自來水發電方法和發電裝置的製作方法
2023-09-21 02:23:35
專利名稱：自來水發電方法和發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉一種自來水管水流發電方法，屬於節能改造的新思路。本發明還涉及實施上述方法的發電裝置。
背景技術：
目前，隨著國民經濟的迅速發展和工業化進程的不斷推進，城市大型化和農村城鎮化越來越普遍，城市的用水、用電量也與日俱增。星羅棋布的供水網管或水搭水管，流動著的自來水含有豐富的水力資源，因此，如何開發和利用這些水力資源緩解供電矛盾是一個很重要的研究課題，而傳統的水力資源開發的手段普遍囿於建設高水位大壩發電。建造高水位大壩，一能儲蓄更大的水源，保障發電所需要的水量，二能增高庫面水位，增大水流的動量。為使水位提高，流速增大動量，增高水庫大壩的確行之有效，但它導致水庫造價以幾何級數上升，建設周期也同步增長，是一個見效緩慢的方法。而利用水塔水管或各式儲水器水管的水流的衝擊力，推動水輪發電機組發電的技術，既避免了上述問題，也為各地開源節流，為民造福開闢了新途徑。中國專利申請公開號CN1232924A公開了一種「自來水涵管發電裝置」，它是在自來水涵管或水塔水管等水的管道中，銜接一臺或數臺水輪發電機組，利用水的衝擊力，推動水輪發電機組，達到發電之目的。這種裝置在水力發電的過程中，水動能的大部分被水輪機轉化機械能發電。造成涵管或水塔水管水壓嚴重下降，反過來影響正常生產生活供水，因此社會上至今還沒有利用該剩餘水動能的技術。
發明內容
本發明的目的是利用水塔水管之水力資源，達到發電的目的。本發明的另一目的是要提供一種實現水塔水管之水力資源發電，以最大限度地開發和利用水力資源，又不造成水塔水管水壓嚴重下降影響正常生產生活供水的水輪機。
為了達到上述目的，本發明提出了一種自來水發電方法，它是利用在管道中流動的水所具有的機械能驅動水輪機進行水力發電的方法。其特徵在於它將水輪發電機的水輪機串聯安裝在連接水塔或儲水器與用戶之間的主水管道上，在保證正常用出水壓力的條件下，利用用戶用水時在水輪機進水口與出水口管道之間所產生的水壓力差(吸力)，來作用水輪機葉輪葉片獲取所具有的部分機械能進行水力發電的方法。
為了實施上述發電方法，本發明還提出了一種發電裝置，包括水輪機和發電機，水輪機由外殼、葉輪、主軸、封水裝置和軸承組成，葉輪位於外殼內，主軸一端通過銷軸及鎖緊螺帽連接葉輪，另一端通過封水裝置和軸承穿過外殼圓盤封蓋與發電機相連，所述的水輪機的外殼為一個側立有底封的圓筒殼體和一個圓盤封蓋構成，圓盤封蓋和圓筒殼體用密封墊、螺栓連接，為了獲得水流的最佳利用效率，本發明在圓筒殼體軸中心以下部分的筒壁兩側位置，分別開有進水口和出水口，進、出水口位於同一條軸線上，且圓筒殼體軸中心與進、出水口的上管壁保持同高；發明人認為經這樣處理後水管內的水流可以保持最佳角度作用於水輪機的葉片，使水輪機獲得最大的轉矩。本發明的水輪機葉輪上有六至十塊直葉片對稱於主軸呈輻射狀安裝，直葉片從葉輪的側方向看呈V形，發明人認為呈V形的凸尖面朝背水方向，凹面朝迎水方向以便減少高速旋轉的葉片的運行阻力，由於本發明主要是用於開發利用城市供水網管的水力資源，因此前提條件就是不能造成水管水壓嚴重下降影響正常生產生活供水。水輪機的葉輪直葉片設計成和外殼體的上部分呈動密合，外殼體的下部分和葉片之間有10-100mm的間隙，該間隙可以針對具體施工條件進行調整。
本發明與現有技術相比具有以下優點全國大、中、小城鎮各類儲水器或水塔數以萬計，在用戶用水過程中主水管具有源源不斷的流動著的水力資源，只要在該主水管的任意一處地根據需要可大可小安裝一臺本發明的水輪機便可進行發電。該發明在原有的水管的基礎上，除添置水輪發電機外，一般不另添置其它設備和巨大的資金投入，不受地理位置影響，而且不影響用戶正常用水壓力。而且無汙染、無噪音，使目前的能源危機得到一定的緩解，是一項投資小，見效快，產出高的永久性利用水力資源的新途徑。
圖1是本發明的發電方案示意圖；圖2是本發明的發電裝置的實施例的立面結構局剖圖；圖3是本發明的發電裝置的實施例的俯視示意圖；圖4是本發明的發電裝置的實施例封蓋示意圖；圖5是本發明的發電裝置的實施例的葉輪示意圖；圖6是本發明的發電裝置的實施例的葉輪俯視示意圖。
在上述附圖中1水輪發電機；2水塔；3用戶；4水輪機外殼；41圓筒殼體；42圓盤封蓋；43螺栓；44進水口；45出水口；5葉輪；51葉片；6主軸；61鎖緊螺帽；62封水裝置和軸承。
具體實施例方式
以下是參考附圖對本發明的發電裝置的較佳實施方案的某些解釋描述和參考資料，但必須知道，該實施方案不能用來構成對本發明的限制。
附圖1描述的是本發明的發電方案示意圖；它將水輪發電機的水輪機1串聯安裝在連接水塔或儲水器2與用戶3之間的主水管道上，當用戶3打開水龍頭用水時，根據流體力學的原理就會在水輪機的進水口44與出水口45管道之間所產生的水壓力差(吸力)，來作用水輪機葉輪葉片51獲取所具有的部分機械能進行水力發電。
發電裝置較佳實施方案包括水輪機和發電機，附圖2、3中畫出的水輪機由外殼4、葉輪5、主軸6、封水裝置和軸承62組成，葉輪5位於外殼4內，主軸6一端通過銷軸及鎖緊螺帽61連接葉輪5(見附圖5、6)，另一端通過封水裝置和軸承穿過外殼圓盤封蓋與發電機相連。水輪機的外殼4為一個側立有底封的圓筒殼體41和一個圓盤封蓋42構成(參見附圖4)，圓盤封蓋和圓筒殼體用密封墊、螺栓43連接，在圓筒殼體軸中心以下部分的筒壁兩側，分別開有進水口44和出水口45，進、出水口位於同一條軸線上，且圓筒殼體軸中心與進、出水口的上管壁保持同高；水輪機葉輪5上有六至直葉片51對稱於主軸6呈輻射狀安裝，直葉片從葉輪的側方向看呈V形，V形的凹面朝迎水方向，該葉輪5直葉片和外殼體的上部分呈動密合，外殼體的下部分和葉片之間有20mm的間隙。
為了能穩定地發出電能，本實施方案還可以在發電機的輸出端連接一臺儲能逆變裝置。
權利要求
1.一種自來水發電方法，它是利用在管道中流動的水所具有的機械能驅動水輪機進行水力發電的方法，其特徵在於它將水輪發電機的水輪機(1)串聯安裝在連接水塔或儲水器(2)與用戶(3)之間的主水管道上，在保證正常用出水壓力的條件下，利用用戶用水時在水輪機進水口與出水口管道之間所產生的水壓力差，來作用水輪機葉輪葉片獲取所具有的部分機械能進行水力發電的方法。
2.實施權利要求1的發電裝置，包括水輪機和發電機，水輪機由外殼(4)、葉輪(5)、主軸(6)、封水裝置和軸承(62)組成，葉輪(5)位於外殼(4)內，主軸(6)一端通過銷軸及鎖緊螺帽(61)連接葉輪(5)，另一端通過封水裝置和軸承穿過外殼圓盤封蓋與發電機相連，其特徵在於水輪機的外殼(4)為一個側立有底封的圓筒殼體(41)和一個圓盤封蓋(42)構成，圓盤封蓋和圓筒殼體用密封墊、螺栓(43)連接，在圓筒殼體軸中心以下部分的筒壁兩側，分別開有進水口(44)和出水口(45)，進、出水口位於同一條軸線上，且圓筒殼體軸中心與進、出水口的上管壁保持同高；水輪機葉輪(5)上有六至十塊直葉片(51)對稱於主軸(6)呈輻射狀安裝，直葉片從葉輪的側方向看呈V形，V形的凹面朝迎水方向，該葉輪(5)直葉片和外殼體的上部分呈動密合，外殼體的下部分和葉片之間有10-100mm的間隙。
全文摘要
本發明涉自來水發電方法和發電裝置，屬於節能改造技術。它是一種將水輪發電機串聯安裝在連接水塔與用戶之間的主水管道上，利用用戶用水時所產生的水壓力差(吸力)，來作用水輪機進行水力發電的方法。本發明的發電裝置，包括水輪機和發電機，水輪機由外殼、葉輪、主軸、封水裝置和軸承組成，水輪機的外殼圓筒殼體軸中心以下部分的筒壁兩側，分別開有進水口和出水口，進、出水口位於同一條軸線上，葉輪上有六至十塊V形直葉片。本發明主要用於水塔水管之水力發電，不受地理位置影響，不影響用戶正常用水壓力。是一項投資小，見效快，產出高的永久性利用水力資源的新途徑。
文檔編號F03B1/00GK1584324SQ20041005960
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月11日 優先權日2004年6月11日
發明者姚長城 申請人:姚長城