CN104295430A - 利用污水的小型水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用污水的小型水力发电装置，其设置在下水管道末端口与汇流管道之间，能够利用从下水管道末端口流入的污水产生电，用于解决上述问题的本发明的利用污水的小型水力发电装置具备：雨污水管道部，其设置在下水管道末端口与汇流管道之间，一端固定在所述下水管道末端口；涡轮室，其上部与所述雨污水管道部的另一端贯穿，下部具备与所述汇流管道连接的排水管，内部具备发电水车；动力传递部，包括一端与所述发电水车的旋转轴进行齿轮结合的轴；发电室，其内部具备与所述轴进行齿轮结合的发电机，其中，所述发电水车配置在所述雨污水管道部的排出口，旋转轴垂直设置。

Description

利用污水的小型水力发电装置
技术领域
本发明涉及一种利用污水的小型水力发电装置，更详细而言，涉及一种设置在下水管道末端口和汇流管道之间，能够利用从下水管道末端口流入的污水产生电的利用污水的小型水力发电装置。
背景技术
随着技术高度发展，呈现电需求量逐渐增加的趋势，目前为止，生产电的发电方式主要以火力发电方式、核电方式以及水力发电方式为主，但火力发电方式和核电方式存在大气污染和安全方面问题，在以堤坝为代表的水力发电方式的情况下，存在因堤坝建设而产生被水淹没的地方的问题和改变周边地区气候的环境问题。
随着对地球温室效应和环境保护的关注逐渐增高，利用太阳热和风力的环保发电方式备受瞩目，其中利用河川支流和排水设施排放水的水力发电方式由于不影响周边环境而成为关注的对象。
在水力发电方式的情况下，为了实现顺畅的供电，以确保充分的水量为前提，但是在利用河川的小型水力发电的情况下，在旱季或冬季存在难以确保水量的问题，相反，利用污水的小型水力发电的情况下，具有相对较少地受到气候影响的优点。尤其在聚集分支形态下水管道的下水管道末端口的情况下，按季节或每日时间段的水位变动幅度小，因此可以用作优秀的水力动力源。
但是，由于包含在污水中的固体成分缠绕在水车上，可能引发故障，因此需要以对过滤设施和过滤装置有效地进行定期管理为前提，通常下水管道末端口与连接于污水处理厂的汇流管道连接，因此受到需要将小型水力发电装置设置在两个设备之间的空间制约。
小型水力发电机根据水车的旋转轴形式进行分类，可分为水平式、缩流式以及垂直式，作为水平式小型水力发电机的现有技术，韩国授权专利第10-1143453号(授权日2012.04.30)中公开的技术的特征为，水车的旋转轴水平设置支撑，旋转轴一端与发电机以传动带结合方式连接。
但是，为了获得较大的旋转力，优选大直径的水车，如前所述，由于下水管道末端口与汇流管道之间的高度制约，上述技术适用于利用污水的小型水力发电机上受限。
作为缩流式小型水力发电机的现有技术，韩国授权专利第10-1195082号(授权日2012.10.22)中公开的技术虽然由于管道内设有水车而具有容易设置的优点，但在利用污水的小型水利发电机的情况下，需要将发电机埋设在地中，因此存在难以维修的缺点，尤其在雨天因土沙流入导致水车停止的情况下，存在能够导致污水逆流的缺点。
现有技术文献
专利文献
(专利文献0001)KR10-1143453B12012.04.30
(专利文献0002)KR10-1195082B12012.10.22
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决所述现有技术中存在的问题点而提出的，本发明要解决的课题在于提供一种能够在下水管道末端口与汇流管道之间产生电力的利用污水的小型水力发电装置。
并且，本发明提供一种利用污水的小型水力发电装置，流入发电水车的污水具有并进动能的同时具有旋转动能。
并且，本发明提供一种利用污水的小型水力发电装置，其能够防止土沙沉积在发电水车的旋转轴上。
(二)技术方案
用于解决上述问题的本发明的利用污水的小型水力发电装置，其特征为，设置在下水管道末端口与汇流管道之间，其具备：雨污水管道部，其一端固定在所述下水管道末端口；涡轮室，其上部与所述雨污水管道部的另一端贯穿，下部具备与所述汇流管道连接的排水管，内部具备发电水车；动力传递部，其包括一端与所述发电水车旋转轴进行齿轮结合的轴；发电室，其内部具备与所述轴进行齿轮结合的发电机，其中，所述发电水车配置在所述雨污水管道部的排出口，旋转轴垂直设置。
并且，本发明的特征为，本发明的雨污水管道部下部侧管道由形成有向下部具有坡度的旋回部的半圆形构成，以使污水从雨污水管道部的排出口旋转排出。
并且，本发明的特征为，本发明的利用污水的小型水力发电装置，为了防止因土沙沉积导致发电水车停止，在发电水车旋转轴下部嵌入固定有雨伞形状的密封部，旋转轴下端通过两端固定在所述涡轮室两侧壁的水车支撑端支撑。
(三)有益效果
根据本发明，小型水力发电装置在设置于下水管道末端口与汇流管道之间的状态下，能够确保一定的动力源，因此可以稳定地产生电力，并且发电水车的旋转轴垂直形成在涡轮室内，由此能够构成大直径水车翼的发电水车，另一方面污水管道部中形成旋回部，使流入发电水车的污水具有并进动能的同时具有旋转动能，从而具有即使在有限空间内也提高发电效率的效果。
并且，根据本发明，发电水车旋转轴下部形成密封部和水车支撑端，由此能够防止因土沙沉积导致发电水车停止，从而能够减少发电装置的维修费用。
附图说明
图1是表示本发明的小型水力发电装置的侧视图。
图2是表示本发明的小型水力发电装置的立体图。
图3是表示本发明的小型水力发电装置的主要部分的立体图。
图4是表示本发明的小型水力发电装置发电水车的立体图。
图5是表示本发明的小型水力发电装置密封部的剖视图。
附图标记说明
100：下水管道末端口    300：汇流管道
10：雨污水管道部       12：旋回部
20：涡轮室             22：发电水车
23：密封部             26：水车支撑端
28：雨污水排水管       30：动力传递部
32：轴                 40：发电室
42：发电机
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施例进行更详细的说明。
图1是表示本发明的小型水力发电装置的侧视图，图2是表示本发明的小型水力发电装置的立体图。如图1和图2所示，本发明的利用污水的小型水力发电装置形成在设置于下水管道末端口100的隔臭膜101与汇流管道300之间，由分别设置在地上和地中的发电室40和涡轮室20以及与所述设施连接的雨污水管道部10和动力传递部30构成。
本发明的特征为，通过在露在地上的下水管道末端口100与埋设在地中的汇流管道300之间形成的小型水力发电装置，产生电力，但使其不妨碍污水的流动，以利用污水的特性，容易维修的构成实施。
图3是表示本发明的小型水力发电装置的主要部分的立体图。如图2和图3所示，所述雨污水管道部10由圆筒型管道构成，上端与下水管道末端口100连通。下水管道末端口100与汇流管道300之间具备一次过滤污水所含的固体成分的筛网装置400，在将雨水和污水用同一管道管理的合流式下水管道的情况下，为了防止雨天土沙流入到与污水处理厂连接的汇流管道300，具备入口自动密闭的雨水渠室200。本发明中，在筛网装置400或雨水渠室200后方形成雨污水管道部10的上端，从而能够防止因固体成分和土沙导致小型水力发电装置故障。
根据本发明，所述雨污水管道部10向下具有坡度地与所述涡轮室20贯穿，下部侧形成半圆形管道形状的旋回部12。通常在管道向下方无坡度地具有曲线部的情况下，来自曲线部末端排出口的流水只能直线流动。但是，如上所述，旋回部12构成为具有下部坡度的形状的情况下，污水中形成向下流动的同时，与旋回部12外侧曲面冲撞形成回转流动Ω。
因此，所述旋回部12将由基于雨污水管道部10的下部坡度落差产生的污水的并进动能和通过所述旋回部12产生的污水的旋转动能，一同传递给发电水车22，从而增加对发电水车22的动力传递收益率。
所述雨污水管道部10的下部坡度角越小，旋转运动越弱，所述下部坡度角越大，由于污水口末端口100与汇流管道300之间的高度限制，导致后述的发电水车22设置困难，因此所述下部坡度角优选形成在1～10°的范围。
图4是表示本发明的小型水力发电装置发电水车的立体图。如图2至图4所示，所述涡轮室20为正六面体形状，是污水流体动能转换为发电水车22的机械动能的部位，起到使用于能量转换的污水向汇流管道300排出的作用。为此，具备检修井21、发电水车22、水车支撑端26以及雨污水排水管28。
所述检修井21设置在涡轮室20上部，以实现发电水车22故障时的紧急修复，如前所述，雨天时雨水渠室200密闭，在通过雨污水管道部10流入的雨水被截断的状态下下水管道末端口100周边泛滥的情况下，在所述检修井21边缘设置排水构件(未图示)，以免雨水通过所述检修井21流入到涡轮室20。
所述发电水车22形成于受上下空间限制的涡轮室20内部的状态下，旋转轴垂直形成，以便能够得到最大的旋转力。所述发电水车22的旋转轴上端轴承22b支撑在涡轮室20顶部，所述轴承22b下部形成有锥齿轮22c，从而使其与后述的轴32对应的锥齿轮33′齿轮结合。
图5是表示本发明的小型水力发电装置密封部的剖视图。如图2至图5所示，所述发电水车22的旋转轴下端轴承支撑在水车支撑端26，且在下部侧轴承22a的情况下，由于其与污水持续接触的特性，在轴承22a上部设置密封部23，从而进行防水。在此情况下，密封部23的形状形成为主体部23b上部具有孔23a的雨伞形，所述孔23a插入发电水车22旋转轴的状态下，通过弹簧挡圈23c密封固定，使所述密封部23与旋转轴一同旋转，从而防止污水流入旋转轴与轴承22a之间的缝隙中。
如前所述，所述水车支撑端26起到支撑发电水车22的旋转轴下端部的作用，具有两端固定在涡轮室20两侧壁的梁状。以往下水管道末端口100具备筛网装置400或雨水渠室200的情况下，也会因较小的固体成分或土沙的流入导致涡轮室20底部沉积土沙和固体成分。本发明中，为了防止沉淀物沉淀在发电水车22的旋转轴下端部而妨碍发电水车22的旋转，水车支撑端26形成为如上所述的梁状。
所述雨污水排水管28的一端与所述涡轮室20下部侧连接，另一端具有下部坡度且与汇流管道300连接的状态下，起到使发电水车22旋转并将排放的污水输送到汇流管道300的作用。因此，本发明的利用污水的小型水力发电装置具备设有雨污水排水管28的中空涡轮室20，从而在发电水车22因故障停止的情况下，也不妨碍污水排出，能够防止雨天因发电水车的故障引起雨水泛滥。
所述动力传递部30起到将发电水车22的旋转动能传递给所述发电室40所具备的发电机42的作用，为此所述动力传递部30由轴32、轴容纳管38以及轴支撑台36构成。
所述轴32根据涡轮室20与发电室40的相互位置，以水平和垂直的轴结合方式构成，且各结合部位通过锥齿轮33齿轮结合。只是，结合部位越多，动力传递效率越低，因此优选设计成结合部位数量最少。
所述轴32需设置在地中设置的涡轮室20与设置于露地上的发电室40之间，因此设置在所述轴容纳管38内部，为了支撑轴32，轴容纳管38内部具备多个中心具有轴承的圆盘形轴支撑台36。
所述发电室40内部具备发电机42和向外部传输所述发电机42产生的电力的配件装置，所述发电机42的旋转轴上具备锥齿轮42a，所述锥齿轮42a与轴32的锥齿轮33″进行齿轮结合。本发明的利用污水的小型水力发电装置的包括发电水车22的机械结构设置在地中，包括发电机42的电性结构设置在地上，从而能够防止雨天因下水管道末端口100周边的泛滥发生漏电事故。
虽然以上只对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明权利要求范围并不限于此，应理解为与本发明实施例实质性均等范围内的例子均属于本发明的权利要求范围，在不脱离本发明主旨的范围内，能够根据该发明所属领域技术人员进行多种变更。

Claims (3)

1.一种利用污水的小型水力发电装置，其设置在下水管道末端口(100)与汇流管道(300)之间，其特征在于，包括：
雨污水管道部(10)，其一端固定在所述下水管道末端口(100)；
涡轮室(20)，其上部与所述雨污水管道部(10)的另一端贯穿，下部具备与所述汇流管道(300)连接的雨污水排水管(28)，内部具备发电水车(22)；
动力传递部(30)，包括一端与所述发电水车(22)的旋转轴进行齿轮结合的轴(32)；
发电室(40)，其内部具备与所述轴(32)进行齿轮结合的发电机(42)，
其中，所述发电水车(22)配置在所述雨污水管道部(10)的排出口，旋转轴垂直设置。
2.根据权利要求1所述的利用污水的小型水力发电装置，其特征在于，所述雨污水管道部(10)下部侧管道由形成有向下部具有坡度的旋回部(12)的半圆型构成，以使污水从雨污水管道部(10)的排出口旋转排出。
3.根据权利要求1所述的利用污水的小型水力发电装置，其特征在于，所述发电水车(22)的旋转轴通过两端固定在所述涡轮室(20)两侧壁的水车支撑端(26)支撑，
所述发电水车(22)的旋转轴下部嵌入固定形成有雨伞形状的密封部(23)。
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