[发明专利]水景灯具的无源升降系统和方法

权利要求书

1.一种水景灯具的无源升降系统，其特征在于，系统由引水单元（100）、浮筒单元（200）、灯座单元（300）、灯杆单元（400）、电磁铁灯杆夹紧装置（500）和灯具（600）组成；引水单元（100）包括引水管（110）、过滤网（120）、电动闸（130）和浮筒坑（140），浮筒单元（200）包括浮筒（210）、三个定心圆轮（220）和配重（230），灯座单元（300）包括灯座（310）、灯柱（320）和灯柱罩（330），灯杆单元（400）包括灯杆（410）、四个浮力灵敏度的第一轴瓦（420）、四个浮力灵敏度的第二轴瓦（430）、四个第一导向球（440）和四个第二导向球（450）；电磁铁灯杆夹紧装置（500）失电时夹紧机构在弹簧力作用下固定灯杆，得电时电磁力克服弹簧力且夹紧机构与灯杆脱离接触；铝材制作的灯杆（410）表面作硬化处理，灯具（600）作力矩平衡，无力矩作用于灯杆（410）；

引水管（110）的取水口设计位置在河床底与枯水位之间，出水口在浮筒坑（140）的侧壁底部，取水口安装过滤网（120），出水口安装电动闸（130），系统保养清洗浮筒坑（140）时，收过滤网（120）、关电动闸（130）、浮筒坑（140）加高压水、开电动闸（130）和清洗浮筒坑（140）；浮筒（210）通过三个定心圆轮（220）与浮筒坑（140）同圆心，三个定心圆轮（220）是三只相隔120度的定心圆轮，定心圆轮的轮杆固定端铰链位于浮筒（210），压缩弹簧推压轮杆使圆轮与浮筒坑（140）壁紧密接触；浮筒（210）内置调整浮筒浮力的配重（230），内置配重的浮筒浮力×80%≈灯杆重量+灯具重量+四个第一轴瓦的摩擦力+四个第二轴瓦的摩擦力；灯杆（410）与浮筒（210）刚性连接，对应河道的枯水位、正常水位和洪水位，浮筒（210）有三个不同的高度，灯杆（410）亦有一一对应的三个不同高度，灯杆随浮筒升降，浮筒随水位升降，控制灯具的照明距离维持在合理区间；

所述的灯座（310）布置地点为河岸，灯柱（320）安装在灯座（310）上，灯柱（320）的顶端设灯柱罩（330），灯柱罩（330）上安放电磁铁灯杆夹紧装置（500）；灯杆（410）插入灯柱（320），两者同圆心，灯杆（410）沿灯柱垂直方向作升降运动，灯柱罩（330）的中心预留了灯杆升降运动所需的圆孔；灯柱（320）的底部、顶部分别设有四个第一轴瓦安装孔（322）和四个第二轴瓦安装孔（323），四个第一轴瓦安装孔（322）相隔90度分布，四个第二轴瓦安装孔（323）也相隔90度分布；四个第一轴瓦安装孔（322）与四个第二轴瓦安装孔（323）之间，等距设置四个第一导向球安装孔（324）和四个第二导向球孔（325），开孔方式与四个第一轴瓦安装孔（322）相同；

所述的四个第一轴瓦（420）均包括第1轴瓦模块（421）、第2轴瓦模块（422）、第3轴瓦模块（423）和第4轴瓦模块（424），4个轴瓦模块相隔90度分布，分别安装至四个第一轴瓦安装孔（322）中；

第1轴瓦模块（421）的轴瓦孔沿灯杆（410）径向方向，分布着轴瓦矩形孔和攻内螺纹的轴瓦圆形孔；第1长方体滑块（4211）通过弹簧（4212）与第2长方体滑块（4213）相连，并装入轴瓦矩形孔，第1长方体滑块（4211）与灯杆（410）接触的端面加工成灯杆曲率弧面；开槽长圆柱端紧定螺钉（4214）旋入攻内螺纹的轴瓦圆形孔，紧定螺钉长圆柱端的端面与第2长方体滑块的端面相连；第1长方体滑块的材料为石墨纤维增强聚四氟乙烯；旋紧开槽长圆柱端紧定螺钉（4214），紧定螺钉长圆柱端的端面推压第2长方体滑块（4213）、弹簧（4212）、第1长方体滑块（4211）和灯杆（410），第1轴瓦模块（421）对灯杆（410）的压力增加，灯杆（410）沿灯柱垂直方向作升降运动时的摩擦力增加，反之亦然；

第2轴瓦模块（422）、第3轴瓦模块（423）和第4轴瓦模块（424）的组成结构和原理与第1轴瓦模块（421）相同，四个第二轴瓦（430）亦与四个第一轴瓦（420）相同；

所述的四个第一导向球均（440）包括第1导向球模块（441）、第2导向球模块（442）、第3导向球模块（443）和第4导向球模块（444），4个导向球模块相隔90度分布，分别安装至四个第一导向球安装孔（324）中；

第1导向球模块（441）的导向球孔沿灯杆（410）径向方向，分布着导向球矩形孔和攻内螺纹的导向球圆形孔；长方体滑块（4412）借鉴滚珠轴承外圈的结构开孔，嵌入球滚珠（4411），装入导向球矩形孔；开槽长圆柱端紧定螺钉（4413）旋入攻内螺纹的导向球圆形孔，紧定螺钉长圆柱端的端面与长方体滑块的端面相连；长方体滑块的材料为石墨纤维增强聚四氟乙烯；旋紧开槽长圆柱端紧定螺钉（4413），紧定螺钉长圆柱端的端面推压长方体滑块（4412）和球滚珠（4411），第1导向球模块（441）与灯杆（410）的距离缩短直至零，反之亦然；

第2导向球模块（442）、第3导向球模块（443）和第4导向球模块（444）的组成结构和原理与第1导向球模块（421）相同，四个第二导向球（450）亦与第一导向球（440）相同。

2.一种使用如权利要求1所述水景灯具无源升降系统的水景灯具无源升降方法，其特征在于，方法的流程包括水景灯具无源升降方法的准备流程，水景灯具无源升降方法的运行流程；

一、水景灯具无源升降方法的准备流程

设定水景灯具无源升降系统的运行参数

浮力灵敏度：照明距离变化区间即水位变化区间对应的浮筒浮力≈四个第一轴瓦的静摩擦力+四个第二轴瓦的静摩擦力

电磁铁灯杆夹紧装置的工作周期T=T_失电+T_得电，T_失电» T_得电

调校水景灯具无源升降系统

增减浮筒（210）内置的配重，减增浮筒的浮力

调校三个定心圆轮（220），使浮筒（210）与浮筒坑（140）同圆心

灯具（600）力矩平衡，无力矩作用于灯杆（410）

四个第一导向球（440）和四个第二导向球（450）旋紧紧定螺钉，球滚珠与灯杆接触，紧定螺钉旋松0.5～1圈，进入导向状态；所述的导向状态为使球滚珠与灯杆处于接触非接触的临界状态；

四个第一轴瓦（420）和四个第二轴瓦（430），调整8只开槽长圆柱端紧定螺钉的松紧程度，轴瓦的静摩擦力≈水位变化区间浮筒的浮力

二、水景灯具无源升降方法的运行流程

电磁铁灯杆夹紧装置在工作周期内的工作过程

如果（t∈T_失电）

电磁铁灯杆夹紧装置失电并转

则

电磁铁灯杆夹紧装置得电

夹紧机构与灯杆脱离接触

灯具的高度控制

情况1：浮筒浮力－灯杆重量－灯具重量－四个第一轴瓦的静摩擦力－四个第二轴瓦的静摩擦力≥0

浮筒、灯杆和灯具上升，转

情况2：灯杆重量+灯具重量－浮筒浮力－四个第一轴瓦的静摩擦力－四个第二轴瓦的静摩擦力≥0

浮筒、灯杆和灯具下降，转

情况3：其它

浮筒、灯杆和灯具维持原状

无源升降的循环

转。