自来水发电方法和发电装置.pdf

本发明涉自来水发电方法和发电装置，属于节能改造技术。它是一种将水轮发电机串联安装在连接水塔与用户之间的主水管道上，利用用户用水时所产生的水压力差(吸力)，来作用水轮机进行水力发电的方法。本发明的发电装置，包括水轮机和发电机，水轮机由外壳、叶轮、主轴、封水装置和轴承组成，水轮机的外壳圆筒壳体轴中心以下部分的筒壁两侧，分别开有进水口和出水口，进、出水口位于同一条轴线上，叶轮上有六至十块V形直叶片。本发明主要用于水塔水管之水力发电，不受地理位置影响，不影响用户正常用水压力。是一项投资小，见效快，产出高的永久性利用水力资源的新途径。

1、  一种自来水发电方法，它是利用在管道中流动的水所具有的机械能驱动水轮机进行水力发电的方法，其特征在于：它将水轮发电机的水轮机(1)串联安装在连接水塔或储水器(2)与用户(3)之间的主水管道上，在保证正常用出水压力的条件下，利用用户用水时在水轮机进水口与出水口管道之间所产生的水压力差，来作用水轮机叶轮叶片获取所具有的部分机械能进行水力发电的方法。

2、  实施权利要求1的发电装置，包括水轮机和发电机，水轮机由外壳(4)、叶轮(5)、主轴(6)、封水装置和轴承(62)组成，叶轮(5)位于外壳(4)内，主轴(6)一端通过销轴及锁紧螺帽(61)连接叶轮(5)，另一端通过封水装置和轴承穿过外壳圆盘封盖与发电机相连，其特征在于：水轮机的外壳(4)为一个侧立有底封的圆筒壳体(41)和一个圆盘封盖(42)构成，圆盘封盖和圆筒壳体用密封垫、螺栓(43)连接，在圆筒壳体轴中心以下部分的筒壁两侧，分别开有进水口(44)和出水口(45)，进、出水口位于同一条轴线上，且圆筒壳体轴中心与进、出水口的上管壁保持同高；水轮机叶轮(5)上有六至十块直叶片(51)对称于主轴(6)呈辐射状安装，直叶片从叶轮的侧方向看呈V形，V形的凹面朝迎水方向，该叶轮(5)直叶片和外壳体的上部分呈动密合，外壳体的下部分和叶片之间有10-100mm的间隙。

自来水发电方法和发电装置
技术领域
本发明涉一种自来水管水流发电方法，属于节能改造的新思路。本发明还涉及实施上述方法的发电装置。
背景技术
目前，随着国民经济的迅速发展和工业化进程的不断推进，城市大型化和农村城镇化越来越普遍，城市的用水、用电量也与日俱增。星罗棋布的供水网管或水搭水管，流动着的自来水含有丰富的水力资源，因此，如何开发和利用这些水力资源缓解供电矛盾是一个很重要的研究课题，而传统的水力资源开发的手段普遍囿于建设高水位大坝发电。建造高水位大坝，一能储蓄更大的水源，保障发电所需要的水量，二能增高库面水位，增大水流的动量。为使水位提高，流速增大动量，增高水库大坝的确行之有效，但它导致水库造价以几何级数上升，建设周期也同步增长，是一个见效缓慢的方法。而利用水塔水管或各式储水器水管的水流的冲击力，推动水轮发电机组发电的技术，既避免了上述问题，也为各地开源节流，为民造福开辟了新途径。中国专利申请公开号CN1232924A公开了一种“自来水涵管发电装置”，它是在自来水涵管或水塔水管等水的管道中，衔接一台或数台水轮发电机组，利用水的冲击力，推动水轮发电机组，达到发电之目的。这种装置在水力发电的过程中，水动能的大部分被水轮机转化机械能发电。造成涵管或水塔水管水压严重下降，反过来影响正常生产生活供水，因此社会上至今还没有利用该剩余水动能的技术。
发明内容
本发明的目的是利用水塔水管之水力资源，达到发电的目的。本发明的另一目的是要提供一种实现水塔水管之水力资源发电，以最大限度地开发和利用水力资源，又不造成水塔水管水压严重下降影响正常生产生活供水的水轮机。
为了达到上述目的，本发明提出了一种自来水发电方法，它是利用在管道中流动的水所具有的机械能驱动水轮机进行水力发电的方法。其特征在于：它将水轮发电机的水轮机串联安装在连接水塔或储水器与用户之间的主水管道上，在保证正常用出水压力的条件下，利用用户用水时在水轮机进水口与出水口管道之间所产生的水压力差(吸力)，来作用水轮机叶轮叶片获取所具有的部分机械能进行水力发电的方法。
为了实施上述发电方法，本发明还提出了一种发电装置，包括水轮机和发电机，水轮机由外壳、叶轮、主轴、封水装置和轴承组成，叶轮位于外壳内，主轴一端通过销轴及锁紧螺帽连接叶轮，另一端通过封水装置和轴承穿过外壳圆盘封盖与发电机相连，所述的水轮机的外壳为一个侧立有底封的圆筒壳体和一个圆盘封盖构成，圆盘封盖和圆筒壳体用密封垫、螺栓连接，为了获得水流的最佳利用效率，本发明在圆筒壳体轴中心以下部分的筒壁两侧位置，分别开有进水口和出水口，进、出水口位于同一条轴线上，且圆筒壳体轴中心与进、出水口的上管壁保持同高；发明人认为：经这样处理后水管内的水流可以保持最佳角度作用于水轮机的叶片，使水轮机获得最大的转矩。本发明的水轮机叶轮上有六至十块直叶片对称于主轴呈辐射状安装，直叶片从叶轮的侧方向看呈V形，发明人认为：呈V形的凸尖面朝背水方向，凹面朝迎水方向以便减少高速旋转的叶片的运行阻力，由于本发明主要是用于开发利用城市供水网管的水力资源，因此前提条件就是不能造成水管水压严重下降影响正常生产生活供水。水轮机的叶轮直叶片设计成和外壳体的上部分呈动密合，外壳体的下部分和叶片之间有10-100mm的间隙，该间隙可以针对具体施工条件进行调整。
本发明与现有技术相比具有以下优点：全国大、中、小城镇各类储水器或水塔数以万计，在用户用水过程中主水管具有源源不断的流动着的水力资源，只要在该主水管的任意一处地根据需要可大可小安装一台本发明的水轮机便可进行发电。该发明在原有的水管的基础上，除添置水轮发电机外，一般不另添置其它设备和巨大的资金投入，不受地理位置影响，而且不影响用户正常用水压力。而且无污染、无噪音，使目前的能源危机得到一定的缓解，是一项投资小，见效快，产出高的永久性利用水力资源的新途径。
附图说明
图1是本发明地发电方案示意图；
图2是本发明的发电装置的实施例的立面结构局剖图；
图3是本发明的发电装置的实施例的俯视示意图；
图4是本发明的发电装置的实施例封盖示意图；
图5是本发明的发电装置的实施例的叶轮示意图；
图6是本发明的发电装置的实施例的叶轮俯视示意图。
在上述附图中：1水轮发电机；2水塔；3用户；4水轮机外壳；41圆筒壳体；42圆盘封盖；43螺栓；44进水口；45出水口；5叶轮；51叶片；6主轴；61锁紧螺帽；62封水装置和轴承。
具体实施方式
以下是参考附图对本发明的发电装置的较佳实施方案的某些解释描述和参考资料，但必须知道，该实施方案不能用来构成对本发明的限制。
附图1描述的是本发明的发电方案示意图；它将水轮发电机的水轮机1串联安装在连接水塔或储水器2与用户3之间的主水管道上，当用户3打开水龙头用水时，根据流体力学的原理就会在水轮机的进水口44与出水口45管道之间所产生的水压力差(吸力)，来作用水轮机叶轮叶片51获取所具有的部分机械能进行水力发电。
发电装置较佳实施方案包括水轮机和发电机，附图2、3中画出的水轮机由外壳4、叶轮5、主轴6、封水装置和轴承62组成，叶轮5位于外壳4内，主轴6一端通过销轴及锁紧螺帽61连接叶轮5(见附图5、6)，另一端通过封水装置和轴承穿过外壳圆盘封盖与发电机相连。水轮机的外壳4为一个侧立有底封的圆筒壳体41和一个圆盘封盖42构成(参见附图4)，圆盘封盖和圆筒壳体用密封垫、螺栓43连接，在圆筒壳体轴中心以下部分的筒壁两侧，分别开有进水口44和出水口45，进、出水口位于同一条轴线上，且圆筒壳体轴中心与进、出水口的上管壁保持同高；水轮机叶轮5上有六至直叶片51对称于主轴6呈辐射状安装，直叶片从叶轮的侧方向看呈V形，V形的凹面朝迎水方向，该叶轮5直叶片和外壳体的上部分呈动密合，外壳体的下部分和叶片之间有20mm的间隙。
为了能稳定地发出电能，本实施方案还可以在发电机的输出端连接一台储能逆变装置。