一種低水頭能量收集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種低水頭能量收集裝置，是一種水工裝置，是一種利用低水頭的能量生產(chǎn)二次能源的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自然界的河流、湖泊，特別是平原地帶，存在大量的低水頭(水頭小于5米)，傳統(tǒng)的收集能量的方式是修筑水壩，形成水庫，將低水頭聚集成為可以工業(yè)利用的水頭，再設(shè)置發(fā)電設(shè)備，將水頭的能量轉(zhuǎn)換為二次能源。這種方式不但需要大量的投資，而且破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，使河流上游大量土地被淹，下游河道干涸，還引發(fā)了地震、暴雨等次生災(zāi)害。傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)電方式很難利用低水頭產(chǎn)生二次能量，在無法修筑水壩的地方，大量的低水頭能量被白白浪費(fèi)。如何利用這些低水頭能量，并解決無需修筑水壩而收集能量的問題，是世人所面臨的一個(gè)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型提出了一種低水頭能量收集裝置。所述的裝置利用水中摻氣和收集摻氣的方式將低水頭中的能量轉(zhuǎn)換為壓縮空氣，再利用壓縮空氣做功，產(chǎn)生抽水、發(fā)電等功效。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種低水頭能量收集裝置，包括:設(shè)置于水流上游的引水管，所述的引水管上設(shè)有進(jìn)氣設(shè)施，所述的引水管與設(shè)置在低于水流下游水位的集氣設(shè)施連接，所述引水管的出口設(shè)置于集氣設(shè)施的下部，所述集氣設(shè)施的下部或底部還設(shè)有出水口，所述的集氣設(shè)施的上部或頂部設(shè)有出氣口，所述的出氣口上連接集氣管。
[0005]進(jìn)一步的，所述的水流的水頭不小于0.5米。
[0006]進(jìn)一步的，所述的進(jìn)氣設(shè)施是至少一根進(jìn)氣管。
[0007]進(jìn)一步的，所述的進(jìn)氣管的進(jìn)氣口高于上游水位，所述進(jìn)氣管的出氣口設(shè)置在引水管中，其出氣方向與水流一致。
[0008]進(jìn)一步的，所述的集氣設(shè)施為頂部封閉，底部敞開的單口敞開箱體，所述單口敞開箱體的頂部與集氣管連接，敞開的底部為出水口。
[0009]進(jìn)一步的，所述的集氣設(shè)施為頂部和底部均封閉的封閉箱體，所述的封閉箱體頂部與集氣管連接，所述封閉箱體的底部或下部設(shè)置出水口。
[0010]進(jìn)一步的，所述的集氣管上設(shè)有濾水罐。
[0011]進(jìn)一步的，所述的濾水罐頂部設(shè)有出氣管，底部設(shè)有溢水管，側(cè)壁與集氣管連接。
[0012]本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實(shí)用新型采用在引水管上設(shè)置進(jìn)氣設(shè)施的方式，在水流中摻入大量空氣，在水流下落的過程中，將水流中的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為空氣的氣壓差能，并使用集氣設(shè)施收集水流中的高壓氣體，盡最大可能的將水流中的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為高壓氣體的壓差能量，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。轉(zhuǎn)換過程沒有任何中間過程、整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以大幅度提高能量轉(zhuǎn)換的效率。本實(shí)用新型利用河道或小溪的水流連續(xù)不斷地得到壓縮空氣，在不消耗電能、不破壞生態(tài)環(huán)境的情況下得到壓縮空氣，壓縮空氣可以用來進(jìn)行污水處理或在供水系統(tǒng)中作為推動(dòng)壓力使用，降低石化能源的消耗，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例一所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例三所述一種引水管與進(jìn)氣管的連接方式示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例六所述底部封閉的集氣設(shè)施示意圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例七所述出水口帶有出水管的示意圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施例八所述集氣管上的濾水罐的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例一:
[0020]本實(shí)施例是一種低水頭能量收集裝置，如圖1所示。本實(shí)施例包括:設(shè)置于水流上游I的引水管2，所述的引水管上設(shè)有進(jìn)氣設(shè)施3，所述的引水管與設(shè)置在低于水流下游水位8的集氣設(shè)施10連接，所述引水管的出口設(shè)置于集氣設(shè)施的下部，所述集氣設(shè)施的下部或底部還設(shè)有出水口 9，所述的集氣設(shè)施的上部或頂部設(shè)有出氣口 6，所述的出氣口上連接集氣管5。
[0021]本實(shí)施例的基本思路是:利用上、下游之間的水壓的壓差，收集空氣并給空氣加壓，然后收集帶有壓力的空氣，利用壓縮空氣作為傳遞能量的介質(zhì)。上下游之間的高度差最小可以達(dá)到0.5米，也就是說本實(shí)施例所述的裝置可以收集到最小只有0.5米的水頭能量，收集這樣小水頭的能量，在水輪機(jī)等傳統(tǒng)的能量收集裝置上是不可想象的。
[0022]本實(shí)施例所述的上游水流可以通過水壩聚集水流中的能量，也可以直接利用水管收集水流。引水管是一根將上游水流引至低于下游水流位置的水管，或者說引水管的進(jìn)水口在上游水位，而出口應(yīng)當(dāng)?shù)陀谙掠嗡弧＿@一點(diǎn)十分重要，因?yàn)椋挥幸艿某鏊诘陀谙掠嗡?，才能使摻氣水流中的空氣析出，并產(chǎn)生帶有一定壓力的壓縮空氣，壓縮空氣的壓力為集氣設(shè)施頂部位置和下游水面的壓差。因此，要增加壓縮空氣的壓力，可以將集氣設(shè)施盡量放在更深的凹槽中。在一些情況下，下游水流不夠穩(wěn)定，有漲落的變化，這樣就會(huì)引起壓縮空氣壓力的變化，為維持壓縮空氣的恒定，可以在集氣設(shè)施的出水口連接一根出水管，這根出水管的出口的高度可以在下游水位附近，略高于下游水位上漲最高的位置，這樣，不論下游水位如何上漲，集氣設(shè)施中的空氣壓力，都維持在出水管的出水口高度上。
[0023]作為引水管的水管在長度方向上可以是一根彎曲的長管，長管的進(jìn)口與上游水流方向一致，以便上游的水流可以十分方便的流入管中。引水管前半段可以彎曲，直角過后的后半段必須是盡量垂直向下，這樣吸取空氣的效率比較高。
[0024]進(jìn)氣設(shè)施的作用是利用引水管的水流的流動(dòng)能量吸入空氣，生成摻氣水流。進(jìn)氣設(shè)施可以簡單的在引水管上打一個(gè)孔?？椎奈恢脩?yīng)等于或略低于上游水位，并高于下游水位。
[0025]為達(dá)到更好的摻氣效果，可以在引水管上專門設(shè)置一根或多根進(jìn)氣管。進(jìn)氣管在引水管上的安裝位置和方式也有多種選擇。進(jìn)氣管的進(jìn)氣口可以設(shè)置得比較高。進(jìn)氣管穿過引水管壁進(jìn)入引水管中，其出氣口與引水管中的水流方向一致，在水流的流動(dòng)作用下，可以吸入大量空氣。進(jìn)氣管出氣口的位置應(yīng)選擇在水流速度較快的位置。
[0026]集氣設(shè)施是設(shè)置在低于下游水位之下的一個(gè)類似箱體的設(shè)施，可以是四面封閉的箱體，也可以是底部敞開的鐘形物體，類似一個(gè)倒扣的杯子，或者是一個(gè)豎直的圓筒形罐，或者是橫臥的圓筒形罐。引水管與集氣設(shè)施連接的位置應(yīng)當(dāng)在集氣設(shè)施的下半部，略高于出水口并盡量遠(yuǎn)離出水口。如果集氣設(shè)施是四面封閉的箱體，則出水口可以設(shè)置在箱體的底部或下半部，如果圖1所示。如果集氣設(shè)施的底部敞開，則敞開的底部可以作為出水口。
[0027]集氣設(shè)施設(shè)置在低于下游的凹槽中，可以用各種材料制成，如可以使用水泥構(gòu)筑，也可以使用金屬或塑料等材料做出成箱體，固定在凹槽的底部。
[0028]集氣設(shè)施應(yīng)當(dāng)?shù)陀谙掠嗡唬瘹庠O(shè)施的高度決定所產(chǎn)生高壓氣體的壓強(qiáng)，但集氣設(shè)施過低會(huì)增加安裝整個(gè)收集能量裝置的成本，即要開挖較深的凹槽，增加了土方工程量，另一方面，水中析出的空氣量有限，不可能無限增加，因此集氣設(shè)施設(shè)置的過低沒有意義。
[0029]集氣設(shè)施的上半部作為氣體存留的空氣，可以做成錐形，在錐形的尖部設(shè)置與集氣管連接的出氣口，便于水流中析出的空氣流向集氣管。
[0030]壓縮空氣進(jìn)入集氣管時(shí)，空氣中還有許多殘存的水汽，可以通過設(shè)置濾水罐，將壓縮空氣中的水份濾除。
[0031]本實(shí)施例及本實(shí)用新型所述的“頂部”和“底部”等位置表述方式，均根據(jù)水平高度而確定，而不取決于物體本身的形狀。
[0032]實(shí)施例二:
[0033]本實(shí)施例是實(shí)施一的改進(jìn)，是實(shí)施例一關(guān)于水流水頭的細(xì)化。本實(shí)施例所述的水流的水頭不小于0.5米。
[0034]本實(shí)施例所述的水流的水頭不低于0.5米，即可以收集半米高度水頭的能量，形成壓縮空氣。
[0035]實(shí)施例三:
[0036]本實(shí)施例是實(shí)施例二的改進(jìn)，是實(shí)施例二關(guān)于進(jìn)氣設(shè)施的細(xì)化。本實(shí)施例所述的進(jìn)氣設(shè)施是進(jìn)氣管。
[0037]安裝在引水管上的進(jìn)氣管，其位置和安裝方式有多種選擇。如:進(jìn)氣管的出口可以設(shè)置在引水管的管壁上，如圖2所示。也可以如圖1所示的