一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统.pdf

本实用新型涉及一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统，该系统在结构实施上的主要组成部分包括：废水排水装置、清水抽水装置、自来水箱、废水排水箱、建筑顶层水箱等。系统通过自动循环切换废水排水装置中开关阀的开关状态与清水抽水装置中开关阀的开关状态，实现直接利用高层建筑的废水的势能进行抽取清水的功能，由于切换过程完全采用机械式反馈方式进行，故系统具备节能效果明显、能量利用率高的优点。

权利要求书
1.  一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统，包括废水排水装置（50）、清水抽水装置（51）、自来水箱（59）、废水排水箱（60）及建筑顶层水箱（61），其特征在于：废水排水装置（50）通过废水负压瓶排水管（53）将废水排到位于建筑底层的废水排水箱（60）并产生负压，该负压通过负压气管（52）提供给清水抽水装置（51）使用，清水抽水装置（51）利用负压通过清水负压瓶抽水管（54）进行抽取自来水箱（59）里的清水，并通过清水蓄水箱放水管（57）将所抽清水排进建筑顶层水箱（61）里；当废水排水装置（50）和清水抽水装置（51）均正常工作时清水负压瓶抽水管（54）、负压气管（52）、废水负压瓶排水管（53）相连通。

2.  根据权利要求1所述的一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统，其特征在于，所述废水排水装置（50）包括废水排水管、废水蓄水箱、废水蓄水箱溢水管、机械式水位开关阀、废水负压瓶、废水负压瓶排水管、负压气管、开关阀、等臂杠杆、弹力磁力定位装置及开关阀状态控制装置，其特征在于：在废水蓄水箱的下方连接一对或多对废水负压瓶；每一对或两对废水负压瓶固定在一个等臂杠杆上，当一对废水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定一只废水负压瓶，当两对废水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定两只废水负压瓶；等臂杠杆与弹力磁力定位装置及开关阀状态控制装置相连接；等臂杠杆在摆动同时通过开关阀状态控制装置控制开关阀的开关状态，使该等臂杠杆两端的废水负压瓶轮流排放废水并产生负压，该负压通过负压气管（52）提供给清水抽水装置（51）使用。

3.  根据权利要求1所述的一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统，其特征在于，所述清水抽水装置（51）包括清水蓄水箱、清水蓄水箱溢水管、清水蓄水箱放水管、机械式水位开关阀、清水负压瓶、清水负压瓶抽水管、负压气管、开关阀、等臂杠杆、弹力磁力定位装置及开关阀状态控制装置，其特征在于：在清水蓄水箱的上方连接一对或多对清水负压瓶；每一对或两对清水负压瓶固定在一个等臂杠杆上，当一对清水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定一只清水负压瓶，当两对清水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定两只清水负压瓶；等臂杠杆与弹力磁力定位装置及开关阀状态控制装置相连接；等臂杠杆在摆动同时通过开关阀状态控制装置控制开关阀的开关状态，使该等臂杠杆两端的清水负压瓶轮流在负压的作用下进行抽水，该负压通过负压气管（52）由废水排水装置（50）提供。

说明书一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统
技术领域
本实用新型属于环保、节能技术领域，更具体地，涉及到一种利用高层建筑中生活废水的势能进行抽取清水的系统。
背景技术
随着我国城市化的进程加快，城市中建筑高度越来越高，且高层建筑的数量日益增长。由于高层建筑的人口密度大，往往具有用水量大、排水量大的特点，而高层建筑住宅中生活废水具有与其高度相对应的势能，潜在利用价值高。目前高层建筑生活废水的势能的利用主要利用在势能发电方面，如专利号为200920310132.9的一种高楼废水发电装置采用了储水装置将高层建筑的废水进行集中后用于发电，但由于能量利用要经过转换，导致能量的利用率较低。当高层建筑的高度超过当地的自来水供水高度时，就需要进行二次供水，二次供水常用的方法是将自来水用泵抽进位于建筑顶端的水箱，高层的住户使用建筑顶端的水箱里的水。专利号为201120480403.2的一种利用高层建筑废水势能的供水加压系统采用了蓄水储能的方式，利用废水压力通过主动缸直接驱动加压缸进行供水加压，由于减少了能量转换的环节，提高了能量的利用率，有效减小二次供水的用电量，但主动缸、加压缸与换向阀在运行过程中会有能量损耗。本实用新型应用类似虹吸的原理直接利用高层建筑中废水的势能进行抽水，能更简单地利用生活废水的势能，并可以提高废水势能的利用率。
发明内容
本实用新型涉及一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统，该系统简单可靠并且不会污染所抽的水，可直接利用高层建筑废水的势能，能有效提高废水势能的利用率。
本实用新型的技术方案为：一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统包括废水排水装置、清水抽水装置、自来水箱、废水排水箱及建筑顶层水箱。其中废水排水装置连接废水排水箱，废水排水箱连接下水道，自来水箱连接自来水管，自来水箱连接清水抽水装置，清水抽水装置连接建筑顶层水箱，废水排水装置连接清水抽水装置。废水排水装置的功能是在排出废水同时产生负压，清水抽水装置的功能是通过利用废水排水装置所产生的负压进行抽水，废水排水装置与清水抽水装置通过负压气管连接，因为负压气管内气体总是从清水抽水装置流向废水排水装置，所以清水抽水装置内的清水不会受到污染。系统工作时，高层建筑中的废水排至废水排水装置，废水排水装置将废水排出到废水排水箱同时产生负压，清水抽水装置通过利用废水排水装置所产生的负压抽取自来水箱里的清水并将所抽取的清水排至建筑顶层水箱。
所述废水排水装置由用户废水排水管、废水蓄水箱、废水蓄水箱溢水管、机械式水位开关阀、废水负压瓶、废水负压瓶排水管、负压气管、开关阀、等臂杠杆、弹力磁力定位装置、开关阀控制装置、废水蓄水箱排水管及废水负压瓶排气管组成。其中用户废水排水管、废水蓄水箱、废水蓄水箱溢水管依次连接，废水蓄水箱溢水管的作用是控制废水蓄水箱内的水位不超过其所能容纳的高度；机械式水位开关阀位于废水蓄水箱底部并与废水蓄水箱的底部出水口连接，当废水蓄水箱内的水位低于设定值时，机械式水位开关阀关闭，使废水蓄水箱停止排水；废水蓄水箱的下方有一对或多对废水负压瓶，废水蓄水箱的底部出水口通过废水蓄水箱排水管和开关阀与废水负压瓶的顶部进水口相连，废水蓄水箱的顶部进气口通过废水负压瓶排气管和开关阀与废水负压瓶的顶部出气口相连；废水负压瓶的顶部进气口通过开关阀与负压气管相连，废水负压瓶的底部排水口通过开关阀与废水负压瓶排水管相连，废水负压瓶排水管的底端始终在水里，不能与空气接触，否则系统失效；每一对或两对废水负压瓶固定在一个等臂杠杆上，当一对废水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定一只废水负压瓶，当两对废水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定两只废水负压瓶，等臂杠杆与弹力磁力定位装置及开关阀控制装置相连接，当等臂杠杆摆向一边时，等臂杠杆通过开关阀控制装置使固定在该等臂杠杆上的所有废水负压瓶所连接的所有开关阀的开关状态改变，此时固定在等臂杠杆一端上的磁铁与该端的定位磁铁吸合。
所述废水排水装置正常工作时，以废水蓄水箱的下方有一对废水负压瓶时为例进行说明，当左边的废水负压瓶中的水多于右边的废水负压瓶中的水，并且相差的水的重量足够使等臂杠杆右端的磁铁与右边定位磁铁分开时，等臂杠杆右端的磁铁与右边定位磁铁分开，等臂杠杆向逆时针方向倾斜，此时左边的废水负压瓶的位置低于右边的废水负压瓶的位置，等臂杠杆左端的磁铁与左边的定位磁铁吸合，进而等臂杠杆通过开关阀控制装置使左边废水负压瓶的顶部进水口开关阀和顶部出气口开关阀的开关状态由开变为关、使左边废水负压瓶的底部排水口开关阀和顶部进气口开关阀的开关状态由关变为开、使右边废水负压瓶的底部排水口开关阀和顶部进气口开关阀的开关状态由开变为关、使右边废水负压瓶的顶部进水口开关阀和顶部出气口开关阀的开关状态由关变为开；这时废水蓄水箱向右边的废水负压瓶注水，左边的废水负压瓶通过废水负压瓶排水管将水排出，因为废水负压瓶密封而且废水负压瓶排水管底端在水里，所以废水负压瓶顶部会形成负压，负压的压强与废水负压瓶和废水负压瓶排水管中所形成的水柱高度成正比，即与负压瓶排水管长度成正相关，该负压可通过负压气管提供给清水抽水装置使用；当右边的废水负压瓶中的水多于左边的废水负压瓶中的水，并且相差的水的重量足够使等臂杠杆左端的磁铁与左边定位磁铁分开时，等臂杠杆左端的磁铁与左边定位磁铁分开，等臂杠杆向顺时针方向倾斜，这时右边的废水负压瓶的位置低于左边的废水负压瓶的位置，等臂杠杆右端的磁铁与右边的定位磁铁吸合，等臂杠杆通过开关阀控制装置使左边废水负压瓶和右边废水负压瓶所连接的所有开关阀的开关状态改变；此时废水蓄水箱向左边的废水负压瓶注水，右边的废水负压瓶通过废水负压瓶排水管将水排出，同时该废水负压瓶顶部形成负压，该负压通过负压气管提供给清水抽水装置使用；这样两端废水负压瓶不断地轮流进行排水，并提供负压给清水抽水装置使用；当废水蓄水箱的水位低于设定值时，机械式水位开关阀关闭，使废水蓄水箱停止排水，当提供负压的废水负压瓶里的水排光后，废水排水装置就会暂停工作，提供负压的废水负压瓶因为瓶内密封，仍然保持负压，当废水蓄水箱的水位重新高于设定值时，整个废水排水装置自动继续正常工作；当废水排水装置所产生负压没有被使用时，提供负压的废水负压瓶因为没有气体进入而停止排水，即保持废水负压瓶和废水负压瓶排水管中所形成的水柱的高度，废水排水装置暂停工作，当所产生负压重新被使用时，整个废水排水装置自动继续正常工作。
所述清水抽水装置由用清水蓄水箱、清水蓄水箱溢水管、清水蓄水箱放水管、机械式水位开关阀、清水负压瓶、清水负压瓶抽水管、负压气管、开关阀、等臂杠杆、弹力磁力定位装置、开关阀控制装置及清水负压瓶进气管组成。其中清水蓄水箱溢水管与清水蓄水箱连接，清水蓄水箱溢水管的作用是控制清水蓄水箱内的水位不超过其所能容纳的高度；机械式水位开关阀位于清水蓄水箱底部并与清水蓄水箱的底部出水口连接，当清水蓄水箱内的水位低于设定值时，机械式水位开关阀关闭，使清水蓄水箱停止放水；清水蓄水箱的上方有一对或多对清水负压瓶，清水蓄水箱的顶部进水口通过开关阀和导管与清水负压瓶的底部排水口相连，清水蓄水箱的顶部排气口通过开关阀和清水负压瓶进气管与清水负压瓶的顶部进气口相连；清水负压瓶的顶部抽气口通过开关阀与负压气管相连，清水负压瓶的底部抽水口通过开关阀与清水负压瓶抽水管相连，清水负压瓶抽水管的底端始终在水里，不能与空气接触，否则系统失效；每一对或两对清水负压瓶固定在一个等臂杠杆上，当一对清水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定一只清水负压瓶，当两对清水负压瓶固定在一个等臂杠杆上时，等臂杠杆的两端各固定两只清水负压瓶，等臂杠杆与弹力磁力定位装置及开关阀控制装置相连接，当等臂杠杆摆向一边时，等臂杠杆通过开关阀控制装置使固定在该等臂杠杆上的所有清水负压瓶所连接的所有开关阀的开关状态改变，并且固定在等臂杠杆一端上的磁铁与该端的定位磁铁吸合。
所述清水抽水装置正常工作时，以清水蓄水箱的上方有一对清水负压瓶时为例进行说明，当左边的清水负压瓶中的水多于右边的清水负压瓶中的水，并且相差的水的重量足够使等臂杠杆右端的磁铁与右边定位磁铁分开时，等臂杠杆右端的磁铁与右边定位磁铁分开，等臂杠杆向逆时针方向倾斜，这时左边的清水负压瓶的位置低于右边的清水负压瓶的位置，等臂杠杆左端的磁铁与左边的定位磁铁吸合，这时等臂杠杆通过开关阀控制装置使左边清水负压瓶的顶部抽气口开关阀和底部抽水口开关阀的开关状态由开变为关、使左边清水负压瓶的底部出水口开关阀和顶部进气口开关阀的开关状态由关变为开、右边清水负压瓶的顶部抽气口开关阀和底部抽水口开关阀的开关状态由关变为开、使右边清水负压瓶的底部出水口开关阀和顶部进气口开关阀的开关状态由开变为关；这时左边清水负压瓶向清水蓄水箱排水，因为清水负压瓶密封而且清水负压瓶抽水管底端在清水里，所以右边的清水负压瓶在废水排水装置所提供的负压的作用下通过清水负压瓶抽水管进行抽水；清水负压瓶通过连接负压气管获得所连废水排水装置的负压，因为要实现抽水的功能，所以清水负压瓶和清水负压瓶抽水管中所形成的水柱高度要小于废水负压瓶和废水压瓶排水管中所形成的水柱高度，即清水负压瓶抽水管的长度要小于废水压瓶排水管长度减去清水负压瓶高度的长度，并且清水负压瓶抽水管越短，抽水的速度越快；当右边的清水负压瓶中的水多于左边的清水负压瓶中的水，并且相差的水的重量足够使等臂杠杆左端的磁铁与左边定位磁铁分开时，等臂杠杆左端的磁铁与左边定位磁铁分开，等臂杠杆向顺时针方向倾斜，这时右边的清水负压瓶的位置低于左边的清水负压瓶的位置，等臂杠杆右端的磁铁与右边的定位磁铁吸合，等臂杠杆通过开关阀控制装置使左边清水负压瓶和右边清水负压瓶所连接的所有开关阀的开关状态改变；此时右边清水负压瓶向清水蓄水箱排水，左边的清水负压瓶在废水排水装置所提供的负压的作用下通过清水负压瓶抽水管进行抽水；这样两端清水负压瓶不断地轮流在废水排水装置所提供的负压的作用下通过清水负压瓶抽水管进行抽水；当废水排水装置暂停工作时，这时在负压作用下进行抽水的清水负压瓶因为没有气体抽出而停止抽水，即保持清水负压瓶和清水负压瓶抽水管中所形成的水柱的高度，清水抽水装置暂停工作，当废水排水装置重新正常工作时，整个清水抽水装置自动继续正常工作。
本实用新型的有益效果是：本发明利用高层建筑中废水的势能驱动所述系统自动实现抽水的工作，无需外接电源。
附图说明
图1为本实用新型所述一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统中的废水排水装置的废水蓄水箱下方有一对废水负压瓶的实施例示意图。
图2为本实用新型所述一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统的清水抽水装置的清水蓄水箱上方有一对清水负压瓶的实施例示意图。
图3为本实用新型所述一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统的实施例子示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
如图1所示：一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统中的废水排水装置的废水蓄水箱下方有一对废水负压瓶的实施例，包括用户废水排水管（1）、废水蓄水箱（2）、废水蓄水箱溢水管（3）、机械式水位开关阀（4）、废水负压瓶（5、6）、废水负压瓶排水管（7）、负压气管（8）、开关阀（9、10、11、12、13、14、15、16）、等臂杠杆（17）、弹力磁力定位装置（18、19、20、21）、开关阀控制装置（22、23）废水蓄水箱排水管（24）、废水负压瓶排气管（25）。所述废水排水装置正常工作时，当废水负压瓶（5）中的水多于废水负压瓶（7）中的水，并且当相差的水的重量足够使磁铁（20）与磁铁（21）分开时，等臂杠杆（17）右端的磁铁（20）与右边定位磁铁（21）分开，等臂杠杆（17）向逆时针方向倾斜，这时废水负压瓶（5）的位置低于废水负压瓶（6）的位置，等臂杠杆（17）左端的磁铁（18）与左边的定位磁铁（19）吸合，这时等臂杠杆（17）通过开关阀控制装置（22、23）使废水负压瓶（5）的顶部进水口开关阀（9）和顶部出气口开关阀（13）的开关状态由开变为关、使废水负压瓶（5）的底部排水口开关阀（15）和顶部进气口开关阀（11）的开关状态由关变为开、使废水负压瓶（6）的底部排水口开关阀（16）和顶部进气口开关阀（12）的开关状态由开变为关、使废水负压瓶（6）的顶部进水口开关阀（10）和顶部出气口开关阀（14）的开关状态由关变为开；这时废水蓄水箱（2）通过废水蓄水箱排水管（24）向废水负压瓶（6）注水，废水负压瓶（5）通过废水负压瓶排水管（7）将水排出，因为废水负压瓶（5）密封而且废水负压瓶排水管（7）底端在水里，所以废水负压瓶（5）顶部会形成负压，负压的压强与废水负压瓶（5）和废水负压瓶排水管（7）中所形成的水柱高度成正比，即与负压瓶排水管（7）长度成正相关，该负压可通过负压气管（8）提供给清水抽水装置使用；当废水负压瓶（6）中的水多于废水负压瓶（5）中的水，并且当相差的水的重量足够使磁铁（18）与磁铁（19）分开时，等臂杠杆左端的磁铁（18）与左边定位磁铁（19）分开，等臂杠杆（17）向顺时针方向倾斜，这时废水负压瓶（6）的位置低于废水负压瓶（5）的位置，等臂杠杆右端的磁铁（20）与右边的定位磁铁（21）吸合，等臂杠杆（17）通过开关阀控制装置（22、23）使开关阀（9、10、11、12、13、14、15、16）的开关状态改变；这时废水蓄水箱（2）通过废水蓄水箱排水管（24）向废水负压瓶（5）注水，废水负压瓶（6）通过废水负压瓶排水管（7）将水排出，同时该废水负压瓶顶部形成负压，该负压通过负压气管（8）提供给清水抽水装置使用；这样废水负压瓶（5）与废水负压瓶（6）轮流不断地进行排水并提供负压给清水抽水装置使用。
如图2所示：一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统中的清水抽水装置的清水蓄水箱上方有一对清水负压瓶的实施例，包括清水蓄水箱（26）、清水蓄水箱溢水管（27）、清水蓄水箱放水管（49）、机械式水位开关阀（28）、清水负压瓶（29、30）、清水负压瓶抽水管（31）、负压气管（32）、开关阀（33、34、35、36、37、38、39、40）、等臂杠杆（41）、弹力磁力定位装置（42、43、44、45）、开关阀控制装置（46、47）及清水负压瓶进气管（48）。所述清水抽水装置正常工作时，当清水负压瓶（29）中的水多于清水负压瓶（30）中的水，并且相差的水的重量足够使磁铁（42）与磁铁（43）分开时，等臂杠杆（41）右端的磁铁（42）与右边定位磁铁（43）分开，等臂杠杆（41）向逆时针方向倾斜，这时清水负压瓶（29）的位置低于清水负压瓶（30）的位置，等臂杠杆左端的磁铁（44）与左边的定位磁铁（45）吸合，这时等臂杠杆（41）通过开关阀控制装置（46、47）使清水负压瓶（29）的顶部抽气口开关阀（33）和底部抽水口开关阀（37）的开关状态由开变为关、使清水负压瓶（29）的底部出水口开关阀（39）和顶部进气口开关阀（35）的开关状态由关变为开、清水负压瓶（30）的顶部抽气口开关阀（34）和底部抽水口开关阀（38）的开关状态由关变为开、使清水负压瓶（30）的底部出水口开关阀（40）和顶部进气口开关阀（36）的开关状态由开变为关；这时清水负压瓶（29）向清水蓄水箱（26）排水；因为清水负压瓶（30）密封而且清水负压瓶抽水管（31）底端在清水里，所以清水负压瓶（30）在废水排水装置所提供的负压的作用下通过清水负压瓶抽水管（31）进行抽水；清水负压瓶通过负压气管（32）与图1中废水排水装置的负压气管（8）连接而获得所连废水排水装置的负压，因为要实现抽水的功能，所以清水负压瓶和清水负压瓶抽水管（31）中所形成的水柱高度要小于图1中废水排水装置的废水负压瓶和废水负压瓶排水管（7）中所形成的水柱高度，即清水负压瓶抽水管（31）长度要小于图1中废水排水装置的废水负压瓶排水管（7）长度减去清水负压瓶高度的长度，并且清水负压瓶抽水管（31）越短，抽水的速度越快；当清水负压瓶（30）中的水多于清水负压瓶（29）中的水，并且相差的水的重量足够使磁铁（44）与磁铁（45）分开时，等臂杠杆（41）左端的磁铁（44）与左边定位磁铁（45）分开，等臂杠杆（41）向顺时针方向倾斜，这时清水负压瓶（30）的位置低于清水负压瓶（29）的位置，等臂杠杆右端的磁铁（42）与右边的定位磁铁吸合（43），等臂杠杆（41）通过开关阀控制装置（46、47）使开关阀（33、34、35、36、37、38、39、40）的开关状态改变；这时清水负压瓶（30）向清水蓄水箱（26）注水，清水负压瓶（29）在废水排水装置所提供的负压的作用下通过清水负压瓶抽水管（31）进行抽水；这样清水负压瓶（29）与清水负压瓶（30）轮流不断地在负压的作用下通过清水负压瓶抽水管（31）进行抽水。
如图3所示：一种利用高层建筑中生活废水重力势能抽取清水的系统的实施例子，包括废水排水装置（50）、清水抽水装置（51）、自来水箱（59）、废水排水箱（60）及建筑顶层水箱（61）。系统正常工作时，废水通过用户废水排水管（59）排进废水排水装置（50），废水排水装置（50）通过废水负压瓶排水管（53）将废水排到位于建筑底层的废水排水箱（60）并产生负压，负压通过负压气管（52）提供给清水抽水装置（51）使用，清水抽水装置（51）利用负压通过清水负压瓶抽水管（54）进行抽水，并通过清水蓄水箱放水管（57）将清水排进建筑顶层水箱（61）里，高楼层的用户即可通过水管使用建筑顶层水箱（61）里的清水；清水负压瓶抽水管（54）下端口连接自来水箱（59），自来水箱（59）所在高度应低于建筑所在地自来水所能到达的高度，自来水箱（59）通过自来水管（62）补充清水；自来水管（62）连接自来水箱（59）上端，清水负压瓶抽水管（54）连接自来水箱（59）下端，这样可保证清水负压瓶抽水管（54）下端口不与空气接触；清水蓄水箱溢水管（56）的作用是防止清水抽水装置中的清水蓄水箱里的水过满；废水负压瓶排水管（53）下端口连接废水排水箱（60）的下端，废水排水箱（60）的上端通过导管连接下水道（63），这样可保证废水负压瓶排水管（53）的下端口不与空气接触；废水蓄水箱溢水管（55）的作用是防止废水排水装置中的废水蓄水箱里的水过满；当废水排水装置（50）和清水抽水装置（51）均正常工作时清水负压瓶抽水管（54）、负压气管（52）、废水负压瓶排水管（53）相连通。