下水道水力发电装置

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1、下水道水力发电装置CN 201531359 U摘要本实用新型涉及一种下水道水力发电装置，是利用下水排放通道中水流动力发电的装置，属于水力发电技术领域，特别适用于高层建筑和高层居民住宅下水排放管道安装使用。它包括水轮机，发电机；所述水轮机的叶片或水轮机整体安装在下水道中；水轮机与发电机之间有传动联接件；发电机上有与送配电设备或用电设备联接的接线构件。其突出优点是：利用废弃资源，产生清洁能源电能；同时还减轻了水流对管道的冲击，除减少了噪声污染外，还延长管道的使用寿命，及减少管道的维修成本。权利要求(9)1. 一种下水道水力发电装置，其特征在于，它包括水轮机(1)，发电机(2)；所述水轮机(1)的叶

2、片(1.1)或水轮机(1)整体安装在下水道(7)中；水轮机(1)与发电机(2)之间有传动联接件(4)；发电机(2)上有与送配电设备或用电设备联接的接线构件(2.2)。2. 2. 根据权利要求l所述的下水道水力发电装置，其特征在于，所述水轮机（1)为水斗式水轮机，发电机（2)为固定磁极的动线圈式发电机。3. 3. 根据权利要求l所述的下水道水力发电装置，其特征在于，所述发电机（2)直接、或通过发电机支座（2. 1)固定安装在高层建筑物的下水管（8)的外壁近旁的固定物上或水管(8)的外壁上；所述固定物优选为高层建筑物的墙体（9)，或地面，或建筑构件。4. 4. 根据权利要求l所述的下水道水力发电装

3、置，其特征在于，所述水轮机（1)安装在地下流动的下水道（7)的水中；所述发电机（2)直接、或通过发电机支座（2. 1)固定安装在下水道（7)的水面固定物上；所述固定物优选为下水道（7)的通道壁，或下水道底面升起的底座上。5. 5. 根据权利要求l所述的下水道水力发电装置，其特征在于，所述发电机（2)直接、或通过发电机支座（2. 1)固定安装在下水道（7)水中的通道壁上，或通道底部；发电机（2)为具有防水性能的潜水发电机。6. 6. 根据权利要求1所述的下水道水力发电装置，其特征在于，它还有一个用于冲洗水轮机（1)叶片（1. 1)的清洗装置（6);该清洗装置（6)包括清洗水泵（6. 1)，清洗管

4、（6. 3)，和水枪（6.4);所述水枪（6.4)安装在下水道（7)中，水枪（6.4)的喷嘴正对叶片（1. 1)。7. 7. 根据权利要求6所述的下水道水力发电装置，其特征在于，它还有一个控制系统(3);该控制系统（3)有一个控制清洗水泵（6. 1)定时启动的定时芯片，一个控制水枪(6. 4)开闭的控制传感器；清洗水泵（6. 1)通过供水管与水源连接。8. 8. 根据权利要求1所述的下水道水力发电装置，其特征在于，它还有一个储存电能的蓄电池。9. 9. 根据权利要求l所述的下水道水力发电装置，其特征在于，所述水轮机（1)与发电机(2) 之间的传动联接件为联轴器（4)。说明下水道水力发电装置技术

5、领域：0001 本实用新型涉及一种下水道水力发电装置，是利用下水排放通道中水流动力发电的装置，属于水力发电技术领域，特别适用于高层建筑和高层居民住宅下水排放管道安装使用。背景技术0002 现代城镇通过下水道排放的废水流量大，流速快，水流动力能量白白浪费。特别是，现代高层建筑和高层居民住宅普遍使用增压自来水或附加高压水泵将自来水抽送到高层住户家中。但是在水使用完之后，就将水顺着下水道排出，而此时水所具有的较大的重力势能则白白浪费掉，相当于没有充分综合利用抽送水时所耗费的电能，十分可惜。另外，从高层建筑流下的下水，水流速度大，冲击力大，撞击管道时带来噪音，同时常使管道接头松动，造城渗漏，影响墙体，

6、还影响管道寿命。发明内容：0003 本实用新型的目的在于，提供一种利用下水排放通道中水流动力，包括废水或雨水排水管道流水的动力，尤其是高层建筑的下水道中废水的重力势能来进行发电，利用废弃资源，产生清洁能源电能；同时还减轻水流对管道的冲击，减少噪声污染，还延长管道的使用寿命，及减少管道的维修成本。0004 本实用新型的技术方案是：0005 种下水道水力发电装置，它包括水轮机，发电机；所述水轮机的叶片或水轮机整体安装在下水道中；水轮机与发电机之间有传动联接件；发电机上有与送配电设备或用电设备联接的接线构件。0006 在上述技术方案的基础上进一步的技术方案是：0007 所述的下水道水力发电装置，其水

7、轮机为水斗式水轮机，发电机为固定磁极的动线圈式发电机。0008 所述的下水道水力发电装置，其发电机直接、或通过发电机支座固定安装在高层建筑物的下水管的外壁近旁的固定物上或水管的外壁上；所述固定物优选为高层建筑物的墙体，或地面，或建筑构件。0009 所述的下水道水力发电装置，其水轮机安装在地下流动的下水道的水中；所述发电机直接、或通过发电机支座固定安装在下水道的水面固定物上；所述固定物优选为下水道的通道壁，或下水道底面升起的底座上。0010 所述的下水道水力发电装置，其发电机直接、或通过发电机支座固定安装在下水道水中的通道壁上，或通道底部；发电机为具有防水性能的潜水发电机。0011 所述的下水道

8、水力发电装置，它还有一个用于冲洗水轮机叶片的清洗装置；该清洗装置包括清洗水泵，清洗管，和水枪；所述水枪安装在下水道中，水枪的喷嘴正对叶片。0012 所述的下水道水力发电装置，它还有一个控制系统；该控制系统有一个控制清洗水泵定时启动的定时芯片，一个控制水枪开闭的控制传感器；清洗水泵通过供水管与水源连接。0013 所述的下水道水力发电装置，它还有一个储存电能的蓄电池。0014 所述的下水道水力发电装置，其水轮机与发电机之间的传动联接件为联轴器。0015 本实用新型的优点是：0016 1、充分利用现存的设备，如排水管道以及废水，是一种环境友好型和资源节约型的、具有综合效益的发电装置；0017 2、自

9、动化程度高，不需经常维护，安全可靠。在营运过程中，不需要人为的控制，能完全自主工作。0018 3、配有保障控制系统。具有定期自动清洗装置。在下水道中不可避免的混有一些杂物，时间一长，杂物就会堵塞水轮机，影响正常工作。因此，较优方案设计了一套自动喷水系统来清除水轮机上的污垢，以保持正常工作。0019 4、系统结构简单，占地小，应用于高层建筑时，对下水管道的改动量少。附图说明0020 图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。0021 图中各附图标记对应名称为：0022 l-水轮机，l. 1-叶片，1.2-水轮机支座，1.3-轴承，2-发电机，2. 1-发电机支座，2. 2-接线构件，3-控制系统，

10、4-传动联接件，5-密封圈，6-清洗装置，6. 1-清洗水泵，6. 2-水泵支架，6. 3-清洗管，6. 4-水枪，6. 5-水枪支架，7-下水道，8-下水管，9-墙体。具体实施方式0023 结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如下：0024 实施例1 :0025 如图1所示， 一种下水道水力发电装置，它有一个水轮机1，发电机2 ;所述水轮机1整体通过水轮机支座1. 2安装在下水道7中，也可以仅叶片1. 1在下水道7中；水轮机支座1. 2直接安装在下水管8上，也可以穿过下水管8安装在建筑物墙体9上或建筑构件上，以防止管道震动；水轮机1与发电机2之间有传动联接件4，该传动联接件4为联轴器，也

11、可以是巨有夾角度的伞齿轮传动结果，还可以是传动齿轮箱；所述联轴器的轴穿过下水管8的管壁，在穿过管壁的孔中有密封圈5 ;发电机2上有与送配电设备或用电设备联接的接线构件2. 2，可以是接线柱。水轮机1为水斗式水轮机，发电机2为固定磁极的动线圈式发电机，对于小流量的下水道，发电机可选为微型的。发电机2通过发电机支座2. l也可以直接固定安装在高层建筑物的下水管8的外壁近旁的固定物上，也可以是水管8的外壁上，所述固定物为高层建筑物的墙体9，也可以是地面，或建筑构件。本实施例下水道水力发电装置它还有一个用于冲洗水轮机1叶片1. 1的清洗装置6 ;该清洗装置6有一个清洗水泵6. 1，水泵支架6. 2，清

12、洗管6. 3，和水枪6. 4 ;所述水枪6. 4通过水枪支架6. 5安装在下水道7中；该水枪支架6. 5直接安装在下水管8上，也可以穿过下水管8安装在建筑物墙体9上或建筑构件上，以防止管道震动；水枪6. 4的喷嘴正对叶片1. 1。清洗水泵6. 1通过供水管与水源连接。本实施例还有一个储存电能的蓄电池，它是能量储存器，是清洗水轮机1的叶片1. 1的工作能源。0026 实施例2 :0027 与上述实施1例不同的是，本实施例下水道水力发电装置还有一个控制系统3 ;该控制系统3有一个控制清洗水泵6. 1定时启动的定时芯片， 一个控制水枪6. 4开闭的控制传感器，由定时芯片和传感器控制清洗水泵6. 1和

13、水枪6. 4定期喷水，清洗叶片1. 1。0028 实施例3 :0029 与上述实施例2不同的是，本实施例下水道水力发电装置水轮机1安装在地下流动的下水道7的水中；所述发电机2直接、或通过发电机支座2. 1固定安装在下水道7的水面固定物上；所述固定物优选为下水道7的通道壁，或下水道底面升起的底座上。0030 实施例4 :0031 与上述实施例2不同的是，本实施例下水道水力发电装置，其发电机2直接、也可以通过发电机支座2. 1固定安装在下水道7水中的通道壁上，或通道底部；发电机2为具有防水性能的潜水发电机。0032 以下对本实用新型结构、原理、效果作进一步说明如下：0033 1、水轮机部分：因下水

14、道有其特殊的工作环境杂物较多，水流不洁净，容易使精密的仪器出现故障；同时流量不稳定，随机性较强，造成了发电机的功率不易确定。因此，冲击式水轮机作为整套装置的驱动元件。冲击式水轮机在下水道这种环境中具有先天优势。首先，冲击式水轮机的叶片间距相对较大，因而杂物不会轻易堵塞水轮机叶片，水轮机能保持正常工作；但是，轴流式水轮机和混流式水轮机在这方面则有较大缺陷。其次，冲击式水轮机对间歇性强的，流量相对不稳定的水流适应性好。因为，下水道的水流量是由水的使用量决定的，而水的使用量是离散的，不是连续的，在高峰期流量较大，在低谷期则接近为零，所以使用冲击式水轮机能取得较好的使用效果。第三，将水轮机的叶片设计成

15、水斗状，以便最大限度的利用水的能量，产生更多的电能。0034 2、发电机部分：发电机选用结构简单，可靠性高，对工作环境有较高的适应性，能适应间断、不连续的能量供给的类型。由于下水道的水流能量小，水轮机转速低，发电量小，所以线圈体积小；下水道的环境空间小，选择固定磁极，动线圈的发电机形式，一般选用微型发电机。0035 3、控制系统部分：下水道的环境较为恶劣，所以，有一种实施例配备控制系统。控制系统的主要作用是定期清洁水轮机，使水轮机保持良好的工作状态。控制系统主要由以下几个部分组成：0036 1)定时芯片：叶片上污垢的积累程度与工作时间成正比，所以采用控制时间的定时芯片，定期控制传感器的开闭，再

16、由控制传感器控制水泵，最后来清洗水轮机的叶片表面。0037 2)控制传感器：控制传感器的作用是接收来自定时芯片的命令，控制微型清洗水泵的开闭，来清洁叶片的表面。0038 3)清洗水泵和水枪：清洗水泵和水枪的作用是受控制传感器的控制，喷射出高速水流来清洁叶片表面，保持水轮机的正常工作。清洗水泵和水枪的功率受限于供电的功率和喷射的流量，小型蓄电池的作用主要是为控制系统供电，提供定时芯片、控制传感器、清洗水泵和水枪所需要的电能。蓄电池所存储的电能不需要外部额外供电，完全来自发电机5本身所产生的电能，从另一个侧面反应了整个设备节能的效果。0039 4、理论计算：附图1所示的是针对高层居民住宅和高层办公

17、建筑安装的本实用新型下水道水力发电装置，所以，取比较有代表性的居民住宅为例：0040 住户月用水量：10吨0041 用水损耗率：20%0042 月排水量：10* (1-20% ) = 8吨0043 居民住宅举架高度：3米0044 居民住宅层数：20层0045 每栋楼单元数：30046 每单元每层户数：30047 月剩余能量：Q = mgh = mghl+mgh2+mgh3+.+mgh200048 = (8*3+8*6+8*9+.+8*60) *3*3*103*10J0049 = 4536*105J0050 发电效率：80%0051 月发电量：4536*105/3. 6/106*80%= 100

18、. 8度0052 每天工作时间：8h0053 每月工作时间：30d0054 发电机功率：4536*105*80% /30/8 = 420w0055 实际功率最大超出范围：20%OO56 实际最大功率：420* (1+20% ) = 504w0057 实际选择功率：520w 504w0058 发电功率在450w-550w的发电机用于管道的发电环境是适合的，另外，在计算发电机功率时，工作时间按每天8小时计算，实际工作时间大于8小时，所以发电机的实际最大功率应该小于计算出的功率上限。因此，在这种计算方法下，发电机的功率上限是安全的。而且在水轮的带动下即使瞬时功率稍大，也不会超过功率上限，因此发电的功率设定是安全的。0059 有益效果之一 ：每月发出的电量为100.8度，将下水道发电机发出的这部分电能用于每栋楼的公共设施的照明和社区手机公共应急充电设备还是绰绰有余的。而且这种设备的成本投入基本上一次性投入，在安装后设备本身具有的高可靠性使得这种设备的后期投入基本等于零，所以这种设备的性价比很高。