一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置

本发明涉及污水设备，尤其是涉及一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置。

背景技术：

1、高层建筑内产生的污水通常都是通过管道收集，然后重力流排入地下排水管网。这些污水在垂直主管道内具有很大的势能，其楼层越高，则势能越大。如何利用这部分势能，已引起很多科研和工程人员的关注。

2、目前对这部分势能的利用主要是在管道内安装水力发电装置进行发电。基于下水管道发电的思路，目前类似的专利申请已经达到几十项，这些专利大部分都是把叶轮直接放置在管道内，如下水道发电机(201010123480.2)、一种利用下水管道污水进行发电的小型水力发电装置(201710163880.8)、房屋各层下水冲击式发电设备(201910511976.8)等。

3、但由于高层建筑内污水大多含有粪便、纸巾、毛发、菜叶等较多杂质，这些杂质碰到管道内的叶轮后，会缠绕或者卡在叶轮上，从而堵塞管道，影响正常的排水。

4、基于上述问题，部分专利增加了滤网或者自清洗装置，如一种安装在下水道旁的可自动清洁叶片的发电装置(202011200343.4)采用滑块结合刮擦片清洁叶片，一种利用居民楼下水管道排放污水的发电装置(201810297894.3)和一种污水发电装置(201110414538.3)等均设置了滤网。

5、滤网的设置尽管避免了叶轮的缠绕，但由于杂物都堆积在滤网上，进一步增加了管道堵塞的可能，或是对滤网进行定期更换，则显著增加了工作量。滑块结构过于复杂，而且当滑块或刮擦片出现故障需要维修时也会影响高层建筑的排水。

6、这些现实原因直接影响了高楼内污水势能的利用，因此有必要开发一种简单实用的避免污水中杂物堵塞缠绕叶轮且在实际使用中不影响高层排水功能的叶轮装置。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在叶轮容易被下水管道中的杂物缠绕堵塞，而通过滤网进行过滤提高了堵塞的可能，会增加工作量，另一方面滑块的结构较为复杂，且故障维修不便的缺陷而提供一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，包括叶轮箱和叶轮；所述叶轮包括主叶片和支撑叶片，所述支撑叶片垂直于主叶片；所述叶轮箱连通下水管道的主管道，所述叶轮可转动固定在叶轮箱，所述叶轮的转动中心轴与水流方向相互垂直，所述叶轮的叶片位于主管道的水流途径上，所述叶轮的转动中心轴与主管道中心轴的距离大于主管道的内半径。

4、优选地，所述叶轮箱的上端设有导流板，所述导流板位于主管道靠近叶轮转动中心轴的一侧，所述导流板向下倾斜设置，所述叶轮的叶片位于主管道上导流板导流后的水流途径上，所述导流板的长度与主管道的直径相对应。

5、优选地，所述导流板的宽度为主管道内直径的25-50％。

6、优选地，所述导流板与主管道侧壁的夹角为45-60°。

7、优选地，所述叶轮箱、叶轮和的材质为硬聚氯乙烯或不锈钢。

8、优选地，所述叶轮箱内还设有防倒转弹片，所述防倒转弹片与叶轮转动的中心轴平行设置，所述防倒转弹片位于叶轮的转动轨迹上；

9、所述叶轮正转时，叶片触碰防倒转弹片后，将防倒转弹片压下，并转过防倒转弹片，所述防倒转弹片进行复位；所述叶轮倒转时，防倒转弹片将卡主叶片，以防止叶轮进行倒转。

10、优选地，该装置还包括球阀和用于备用通水的旁路管道；

11、所述球阀设置在主管道内，所述球阀位于叶轮箱的上方，所述叶轮箱的下端可拆卸连接主管道，所述旁路管道与主管道并联设置，所述旁路管道的进水口位于球阀的上端，出水口位于叶轮箱的下方。

12、优选地，所述叶轮箱的下端设有活接，所述叶轮箱的下端与主管道通过活接连接。

13、优选地，所述叶轮箱的下端设有倾斜底，所述倾斜底的上端连接叶轮箱的侧壁，所述倾斜底的下端连接叶轮箱的出水口。

14、优选地，所述旁路管道的上端向上倾斜连通主管道，下端向下倾斜连通主管道，所述旁路管道的上端或下端与主管道的夹角范围均为30-45°。

15、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

16、(1)本方案中污水在重力的作用下沿着主管道向下流动，由于将叶轮的转动中心轴设置在主管道的外侧，使得叶轮仅有单一侧位于在主管道中，进而主管道中的污水冲击叶轮的一侧，避免水流直接冲击转轴而无效损失势能，且减少杂物缠绕转轴，更有利于叶轮转动带动发电装置进行发电；同时叶轮的主叶片和支撑叶片的垂直连接，能够有效减少杂物对叶轮的缠绕，即使有杂物附着在叶轮的边缘，在叶轮转动一定角度后，利用叶轮的结构也能够使杂物在重力或离心力的作用自行脱落。通过将叶轮的转动中心轴设置在主管道的外侧，主管道中的污水仅能够冲击叶轮的单一侧，配合叶轮的叶片结构，能够有效减少杂物对叶轮的附着，附着的杂物也能够在叶轮转动一定角度后自行脱落，很好的解决了杂物堵塞缠绕叶轮的问题，且结构布置简单，实用性高。

17、(2)本方案在叶轮的上方倾斜设置了导流板，将叶轮上方主管道中的污水引流至叶轮一侧的叶片上，保证叶轮按照预设方向转动，进一步降低叶轮堵塞的可能性。

18、(3)本方案中出现缠绕堵塞等情况时，污水能够从旁路管道中流通，不会造成管路的堵塞，配合球阀关闭叶轮装置段的主管道的污水流通，对主管道中的叶轮发电组件进行维修，完成维修后，通过球阀调节污水流经叶轮发电组件进行发电，避免了叶轮发生堵塞维修时，无法排污的情况，提高了发电装置工作应急能力和排污的连续性。

19、(4)本方案通过将导流板倾斜设置，并将叶轮箱的下端设置倾斜底部，以及将旁路管道的上端和下端与主管道倾斜连接，能够提升污水排放管道内部的流畅度，有效避免杂物在发电装置的内部堆积，降低管道堵塞的可能性。

技术特征：

1.一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，包括叶轮箱(5)和叶轮(6)；所述叶轮(6)包括主叶片(61)和支撑叶片(62)，所述支撑叶片(62)垂直于主叶片(61)；所述叶轮箱(5)连通下水管道的主管道(1)，所述叶轮(6)可转动固定在叶轮箱(5)，所述叶轮(6)的转动中心轴与水流方向相互垂直，所述叶轮(6)的叶片位于主管道(1)的水流途径上，所述叶轮(6)的转动中心轴与主管道(1)中心轴的距离大于主管道(1)的内半径。

2.根据权利要求1所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述叶轮箱(5)的上端设有导流板(4)，所述导流板(4)位于主管道(1)靠近叶轮(6)转动中心轴的一侧，所述导流板(4)向下倾斜设置，所述叶轮(6)的叶片位于主管道(1)上导流板导流后的水流途径上，所述导流板(4)的长度与主管道(1)的直径相对应。

3.根据权利要求2所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述导流板(4)的宽度为主管道(1)内直径的25-50％。

4.根据权利要求2所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述导流板(4)与主管道(1)侧壁的夹角为45-60°。

5.根据权利要求2所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述叶轮箱(5)、叶轮(6)和的材质为硬聚氯乙烯或不锈钢。

6.根据权利要求1所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述叶轮箱(5)内还设有防倒转弹片(7)，所述防倒转弹片(7)与叶轮转动的中心轴平行设置，所述防倒转弹片(7)位于叶轮的转动轨迹上；

7.根据权利要求1所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，该装置还包括球阀(2)和用于备用通水的旁路管道(3)；

8.根据权利要求7所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述叶轮箱(5)的下端设有活接(8)，所述叶轮箱(5)的下端与主管道(1)通过活接(8)连接。

9.根据权利要求7所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述叶轮箱(5)的下端设有倾斜底，所述倾斜底的上端连接叶轮箱(5)的侧壁，所述倾斜底的下端连接叶轮箱(5)的出水口。

10.根据权利要求7所述的一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，其特征在于，所述旁路管道(3)的上端向上倾斜连通主管道(1)，下端向下倾斜连通主管道(1)，所述旁路管道(3)的上端或下端与主管道(1)的夹角范围均为30-45°。

技术总结
本发明涉及一种用于下水管道发电装置的防缠绕堵塞的叶轮装置，包括叶轮箱和叶轮；所述叶轮包括主叶片和支撑叶片，所述支撑叶片垂直于主叶片；所述叶轮箱连通下水管道的主管道，所述叶轮可转动固定在叶轮箱，所述叶轮的转动中心轴与水流方向相互垂直，所述叶轮的叶片位于主管道上导流板导流的水流途径上，所述叶轮的转动中心轴与主管道中心轴的距离大于主管道的内半径。与现有技术相比，本发明具有防缠绕堵塞能力强、工作连续性好等优点。

技术研发人员：刘志刚,吴德礼,戴晓虎,王红武,樊金红
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27