本發(fā)明涉及水力發(fā)電技術領域，特別是涉及一種用于下水管道的利用下水管道污水的水流進行發(fā)電的小型水力發(fā)電裝置。

背景技術：

水力發(fā)電是目前為止人類找到的最好的清潔可再生綠色能源之一，在當今世界能源日益缺乏的情況下，如何節(jié)約能源、充分有效地利用能源、開發(fā)利用更多的清潔能源已經(jīng)成為當前世界發(fā)展必須解決的一個重要問題。因此，世界各國都把開發(fā)水能發(fā)電放在了能源開發(fā)的優(yōu)先位置。水力發(fā)電為利用水力對水力發(fā)電裝置做功進行發(fā)電，水力發(fā)電裝置的核心部件為裝有葉輪的轉(zhuǎn)子，利用具有一定落差的水沖擊在該葉片上，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子連接到發(fā)電機，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動即成為發(fā)電機的動力來源。而由于水資源的嚴重不足，開發(fā)一種能充分有效利用污水資源的水力發(fā)電方法，具有重要的意義。

我國的國土面積很大，管道鋪設也很多。在各個角落里我們都可以看到各式的管道，如生活用水管道，污水排放管道，工業(yè)用水管道，河流的水泥輸水管道等。當水流過這些管道時都具有很大的動能。而這些能量的利用率卻不高。為了有效利用這些浪費的水能，我們設計了一種利用下水管道污水的水流進行發(fā)電的小型水力發(fā)電裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種利用下水管道污水的水流進行發(fā)電的小型水力發(fā)電裝置，該裝置結構簡單，其目的在于充分有效地利用污水資源進行水力發(fā)電，彌補污水資源能量的利用不足，并且可以節(jié)省大量的改建費用及設備造價，便于市場上的普及與推廣。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種利用下水管道污水進行發(fā)電的小型水力發(fā)電裝置，包括殼體管道、鎖緊螺母、葉輪、短固定支座、轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)軸、軸承、同步永磁發(fā)電機、絕緣層、長固定支座、密閉安裝室；

所述的鎖緊螺母、葉輪、短固定支座、中心轉(zhuǎn)軸、軸承、同步永磁發(fā)電機、絕緣層、長固定支座均放置于殼體管道內(nèi)部；

所述的鎖緊螺母和葉輪安裝在中心轉(zhuǎn)軸上；

所述的同步永磁發(fā)電機、軸承、中心轉(zhuǎn)軸、放置于殼狀絕緣層的內(nèi)部；

所述絕緣層通過短固定支座和長固定支座固定于殼體管道內(nèi)；

所述的長固定支座的其中一個輻條為中空，其與殼體管道的連接處外設置有并網(wǎng)變頻器、保護控制設備和儲能設備。通過變頻后的低壓電源，通過線纜送出，或通過電力變壓器接入電力系統(tǒng)，或直接存入儲能設備。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，殼體管道的水流進口設置為漸擴漸縮式的水流進口。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)軸處于豎直方向，水流垂直沖擊葉輪葉片。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，轉(zhuǎn)子為回轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)子的軸線與殼體管道的軸線相同，葉輪的寬度接近于該處殼體管道圓柱形空腔的寬度。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，葉輪的葉片數(shù)為八片，葉片為渦輪葉片，葉片的受力面為凹面。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，短固定支座的內(nèi)圈和外圈為環(huán)形結構，且內(nèi)圈和外圈之間帶有輻條；輻條數(shù)為六，周向呈等距離環(huán)形分布。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，長固定支座的內(nèi)圈和外圈為環(huán)形結構，且內(nèi)圈和外圈之間帶有輻條；輻條數(shù)為六，周向呈等距離環(huán)形分布，且其中一個輻條為中空，用于穿出同步永磁發(fā)電機線纜。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，葉輪的鎖緊螺母的外側(cè)表面為流線型。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，線纜穿出后，穿入密閉安裝室，并網(wǎng)變頻器、保護控制設備及儲能設備均放置于密閉安裝室內(nèi)。

根據(jù)所述的水力發(fā)電裝置，殼體管道的水流出口設置為漸擴漸縮式的水流出口。

綜合來看，本發(fā)明的一種利用下水管道污水進行發(fā)電的小型水力發(fā)電裝置除了常規(guī)水力發(fā)電裝置具有的優(yōu)點以外，還具有以下優(yōu)點：

1.與普通水力發(fā)電裝置相比，有效地利用了污水資源的能量，擴寬了水力發(fā)電裝置的應用范圍。

2.本發(fā)明采用并網(wǎng)變頻器可使發(fā)電機并網(wǎng)簡單，機組的轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)。

3.本發(fā)明采用同步永磁發(fā)電機，可使得發(fā)電機取消同步勵磁機控制裝置。因此使發(fā)電機的結構簡單，防止堵塞，節(jié)省空間及造價的同時，便于市場推廣及普及。

4.本發(fā)明的殼體管道的進出口均采用漸擴漸縮式的流道，使得在充分利用污水能量的同時，預防了管道的堵塞。

5.本發(fā)明獲得的通過變頻后的低壓電源，可通過線纜送出，或通過電力變壓器接入電力系統(tǒng)，或直接存入儲能設備，應用便捷、廣泛。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明做進一步說明，但附圖中的內(nèi)容不構成對本發(fā)明的任何限制。

圖1為利用下水管道污水進行發(fā)電的一體化小型水力發(fā)電裝置整體結構示意圖。

圖2為利用下水管道污水進行發(fā)電的一體化小型水力發(fā)電裝置局部結構示意圖。

圖3為圖1所示葉輪的結構示意圖。

圖4為圖1所示短固定支座的結構俯視圖。

圖5為圖1所示長固定支座的結構俯視圖。

圖中：1-殼體管道，2-鎖緊螺母，3-葉輪，4-短固定支座，5-中心轉(zhuǎn)軸，6-軸承，7-同步永磁發(fā)電機，8-絕緣層，9-長固定支座，10-密閉安裝室。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

圖1為利用下水管道污水進行發(fā)電的一體化小型水力發(fā)電裝置整體結構示意圖。一種利用下水管道污水進行發(fā)電的一體化小型水力發(fā)電裝置，包括殼體管道(1)、鎖緊螺母(2)、葉輪(3)、短固定支座(4)、中心轉(zhuǎn)軸(5)、軸承(6)、同步永磁發(fā)電機(7)、絕緣層(8)、長固定支座(9)、密閉安裝室(10)。所述的鎖緊螺母(2)、葉輪(3)、短固定支座(4)、中心轉(zhuǎn)軸(5)、軸承(6)、同步永磁發(fā)電機(7)、絕緣層(8)、長固定支座(9)均放置于殼體管道(1)內(nèi)部，所述的鎖緊螺母(2)和葉輪(3)安裝在中心轉(zhuǎn)軸(5)上，所述的同步永磁發(fā)電機(7)、軸承(6)、中心轉(zhuǎn)軸(5)、放置于一體式殼狀絕緣層(8)的內(nèi)部，所述絕緣層(8)通過短固定支座(4)和長固定支座(9)固定于殼體管道(1)內(nèi)，所述的長固定支座(9)的其中一個輻條與殼體管道(1)的連接處外設置有并網(wǎng)變頻器、保護控制設備和儲能設備。

本發(fā)明的水力發(fā)電裝置采用集成式的結構，便于生產(chǎn)加工、便于機組的組裝。

本發(fā)明的殼體管道(1)的進出口分別于上下端管道連接，且皆采用漸擴漸縮型的流道，在預防了管道的堵塞的同時，充分收集利用了污水流下時的動能。轉(zhuǎn)子的中心轉(zhuǎn)軸(5)處于豎直方向，水流垂直沖擊葉輪(3)葉片。轉(zhuǎn)子為回轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)子的軸線與殼體管道(1)的軸線相同，葉輪(3)的寬度接近于該處殼體管道(1)圓柱形空腔的寬度。葉輪(3)的鎖緊螺母(2)的外側(cè)表面為流線型，減少了污水流下攜帶的能量的損失。

本發(fā)明采用同步永磁發(fā)電機(7)，可使得發(fā)電機取消同步勵磁機控制裝置，由于使用了并網(wǎng)變頻器，可使同步永磁發(fā)電機并網(wǎng)簡單，機組的轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)，從而使發(fā)電機的結構簡單，節(jié)省空間防止管道內(nèi)堵塞，節(jié)省大量的土建費用及設備造價。

圖2為利用下水管道污水進行發(fā)電的一體化小型水力發(fā)電裝置局部結構示意圖。展示了內(nèi)部結構細節(jié)。

圖3為葉輪(3)的結構示意圖。葉輪(3)的葉片數(shù)為八片，葉片為渦輪葉片，葉片的受力面為凹面。污水水流沖擊葉片，使得葉輪(3)發(fā)生轉(zhuǎn)動，然后通過中心轉(zhuǎn)軸(5)帶動同步永磁發(fā)電機(7)軸轉(zhuǎn)動，從而使得同步永磁發(fā)電機(7)發(fā)電，最后將電能傳輸出去或進行儲存。

圖4為短固定支座(4)的結構俯視圖。短固定支座(4)與殼體管道(1)和絕緣層(8)的接觸處為環(huán)狀，分別卡入卡槽中。短固定支座(4)的輻條數(shù)為六，周向呈等距離環(huán)形分布。

圖5為長固定支座(9)的結構俯視圖。長固定支座(9)與殼體管道(1)和絕緣層(8)的接觸處為環(huán)狀，分別卡入卡槽中。長固定支座(9)的輻條數(shù)為六，周向呈等距離環(huán)形分布。其中一個輻條為中空，其與殼體管道(1)的連接處外設置有并網(wǎng)變頻器、保護控制設備和儲能設備。并網(wǎng)變頻器、保護控制設備和儲能設備均放置于密閉安裝室(10)內(nèi)。

本發(fā)明的一種利用下水管道污水進行發(fā)電的小型水力發(fā)電裝置工作過程如下：

整體裝置豎直放置。殼體管道(1)的水流進口與上方管道連接，水流出口與下方管道連接。污水水流垂直沖擊葉輪(3)葉片，使得葉輪(3)發(fā)生轉(zhuǎn)動，然后通過中心轉(zhuǎn)軸(5)帶動同步永磁發(fā)電機(7)軸轉(zhuǎn)動，從而使得同步永磁發(fā)電機(7)發(fā)電，最后通過長固定支座(9)的中空輻條穿出線纜，將電能進行儲存或接入電力系統(tǒng)。且該裝置可以進行多級串聯(lián)工作，以達到更充分地利用水資源。

應理解上述施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。