CN107664087A - 一种监测式水管道发电装置 - Google Patents

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常皓
孙翀
崔永刚
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Abstract

本发明公开了一种监测式水管道发电装置，包括引水管道、传感器、整流片、支撑盘、水轮机、发电机、蓄电池和LED显示器，引水管道的首尾与输水管道相接，传感器连接于引水管道上用于监测水流，传感器内设置有用以控制水流的电控阀门；支撑盘与引水管道的两端相连通且前后设有整流片，水轮机安装于支撑盘内，水轮机主轴与发电机的主轴共线且通过增速齿轮箱相连，水轮机通过捕获管道内水流能量，经由增速齿轮箱后驱动发电机发电。该装置可在利用水流发电的同时，随时监测来流各项情况并自主控制阀门，调节来流流量，可应用于中型及小型输水管道，尤其是家用输水管道中，起到发电、监测、节流的目的。

Description

一种监测式水管道发电装置
技术领域
本发明属于管道发电的技术领域，特别涉及一种监测式水管道发电装置。
背景技术
管道装置作为一种普遍的输送液体的装置，在现代社会中被广泛使用。管道系统包括生活用水供水管道、污水排放管道、工业用水管道、以及大型输水管道工程等。随着现代高层建筑的普及，较大的高度差使得生活用水供水管道中的水流蕴含着巨大的机械能等待发掘，而流体发电具有无污染、利用率高的优点，利用管道内的流体进行发电，符合当代社会发展清洁能源，保护环境的诉求。
另一方面，随着人们健康环保意识的提高，如何从源头上保障自身饮水安全、保护水资源越来越成为人们所关注的话题。而目前市面上的管道发电装置大多只具有发电一个功能，不能根据饮用水的特性进行有效的发掘，不具备例如随时监测水质情况并自动关闭阀门保障用水安全和智能限流以节约用水等功能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种监测式水管道发电装置，该装置可在有效利用来流水流进行发电的同时，随时监测水流流量水质等情况并针对饮用水的特性对电控回路设置反馈，操控电动阀门进行节水限流和安全饮水设置，起到节约用水，保障用水安全的作用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种监测式水管道发电装置，包括引水管道、传感器、整流片、支撑盘、水轮机、发电机、蓄电池和LED显示器，所述引水管道的首尾与输水管道相接，所述传感器连接于引水管道上用于监测水流，所述传感器内设置有用以控制水流的电控阀门；所述支撑盘与引水管道的两端相连通且前后设有所述整流片，所述水轮机安装于支撑盘内，水轮机主轴与所述发电机的主轴共线且通过增速齿轮箱相连，水轮机通过捕获管道内水流能量，经由增速齿轮箱后驱动发电机发电；产生的电能一部分存储于所述蓄电池中，用于供给所述传感器和LED显示器使用，另一部分输送至用电设备；显示器上显示所监测水流的情况并可通过控制装置设定相应模式。
所述传感器前后与引水管道相连通且通过密封导线连接所述蓄电池和LED显示器，所述传感器内还设有安全饮水指标，若水质超标则自动关闭所述电控阀门。
所述水轮机采用六边形转轮，周向设置有9-15个叶轮，所述叶轮设置有凹槽，水流流经叶轮，通过推动斜向的凹槽驱动水轮机绕主轴旋转。
各所述叶轮顶端与主轴中心距离相等，确保叶轮旋转稳定性，主轴插入水轮机轮毂中心凹槽，轮毂通过六根连杆与叶轮相连形成有转轮框架。
所述水轮机主轴通过轴承定位，并穿过支撑盘的壁面，所述水轮机主轴与支撑盘的连接处还设置有密封圈，所述齿轮增速箱设置于密封圈与发电机主轴之间。
所述控制装置设置于LED显示器下方，用于操控所述电控阀门开关和选择相应模式。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.通过引水管道与输水管道进行完美对接，采用的六边形转轮水轮机能有效的捕获来流动能发电，更加有效的利用能量，节约能源。同时加入了传感器和LED显示器等电控部件，可随时监测水流流量水质等情况并针对饮用水的特性对电控阀门设置节水限流和安全饮水功能，保障用水安全与节约水资源。
2.水轮机叶轮设置斜向凹槽，有效利用水流的推力驱动叶轮旋转。
3.传感器可随时监测水流流量，水质，水温等情况并显示。
4.传感器内有电控阀门，一旦水质监测超标，阀门自动关闭保障用水安全。
5.该装置可根据水流情况自动开关电控阀门，在节水模式下能维持稳定的流量，节约用水。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
图2是水轮机与发电装置、蓄电池连接的结构示意图。
图3是本实例水轮机的结构示意图。
1-引水管道，2-传感器，3-整流片，4-支撑盘，5-轮毂，6-整流片，7-主轴，8-连杆，9-叶轮，10-转轮框架，11-水轮机，12-轴承，13-齿轮增速箱，14-密封圈，15-发电机，16-密封导线，17-密封导线，18-蓄电池，19-LED显示器，20-控制装置
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至图3所示，一种监测式水管道发电装置，主要部件为引水管道1、传感器2、整流片3、整流片6、支撑盘4、水轮机11、发电机15、蓄电池18、LED显示器19等。引水管道1首尾直接与输水管道相接，传感器2连于引水管道1上，监测水流各项情况，内有电控阀门可控制水流。支撑盘4与引水管道1两端相通，前后设有整流片3、6，水轮机11安装于支撑盘4内，主轴7与发电机15主轴共线，水轮机主轴7通过轴承12定位，并穿过支撑盘4壁面。水轮机主轴与支撑盘壁连接处还设置密封圈14。密封圈14与发电机主轴之间还设置有齿轮增速箱13。水轮机捕获管道内水流势能及动能，经由增速齿轮箱13后驱动发电机15发电；一部分电力存储在蓄电池18中，供给传感器2、LED显示器19使用，另一部分传输至用电设备。显示器19上显示所监测水流各项情况并可通过下方的控制装置20调节阀门开关和选择各项智能流量模式。
传感器2前后与引水管道1相接并通过密封导线17连接蓄电池18和LED显示器19，传感器监测水流的温度、流量、水质等情况并将信号传递到LED显示器19上，传感器内部设有电控阀门，可利用蓄电池18的电力调节阀门的开关，达到控制流量的目的，传感器2还设有安全饮水指标，一旦水质超标，自动关闭阀门。
LED显示器19与蓄电池18和传感器2连接，可利用电能将传感器传来的信号进行转化，将水流的温度、流量、水质等情况显示出来；显示器下方还有控制装置20可操控传感器2的电控阀门的开关，也可选择自动模式，通过设置目标流量装置根据来流情况自主控制阀门达到节流的目的。
本实施例中水轮机采用六边形转轮，周向设置有12个叶轮9。叶轮9设置有凹槽，水流流经叶轮，通过推动叶轮9上的斜向凹槽驱动水轮机11绕主轴7旋转。各叶轮顶端与主轴中心距离相等，保证叶轮旋转稳定性。轮毂5与主轴7间隙配合，并通过六根连杆8与转轮框架10相连。
在该实例的工作过程中，管道内水流流进引水管道1后直接流向传感器2中，传感器监测水流的温度、流量、水质等情况传递到LED显示器19上，传感器2的电控阀门，在设定的节流模式下利用蓄电池18的电力调节阀门的开关，达到控制流量的目的，传感器2还设有安全饮水指标，一旦水质超标，自动关闭阀门；传感器下为整流片3、6，流体流经整流片进行整流，使流动更加稳定。经过整流加速的水流流过水轮机11，为周向布置的叶轮9提供推力，推动叶轮逆时针旋转。叶轮旋转带动与轮毂5间隙配合的主轴7旋转，主轴通过轴承12定位，并经过齿轮增速箱13增速后带动发电机15主轴旋转，进行发电，其中一部分电力存储在蓄电池18中，供LED显示器19和传感器2使用。水轮机置于支撑盘4内，而密封圈14、齿轮增速箱13、发电机15等置于支撑盘4外。流过水轮机的水流经整流后流回到输水管道中。
本发明装置可在有效利用来流水流进行发电的同时，随时监测水流流量水质等情况并针对饮用水的特性对电控回路设置反馈，操控电动阀门进行节水限流和安全饮水设置，起到节约用水，保障用水安全的作用。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种监测式水管道发电装置，其特征在于，包括引水管道、传感器、整流片、支撑盘、水轮机、发电机、蓄电池和LED显示器，所述引水管道的首尾与输水管道相接，所述传感器连接于引水管道上用于监测水流，所述传感器内设置有用以控制水流的电控阀门；所述支撑盘与引水管道的两端相连通且前后设有所述整流片，所述水轮机安装于支撑盘内，水轮机主轴与所述发电机的主轴共线且通过增速齿轮箱相连，水轮机通过捕获管道内水流能量，经由增速齿轮箱后驱动发电机发电；产生的电能一部分存储于所述蓄电池中，用于供给所述传感器和LED显示器使用，另一部分输送至用电设备；显示器上显示所监测水流的情况并可通过控制装置设定相应模式。
2.根据权利要求1所述一种监测式水管道发电装置，其特征在于，所述传感器前后与引水管道相连通且通过密封导线连接所述蓄电池和LED显示器，所述传感器内还设有安全饮水指标，若水质超标则自动关闭所述电控阀门。
3.根据权利要求1所述一种监测式水管道发电装置，其特征在于，所述水轮机采用六边形转轮，周向设置有9-15个叶轮，所述叶轮设置有凹槽，水流流经叶轮，通过推动斜向的凹槽驱动水轮机绕主轴旋转。
4.根据权利要求1或3所述一种监测式水管道发电装置，其特征在于，各所述叶轮顶端与主轴中心距离相等，确保叶轮旋转稳定性，主轴插入水轮机轮毂中心凹槽，轮毂通过六根连杆与叶轮相连形成有转轮框架。
5.根据权利要求1或3所述一种监测式水管道发电装置，其特征在于，所述水轮机主轴通过轴承定位，并穿过支撑盘的壁面，所述水轮机主轴与支撑盘的连接处还设置有密封圈，所述齿轮增速箱设置于密封圈与发电机主轴之间。
6.根据权利要求1所述一种监测式水管道发电装置，其特征在于，所述控制装置设置于LED显示器下方，用于操控所述电控阀门开关和选择相应模式。
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