用于构建物的水资源利用系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于构建物的水资源利用系统，在构建物的顶部设有顶部集水池，顶部集水池与沿着构建物从上到下布置的排水管连接，在排水管的底部设有涡轮发电机。在顶部集水池的上方设有多个拱形的集水棚，集水棚之间设有用于收集雨水的空隙，在顶部集水池与集水棚之间设有多个行走平台，行走平台之间设有间隙，集水棚之间的空隙位于行走平台之间的间隙上方。通过采用构建物顶部设置的顶部集水池，配合涡轮发电机，能够充分利用水资源。通过设置的集水棚，除了能够收集雨水，还能够收集大部分蒸发的水分，能够为设置的行走平台遮挡阳光，行走平台也使楼顶具有正常的生活功能，例如散步和晒太阳。
【专利说明】
用于构建物的水资源利用系统
技术领域
[0001]本发明涉及水资源利用领域，特别是一种用于构建物的水资源利用系统。
【背景技术】
[0002]现有的雨水多随着排水管被排出，未能够被充分的利用，而随着各地方降雨量的增加，很大一部分的水资源被浪费。现有技术中也有采用雨水收集进行发电的方案，例如中国专利文献CN 105089100 A即公开了一种高层建筑雨水收集及发电装置。采用多个小型发电机利用排水管进行发电的方案。
[0003]现有管道水力发电机的发电原理为:水流冲击水轮机转轮，带动电机发电，这种发电原理主要适用于水平放置的管道发电。垂直或者倾斜的管道发电装置与水平的类似，只是改变了叶片的角度或装配的方向。
[0004]这种发电装置的缺点是采用单级叶片，虽然叶片体积较大，但对水能量的利用仍然不充分。且发电装置整体体积也很大。
[0005]中国专利文献CN201225224Y公开了一种涡轮式水力发电机，该结构为切向冲击的类似水车结构，水流冲击能量浪费较大。
[0006]中国专利文献CN103437829A公开了一种用于涡轮钻具的涡轮组件，包括涡轮转子和涡轮定子，所述涡轮转子包括环形的叶轮盘毂，叶轮盘毂一侧端面向外延伸形成导向套环，所述叶轮盘毂在导向套环外侧的端面形成定位台阶，所述转子动环和导向套环内侧圆周面设有键槽，所述转子动环外侧圆周面设有若干个转子叶片;所述涡轮定子包括内套环和外套环，所述内套环和外套环通过若干个定子叶片固定连接；所述导向套环套合在内套环内并通过定位台阶将涡轮转子和涡轮定子配合套叠。该设计的这种涡轮钻具的涡轮组件，结构稳固、耐用，强度高，而且效率高，使用寿命长。但是该结构是用于钻具中的。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于构建物的水资源利用系统，能够综合利用水资源，提高水资源的利用效率，节约能源。
[0008]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种用于构建物的水资源利用系统，在构建物的顶部设有顶部集水池，顶部集水池与沿着构建物从上到下布置的排水管连接，在排水管的底部设有涡轮发电机。
[0009]优选的方案中，在顶部集水池的上方设有多个拱形的集水棚，集水棚之间设有用于收集雨水的空隙，在顶部集水池与集水棚之间设有多个行走平台，行走平台之间设有间隙，集水棚之间的空隙位于行走平台之间的间隙上方。
[0010]优选的方案中，在构建物内还设有用于收集中水的中水储池，中水储池与排水管连接。
[0011]优选的方案中，在涡轮发电机的下方设有水处理池，水处理池通过给水管与顶部集水池连接，给水管上设有给水系统。
[0012]优选的方案中，所述的涡轮发电机中，集水管与涡轮组件连接，涡轮组件与发电机连接；
所述的涡轮组件中，主轴通过轴承支承在外壳体内，外壳体内从上到下固设有多个涡轮定子，主轴从上到下与涡轮定子交错的固设有多个涡轮转子。
[0013]优选的方案中，主轴通过上轴承座和下轴承座支承在外壳体内，上轴承座的顶部设有锥形的分水罩体；
在位于最上方涡轮定子的上方设有聚水套筒，聚水套筒设有上大下小的通孔，聚水套筒通孔底部的直径大于涡轮定子进水口的直径；
在位于最下方的涡轮定子的下方至下轴承座之间设有分水套筒，分水套筒设有上小下大的通孔。
[0014]优选的方案中，在外壳体的底部固设有下端盖，主轴穿过下端盖与发电机连接。
[0015]优选的方案中，在外壳体的底部一侧或两侧设有出水管。
[0016]优选的方案中，出水管的下端与下端盖顶部锥面的下端平齐。
[0017]优选的方案中，集水管与套管固定连接，套管的外壁设有密封结构，套管与外壳体固定连接。
[0018]本发明提供的一种用于构建物的水资源利用系统，通过采用构建物顶部设置的顶部集水池，配合涡轮发电机，能够充分利用水资源。优选的方案中，通过设置的集水棚，除了能够收集雨水，还能够收集大部分蒸发的水分，能够为设置的行走平台遮挡阳光，行走平台也使楼顶具有正常的生活功能，例如散步和晒太阳。设置的中水储池还能够收集并利用生活排水发电。设置的水处理池、给水系统和给水管的组合，能够利用夜间多余电能将处理后的水抽到顶部集水池中储存，然后再在用电高峰期进行发电，以节约能源。采用的涡轮发电机，具有较小的直径，便于与管道结构相连接，也便于安装。其结构适用于高楼雨水管道，能够用于各种液体重力势能未被利用的情况，充分利用液体势能能量，做到节能减排。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的整体结构示意图。
[0020]图2为本发明中涡轮发电机的主视结构示意图。
[0021]图3为本发明涡轮发电机安装时的横截面示意图。
[0022]图中:涡轮发电机I，集水管101，套管102，分水罩体103，上轴承座104，外壳体105，聚水套筒106，涡轮定子107，涡轮转子108，固定箍109，分水套筒110，下轴承座111，出水管112，下端盖113，联轴器114，发电机115，膨胀螺栓116，清理口 117，主轴118，构建物2，排水管3，中水储池4，单向阀5，闸阀6，顶部集水池7，行走平台8，集水棚9，收集水管10，水处理池11，给水系统12，给水管13。
【具体实施方式】
[0023]如图1?3中，一种用于构建物的水资源利用系统，在构建物2的顶部设有顶部集水池7，顶部集水池7与沿着构建物2从上到下布置的排水管3连接，在排水管3的底部设有涡轮发电机I。由此结构，顶部集水池7用于收集雨水，在排水管3的顶部设有过滤装置和闸阀6，控制水排入到排水管3内，即可使涡轮发电机I发电，以充分利用水资源。对于较高的构建物，也能够采用在排水管3间隔一段距离设置一个涡轮发电机I的方案，通过采用多个涡轮发电机I的方案，提高水资源的利用效率。
[0024]优选的方案如图1中，在顶部集水池7的上方设有多个拱形的集水棚9，集水棚9之间设有用于收集雨水的空隙，在顶部集水池7与集水棚9之间设有多个行走平台8，行走平台8之间设有间隙，集水棚9之间的空隙位于行走平台8之间的间隙上方。由此结构，在收集雨水时，雨水沿着集水棚9的之间的空隙，或者收集水管10进入到顶部集水池7内。而蒸发的水分则被集水棚9的顶部内侧拦截，冷凝后沿着集水棚9的边缘进入到顶部集水池7内。设置的行走平台8，使业主能够正常使用构建物2的顶部。
[0025]优选的方案如图1中，在构建物2内还设有用于收集中水的中水储池4，中水储池4与排水管3连接。中水储池4收集经过预处理过的生活用水，例如经过去除固形物的生活污水，用于发电，进一步利用了水资源。在中水储池4与排水管3连接的位置设有单向阀5，以避免顶部集水池7的水进入到中水储池4内。
[0026]优选的方案如图1中，在涡轮发电机I的下方设有水处理池11，优选的水处理池11采用多级净化结构，例如一级沉淀池，二级过滤池，进一步优选的，还设有湿地处理系统，配合多级跌水、水生物、微生物和植物进一步净化水源。以使净化后的水能够达到养殖标准，可用于清洗，也可以用于在顶部集水池7进行养殖。
[0027]进一步优选的方案如图1中，水处理池11通过给水管13与顶部集水池7连接，给水管13上设有给水系统12。由此结构，将净化后的水抽取到业主家中以供清洗使用。或者在夜间电网电能富余的时候将水抽到顶部集水池7储存，在高峰期用于发电。
[0028]优选的方案如图1?3中，所述的涡轮发电机101中，集水管101与涡轮组件连接，涡轮组件与发电机115连接；
所述的涡轮组件中，主轴118通过轴承支承在外壳体105内，外壳体105内从上到下固设有多个涡轮定子107，主轴118从上到下与涡轮定子107交错的固设有多个涡轮转子108。由此结构，从高处落下的雨水，从集水管101进入到涡轮组件，使涡轮组件中的主轴带动发电机115发电。
[0029]涡轮定子107的外套环固定在外壳体105上，涡轮转子108通过键与主轴118连接，工作时涡轮定子不动，涡轮转子带动主轴118转动，液体通过并冲击涡轮转子和涡轮定子的转子叶片及定子叶片，转子叶片和定子叶片承受来自液体的冲击动力，将液体势能转换成机械能并传递涡轮的输出扭矩，通过转子和定子的交替冲击增大液体势能的利用率。转子叶片和定子叶片结构相同且横截面接近弧形，转子叶片排向与定子叶片排向相反，转子叶片和定子叶片的内侧圆弧面为工作面;转子叶片和定子叶片以相反方向并上、下重合排列。转子叶片和定子叶片结构相同且横截面呈接近弧形使得液体能以一定角度击打在叶片上从而增大液体势能的利用率，增大转子的周向推力，而转子叶片和定子叶片以相反方向并上、下重合排列使得液体能被多次转向利用，有效的提高了液体势能转换，转子的转动效率提尚O
[0030]如图2中，集水管101与套管102固定连接，套管102的外壁设有密封结构，套管102与外壳体105固定连接。优选的方案中，在集水管101的侧壁设有清理口 117，便于清理污物。使用时外壳体105通过固定箍109，以膨胀螺栓116固定在构建物上。
[0031]主轴118通过上轴承座104和下轴承座111支承在外壳体105内，上轴承座104的顶部设有锥形的分水罩体103。由此结构，使液体分流，避免直接冲击上轴承座104。
[0032]在位于最上方涡轮定子107的上方设有聚水套筒106，聚水套筒106设有上大下小的通孔，聚水套筒106通孔底部的直径大于涡轮定子107进水口的直径。由此结构，能够通过通孔直径的改变，提高液体的流速。
[0033]在位于最下方的涡轮定子107的下方至下轴承座111之间设有分水套筒110，分水套筒110设有上小下大的通孔。由此结构，能够降低液体的流速，从而减少对下轴承座111的冲击。
[0034]在外壳体105的底部固设有下端盖113，主轴118穿过下端盖113与发电机115连接。由此结构，便于发电机115的安装和固定。
[0035]下端盖113的顶部设有锥面。由此结构，能够减少液体对下端盖113的轴向冲击。
[0036]可选的，在外壳体105的底部至少一侧设有出水管112。
[0037]另一可选的，在外壳体105的底部两侧设有出水管112。由此结构，便于出水管的安装和连接。
[0038]出水管112的下端与下端盖113顶部锥面的下端平齐。由此结构，便于使出水顺畅。
[0039]上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:在构建物(2)的顶部设有顶部集水池(7)，顶部集水池(7)与沿着构建物(2)从上到下布置的排水管(3)连接，在排水管(3)的底部设有涡轮发电机(I)。2.根据权利要求1所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:在顶部集水池(7)的上方设有多个拱形的集水棚(9)，集水棚(9)之间设有用于收集雨水的空隙，在顶部集水池(7)与集水棚(9)之间设有多个行走平台(8)，行走平台(8)之间设有间隙，集水棚(9)之间的空隙位于行走平台(8)之间的间隙上方。3.根据权利要求1所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:在构建物(2)内还设有用于收集中水的中水储池(4)，中水储池(4)与排水管(3 )连接。4.根据权利要求1所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:在涡轮发电机(I)的下方设有水处理池(11)，水处理池(11)通过给水管(13 )与顶部集水池(7 )连接，给水管(13)上设有给水系统(12)。5.根据权利要求1所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:所述的涡轮发电机(I)中，集水管(101)与涡轮组件连接，涡轮组件与发电机(115)连接； 所述的涡轮组件中，主轴(I 18)通过轴承支承在外壳体(105)内，外壳体(105)内从上到下固设有多个涡轮定子(107)，主轴(118)从上到下与涡轮定子(107)交错的固设有多个涡轮转子(108)。6.根据权利要求5所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:主轴(118)通过上轴承座(104)和下轴承座(111)支承在外壳体(105)内，上轴承座(104)的顶部设有锥形的分水罩体(103)； 在位于最上方涡轮定子(107)的上方设有聚水套筒(106)，聚水套筒(106)设有上大下小的通孔，聚水套筒(106)通孔底部的直径大于涡轮定子(107)进水口的直径； 在位于最下方的涡轮定子(107)的下方至下轴承座(111)之间设有分水套筒(110)，分水套筒(110)设有上小下大的通孔。7.根据权利要求5所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:在外壳体(105)的底部固设有下端盖(113)，主轴(118)穿过下端盖(113)与发电机(115)连接。8.根据权利要求5所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:在外壳体(105)的底部一侧或两侧设有出水管(112)。9.根据权利要求5所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:出水管(112)的下端与下端盖(113)顶部锥面的下端平齐。10.根据权利要求5所述的一种用于构建物的水资源利用系统，其特征是:集水管(101)与套管(102)固定连接，套管(102)的外壁设有密封结构，套管(102)与外壳体(105)固定连接。
【文档编号】F03B13/00GK105937252SQ201610359998
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】贾宏禹, 吴帮雄, 孙文斌, 徐萍萍
【申请人】长江大学