一种高效防堵塞的排水管道发电转轮的制作方法

本实用新型涉及一种低水头发电装置转轮，具体来说是一种可充分利用水流能量、防止管道堵塞的排水管道发电转轮。

背景技术：

当前，国内外在建筑排水管道低水头发电转轮方面提出的结构大多是：带有滤网的单个转轮，排水管道水流直接冲击转轮，进而带动发电机发电。部分结构的设计在某些方面对下水道发电转轮做了一定的改善和优化，其中认可度比较高的设计是一种下水道自发电装置(CN201621204748.4)和一种可多方向蓄电的下水道发电装置(CN201520683230.2)，其中下水道自发电装置的叶片和管壁有摩擦力，容易发生转轮卡死现象，对管壁有一些损害，且在排水管道圆形截面径向无作用力，致使转轮叶片不可缩回，容易造成堵塞，部分管壁水流能量得不到利用；可多方向蓄电的下水道发电装置安装水流环境要求高，且容易造成管道堵塞，一部分由管道中心与管壁流下的水流能量仍得不到充分利用。因此上述发电转轮在充分利用水流能量和防止堵塞方面仍存在一些不足。

技术实现要素：

为了充分利用水流能量和有效防止排水管道堵塞，本实用新型提出了一种排水管道发电转轮，可以充分利用水流能量的同时，有效防止管道堵塞，降低管道维护费用。

本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：一种高效、防堵塞的排水管道发电转轮，由大转轮、可伸缩转轮、传动装置组成，其特征是：转轴与大转轮、可伸缩转轮均通过平键连接，转轮和可伸缩转轮共轴，即转轮和可伸缩转轮绕同一根转轴旋转,转轴中心轴线位于排水管道轴面内，轴面即过管道轴线的平面，转轴中心轴线与排水管道的轴线垂直相交，且交点为排水管道的截面圆圆心，转轴两端分别穿过一轴承;大转轮由两圆形叶片组成，两圆形叶片各自所在平面的交线为转轴的中心轴线，圆形叶片直径比排水管道内部直径小1cm；可伸缩转轮由5个可伸缩叶片组成，且等间隔分布在一个圆环上，可伸缩叶片上相同位置的点与转轴中心连线彼此成72度张角，共同构成了一垂直于转轴中心轴线的平面，可伸缩转轮的最大外接圆直径为排水管道截面圆直径的3/4，可伸缩转轮叶片平行于转轴轴线方向的长度为排水管道截面圆直径的1/3；可伸缩转轮由叶片顶部、叶片根部、空气弹簧、机械减震垫组成，叶片顶部嵌入叶片根部，两者之间有密封装置，叶片根部有空腔，腔内装有机械减震垫，叶片顶部与机械减震垫之间装有空气弹簧，且叶片顶部大端处有一较叶片根部顶端接触面积大的平面(即防脱出结构)，以至于两者不会相互脱离。

在排水管道圆形截面充满水时，即流量很大的情况下，对于可伸缩转轮，各叶片顶部均受到来自水流的冲击、水流势能的作用，压缩可伸缩转轮叶片内的空气弹簧，使得叶片顶部滑到该叶片根部内部，而在水流不能完全充满排水管道圆形截面时，即排水管道圆形截面有一定空隙时，叶片顶部是伸出的。

本作品可伸缩转轮和大转轮通过键连接到同一根轴上，两转轮共轴。从管中流下的水流冲击可伸缩转轮，从管壁流下的水流冲击大转轮，两者配合使用，保证转轮能最大程度上受到来自水的冲击，使转轮尽可能转动起来，充分利用水流能量，能在多种水流环境下运行。在不同流量的水流作用下，可伸缩转轮利用自身叶片的可伸缩性，在水流的冲击、水流势能的作用下，可自我调节排水管道中水流流过的截面大小，进而调节水流流量，减小了管道堵塞的几率，降低了管道维护费用。

本实用新型的有益效果是:充分利用水流的能量的同时，可防止管道堵塞，降低管道维护费用。水流沿排水管道流动，一部分将沿管壁流下，往往是不均匀的，推动大转轮转动，一部分沿管内流下，推动可伸缩转轮转动，两者互补，保证转轮能最大程度上受到来自水的不平衡冲击，共同带动转轴的转动，充分利用水流的能量，能在多种水流环境下运行。在排水管道圆形截面充满水时，即流量很大的情况下，对于可伸缩转轮，各叶片顶部由于受到来自水流的冲击、水流势能的作用，压缩可伸缩转轮叶片内的空气弹簧，使得叶片顶部滑到该叶片根部内，而在水流不能完全充满排水管道圆形截面，排水管道圆形截面有一定空隙时，叶片顶部是伸出的，这样转轮即可自我调节排水管道过水截面大小，进而调节水流流量，减小了管道堵塞的几率，降低了管道维护费用。

附图说明

图1为结构示意图;图2为转动装置结构示意图;图3为可伸缩转轮叶片结构示意图;图4为可伸缩转轮的叶片纵向（管道轴面所在竖直平面，且此平面垂直于转轴轴线;也是转轴所在管道圆形截面圆心与各叶片相同位置点连线所在平面，且把每个叶片都均分为两部分; 即过管道轴面、叶片纵向剖切）;

图中1.水流流向，2.排水管道，3.传动装置，4.大转轮，5.可伸缩转轮，301.轴承，302. 转轴，501.叶片顶部，502. 叶片根部， 503. 机械减震垫，504. 空气弹簧。

具体实施方式

在图1中，水流1由排水管道2流入，冲击大转轮4和可伸缩转轮5，转轮通过传动装置3带动发电机发电，同时将电能储存到储电装置内或直接供给用户使用。

在图2中，转轴302与大转轮4、可伸缩转轮5均通过平键连接，转轮4和可伸缩转轮5共轴，转轴302位于排水管道2轴面内，轴面即过管道轴线的平面，转轴302与排水管道2的轴线垂直相交，且过排水管道2截面圆圆心，两端分别穿过一轴承301，大转轮4由两圆形叶片组成，两圆形叶片各自所在平面的交线为转轴302的中心轴线，圆形叶片直径比排水管道2小1cm，可伸缩转轮5由5个可伸缩叶片组成，且等间隔分布在一个圆环上，可伸缩叶片上相同位置的点与转轴中心连线彼此成72度张角，共同构成一垂直于转轴302中心轴线的平面，可伸缩转轮5的最大外接圆直径为排水管道截面圆直径的3/4，可伸缩转轮5叶片平行于轴线方向的长度为排水管道2截面圆直径的1/3。本装置安装在管道与管道接口处，在接口一端的排水管道2上，打两个直径比转轴302直径大1cm的对称孔，孔的连线过排水管道2截面圆圆心，先把平键装到转轴302键槽内，将带有平键的转轴顺次穿过大转轮4的两圆形叶片与转轮5，穿过孔的转轴302两端位于管外对称位置处分别装上轴承301，安装即可结束。水流沿排水管道2流动，一部分将沿管壁流下，往往是不均匀的，推动大转轮4转动，一部分沿管内流下，推动可伸缩转轮5转动，两者互补，保证转轮能最大程度上受到来自水的冲击，共同带动转轴的转动，充分利用水流的能量，能在多种水流环境下运行。

在图3与图4中，可伸缩转轮5由5个可伸缩叶片组成，且等间隔分布在一个圆环上，可伸缩叶片上相同位置的点与转轴中心连线彼此成72度张角，共同构成一垂直于转轴302中心轴线的平面，可伸缩转轮5的最大外接圆直径为排水管道截面圆直径的3/4，可伸缩转轮5叶片平行于轴线方向的长度为排水管道2截面圆直径的1/3；可伸缩转轮5由叶片顶部501、叶片根部502、空气弹簧504、机械减震垫503组成，叶片顶部501嵌入叶片根部502，两者之间有密封装置，根部有空腔，腔内装有机械减震垫503，叶片顶部501与机械减震垫503之间装有空气弹簧504，且叶片顶部501大端处有一较叶片根部502顶端接触面积大的平面。在排水管道2圆形截面均充满水，即流量很大的情况下，对于可伸缩转轮5，各叶片顶部501由于受到来自水流的冲击、水流势能的作用，压缩可伸缩转轮5叶片内的空气弹簧504，使得叶片顶部501滑到该叶片根部502内部，而在水流不能完全充满排水管道2圆形截面，排水管道2圆形截面有一定空隙时，叶片顶部501是伸出的，这样转轮即可自我调节排水管道2过水截面大小，进而调节水流流量，减小了管道堵塞的几率，其中机械减震垫503用于减震，除燥，减小对轴承的冲击作用。