雨水污水余能回收装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农村、城镇和城市节能、减排和资源回收综合利用领域，尤其涉及一种适合于回收雨水及生活污水重力势能并将其转化为转动动能使用的雨水污水余能回收装置。
【背景技术】
[0002]随着水资源的日益匮乏和人们环境意识的日益加强，雨水和家庭厨房、浴室洗涤及其他生活杂排水等生活污水的回收利用，已成为人们关注的课题。
[0003]雨水通常用作消防，环境景观，洗车，蓄水冲厕、冷却水补给等生活杂用水。生活污水通常用于冲洗马桶。众多的利用过的雨水污水聚集后通常被直接排入污水管道，污水先流到垂直的污水管道，再流入水平总污水管道排走。污水从高处下落时蕴藏着丰富的势能。污水从污水管道上端进入作加速下落运动到底端，有不小的动能，但是在目前的排水系统中没有被进一步利用，而是白白流走，造成了能源和水资源浪费和环境污染等诸多问题。
[0004]污水发电是污水资源二次利用有效途径之一。目前公开的污水发电装置以单台单级水轮发电机居多，这些装置普遍存在运行时间短，污水发电量小，使用价值低，发电效率低等缺点。如CN201520273780公开一种生活污水利用装置，该装置包括水轮发电机和抽水机。CN201410610057公开一种下水道污水发电装置。CN201220668834公开一种高楼污水发电机，七层高楼生活污水垂直下冲水轮机叶轮。CN200920254486公开一种楼道绿色公共照明装置，该装置包括水轮机、大变速齿轮、小变速齿轮和微小型发电机，水轮机叶轮带动大变速齿轮转动，大变速齿轮和小变速齿轮啮合，小变速齿轮带动微小型发电机主轴转动。CN201310376624公开一种节能型液体重力发电系统，该系统基于杠杆原理，设置两个重力贮液箱。
[0005]污水管道中设置多台发电机，可以产生更多的电能，提高污水发电效率，但普遍存在设备多，系统复杂，因下水管空间狭小而难以安装多台发电机。CN201420841429公开一种冲击水斗式污水发电照明系统，该系统包括多个小型水力发电装置单元，引水管为分段式结构，相邻两段之间为小型水力发电装置单元，每一段引水管末端设置喷嘴，喷嘴喷出污水流入位于喷嘴正下方的水轮发电机水斗内。CN201320793265公开一种高楼污水发电装置，该装置包括两台以上发电机，置于污水管道内的相邻发电机之间高度差1.5m?3m。CN201320217083公开一种分离型污水发电栗，排污管中段纵向排列多个水轮机，通过组合变速箱带动发电机发电。
[0006]开发设备少、系统简单、安装方便、运行时间长、能量转化量大、使用价值高、能量转化率高的新型雨水污水余能回收装置，可以提高水资源二次利用率，部分补充人们生活中所需要的高品质能源问题，从而促进我国两型社会建设和可持续发展。
【发明内容】
[0007]为了克服传统污水势能回收利用使用单台单级水轮机存在的运行时间短、发电量小、使用价值低及发电效率低，使用多台单级水轮机存在的设备多、系统复杂及不便安装等诸多问题，发明提供一种“使用单台水轮机，水轮机具有多级叶轮、叶轮呈阶梯状布置”等结构特点，“冲击式多级水轮机叶轮转动、屋顶雨水及各楼层生活污水独立或同时使用”等技术特点，“设备少、系统简单、能量转化量大、使用价值高、能量转化效率高、安装方便”等技术优势的雨水污水余能回收装置。
[0008]雨水污水余能回收装置，主要包括水轮机，雨水管，二楼污水管和一楼污水管，一楼污水管，二楼污水管，雨水管和水轮机主轴四者竖直布置且中心轴线重合，以水轮机主轴为中心由内向外依次套装雨水管，二楼污水管和一楼污水管，水轮机主轴底部自上向下依次布置上层叶轮，中层叶轮和下层叶轮，下层叶轮布置在二楼污水管外壁面延伸面和一楼污水管内壁面之间的环形通道内，下层叶轮各叶片最低点在一楼污水管底面上，中层叶轮布置在雨水管外壁面延伸面和二楼污水管内壁面之间的环形通道内，中层叶轮各叶片最低点在二楼污水管底面上，上层叶轮布置在雨水管内壁面和水轮机主轴外壁面之间的环形通道内，上层叶轮各叶片最低点在雨水管底面上，雨水管顶面高出上层叶轮的距离，二楼污水管顶面高出中层叶轮的距离，和一楼污水管顶面高出下层叶轮的距离均超过3.2m。
[0009]农村、城镇和城市节能减排和水资源回收综合利用领域，回收雨水、工业污水及生活污水重力势能，并将其转化为转动动能使用等场所，都可以使用本发明。
[0010]发明经济性好，节能环保效益显著。应用表明:发明投资少，安装方便，布置紧凑，安全性高；雨水污水获取不需要支付任何费用，无水资源浪费、无生活污水污染环境；装置启动无需外界能量补充；污水重力势能转化量大，使用价值高；污水重力势能转化转动效率高达75%以上。
【附图说明】
[0011]图1及图2分别为雨水污水余能回收装置竖直及水平剖视图。图1和图2中，1为水轮机，11为上层叶轮，12为中层叶轮，13为下层叶轮，2为雨水管，21为雨水导流管，3为二楼污水管，31为二楼污水导流管，4为一楼污水管，41为一楼污水导流管，5为总排污管。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对发明作进一步的说明。
[0013]如附图1和附图2所示，雨水污水余能回收装置，主要包括水轮机1，雨水管2，二楼污水管3和一楼污水管4。一楼污水管4，二楼污水管3和雨水管2均为圆管，管材可以是耐腐蚀金属或塑料。一楼污水管4，二楼污水管3，雨水管2和水轮机1主轴四者竖直布置且四者中心轴线重合。以水轮机1主轴为中心由内向外依次套装雨水管2，二楼污水管3和一楼污水管4。一楼污水管4内布置二楼污水管3，二楼污水管3内布置雨水管2，雨水管2内布置水轮机1主轴。水轮机1主轴底部自上向下依次布置上层叶轮11，中层叶轮12和下层叶轮13。下层叶轮13布置在二楼污水管3外壁面延伸面和一楼污水管4内壁面之间的环形通道内，下层叶轮13各叶片最低点在一楼污水管4底面上。中层叶轮12布置在雨水管2外壁面延伸面和二楼污水管3内壁面之间的环形通道内，中层叶轮12各叶片最低点在二楼污水管3底面上。上层叶轮11布置在雨水管2内壁面和水轮机1主轴外壁面之间的环形通道内，上层叶轮11各叶片最低点在雨水管2底面上。上层叶轮11布置在雨水管2内侧，可以控制雨水流动方向，使其垂直下落至总排污管5，而不发生垂直于水轮机1主轴方向流动而干扰一楼污水下落及一楼污水下落。中层叶轮12布置在二楼污水管3内侧，可以控制二楼污水流动方向，使其垂直下落至总排污管5，而不发生垂直于水轮机1主轴方向流动而干扰一楼污水下落。下层叶轮13布置在一楼污水管4内侧，可以控制一楼污水流动方向，使其垂直下落至总排污管5。
[0014]二楼污水管3伸出一楼污水管4顶面，雨水管2伸出二楼污水管3顶面，水轮机1主轴伸出雨水管2顶面。二楼污水管3底面在下层叶轮13各叶片最高点所处平面之上，雨水管2底面在中层叶轮12各叶片最高点所处平面之上。一楼污水管4底面和总排污管5顶面法兰连接。上层叶轮11各叶片最外点与雨水管2内壁面间距，中层叶轮12各叶片最外点与二楼污水管3内壁面间距，下层叶轮13各叶片最外点与一楼污水管4内壁面间距均控制在10mm?15mm范围。一楼污水管4顶部设置一楼污水导流管41，二楼污水管3顶部设置二楼污水导流管31，雨水管2顶部设置雨水引导管21。雨水管2顶面高出上层叶轮11各叶片最高点所处平面距离，二楼污水管3顶面高出中层叶轮12各叶片最高点所处平面距离，和一楼污水管4顶面高出下层叶轮13各叶片最高点所处平面距离超过3.2m。
[0015]上层叶轮11各叶片与水轮机1主轴连接，中层叶轮12各叶片与水轮机1主轴连接，和下层叶轮13各叶片与水轮机1主轴均采用连杆连接，连杆一端与叶片连接和连杆另一端与水轮机1主轴连接均为焊接连接。连接下层叶轮13与水轮机1主轴的连杆长度大于连接中层叶轮12与水轮机1主轴的连杆长度，连接中层叶轮12与水轮机1主轴的连杆长度大于连接上层叶轮11与水轮机1主轴的连杆长度。上层叶轮11各叶片宽度，中层叶轮12各叶片宽度和下层叶轮13各叶片宽度均相等。上层叶轮11叶片，中层叶轮12叶片和下层叶轮13叶片数量相等且沿圆周方向均匀分布。自上向下垂直投影，和上层叶轮11相连接的连杆投影线在和中层叶轮12相连接的连杆投影线上，和中层叶轮12相连接的连杆投影线在和下层叶轮13相连接的连杆投影线上。水轮机1主轴外壁面与雨水管2内壁面之间的环形通道宽度，雨水管2外壁面与二楼污水管3内壁面之间的环形通道宽度，和二楼污水管3外壁面与一楼污水管4内壁面环形通道宽度相等。
[0016]以每层楼净高3.2m的二层居住建筑为例，雨水导流管21入口和屋顶雨水池出口法兰联结，二楼污水导流管31入口和二楼污水池出口法兰联结，一楼污水导流管41入口和一楼污水池出口法兰联结。水轮机1的三层叶轮安装地下室内，上层叶轮11各叶片最高点所处平面与一楼污水管41污水入口距离超过3.2m。一楼污水管4顶面高出上层叶轮11各叶片最高点所处平面距离，二楼污水管3顶面高出一楼污水管4顶面距离，雨水管2顶面高出二楼污水管3顶面距离均超过3.2m。上层叶轮11与中层叶轮12间隙，和中层叶轮12与下层叶轮13间隙均控制在10mm?15mm。上层叶轮11各叶片最低点所处平面高出中层叶轮12各叶片最高点所处平面距离，中层叶轮12各叶片最低点所处平面高出下层叶轮13各叶片最高点所处平面距离均为10mm?15mm。
[0017]高层建筑屋顶安置雨水池，储存雨水到一定液位时自动阀门动作开闸排放。一楼安装生活杂排水池，储存污水到一定液位时自动阀门动作开闸排放。二楼安装生活杂排水池，储存污水到一定液位时自动阀门动作开闸排放。雨水池雨水经雨水导流管21进入雨水管2加速下落，雨水重力势能转化为动能，表现出以一定速度冲击上层叶轮11。上层叶轮11带动水轮机1主轴转动，通过“雨水垂直下落