水力涡轮发电离子发生器论文和设计-刘东颕

全文摘要

本发明涉及一种水力涡轮发电离子发生器。包括水管、直流发电机、置于水管内的两组金属电极和不锈钢底座，直流发电机的输出轴的轴端设置有置于水管内的水力涡轮，两组金属电极分别为金属银阳极和金属管阴极，直流发电机所发的电通过电线连接到两组金属电极上，其中直流发电机的正电位连接到不锈钢底座上，直流发电机负电位连接到金属管阴极上，金属银阳极和金属管阴极之间设置有绝缘体。本发明当需要用水时，水在水管内流动，水流过水力涡轮，带动水力涡轮转动，同时带动与水力涡轮连接的发电机转子转动而发电，所发电将阳极金属银电解在阴阳极间快速流过的水中，并随着水的流出而带出，使流出的水成为具有杀菌能力的银离子水溶液。

主设计要求

1.一种水力涡轮发电离子发生器，包括水管，其特征在于：还包括直流发电机、置于水管内的两组金属电极和不锈钢底座，直流发电机的输出轴的轴端设置有置于水管内的水力涡轮，两组金属电极分别为金属银阳极和金属管阴极，金属银阳极设置在不锈钢底座上，直流发电机所发的电通过电线连接到两组金属电极上，其中直流发电机的正电位连接到不锈钢底座上，直流发电机负电位连接到金属管阴极上，金属银阳极和金属管阴极之间设置有绝缘体；当需要用水时，水在水管内流动，水流过水力涡轮，带动水力涡轮转动，同时带动与水力涡轮连接的发电机转子转动而发电，所发电将阳极金属银电解在阴阳极间快速流过的水中，并随着水的流出而带出，使流出的水成为具有杀菌能力的银离子水溶液。

设计方案

2.根据权利要求1所述的水力涡轮发电离子发生器，其特征在于：金属银阳极与不锈钢底座之间通过螺纹结构连接。

3.根据权利要求1所述的水力涡轮发电离子发生器，其特征在于：绝缘体的内孔套装在不锈钢底座的外圈上，绝缘体的外圈固定在金属管阴极的一端。

4.根据权利要求1或3所述的水力涡轮发电离子发生器，其特征在于：绝缘体上均匀布置有过水孔。

5.根据权利要求1所述的水力涡轮发电离子发生器，其特征在于：水力涡轮的叶轮直径大于等于进出管内径。

6.根据权利要求1所述的水力涡轮发电离子发生器，其特征在于：水力涡轮的叶轮和直流发电机功率与与水管流量为正比线性关系，水流发电效率为W=(0.5-10W)\/1L\/s，即每秒流动1升水水流要发电0.5-10瓦的电能用于电解，使处理过的水中银离子浓度在0.05-2PPM之间。

设计说明书

技术领域

本发明涉及水的消毒处理技术领域，具体是一种水力涡轮发电离子发生器。

背景技术

随着现代生活交往的频繁与公共场所人们聚集的日益增多，尤其如医院、公交车站、商业中心、学校等环境复杂、人流密度大的场所，需要经常对环境进行消毒，也需要在人们清洁个人卫生时能够减少病菌传播危险，均需要一种安全、有效、方便的消毒方法；而传统的消毒液等化学药剂因本身有副作用对环境不友好，有时还有味道，特别是存储、使用均不方便，并不能满足人们安全、低成本和方便使用的需要。

而银离子消毒则是近年来发展起来的一种高效、持久、低成本的水消毒方式；该方法处理过的水无味、无毒、无二次污染、而且更重要的是不仅水本身被消毒，用含有银离子水处理过的界面均银随水带入的银离子而被消毒，其用于洗脸、洗手，清洁地面、环境消毒等，水中含有浓度0.01mg\/L银离子就能完全杀死大肠杆菌且90天内不衍生新菌丛；银离子的浓度越高，灭菌、消毒的效果就越强，灭菌、消毒的速度就越快；但通常市售的银离子药剂同样因存储、运输与使用的不便与成本高而不能得到广泛应用。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种水力涡轮发电离子发生器，能够广泛安装应用在医院、幼儿园、学校、车站、商业中心、宾馆及家庭卫生间等场所，且不需额外电源只需打开水龙头就能获得需要的低成本银离子消毒水。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种水力涡轮发电离子发生器，包括水管，还包括直流发电机、置于水管内的两组金属电极和不锈钢底座，直流发电机的输出轴的轴端设置有置于水管内的水力涡轮，两组金属电极分别为金属银阳极和金属管阴极，金属银阳极设置在不锈钢底座上，直流发电机所发的电通过电线连接到两组金属电极上，其中直流发电机的正电位连接到不锈钢底座上，直流发电机负电位连接到金属管阴极上，金属银阳极和金属管阴极之间设置有绝缘体；当需要用水时，水在水管内流动，水流过水力涡轮，带动水力涡轮转动，同时带动与水力涡轮连接的发电机转子转动而发电，所发电将阳极金属银电解在阴阳极间快速流过的水中，并随着水的流出而带出，使流出的水成为具有杀菌能力的银离子水溶液。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

通过水在水管内流动，水流过水力涡轮，带动水力涡轮转动，同时带动与水力涡轮连接的发电机转子转动而发电，所发电将阳极金属银电解在阴阳极间快速流过的水中，并随着水的流出而带出，使流出的水成为具有杀菌能力的银离子水溶液，因微量的银离子就具有广谱、长效杀菌能力，经本装置处理过的水无味、无毒、无二次污染、可用于洗手，清洁地面、环境消毒等，特别家庭卫生间、医院、幼儿园、学校、车站等各种公共场合使用，因设备运行不需额外电源，结构简单，安装使用方便，便于推广应用。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

金属银阳极与不锈钢底座之间通过螺纹结构连接。

绝缘体的内孔套装在不锈钢底座的外圈上，绝缘体的外圈固定在金属管阴极的一端。

绝缘体上均匀布置有过水孔。

水力涡轮的叶轮直径大于等于进出管内径。

水力涡轮的叶轮和直流发电机功率与与水管流量为正比线性关系，水流发电效率为W=(0.5-10W)\/1L\/s，即每秒流动1升水水流要发电0.5-10瓦的电能用于电解，使处理过的水中银离子浓度在0.05-2PPM之间。

附图说明

图1 是本发明实施例叶轮直径等于进出管内径的结构示意图；

图2 是本发明实施例叶轮直径大于进出管内径的结构示意图；

图3 是本发明实施例直流发电机安装在水管外的结构示意图；

图4 是本发明实施例金属银阳极与金属管阴极连接的结构示意图；

图5 是图4的俯视结构示意图；

图中：水管1；水力涡轮2；直流发电机3；电线4；金属管阴极5；金属银阳极6；过水孔7；不锈钢底座8；绝缘体9。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

实施例1：

参见图1、图2、图3、图4、图5，一种水力涡轮发电离子发生器，包括水管1，还包括直流发电机3、置于水管1内的两组金属电极和不锈钢底座8，直流发电机3的输出轴的轴端设置有置于水管1内的水力涡轮2，两组金属电极分别为金属银阳极6和金属管阴极5，金属银阳极6设置在不锈钢底座8上，直流发电机3所发的电通过电线4连接到两组金属电极上，其中直流发电机3的正电位连接到不锈钢底座8上，直流发电机3负电位连接到金属管阴极5上，金属银阳极6和金属管阴极5之间设置有绝缘体9；当需要用水时，水在水管1内流动，水流过水力涡轮2，带动水力涡轮2转动，同时带动与水力涡轮2连接的直流发电机3转子转动而发电，所发电将阳极金属银电解在阴阳极间快速流过的水中，并随着水的流出而带出，使流出的水成为具有杀菌能力的银离子水溶液。

金属银阳极6与不锈钢底座8之间通过螺纹结构连接，也可采用其它方便方式连接，但必须保障不锈钢底座8与金属银阳极6之间良好电气接触性能，又便于金属银阳极6的更换，以方便在金属银阳极6消耗后更换新阳极；金属管阴极5为不锈钢材质制作而成，并由绝缘材料固定在金属银阳极6外面。

绝缘体9的内孔套装在不锈钢底座8的外圈上，绝缘体9的外圈固定在金属管阴极5的一端。

绝缘体9上均匀布置有过水孔7。

水力涡轮2的叶轮与主进出水管相匹配，设计叶轮直径等于进出管内径，如图1所示，也可以设计叶轮直径大于进出管内径，如图2所示，且直流发电机3可以一同安装在用水管道中，也可与叶轮分别安装，水力涡轮2的叶轮安装在管道内，直流发电机3安装在管道外，如图3所示。

水力涡轮2的叶轮和直流发电机3功率与与水管1流量为正比线性关系，水流发电效率为W=(0.5-10W)\/1L\/s，即每秒流动1升水水流要发电0.5-10瓦的电能用于电解，使处理过的水中银离子浓度在0.05-2PPM之间，保证电解的银离子具有有效杀菌性和安全的使用浓度。

实施例2:

水力涡轮2的叶轮与直流电机3发电系统直径大于水管1内径,在DN15（4分管）水管1内安装有DN40mm直径的水力涡轮2及与水力涡轮2连接的直流发电机3，本实施例选用的发电机叶轮效率为当用水流量为0.2L\/S时，可以发出0.6W左右的功率，发电电压约5V，经测试可以使银离子浓度在此条件下达到约0.3PPM左右，这种浓度的银离子水溶液，特别适合洗漱和卫生清洁，能够实现在二十几分钟内就能内杀灭几十种细菌效果。

为了达到前述之效果，金属银阳极6为外径9mm长60mm纯银棒制造，其中一端为长度6mm,M5内孔螺纹，另一端为平头圆棒；不锈钢底座8为M5不锈钢螺丝外包裹带过流孔内丝M5孔；金属银阳极6内螺纹拧入不锈钢底座8的外螺纹中，直流发电机3所发电通过电线4分别连接到金属管阴极5接线螺丝上和阳极不锈钢底座8的接线螺丝上，直流发电机3所发电位正接不锈钢底座8，负极接金属管阴极5；进一步的在不锈钢底座8与连线4接好后要加涂绝缘树脂密封，防止接线被电解腐蚀；电解电极组件部分见图4所示的结构示意图。

进一步的当实施例条件下的水流量与配置的水轮发电机功率和所配电解银棒尺寸规格条件下，大约可以处理140吨左右的水，或者说可以在前述流量下，可以不间断的放水使用约200小时或者当水管每天累计使用30分钟条件下，可以持续使用1年多时间，当银阳极消耗完后，可以非常方便的拧下银电极，更换新的电极，从而进一步的提高实用性，提高应用价值。

本发明通过水在水管1内流动，水流过水力涡轮2，带动水力涡轮2转动，同时带动与水力涡轮2连接的直流发电机3转子转动而发电，所发电将阳极金属银电解在阴阳极间快速流过的水中，并随着水的流出而带出，使流出的水成为具有杀菌能力的银离子水溶液，因微量的银离子就具有广谱、长效杀菌能力，经本装置处理过的水无味、无毒、无二次污染、可用于洗手，清洁地面、环境消毒等，特别家庭卫生间、医院、幼儿园、学校、车站等各种公共场合使用，因设备运行不需额外电源，结构简单，安装使用方便，便于推广应用。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

设计图

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主设计要求

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设计说明书

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