CN215344047U - 一种基于地下雨水管网的发电储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于地下雨水管网的发电储能装置，包括有储能装置、微型水力涡轮发电机和汇水收口装置，汇水收口装置朝向来水方向的一端具有汇水压缩腔体，汇水压缩腔体为顺着水流方向内径逐渐收缩的结构，微型水力涡轮发电机安装在汇水压缩装置的出水口中；在汇水压缩腔体的入口端设置有滤网装置，滤网装置采用倾斜内凹式安装结构。本实用新型通过在雨水管道中设置汇水收口装置能够提高水流速度，从而提高发电效率；而通过在汇水收口装置的入口设置倾斜内凹的变空隙滤网装置，能够实现自动清理过滤杂质。如此能够有效降低人力成本、蓄电池更换成本及运维装置线路改造成本等，减少城市运维尤其是地下雨水管网监测的总体建设造价。

Description

一种基于地下雨水管网的发电储能装置

技术领域

本实用新型涉及发电装置技术领域，具体涉及一种基于地下雨水管网的发电储能装置。

背景技术

随着国家大力推进新型城市建设，提升城市智慧化水平，地下管网等“一张图”数字化管理和城市运行一网统管，大量的传感器和智能化终端应用于智慧城市的建设。为了解决城市内涝问题，在排水设施关键节点、雨水管网、易涝积水点会布设大量的智能化感知终端设备，以满足日常管理、运行调度、灾情预判、预警预报、防汛调度、应急抢险等。其中智能化感知终端设备的供能方式通常采用市政用电、蓄电池、太阳能供电等方式，但是雨水管网作为封闭区域，内部新装传感器的供能如果全部采用市政供电，则工程量很大，会增加土方作业、穿管等工作量，造价高昂且存在汛期用电安全风险；如果采用蓄电池供电方式，则后期运维过程中的电池更换更花费大量人力和电池成本；如果用太阳能供电方式则需要新增外露的太阳能板，存在人为破坏以及丢失的隐患，安装过程中也会增加土方、开槽、埋管等工作量，增加成本，且由于雨水管网的监测重点时期是汛期和台风期，外漏的太阳能装置存在阴雨天蓄电不足且容易被台风破坏的风险。

城市雨水管网的水流速度通常可以达到0.7m/s-2.0m/s，流动的水流蕴含着丰富的能量，如果能将管网中的水流能量转化为电能，则可尽量减少维护工作，有利于解决在雨水管道中安装大量的传感器和智能化终端，服务于城市内涝的问题。因此为地下雨水管网传感器等设备提供一种安装简单、运行可靠、易于维护且成本低廉的供能装置就显得尤为重要。虽然目前出现了一些在地下雨水管网安装发电装置进行发电的技术方案，但现有的这些技术方案普遍存在设计不够科学合理的问题，同时由于管风的雨水流速较低，导致发电效率低下，难以满足实际使用需求；并且还存在即使设置了过滤装置，但还是容易堵塞发电机入水口的问题，经常需要人工将过滤装置拦截的杂质进行清理，不仅费时费劲，还会进一步影响发电效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种实现结构简单、应用和维护方便、不易损坏、应用成本低的基于地下雨水管网的发电储能装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种基于地下雨水管网的发电储能装置，包括有储能装置、微型水力涡轮发电机，微型水力涡轮发电机安装在雨水管道中，储能装置与微型水力涡轮发电机连接以储存电能，地下管网的各种传感器等设备与储能装置连接以获得电能，其特征在于：还包括有汇水收口装置，汇水收口装置朝向来水方向的一端具有汇水压缩腔体，汇水压缩腔体为顺着水流方向内径逐渐收缩的结构，使得汇水收口装置的出水口内径小于其入水口尺寸，微型水力涡轮发电机安装在汇水压缩装置的出水口中；在汇水压缩腔体的入口端设置有滤网装置，滤网装置采用倾斜内凹式安装结构，其上部朝来水方向倾斜伸出。

进一步地，所述汇水收口装置采用耐腐蚀材料(如工程塑料、不锈钢等)制成，其汇水压缩腔体呈上部宽下部窄的锥形收口结构，其出水口的中轴线及微型水力涡轮发电机的中轴线低于汇水压缩腔体的中心线。

进一步地，所述滤网装置采用变空隙结构，其变空隙格栅的夹角范围10-30度；整个滤网装置采用耐腐蚀材料(如工程塑料、不锈钢等)制成。

进一步地，所述滤网装置的内凹转角的角度为大于100度、小于180度。

进一步地，在汇水收口装置的外部安装有安装支架，整个汇水收口装置连同微型水力涡轮发电机一起通过安装支架安装在雨水管道中。

进一步地，在雨水管道的内壁顶部安装有安装导轨，在安装支架上固定有安装滑轨，将安装滑轨装设于安装导轨上，使整个汇水收口装置及微型水力涡轮发电机形成位置可调节结构。

进一步地，汇水收口装置的底部与雨水管道的底部之间留有间隙，该间隙的高度不大于雨水管道内径的1/4。

进一步地，在安装滑轨的前端装有限位块，通过限位块抵住汇水收口装置。

进一步地，所述储能装置通过导线连接微型水力涡轮发电机；储能装置中设置有通讯模块和定位模块。

进一步地，所述储能装置安装在雨水井的竖直井壁上；所述汇水收口装置及微型水力涡轮发电机安装在雨水井与雨水管道交界的位置，以使滤网装置悬于雨水井的底部上方。

本实用新型通过在雨水管道中设置汇水收口装置，微型水力涡轮发电机安装在汇水收口装置中，并在汇水收口装置的入口处设置倾斜内凹的变空隙滤网装置，地下雨水管道中的水流通过汇水压缩腔体的汇流可提高流速若干倍，从而能够以更高的速度冲击微型水力涡轮发电机，如此能够提高发电机的发电效率，即使是在地下雨水较少的情况也能获得较充足的电量。而通过内凹式变空隙滤网装置，对大小杂质均具有拦截能力，在水位降低后通过内凹式结构使得杂质在自身重力作用下滑入雨水井底部的集污池中，达到自动自清的效果，无需人工清理。如此能够解决当前城市内涝监测装置与传感器的长期供能问题，有效减少城市运维过程中的人力成本、蓄电池更换成本及运维装置线路改造成本，减少城市运维尤其是地下雨水管网监测的总体建设造价。

附图说明

图1为本实用新型纵向断面示意图；

图2为本实用新型横向断面示意图；

图3为本实用新型雨水井内滤网装置与汇水收口装置的配合示意图；

图4为本实用新型发电主体部分的装配示意图；

图5为本实用新型发电主体部分横断面安装示意图。

图中，1为储能装置，2为安装支架，21为限位块，22为安装滑轨，23为安装导轨，3为滤网装置，41为雨水管道，42为雨水井，5为汇水收口装置，51为汇水压缩腔体，6为微型水力涡轮发电机，7为导线，8为井盖。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本实用新型做进一步说明：

本实施例中，参照图1-图5，所述基于地下雨水管网的发电储能装置，包括有储能装置1和微型水力涡轮发电机6，微型水力涡轮发电机6安装在雨水管道41中，储能装置1与微型水力涡轮发电机6连接以储存电能，地下管网的各种传感器等设备与储能装置1连接以获得电能；还包括有汇水收口装置5，汇水收口装置5朝向来水方向的一端具有汇水压缩腔体51，汇水压缩腔体51为顺着水流方向内径逐渐收缩的结构，使得汇水收口装置5的出水口内径小于其入水口尺寸，如此可以提高水流进入其内后的流速，比如可以提高3-5倍，微型水力涡轮发电机6安装在汇水压缩装置5的出水口中；在汇水压缩腔体51的入口端设置有滤网装置3，滤网装置3采用倾斜内凹式安装结构，其上部朝来水方向倾斜60-85度伸出。

所述汇水收口装置5采用耐腐蚀材料(如工程塑料、不锈钢等)制成，其汇水压缩腔体51呈上部宽下部窄的锥形收口结构，其出水口的中轴线及微型水力涡轮发电机6的中轴线低于汇水压缩腔体51的中心线，以便能接触更多水流，增加能够发电的时间。

所述滤网装置3采用变空隙结构，其变空隙格栅的夹角范围10-30度，即空隙格栅呈扇形状；整个滤网装置3采用耐腐蚀材料(如工程塑料、不锈钢等)制成。

滤网装置3的内凹转角的角度为大于100度但小于180度，比如120度。

在汇水收口装置5的外部安装有安装支架2，整个汇水收口装置5连同微型水力涡轮发电机6一起通过安装支架2安装在雨水管道41中。

在雨水管道41的内壁顶部安装有安装导轨23，在安装支架2上固定有安装滑轨22，将安装滑轨22装设于安装导轨23上，使整个汇水收口装置及微型水力涡轮发电机6形成位置可调节结构。

汇水收口装置5的底部与雨水管道41的底部之间留有间隙，该间隙的高度不大于雨水管道41内径的1/4，以便在水流过小无发电效益时让污水直接流走。

在安装滑轨22的前端装有限位块21，通过限位块21抵住汇水收口装置5。

所述储能装置1通过导线7连接微型水力涡轮发电机6；储能装置1中设置有通讯模块和定位模块。

储能装置1安装在雨水井42的竖直井壁上，雨水井42由井盖8封闭；汇水收口装置5及微型水力涡轮发电机6安装在雨水井42与雨水管道41交界的位置，以使滤网装置3悬于雨水井的底部上方，便于被过滤出的杂质自行掉落。

工作过程：1、水流从雨水管道41的来水方向流入，首先经过滤网装置3，在保证过往水流流速的前提下会拦截水流中的大小杂质；同时内凹式设计保证在水位降低后，杂质会在重力作用下滑入雨水井42的集污池中，具有自清洁能力，降低了装置的维护周期及成本。2、水流通过滤网装置3后，进入变弧形汇水压缩腔体51进行收缩汇流，在水力冲击作用下压缩水流，提升水流速度。3、提高流速后的水流进入发电通道，冲击微型水力涡轮发电机6，水流动能转化为电能。4、电能通过电力传输装置(导线7)进入储能装置进行存储，存储的电能将为各种终端设备提供电能。5、储能装置中的通讯、定位模块能为远程运维人员提供设备的运转、状态信息，方便后期的运维与保养。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本申请实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种基于地下雨水管网的发电储能装置，包括有储能装置、微型水力涡轮发电机，微型水力涡轮发电机安装在雨水管道中，储能装置与微型水力涡轮发电机连接，其特征在于：还包括有汇水收口装置，汇水收口装置朝向来水方向的一端具有汇水压缩腔体，汇水压缩腔体为顺着水流方向内径逐渐收缩的结构，使得汇水收口装置的出水口内径小于其入水口尺寸，微型水力涡轮发电机安装在汇水压缩装置的出水口中；在汇水压缩腔体的入口端设置有滤网装置，滤网装置采用倾斜内凹式安装结构，其上部朝来水方向倾斜伸出。

2.根据权利要求1所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：所述汇水收口装置采用耐腐蚀材料制成，其汇水压缩腔体呈上部宽下部窄的锥形收口结构，其出水口的中轴线及微型水力涡轮发电机的中轴线低于汇水压缩腔体的中心线。

3.根据权利要求1所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：所述滤网装置采用变空隙结构，其变空隙格栅的夹角范围10-30度；整个滤网装置采用耐腐蚀材料制成。

4.根据权利要求3所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：所述滤网装置的内凹转角的角度为大于100度、小于180度。

5.根据权利要求1所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：在汇水收口装置的外部安装有安装支架，整个汇水收口装置连同微型水力涡轮发电机一起通过安装支架安装在雨水管道中。

6.根据权利要求5所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：在雨水管道的内壁顶部安装有安装导轨，在安装支架上固定有安装滑轨，将安装滑轨装设于安装导轨上，使整个汇水收口装置及微型水力涡轮发电机形成位置可调节结构。

7.根据权利要求5所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：汇水收口装置的底部与雨水管道的底部之间留有间隙，该间隙的高度不大于雨水管道内径的1/4。

8.根据权利要求6所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：在安装滑轨的前端装有限位块，通过限位块抵住汇水收口装置。

9.根据权利要求1所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：所述储能装置通过导线连接微型水力涡轮发电机；储能装置中设置有通讯模块和定位模块。

10.根据权利要求1所述的基于地下雨水管网的发电储能装置，其特征在于：所述储能装置安装在雨水井的竖直井壁上；所述汇水收口装置及微型水力涡轮发电机安装在雨水井与雨水管道交界的位置，以使滤网装置悬于雨水井的底部上方。

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