用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，在構(gòu)建物的頂部設(shè)有頂部集水池，頂部集水池與沿著構(gòu)建物從上到下布置的排水管連接，在排水管的底部設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)。在頂部集水池的上方設(shè)有多個(gè)拱形的集水棚，集水棚之間設(shè)有用于收集雨水的空隙，在頂部集水池與集水棚之間設(shè)有多個(gè)行走平臺，行走平臺之間設(shè)有間隙，集水棚之間的空隙位于行走平臺之間的間隙上方。通過采用構(gòu)建物頂部設(shè)置的頂部集水池，配合渦輪發(fā)電機(jī)，能夠充分利用水資源。通過設(shè)置的集水棚，除了能夠收集雨水，還能夠收集大部分蒸發(fā)的水分，能夠?yàn)樵O(shè)置的行走平臺遮擋陽光，行走平臺也使樓頂具有正常的生活功能，例如散步和曬太陽。
【專利說明】
用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水資源利用領(lǐng)域，特別是一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的雨水多隨著排水管被排出，未能夠被充分的利用，而隨著各地方降雨量的增加，很大一部分的水資源被浪費(fèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中也有采用雨水收集進(jìn)行發(fā)電的方案，例如中國專利文獻(xiàn)CN 105089100 A即公開了一種高層建筑雨水收集及發(fā)電裝置。采用多個(gè)小型發(fā)電機(jī)利用排水管進(jìn)行發(fā)電的方案。
[0003]現(xiàn)有管道水力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理為:水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電，這種發(fā)電原理主要適用于水平放置的管道發(fā)電。垂直或者傾斜的管道發(fā)電裝置與水平的類似，只是改變了葉片的角度或裝配的方向。
[0004]這種發(fā)電裝置的缺點(diǎn)是采用單級葉片，雖然葉片體積較大，但對水能量的利用仍然不充分。且發(fā)電裝置整體體積也很大。
[0005]中國專利文獻(xiàn)CN201225224Y公開了一種渦輪式水力發(fā)電機(jī)，該結(jié)構(gòu)為切向沖擊的類似水車結(jié)構(gòu)，水流沖擊能量浪費(fèi)較大。
[0006]中國專利文獻(xiàn)CN103437829A公開了一種用于渦輪鉆具的渦輪組件，包括渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪定子，所述渦輪轉(zhuǎn)子包括環(huán)形的葉輪盤轂，葉輪盤轂一側(cè)端面向外延伸形成導(dǎo)向套環(huán)，所述葉輪盤轂在導(dǎo)向套環(huán)外側(cè)的端面形成定位臺階，所述轉(zhuǎn)子動(dòng)環(huán)和導(dǎo)向套環(huán)內(nèi)側(cè)圓周面設(shè)有鍵槽，所述轉(zhuǎn)子動(dòng)環(huán)外側(cè)圓周面設(shè)有若干個(gè)轉(zhuǎn)子葉片;所述渦輪定子包括內(nèi)套環(huán)和外套環(huán)，所述內(nèi)套環(huán)和外套環(huán)通過若干個(gè)定子葉片固定連接；所述導(dǎo)向套環(huán)套合在內(nèi)套環(huán)內(nèi)并通過定位臺階將渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪定子配合套疊。該設(shè)計(jì)的這種渦輪鉆具的渦輪組件，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、耐用，強(qiáng)度高，而且效率高，使用壽命長。但是該結(jié)構(gòu)是用于鉆具中的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，能夠綜合利用水資源，提高水資源的利用效率，節(jié)約能源。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，在構(gòu)建物的頂部設(shè)有頂部集水池，頂部集水池與沿著構(gòu)建物從上到下布置的排水管連接，在排水管的底部設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)。
[0009]優(yōu)選的方案中，在頂部集水池的上方設(shè)有多個(gè)拱形的集水棚，集水棚之間設(shè)有用于收集雨水的空隙，在頂部集水池與集水棚之間設(shè)有多個(gè)行走平臺，行走平臺之間設(shè)有間隙，集水棚之間的空隙位于行走平臺之間的間隙上方。
[0010]優(yōu)選的方案中，在構(gòu)建物內(nèi)還設(shè)有用于收集中水的中水儲(chǔ)池，中水儲(chǔ)池與排水管連接。
[0011]優(yōu)選的方案中，在渦輪發(fā)電機(jī)的下方設(shè)有水處理池，水處理池通過給水管與頂部集水池連接，給水管上設(shè)有給水系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)選的方案中，所述的渦輪發(fā)電機(jī)中，集水管與渦輪組件連接，渦輪組件與發(fā)電機(jī)連接；
所述的渦輪組件中，主軸通過軸承支承在外殼體內(nèi)，外殼體內(nèi)從上到下固設(shè)有多個(gè)渦輪定子，主軸從上到下與渦輪定子交錯(cuò)的固設(shè)有多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子。
[0013]優(yōu)選的方案中，主軸通過上軸承座和下軸承座支承在外殼體內(nèi)，上軸承座的頂部設(shè)有錐形的分水罩體；
在位于最上方渦輪定子的上方設(shè)有聚水套筒，聚水套筒設(shè)有上大下小的通孔，聚水套筒通孔底部的直徑大于渦輪定子進(jìn)水口的直徑；
在位于最下方的渦輪定子的下方至下軸承座之間設(shè)有分水套筒，分水套筒設(shè)有上小下大的通孔。
[0014]優(yōu)選的方案中，在外殼體的底部固設(shè)有下端蓋，主軸穿過下端蓋與發(fā)電機(jī)連接。
[0015]優(yōu)選的方案中，在外殼體的底部一側(cè)或兩側(cè)設(shè)有出水管。
[0016]優(yōu)選的方案中，出水管的下端與下端蓋頂部錐面的下端平齊。
[0017]優(yōu)選的方案中，集水管與套管固定連接，套管的外壁設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，套管與外殼體固定連接。
[0018]本發(fā)明提供的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，通過采用構(gòu)建物頂部設(shè)置的頂部集水池，配合渦輪發(fā)電機(jī)，能夠充分利用水資源。優(yōu)選的方案中，通過設(shè)置的集水棚，除了能夠收集雨水，還能夠收集大部分蒸發(fā)的水分，能夠?yàn)樵O(shè)置的行走平臺遮擋陽光，行走平臺也使樓頂具有正常的生活功能，例如散步和曬太陽。設(shè)置的中水儲(chǔ)池還能夠收集并利用生活排水發(fā)電。設(shè)置的水處理池、給水系統(tǒng)和給水管的組合，能夠利用夜間多余電能將處理后的水抽到頂部集水池中儲(chǔ)存，然后再在用電高峰期進(jìn)行發(fā)電，以節(jié)約能源。采用的渦輪發(fā)電機(jī)，具有較小的直徑，便于與管道結(jié)構(gòu)相連接，也便于安裝。其結(jié)構(gòu)適用于高樓雨水管道，能夠用于各種液體重力勢能未被利用的情況，充分利用液體勢能能量，做到節(jié)能減排。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明中渦輪發(fā)電機(jī)的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明渦輪發(fā)電機(jī)安裝時(shí)的橫截面示意圖。
[0022]圖中:渦輪發(fā)電機(jī)I，集水管101，套管102，分水罩體103，上軸承座104，外殼體105，聚水套筒106，渦輪定子107，渦輪轉(zhuǎn)子108，固定箍109，分水套筒110，下軸承座111，出水管112，下端蓋113，聯(lián)軸器114，發(fā)電機(jī)115，膨脹螺栓116，清理口 117，主軸118，構(gòu)建物2，排水管3，中水儲(chǔ)池4，單向閥5，閘閥6，頂部集水池7，行走平臺8，集水棚9，收集水管10，水處理池11，給水系統(tǒng)12，給水管13。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1?3中，一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，在構(gòu)建物2的頂部設(shè)有頂部集水池7，頂部集水池7與沿著構(gòu)建物2從上到下布置的排水管3連接，在排水管3的底部設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)I。由此結(jié)構(gòu)，頂部集水池7用于收集雨水，在排水管3的頂部設(shè)有過濾裝置和閘閥6，控制水排入到排水管3內(nèi)，即可使渦輪發(fā)電機(jī)I發(fā)電，以充分利用水資源。對于較高的構(gòu)建物，也能夠采用在排水管3間隔一段距離設(shè)置一個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)I的方案，通過采用多個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)I的方案，提高水資源的利用效率。
[0024]優(yōu)選的方案如圖1中，在頂部集水池7的上方設(shè)有多個(gè)拱形的集水棚9，集水棚9之間設(shè)有用于收集雨水的空隙，在頂部集水池7與集水棚9之間設(shè)有多個(gè)行走平臺8，行走平臺8之間設(shè)有間隙，集水棚9之間的空隙位于行走平臺8之間的間隙上方。由此結(jié)構(gòu)，在收集雨水時(shí)，雨水沿著集水棚9的之間的空隙，或者收集水管10進(jìn)入到頂部集水池7內(nèi)。而蒸發(fā)的水分則被集水棚9的頂部內(nèi)側(cè)攔截，冷凝后沿著集水棚9的邊緣進(jìn)入到頂部集水池7內(nèi)。設(shè)置的行走平臺8，使業(yè)主能夠正常使用構(gòu)建物2的頂部。
[0025]優(yōu)選的方案如圖1中，在構(gòu)建物2內(nèi)還設(shè)有用于收集中水的中水儲(chǔ)池4，中水儲(chǔ)池4與排水管3連接。中水儲(chǔ)池4收集經(jīng)過預(yù)處理過的生活用水，例如經(jīng)過去除固形物的生活污水，用于發(fā)電，進(jìn)一步利用了水資源。在中水儲(chǔ)池4與排水管3連接的位置設(shè)有單向閥5，以避免頂部集水池7的水進(jìn)入到中水儲(chǔ)池4內(nèi)。
[0026]優(yōu)選的方案如圖1中，在渦輪發(fā)電機(jī)I的下方設(shè)有水處理池11，優(yōu)選的水處理池11采用多級凈化結(jié)構(gòu)，例如一級沉淀池，二級過濾池，進(jìn)一步優(yōu)選的，還設(shè)有濕地處理系統(tǒng)，配合多級跌水、水生物、微生物和植物進(jìn)一步凈化水源。以使凈化后的水能夠達(dá)到養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)，可用于清洗，也可以用于在頂部集水池7進(jìn)行養(yǎng)殖。
[0027]進(jìn)一步優(yōu)選的方案如圖1中，水處理池11通過給水管13與頂部集水池7連接，給水管13上設(shè)有給水系統(tǒng)12。由此結(jié)構(gòu)，將凈化后的水抽取到業(yè)主家中以供清洗使用。或者在夜間電網(wǎng)電能富余的時(shí)候?qū)⑺榈巾敳考?儲(chǔ)存，在高峰期用于發(fā)電。
[0028]優(yōu)選的方案如圖1?3中，所述的渦輪發(fā)電機(jī)101中，集水管101與渦輪組件連接，渦輪組件與發(fā)電機(jī)115連接；
所述的渦輪組件中，主軸118通過軸承支承在外殼體105內(nèi)，外殼體105內(nèi)從上到下固設(shè)有多個(gè)渦輪定子107，主軸118從上到下與渦輪定子107交錯(cuò)的固設(shè)有多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子108。由此結(jié)構(gòu)，從高處落下的雨水，從集水管101進(jìn)入到渦輪組件，使渦輪組件中的主軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)115發(fā)電。
[0029]渦輪定子107的外套環(huán)固定在外殼體105上，渦輪轉(zhuǎn)子108通過鍵與主軸118連接，工作時(shí)渦輪定子不動(dòng)，渦輪轉(zhuǎn)子帶動(dòng)主軸118轉(zhuǎn)動(dòng)，液體通過并沖擊渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪定子的轉(zhuǎn)子葉片及定子葉片，轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片承受來自液體的沖擊動(dòng)力，將液體勢能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并傳遞渦輪的輸出扭矩，通過轉(zhuǎn)子和定子的交替沖擊增大液體勢能的利用率。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片結(jié)構(gòu)相同且橫截面接近弧形，轉(zhuǎn)子葉片排向與定子葉片排向相反，轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面;轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片以相反方向并上、下重合排列。轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片結(jié)構(gòu)相同且橫截面呈接近弧形使得液體能以一定角度擊打在葉片上從而增大液體勢能的利用率，增大轉(zhuǎn)子的周向推力，而轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片以相反方向并上、下重合排列使得液體能被多次轉(zhuǎn)向利用，有效的提高了液體勢能轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)效率提尚O
[0030]如圖2中，集水管101與套管102固定連接，套管102的外壁設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，套管102與外殼體105固定連接。優(yōu)選的方案中，在集水管101的側(cè)壁設(shè)有清理口 117，便于清理污物。使用時(shí)外殼體105通過固定箍109，以膨脹螺栓116固定在構(gòu)建物上。
[0031]主軸118通過上軸承座104和下軸承座111支承在外殼體105內(nèi)，上軸承座104的頂部設(shè)有錐形的分水罩體103。由此結(jié)構(gòu)，使液體分流，避免直接沖擊上軸承座104。
[0032]在位于最上方渦輪定子107的上方設(shè)有聚水套筒106，聚水套筒106設(shè)有上大下小的通孔，聚水套筒106通孔底部的直徑大于渦輪定子107進(jìn)水口的直徑。由此結(jié)構(gòu)，能夠通過通孔直徑的改變，提高液體的流速。
[0033]在位于最下方的渦輪定子107的下方至下軸承座111之間設(shè)有分水套筒110，分水套筒110設(shè)有上小下大的通孔。由此結(jié)構(gòu)，能夠降低液體的流速，從而減少對下軸承座111的沖擊。
[0034]在外殼體105的底部固設(shè)有下端蓋113，主軸118穿過下端蓋113與發(fā)電機(jī)115連接。由此結(jié)構(gòu)，便于發(fā)電機(jī)115的安裝和固定。
[0035]下端蓋113的頂部設(shè)有錐面。由此結(jié)構(gòu)，能夠減少液體對下端蓋113的軸向沖擊。
[0036]可選的，在外殼體105的底部至少一側(cè)設(shè)有出水管112。
[0037]另一可選的，在外殼體105的底部兩側(cè)設(shè)有出水管112。由此結(jié)構(gòu)，便于出水管的安裝和連接。
[0038]出水管112的下端與下端蓋113頂部錐面的下端平齊。由此結(jié)構(gòu)，便于使出水順暢。
[0039]上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對于本發(fā)明的限制，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征在不沖突的情況下，可以相互任意組合。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:在構(gòu)建物(2)的頂部設(shè)有頂部集水池(7)，頂部集水池(7)與沿著構(gòu)建物(2)從上到下布置的排水管(3)連接，在排水管(3)的底部設(shè)有渦輪發(fā)電機(jī)(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:在頂部集水池(7)的上方設(shè)有多個(gè)拱形的集水棚(9)，集水棚(9)之間設(shè)有用于收集雨水的空隙，在頂部集水池(7)與集水棚(9)之間設(shè)有多個(gè)行走平臺(8)，行走平臺(8)之間設(shè)有間隙，集水棚(9)之間的空隙位于行走平臺(8)之間的間隙上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:在構(gòu)建物(2)內(nèi)還設(shè)有用于收集中水的中水儲(chǔ)池(4)，中水儲(chǔ)池(4)與排水管(3 )連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:在渦輪發(fā)電機(jī)(I)的下方設(shè)有水處理池(11)，水處理池(11)通過給水管(13 )與頂部集水池(7 )連接，給水管(13)上設(shè)有給水系統(tǒng)(12)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:所述的渦輪發(fā)電機(jī)(I)中，集水管(101)與渦輪組件連接，渦輪組件與發(fā)電機(jī)(115)連接； 所述的渦輪組件中，主軸(I 18)通過軸承支承在外殼體(105)內(nèi)，外殼體(105)內(nèi)從上到下固設(shè)有多個(gè)渦輪定子(107)，主軸(118)從上到下與渦輪定子(107)交錯(cuò)的固設(shè)有多個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子(108)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:主軸(118)通過上軸承座(104)和下軸承座(111)支承在外殼體(105)內(nèi)，上軸承座(104)的頂部設(shè)有錐形的分水罩體(103)； 在位于最上方渦輪定子(107)的上方設(shè)有聚水套筒(106)，聚水套筒(106)設(shè)有上大下小的通孔，聚水套筒(106)通孔底部的直徑大于渦輪定子(107)進(jìn)水口的直徑； 在位于最下方的渦輪定子(107)的下方至下軸承座(111)之間設(shè)有分水套筒(110)，分水套筒(110)設(shè)有上小下大的通孔。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:在外殼體(105)的底部固設(shè)有下端蓋(113)，主軸(118)穿過下端蓋(113)與發(fā)電機(jī)(115)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:在外殼體(105)的底部一側(cè)或兩側(cè)設(shè)有出水管(112)。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:出水管(112)的下端與下端蓋(113)頂部錐面的下端平齊。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于構(gòu)建物的水資源利用系統(tǒng)，其特征是:集水管(101)與套管(102)固定連接，套管(102)的外壁設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，套管(102)與外殼體(105)固定連接。
【文檔編號】F03B13/00GK105937252SQ201610359998
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】賈宏禹, 吳幫雄, 孫文斌, 徐萍萍
【申請人】長江大學(xué)