一种“欹器”式水能发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种“欹器”式水能发电系统，包括第一管道、水箱、第二管道和欹器水能收集装置；水箱两端分别连接两个管道，三者连接后相互贯通，生活废水从第一管道进入后，流入水箱内的欹器水能收集装置中，欹器水能收集装置能够旋转，将其内的废水全部导入第二管道中，生活废水冲击叶轮机使叶轮机旋转，从而带动外部发电机旋转，进行发电。本发明专利技术利用居民家庭生活废水进行发电，利用欹器将间歇性的废水进行收集，避免少量废水间歇性冲击叶轮机发电效率不高的弊端，使得一定体积的废水集中冲击叶轮机，大大提高发电效率。而且装置结构简单，制作成本较低，性价比高。

【技术实现步骤摘要】
一种“欹器”式水能发电系统
本专利技术生活废水再利用领域，特别涉及一种“欹器”式水能发电系统，利用欹器作为集水装置，利用叶轮机带动发电机进行发电。
技术介绍
据《中小城市绿皮书》统计，城市中居民集中区每天生活产生的废水和污水总量超过50亿升，相当大量的水资源经下水管道流放掉。生活废水的动能一直没有得到妥善的利用，造成了能源极大的浪费。随着城市楼房越建越高，居民越来越集中，废水量越来越大，因此如果可以将生活废水进行充分利用，如利用其进行发电，那么会大大缓解能源短缺的局势。欹器在两千多年前的孔子时期就有了，当时被称为宥座，它的特点是“空则倾，半满则正，满则覆”。即只要欹器和收集到的水的重心高于其转轴的位置，欹器便会绕着转轴旋转，将收集到的水全部排出。完成这个过程后，欹器又会绕着转轴回到原位置。其中，通过计算具有规则几何外形的半圆形欹器装满水时的重心位置，可以确定当欹器“满则覆”时的转轴位置。专利ZL201420633666.6，公开了“居民集中区生活废水发电装置”，它由井水上水系统、市政自来水供水管网、安装在居民集中区建筑主体最高位置的生活饮用水塔、生活废水处理装置和安装在建筑主体最低位置的生活废水发电机组成，生活废水发电机设置有充电控制，蓄电池组，单片机，智能供电系统，升压逆变器和外电切换器。由于生活废水的水流断断续续，该装置无法进一步提高发电效率。专利ZL201720308999.5，公开了“复古欹器”，它包括容器，容器具有一个容腔，容器和容腔是同心轴并与重心纵轴线重合；耳轴轴线位于容器重心上方一侧，其轴线与容器重心的纵轴和横轴的距离均为容器高度的1％；与纵轴的剖面垂直、与横轴的剖面平行交于容器外壁的两点形成固定两个耳轴的位置。该装置外形不规则，会给制作上带来不方便，且在使用过程中难与其他装置配合。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：本装置利用生活废水，通过欹器将间断流出的废水进行收集，当欹器收集的水的重心超过欹器耳轴的轴线时，欹器发生偏转，并在力矩的作用下进一步加大幅度，最终将其内的废水全部排出，废水顺管道对叶轮机进行冲击，使之旋转，从而带动发电机进行发电。本专利技术的技术方案是：一种“欹器”式水能发电系统，包括第一管道、水箱、第二管道和欹器水能收集装置；水箱两端开口，内部为空腔体，两端分别连接第一管道和第二管道，两个管道内部为空腔体，且三者连接后相互贯通，第一管道和第二管道的轴线相互重合，且轴线位于水箱的偏心处；第二管道内设有叶轮机，生活废水从第一管道进入后，流入水箱内的欹器水能收集装置中，欹器水能收集装置能够旋转，将其内的废水全部导入第二管道中，生活废水冲击叶轮机使叶轮机旋转，从而带动外部发电机旋转，进行发电。本专利技术的进一步技术方案是：所述“欹器”水能收集装置包括两个半圆扇形平面与一个圆弧面板，圆弧面板两侧的半圆形处分别和半圆扇形平面贴合固连，形成一个一端开口的空腔；圆弧面板上对称设有耳轴支撑欹器，并且欹器可绕之转动，另一端与水箱固连的圆柱短轴，轴一端与水箱固接，另一端与欹器连接，并且欹器可以绕之转动，耳轴轴线与水箱轴线重合，与圆弧面板轴线垂直；耳轴轴线位于空腔中重心的上方一侧。本专利技术的进一步技术方案是：所述空腔内废水的重心超过耳轴轴线时，“欹器”水能收集装置能够绕耳轴进行轴线旋转，将废水倒入第二管道内。本专利技术的进一步技术方案是：所述叶轮机轴线与耳轴轴线平行。专利技术效果本专利技术的技术效果在于：本装置利用居民家庭生活废水进行发电，利用欹器将间歇性的废水进行收集，避免少量废水间歇性冲击叶轮机发电效率不高的弊端，使得一定体积(大约2—5L)的废水集中冲击叶轮机，大大提高发电效率。而且装置结构简单，制作成本较低，性价比高。附图说明图1是本“欹器”水能发电装置的轴测图。图2是本“欹器”水能发电装置的左视图。图3是本“欹器”水能发电装置的剖视图A-A。图4是本“欹器”水能发电装置的剖视图B-B。图5是欹器轴测图图6是欹器重心与耳轴重心位置示意图附图标记说明：1—第一管道，2—水箱，3—第二管道，4—“欹器”水能收集装置，5—叶轮机，6—第一耳轴，7—第二耳轴具体实施方式参见图1-图6，本装置包括三部分：导流管道、水箱和发电管道。其中本实施例中的导流管道即为第一管道，发电管道即为第二管道。导流管道与发电管道两端分别与居民用器的水管相连，导流管道与发电管道的中轴线与水箱轴线的水平距离为水箱直径的20％。来自居民用器的生活废水从导流管道进入装置，依次通过导流管道、水箱和发电管道。水箱为横放的圆柱腔体，位于水箱腔体内的“欹器”水能收集装置由两个半圆扇形平面与圆弧面构成。“欹器”水能收集装置通过第一耳轴和第二耳轴与水箱相连，第一耳轴与第二耳轴轴线重合，其轴线与水箱的轴线重合。其轴线位于“欹器”水能收集装置的重心上方一侧，同时，其轴线与“欹器”水能收集装置重心的纵轴和横轴的距离分别为“欹器”水能收集装置半径和直径的10％—15％。当来自导流管道的废水重心超过耳轴轴线时，“欹器”水能收集装置绕耳轴轴线进行旋转，将其内的废水全部导入发电管道。废水冲击叶轮机使之旋转，从而带动发电机旋转，其中叶轮机轴线与耳轴轴线平行。(一)系统说明本装置中的导流管道1与发电管道3两端分别与水管相连，导流管道1与发电管道3的中轴线与水箱2轴线的水平距离为水箱直径的20％。来自居民用器的生活废水从导流管道1进入装置，依次通过导流管道1、水箱2和发电管道3。水箱2为横放的圆柱腔体，位于水箱2腔体内的“欹器”水能收集装置4由两个半圆扇形平面与圆弧面构成。“欹器”水能收集装置4通过第一耳轴6和第二耳轴7与水箱2相连，第一耳轴6与第二耳轴7轴线重合放置，其轴线与水箱2的轴线重合。其轴线位于“欹器”水能收集装置4的重心上方一侧，同时，其轴线与“欹器”水能收集装置4重心的纵轴和横轴的距离分别为“欹器”水能收集装置4半径和直径的10％—15％。当来自导流管道1的废水重心超过第一耳轴6和第二耳轴7的轴线时，根据杠杆原理，“欹器”水能收集装置4向耳轴偏离方向相反的那一侧翻转，加上重力从高处往下落的惯性，导致“欹器”水能收集装置4向耳轴偏离方向相反的那一侧翻转加速，将水瞬间倾出，其内的废水全部导入发电管道3之后，“欹器”水能收集装置4又恢复初始无水的平衡状态。在发电管道3中放置有叶轮机5，其轴线与耳轴轴线平行，叶轮机5的轴带动发电机进行发电。(二)工作原理当水管中间歇性通过生活废水时，水流通过导流管道1落入“欹器”水能收集装置4中，经过几次收集后，“欹器”水能收集装置4收集到的水的重心高于其耳轴轴线的位置，“欹器”水能收集装置4便会绕第一耳轴6和第二耳轴7旋转，从而位于“欹器”水能收集装置4中的全部废水排入发电管道3，废水冲击叶轮机5，使之旋转，叶轮机5进一步带动发电机进行发电，而在“欹器”水能收集装置4排水完毕后，恢复到初始无水的平衡状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种“欹器”式水能发电系统，其特征在于，包括第一管道(1)、水箱(2)、第二管道(3)和欹器水能收集装置；水箱(2)两端开口，内部为空腔体，两端分别连接第一管道(1)和第二管道(3)，两个管道内部为空腔体，且三者连接后相互贯通，第一管道(1)和第二管道(3)的轴线相互重合，且轴线位于水箱(2)的偏心处；第二管道(3)内设有叶轮机，生活废水从第一管道(1)进入后，流入水箱(2)内的欹器水能收集装置中，欹器水能收集装置能够旋转，将其内的废水全部导入第二管道(3)中，生活废水冲击叶轮机使叶轮机旋转，从而带动外部发电机旋转，进行发电。

【技术特征摘要】
1.一种“欹器”式水能发电系统，其特征在于，包括第一管道(1)、水箱(2)、第二管道(3)和欹器水能收集装置；水箱(2)两端开口，内部为空腔体，两端分别连接第一管道(1)和第二管道(3)，两个管道内部为空腔体，且三者连接后相互贯通，第一管道(1)和第二管道(3)的轴线相互重合，且轴线位于水箱(2)的偏心处；第二管道(3)内设有叶轮机，生活废水从第一管道(1)进入后，流入水箱(2)内的欹器水能收集装置中，欹器水能收集装置能够旋转，将其内的废水全部导入第二管道(3)中，生活废水冲击叶轮机使叶轮机旋转，从而带动外部发电机旋转，进行发电。2.如权利要求1所述的一种“欹器”式水能发电系统，其特征在于，所述“欹器”...

【专利技术属性】
技术研发人员：田甜，刘乾，安思奇，王一凡，吕亚国，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61