动能回收装置及排水系统的制作方法

本发明属于市政排水技术领域，具体涉及一种动能回收装置及排水系统。

背景技术：

随着城市规模的不断壮大，越来越多的交叉路口开始修建高架、下穿等立体交通设施以提高道路通行效率，而随着这些道路的改建，城市排水系统也必须做出相应升级。然而，早期的城市排水网络在修建时往往很难预测未来的城市建设发展趋势，因此在修建时一般都设置在离地表较浅位置，这就导致现如今大部分下穿路段的路面都低于原有城市排水网络所在高度，因此要想使下穿路段的排水系统连入原有城市排水网络就必须在这些路段设置泵站等水利设置。现有泵站主要利用电能驱动，不仅建设成本高，而且会产生巨大的能耗，遇到暴雨天气，往往提升效率不足，很容易导致路面积水，造成巨大的人员财产损失。为此本发明的发明人设计了一种能够利用车辆制动力对积水进行抽排的排水系统，而该系统的实现还需要一套可靠的动能回收装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够回收车辆制动力并进行暂存的动能回收装置及能够利用该能量进行排水的排水系统。

本发明采取的技术方案具体如下。

一种动能回收装置，包括竖直设置于路面减速带下方的第一活塞缸，所述第一活塞缸的活塞通过传动构件与减速带下端抵接，所述第一活塞缸的活塞上侧腔体上设有第一气口和第二气口，所述第一气口通过管路与负压罐连通，所述第二气口与大气连通，所述第一气口上设有使气流仅能自负压罐向活塞缸流动的第一单向阀，所述第二气口上设有使气流仅能自活塞缸向大气流动的第二单向阀。

还包括用于驱动第一活塞缸的活塞向上复位的弹性复位单元。

所述弹性复位单元包括一空气弹簧，所述空气弹簧包括一竖直设置的缸体以及滑动设置在缸体内的双杆活塞，所述双杆活塞的上端与减速带下端抵接，双杆活塞的下端通过连接件与第一活塞缸的活塞固接。

所述弹性复位单元还包括高度调节机构，所述高度调节机构包括一压力罐，所述压力罐包括至少两个腔室，且各腔室内气压各不相同，所述缸体的双杆活塞下侧腔体与压力罐的各腔室之间设有管路，且管路上设有第一换向阀，所述第一换向阀被装配为能够使缸体的双杆活塞下侧腔体与压力罐的各腔室择一连通。

所述第一活塞缸的活塞下侧腔体上设有第三气口和第四气口，所述第三气口分别与压力罐的各腔室连通，所述第四气口与大气连通，且第三气口上设有使气流仅能自第一活塞缸的活塞下侧腔体向各腔室流动的第三单向阀，所述第四气口上设有使气流仅能自大气向第一活塞缸的活塞下侧腔体流动的第四单向阀，所述各腔室上分别设有能够使各腔室保持不同压力的调压阀。

所述第一换向阀为浮漂换向阀，第一换向阀设置在低洼路面的窨井内，且第一换向阀被装配为能够随着窨井的液位上升控制空气弹簧依次与更高压力的腔室连通。

所述减速带包括一拱形橡胶软带，所述第一活塞缸和空气弹簧安装在减速带下方开设的基坑内，所述第一活塞缸和空气弹簧沿减速带长度方向设置多个，所述空气弹簧的活塞杆上端设有一压块，所述压块顶面为弧形，且压块顶面与减速带底面抵接，相邻空气弹簧上的压块之间通过竖直设置的t型块和t型槽构成滑动配合。

所述减速带前后两侧与基坑顶部边缘设置的水平卡槽构成活动配合。

一种排水系统，包括所述的动能回收装置，以及抽吸装置，所述抽吸装置包括两提升塔，两提升塔与负压罐之间设有真空管道，所述真空管道上设有第二换向阀，所述第二换向阀被装配为能够使两提升塔与负压罐交替连通；所述提升塔与窨井之间设有抽水管，所述提升塔与城市排水网络之间设有排水管，所述抽水管上设有能够使水流由排水流道向提升塔单向流动的第五单向阀，所述排水管上设有能够使水流由提升塔向城市排水网络单向流动的第六单向阀。

所述第二换向阀包括阀芯和阀壳，所述阀壳上设有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，其中第一接口与负压罐连通，第二接口和第三接口分别与一提升塔连通，第四接口与大气连通，所述阀芯转动设置在阀壳内，阀芯上设有流道，阀芯转动过程中能够使各接口连通状态在以下两工位间切换：工位一，第一接口与第二接口连通，第三接口与第四接口连通；工位二，第一接口与第三接口连通，第二接口与第四接口连通。

本发明取得的技术效果为：本发明利用设置在减速带下方的动能回收装置对汽车动能进行回收并暂存在蓄能装置内，蓄能装置能够为抽吸装置提供连续的抽吸力，使抽吸装置将低洼路段的积水抽排至城市排水网络中，本发明无需外接任何供能设备，是一种简单、高效的路面排水解决方案，同时本发明能够对车辆制动力进行回收并加以利用，具有重大的环保意义。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的低洼路面排水系统的原理图；

图2是本发明的实施例所提供的低洼路面排水系统的立体结构图；

图3是本发明的实施例所提供的低洼路面排水系统的俯视图；

图4是本发明的实施例所提供的抽吸装置的剖视图；

图5是本发明的实施例所提供的排水系统隐去道路结构后的立体图；

图6是本发明的实施例所提供的第二换向阀的原理图；

图7是本发明的实施例所提供的动能回收装置的剖视图；

图8是本发明的实施例所提供的动能回收装置吸能状态下的剖视图；

图9是本发明的实施例所提供的动能回收装置的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1

如图1、2、3所示，一种基于动能回收的低洼路面排水系统，包括设置于路面的减速带10，以及设置于减速带10下方的动能回收装置20，所述动能回收装置20与蓄能装置相连，所述蓄能装置与抽吸装置相连，所述抽吸装置的一端与低洼路面的排水流道连通，另一端与城市排水网络连通。本发明利用设置在减速带10下方的动能回收装置20对汽车动能进行回收并暂存在蓄能装置内，蓄能装置能够为抽吸装置提供连续的抽吸力，使抽吸装置将低洼路段的积水抽排至城市排水网络中，本发明无需外接任何供能设备，是一种简单、高效的路面排水解决方案，同时本发明能够对车辆制动力进行回收并加以利用，具有重大的环保意义。需要说明的是，本发明中的减速带10不仅仅是指低洼路段的减速带10，还可以是附近一定范围内所有道路上设置的减速带10，只要将这些减速带10回收的能量通过传输网络聚集起来就能够提供足够抽吸力已解决低洼路面排水的问题。

具体的，如图7、8、9所示，所述动能回收装置20包括竖直设置的第一活塞缸21，所述第一活塞缸21的活塞通过传动构件与减速带10下端抵接，所述蓄能装置包括一负压罐30，所述第一活塞缸21的活塞上侧腔体上设有第一气口和第二气口，所述第一气口通过管路与负压罐30连通，所述第二气口与大气连通，所述第一气口上设有使气流仅能自负压罐30向活塞缸流动的第一单向阀211，所述第二气口上设有使气流仅能自活塞缸向大气流动的第二单向阀212。所述动能回收装置20还包括用于驱动第一活塞缸21的活塞向上复位的弹性复位单元；所述弹性复位单元包括一空气弹簧22，所述空气弹簧22包括一竖直设置的缸体以及滑动设置在缸体内的双杆活塞，所述双杆活塞的上端与减速带10下端抵接，双杆活塞的下端通过连接件与第一活塞缸21的活塞固接。当车辆驶过减速带10时，将空气弹簧22的双杆活塞压下，双杆活塞带动第一活塞缸21的活塞下行，此时活塞上侧腔体对负压罐30进行抽吸动作，当车辆驶离后，第一活塞缸21的活塞在空气弹簧22的作用下向上复位，此时活塞上侧腔体的第一气口闭合，第二气口导通，使上侧腔体内的空气排入大气。

进一步的，如图1、7所示，所述弹性复位单元还包括高度调节机构，所述高度调节机构包括一压力罐23，所述压力罐23包括至少两个腔室，且各腔室内气压各不相同，所述缸体的双杆活塞下侧腔体与压力罐23的各腔室之间设有管路，且管路上设有第一换向阀24，所述第一换向阀24被装配为能够使缸体的双杆活塞下侧腔体与压力罐23的各腔室择一连通；所述第一活塞缸21的活塞下侧腔体上设有第三气口和第四气口，所述第三气口分别与压力罐23的各腔室连通，所述第四气口与大气连通，且第三气口上设有使气流仅能自第一活塞缸21的活塞下侧腔体向各腔室流动的第三单向阀213，所述第四气口上设有使气流仅能自大气向第一活塞缸21的活塞下侧腔体流动的第四单向阀214，所述各腔室上分别设有能够使各腔室保持不同压力的调压阀。高度调节机构是本发明的又一创新点，其主要有两方面作用，其一是能够对减速带10的高度进行调节，以实现在不同情况下对车辆进行不同程度的限速，其二是能够调节第一活塞缸21的运动行程，以实现在不同情况下对第一活塞缸21的抽吸效率进行控制。例如：在天气晴朗时，路况较佳，车辆被允许以较高的速度行驶，此时就可以将空气弹簧22的双杆活塞降低，进而使减速带10高度降低；与此同时，第一活塞缸21行程变短，抽吸效率降低，这能够避免蓄能装置过载晴朗天气抽吸装置不工作；而在暴雨天气时，路况较差，要求车辆以较低的车速行驶，此时可以将空气弹簧22的双杆活塞抬高，进而使减速带10高度上升；与此同时，第一活塞缸21的行程变长，抽吸效率增高，这样能够为抽吸装置提供能更多的抽吸力以确保排水效率。另外，本发明用来调节空气弹簧22高度的高压气源也是来自于动能回收装置20，依然无需外接任何供能设备。

进一步的，如图1、4、5所示，所述第一换向阀24为浮漂换向阀，第一换向阀24设置在低洼路面的排水流道内，且第一换向阀24被装配为能够随着排水流道的液位上升控制空气弹簧22依次与更高压力的腔室连通。本实施例实现了空气弹簧22高度的自动控制，即：在晴朗少雨的天气，排水流道内的积水较少，浮漂换向阀处于下位，空气弹簧22与压力罐23的低压腔室连通，进而使空气弹簧22的双杆活塞处于较低位置；而在多雨的天气，排水流道内积水较多，浮漂换向阀处于上位，空气弹簧22与压力罐23的高压腔室连通，进而使空气弹簧22的双杆活塞处于较高位置。

优选的，所述减速带10包括一拱形橡胶软带，所述第一活塞缸21和空气弹簧22安装在减速带10下方开设的基坑内，所述第一活塞缸21和空气弹簧22沿减速带10长度方向设置多个，所述空气弹簧22的活塞杆上端设有一压块25，所述压块25顶面为弧形，且压块25顶面与减速带10底面抵接，相邻空气弹簧22上的压块25之间通过竖直设置的t型块251和t型槽252构成滑动配合；所述减速带10前后两侧与基坑顶部边缘设置的水平卡槽13构成活动配合。各第一活塞缸21和空气弹簧22能够独立动作，提高了动能回收装置20的灵活性，具有较高的响应速度，同时各第一活塞缸21和空气弹簧22又相互关联，彼此限位，提高了装置的结构稳定性。

优选的，如图1所示，所述排水流道包括设置在路面一侧的排水渠11以及与排水渠11连通的窨井12，所述窨井12中心设有环形格栅121，所述抽吸装置与环形格栅121内侧空间连通。

优选的，如图1-6所示，所述抽吸装置包括两提升塔40，两提升塔40与负压罐30之间设有真空管道，所述真空管道上设有第二换向阀32，所述第二换向阀32被装配为能够使两提升塔40与负压罐30交替连通；所述提升塔40与排水流道之间设有抽水管41，所述提升塔40与城市排水网络之间设有排水管42，所述抽水管41上设有能够使水流由排水流道向提升塔40单向流动的第五单向阀411，所述排水管42上设有能够使水流由提升塔40向城市排水网络单向流动的第六单向阀421。单个提升塔40的工作原理为：首先负压罐30对提升塔40进行抽气，此时排水管42关闭，抽水管41导通，从而将窨井12内的积水吸入提升塔40内，当该提升塔40内的水位到达一定高度时，负压罐30与该提升塔40之间的管路关闭，此时抽水管41在虹吸作用下闭合，排水管42导通，进而将提升塔40内的积水排放到城市排水网络中；本实施例设置两个提升塔40并控制负压罐30与两者交替导通，进而实现了积水的连续抽排。

具体的，如图6所示，所述第二换向阀32包括阀芯326和阀壳325，所述阀壳325上设有第一接口321、第二接口322、第三接口323和第四接口324，其中第一接口321与负压罐30连通，第二接口322和第三接口323分别与一提升塔40连通，第四接口324与大气连通，所述阀芯326转动设置在阀壳325内，阀芯326上设有流道，阀芯326转动过程中能够使各接口连通状态在以下两工位间切换：工位一，第一接口321与第二接口322连通，第三接口323与第四接口324连通；工位二，第一接口321与第三接口323连通，第二接口322与第四接口324连通；所述阀芯326的转轴上设有一杠杆327，所述杠杆327两端分别延伸至两提升塔40的上方，所述两提升塔40顶部各设有一浮漂329，所述浮漂329上连有竖直顶杆3291，所述竖直顶杆3291贯穿至提升塔40上方，且竖直顶杆3291与杠杆327的端部对应设置；所述杠杆327的中心还设有向上凸申设置的配重块328。第二换向阀32的工作原理为：开始排水时，其中一个提升塔40与负压罐30导通，该提升塔40上方的杠杆327端部应处于低位，该提升塔40随着负压罐30的抽吸水位不断上升，直至该提升塔40内的浮漂329将该侧杠杆327端部抬起，此时该提升塔40与负压罐30断开，另一提升塔40与负压罐30导通，重复上述过程就能实现两提升塔40的自动交替抽排。本实施例在杠杆327上方设置配重能够使杠杆327转向哪一侧之后就停留在该侧，直至该侧杠杆327被浮漂329顶起，这样能够避免杠杆327不受控的摆动，防止提升塔40抽吸过程中与负压罐30意外断开。

进一步的，所述第二换向阀32与负压罐30之间的管路上还设有截止阀31，所述截止阀31为浮漂截止阀31，所述截止阀31设置在排水流道内，截止阀31用于同时控制两提升塔40与负压罐30之间的通断，采用浮漂截止阀31并将其设置在窨井12内，能够实现抽吸装置的自动控制，使抽吸装置根据天气情况自动启停。

实施例2

一种自吸式市政排水系统的施工方法，包括如下步骤：

s1：沿道路宽度方向开挖条形基坑；

s2：将动能回收装置20安装在基坑内；

s3：在道路两侧修建蓄能装置及抽吸装置安装位；

s4：安装蓄能装置和抽吸装置，并将二者相连，将抽吸装置的一端连通至低洼路面两侧的窨井12内，另一端连通时城市排水网络；

s5：将动能回收装置20与蓄能装置相连；

s6：在动能回收装置20上方铺设减速带10。

在步骤s2中，动能回收装置20包括竖直设置的第一活塞缸21，以及用于驱动第一活塞缸21的活塞向上复位的弹性复位单元；所述弹性复位单元包括一空气弹簧22，所述空气弹簧22包括一竖直设置的缸体以及滑动设置在缸体内的双杆活塞，双杆活塞的下端通过连接件与第一活塞缸21的活塞固接；施工时，先在基坑内安装钢架，然后将各第一活塞缸21和空气弹簧22的缸体依次固定在钢架上。

在步骤s3中，所述蓄能装置及抽吸装置安装位设置在地底或低洼路面与正常路面之间由于落差所产生的台阶壁内；

在步骤s4中，所述蓄能装置包括一负压罐30，所述抽吸装置包括两提升塔40，两提升塔40与负压罐30之间设有真空管道，所述真空管道上设有第二换向阀32，所述第二换向阀32被装配为能够使两提升塔40与负压罐30交替连通；施工时，将两提升塔40分别通过抽水管41与低洼路面旁侧的窨井12连通，同时将两提升塔40分别通过排水管42与城市排水网络连通，并在抽水管41上设置能够使水流由窨井12向提升塔40单向流动的第五单向阀411，同时在排水管42上设置能够使水流由提升塔40向城市排水网络单向流动的第六单向阀421。

在步骤s4中，所述第二换向阀32包括阀芯326和阀壳325，所述阀壳325上设有第一接口321、第二接口322、第三接口323和第四接口324和阀芯326，其中第一接口321与负压罐30连通，第二接口322和第三接口323分别与一提升塔40连通，第四接口324与大气连通，所述阀芯326转动设置在阀壳325内，阀芯326上设有流道，阀芯326转动过程中能够使各接口连通状态在以下两工位间切换：工位一，第一接口321与第二接口322连通，第三接口323与第四接口324连通；工位二，第一接口321与第三接口323连通，第二接口322与第四接口324连通。

在步骤s4中，所述阀芯326的转轴上设有一杠杆327，所述两提升塔40顶部各设有一浮漂329，所述浮漂329上连有竖直顶杆3291，所述竖直顶杆3291贯穿至提升塔40上方，所述杠杆327的中心还设有向上凸申设置的配重块328；装配时，确保第二换向阀32位于两提升塔40之间的中心区域，同时令杠杆327两端分别延伸至两提升塔40上的竖直顶杆3291的上方。

在步骤s4中，所述第二换向阀32与负压罐30之间的管路上还设有截止阀31，所述截止阀31为浮漂截止阀31，所述截止阀31设置在窨井12内。

在步骤s2中，所述弹性复位单元还包括高度调节机构，所述高度调节机构包括一压力罐23，所述压力罐23包括至少两个腔室，且各腔室内气压各不相同，所述缸体的双杆活塞下侧腔体与压力罐23的各腔室之间设有管路，且管路上设有第一换向阀24，所述第一换向阀24被装配为能够使缸体的双杆活塞下侧腔体与压力罐23的各腔室择一连通。

在步骤s5中，所述第一活塞缸21的活塞上侧腔体上设有第一气口和第二气口，所述第一活塞缸21的活塞下侧腔体上设有第三气口和第四气口；施工时，将第一气口通过管路与负压罐30连通，第二气口与大气连通，并在第一气口上设置使气流仅能自负压罐30向活塞缸流动的第一单向阀211，在第二气口上设置使气流仅能自活塞缸向大气流动的第二单向阀212；将第三气口分别与压力罐23的各腔室连通，将第四气口与大气连通，并在第三气口上设有使气流仅能自第一活塞缸21的活塞下侧腔体向各腔室流动的第三单向阀213，在第四气口上设有使气流仅能自大气向第一活塞缸21的活塞下侧腔体流动的第四单向阀214，同时在各腔室上分别设有能够使各腔室保持不同压力的调压阀；所述第一换向阀24为浮漂换向阀，第一换向阀24设置在低洼路面旁侧的窨井12内，且第一换向阀24被装配为能够随着排水流道的液位上升控制空气弹簧22依次与更高压力的腔室连通。

在步骤s6中，所述减速带10包括一拱形橡胶软带，施工时，先在基坑顶部两侧设置水平卡槽13，然后将减速带10前后两侧塞入卡槽内使减速带10能够活动于水平卡槽13内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。