传感器18和地下水箱低位传感器27控制电磁铁6的开关，当地面水箱16的水位高于地面水箱高位传感器18或地下水箱19的水位低于地下水箱低位传感器27时，电磁铁6驱动主动齿轮3与被动齿轮5分离。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种雨水回收再利用***，其特征在于：包括固定在地面上的风车房（15）、安装在风车房（15）侧面的风车（1）、设置在风车房（15）内的地面水箱（16）以及设置在地下的地下水箱（19），还包括倾斜设置的阿基米德泵（14），阿基米德泵（14）的进口设置在地下水箱（19）内，阿基米德泵（14）的出口设置在地面水箱（16）上方，地面水箱（16）上连通有出水管（17），还包括高于地下水箱（19）的雨水收集装置，所述雨水收集装置通过排水管（25）与地下水箱（19）连通，风车房（15）内轴接有互相平行的主动轴（2）、被动轴（4）和中间轴（11），所述主动轴（2）与风车（1）中心固接，主动轴（2）上固接有主动齿轮（3），被动轴（4）上沿轴线滑接有与主动齿轮（3）啮合的被动齿轮（5），还包括驱动被动齿轮（5）沿被动轴（4）轴线移动的驱动装置，被动轴（4）上固接有主动皮带轮（8），中间轴（11）上固接有被动皮带轮（10），主动皮带轮（8）与被动皮带轮（10）通过传动带（9）连接，中间轴（11）上还固接有主动锥齿轮（12），阿基米德泵（14）的转轴端部固接有与主动锥齿轮（12）啮合的被动锥齿轮（13）。

2.根据权利要求1所述的一种雨水回收再利用***，其特征在于：所述雨水收集装置包括均设置在建筑顶板（20）上方的排水板（21）和排水槽（23），所述排水槽（23）上开有与排水板（21）连通的排水槽进水口（232）以及与排水管（25）连通的排水槽出水口（233）。

3.根据权利要求2所述的一种雨水回收再利用***，其特征在于：所述排水板（21）和排水槽（23）的上方盖有顶板覆土（22），所述排水板（21）和排水槽（23）与顶板覆土（22）之间设有过滤布。

4.根据权利要求1所述的一种雨水回收再利用***，其特征在于：所述排水管（25）包括竖直段，竖直段上部的内径大于竖直段下部的内径。

5.根据权利要求2所述的一种雨水回收再利用***，其特征在于：所述驱动装置包括固定在风车房（15）内的电磁铁（6）以及固接在电磁铁（6）伸缩轴上的推板（7），所述被动齿轮（5）的侧面固接有与被动齿轮（5）同轴的圆柱形的凸台（26），凸台（26）的外圆周面上开有周向闭合的卡槽，所述推板（7）***卡槽中。

6.根据权利要求5所述的一种雨水回收再利用***，其特征在于：所述推板（7）上设置有与卡槽底部适配的圆弧面。

7.根据权利要求5所述的一种雨水回收再利用***及雨水利用方法，其特征在于：所述地面水箱（16）内壁的顶部装有地面水箱高位传感器（18），地下水箱（19）的底部装有地下水箱低位传感器（27）。

8.根据权利要求1所述的一种雨水回收再利用***及雨水利用方法，其特征在于：所述主动齿轮（3）的外径大于被动齿轮（5）的外径。

9.根据权利要求1所述的一种雨水回收再利用***及雨水利用方法，其特征在于：所述阿基米德泵（14）的倾角为45度。

10.一种使用权利要求7所述的雨水回收再利用***进行的雨水利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.通过排水板（21）将雨水收集后流入排水槽（23），排水槽（23）中的雨水通过排水管（25）流入地下水箱（19），实现雨水的回收；

b.通过风力带动风车（1）转动，并通过主动齿轮（3）带动被动齿轮（5）转动，通过主动皮带轮（8）带动被动皮带轮（10）转动，并通过主动锥齿轮（12）带动被动锥齿轮（13）转动，从而带动阿基米德泵（14）旋转，通过阿基米德泵（14）将地下水箱（19）中的雨水输送至地面水箱（16）；

c.通过出水管（17）将地面水箱（16）中的雨水排出，实现雨水再利用；

d. 通过电磁铁（6）驱动推板（7）移动，通过推板（7）将被动齿轮（5）沿被动轴（4）轴向移动，从而将主动齿轮（3）与被动齿轮（5）分离，从而使阿基米德泵（14）停止工作；

e. 通过地面水箱高位传感器（18）和地下水箱低位传感器（27）控制电磁铁（6）的开关，当地面水箱（16）的水位高于地面水箱高位传感器（18）或地下水箱（19）的水位低于地下水箱低位传感器（27）时，电磁铁（6）驱动主动齿轮（3）与被动齿轮（5）分离。

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