一种城市污水管道沼气产电安全装置

技术领域

本发明涉及市政管道技术领域，具体为一种城市污水管道沼气产电安全装置。

背景技术

随着城市化的进程不断加快，地下管道的建设也是不断发展，这其中有许多的市政管道、污水管道、工厂的管道内存在有机物，有机物在管道内发酵产生了非常多的甲烷气体，由于甲烷的含氢量在所有烃中是最高的，达到了25%，因此相同质量的气态烃完全燃烧，甲烷的耗氧量最高。甲烷在氧气充足时发生完全燃烧产生二氧化碳和水，但是不足的氧气情况下，甲烷亦可燃烧，燃烧后会产生具有毒性的一氧化碳，非常危险，同时甲烷也是一种温室气体。GWP的分析显示，以单位分子数而言，甲烷的温室效应要比二氧化碳大上25倍。并且城市中许多的窨井盖下充满甲烷气体，犹如一个个定时炸弹，当有明火从窨井盖进入时往往会发生大爆炸，危害行人的生命安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种城市污水管道沼气产电安全装置，解决了上述问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明的一种城市污水管道沼气产电安全装置，包括集成箱，窨井盖，所述集成箱中部设有混合箱，所述混合箱中设有气体混合腔，所述气体混合腔中部设有梯形架，所述梯形架内装有三根带有叶片的能转动的气体混合转轴，所述上下端面对称固定设有进气管道，两个所述进气管道均与所述气体混合腔连通，所述进气管道中部装有进气扇，所述进气扇下方装有步进电机，所述进气扇指向方装有安全阀，上侧所述安全阀左侧设有开口，所述进气管道与所述气体混合腔连通处安装有第一电磁阀，下侧所述进气管道与所述气体混合腔连通处安装有第三电磁阀，所述集成箱下端面设有沼气开孔，所述与下水道连通，所述沼气开孔与下侧所述进气管道连通，所述混合箱右边设有燃烧缸，所述燃烧缸包括壳体，所述壳体内部上下滑动装有活塞，所述活塞内部铰接有连杆，所述活塞下方设有惯性块，所述惯性块铰接有直杆，所述直杆与所述连杆铰接，所述活塞上方设有燃烧腔，所述燃烧腔与所述连通且连通处设有第二电磁阀，所述活塞上表面固定装有火花杆，所述火花杆头部为打火石，所述燃烧腔的上方设有点火器，所述点火器内部装有打火杆，所述打火杆下端延伸至所述中且所述打火杆下端部为打火石，所述打火杆上方装有减震弹簧，所述燃烧腔右边设有排气口，所述排气口中设有第三电磁阀 ，所述集成箱中设有位于所述混合箱左侧的进气隔水管道，所述隔水管道具有三个分支，分别为一号分支、二号分支、三号分支，所述隔水管道位于窨井盖下侧，所述与所述窨井盖中的通孔连通，所述二号分支与所述开口连通，所述三号分支与下水道连通，所述二号分支、所述三号分支均与所述一号分支连通，所述二号分支与所述一号分支之间设有隔板，所述隔板中设有左右贯穿的通孔，所述二号分支中设有浮动阀，所述浮动阀内部设有能与所述连通的弯孔，晴天时管道内没有水时所述弯孔与所述通孔对接空气可进入，当有雨水进入时，雨水将所述浮动阀顶起将所述通孔堵死从而隔绝雨水。

进一步地，所述气体混合转轴中左右两边两根气体混合转轴上端部固定装有皮带轮，所述左右两根气体混合转轴间设有皮带进行传动连接，右边与中间所述气体混合转轴上端分别装有一号齿轮和二号齿轮，所述一号齿轮和二号齿轮啮合，所述中固定装有伺服电机，所述伺服电机直接驱动中间所述气体混合转轴，所述伺服电机通过齿轮啮合传动带动所述右边与中间气体混合转轴，所述右边气体混合转轴通过皮带传动带动左边气体混合转轴，可对气体混合腔内的甲烷和氧气充分混合。

进一步地，所述惯性块后方同轴转动装有皮带轮，所述燃烧缸上方装有发电机，所述发电机主轴端部装有从动皮带轮，所述皮带轮与所述从动皮带轮间设有皮带进行传动，所述发电机上方装有蓄电池。

进一步地，集成箱上方装有连接器，所述为永磁铁，通过所述实现了所述与所述之间的可拆卸安装，无需特制窨井盖。

进一步地，所述集成箱中装有气罐，所述气外侧装有橡胶环形气囊，所述与所述之间通过充气管道连通，将橡胶环形气囊充气后可将沼气密封。

本发明的有益效果：本发明的一种城市污水管道沼气产电安全装置，本设备可通过环形气囊将外部空气和下水管道内的沼气隔绝开来，通过燃烧缸的工作燃烧甲烷排出二氧化碳，使气囊与窨井盖间充满二氧化碳，可有效避免明火物掉入窨井盖将井内的环形气囊破坏以及防止井内沼气被明火点燃，同时当窨井盖上方有积水时积水可通过进气隔水管道排出，由于浮动阀的作用积水不能进入进气管道，当无积水时浮动阀落下起到隔水通气的作用，并且燃烧缸通过曲柄运动将化学能转为机械能，再由机械能转为电能储存在电池中，在靠近路灯的窨井盖内装备此设备还可将电能用于路灯照明。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1 是本发明实施例的结构示意图;

图 2 是本发明实施例图1中A处放大示意图；

图 3 是本发明实施例图2中B处放大示意图；

图 4 是本发明实施例图1中燃烧缸77处放大示意图；

图 5 是本发明实施例图1中F处放大示意图。

具体实施方式

下面结合图1-5对本发明进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。

结合附图1-5所述的一种城市污水管道沼气产电安全装置，包括集成箱78，窨井盖10，所述集成箱78中部设有混合箱79，所述混合箱79中设有气体混合腔51，所述气体混合腔51中部设有梯形架50，所述梯形架50内装有三根带有叶片的能转动的气体混合转轴43，所述79上下端面对称固定设有进气管道81，两个所述进气管道81均与所述气体混合腔51连通，其中上方所述进气管道81为氧气进气管道，下方所述进气管道81为甲烷进气管道，所述进气管道81中部装有进气扇39，所述进气扇39下方装有步进电机41，所述进气扇39指向方装有安全阀37，上侧所述安全阀37左侧设有开口38，所述进气管道81与所述气体混合腔51连通处安装有第一电磁阀92，下侧所述进气管道81与所述气体混合腔51连通处安装有第三电磁阀151，所述集成箱78下端面设有沼气开孔21，所述21与下水道连通，所述沼气开孔21与下侧所述进气管道81连通，所述混合箱79右边设有燃烧缸77，所述燃烧缸77包括壳体58，所述壳体58内部上下滑动装有活塞57，所述活塞57内部铰接有连杆59，所述活塞57下方设有惯性块63，所述惯性块63铰接有直杆60，所述直杆60与所述连杆59铰接，所述活塞57上方设有燃烧腔56，所述燃烧腔56与所述51连通且连通处设有第二电磁阀100，所述活塞57上表面固定装有火花杆104，所述火花杆104头部为打火石，所述燃烧腔56的上方设有点火器101，所述点火器101内部装有打火杆103，所述打火杆103下端延伸至所述56中且所述打火杆103下端部为打火石，所述打火杆103上方装有减震弹簧102，所述燃烧腔56右边设有排气口108，所述排气口108中设有第三电磁阀107 ，所述集成箱78中设有位于所述混合箱79左侧的进气隔水管道139，所述隔水管道139具有三个分支，分别为一号分支131、二号分支132、三号分支133，所述隔水管道139位于窨井盖10下侧，所述131与所述窨井盖10中的通孔11连通，所述二号分支132与所述开口38连通，所述三号分支133与下水道连通，所述二号分支132、所述三号分支133均与所述一号分支131连通，所述二号分支132与所述一号分支131之间设有隔板134，所述隔板134中设有左右贯穿的通孔115，所述二号分支132中设有浮动阀120，所述浮动阀120内部设有能与所述115连通的弯孔116，晴天时管道内没有水时所述弯孔116与所述通孔115对接空气可进入，当有雨水进入时，雨水将所述浮动阀120顶起将所述通孔115堵死从而隔绝雨水。

有益地，所述气体混合转轴43中左右两边两根气体混合转轴43上端部固定装有皮带轮，所述左右两根气体混合转轴43间设有皮带进行传动连接，右边与中间所述气体混合转轴43上端分别装有一号齿轮49和二号齿轮48，所述一号齿轮49和二号齿轮48啮合，所述79中固定装有伺服电机42，所述伺服电机42直接驱动中间所述气体混合转轴43，所述伺服电机42通过齿轮啮合传动带动所述右边与中间气体混合转轴43，所述右边气体混合转轴43通过皮带传动带动左边气体混合转轴43，可对气体混合腔51内的甲烷和氧气充分混合。

有益地，所述惯性块63后方同轴转动装有皮带轮61，所述燃烧缸77上方装有发电机53，所述发电机主轴端部装有从动皮带轮109，所述皮带轮61与所述从动皮带轮109间设有皮带62进行传动，所述发电机53上方装有蓄电池23。

有益地，集成箱78上方装有连接器13，所述连接器13为永磁铁，通过所述连接器13实现了所述集成箱78与所述窨井盖10之间的可拆卸安装，无需特制窨井盖。

有益地，所述集成箱78中装有气罐19，所述气罐19外侧设有空气压缩机20，所述集成箱78外侧装有橡胶环形气囊17，所述气罐19与所述橡胶环形气囊17之间通过充气管道18连通，将橡胶环形气囊17充气后可将沼气密封。

工作时当窨井盖上无积水时，启动空气压缩机20使气罐19内的气体对橡胶环形气囊17充气，橡胶环形气囊17紧紧贴合管道内壁将下方沼气隔绝，打开安全阀37，启动步进电机41，将窨井盖上方空气和污水管道内的沼气吸入，启动第一电磁阀92，第二电磁阀151，使氧气和甲烷按二比一的比例进入气体混合腔51，启动伺服电机42驱动气体混合转轴43将氧气和甲烷进行充分混合，启动混合气体配气凸轮机构94，混合后的气体可通过第二电磁阀100处进入燃烧腔56，按下减震弹簧102使燃烧腔56内的火花杆104与点火器101摩擦点火，此时排气阀107与第二电磁阀100均处于关闭状态，燃烧腔56为密闭腔体甲烷气体燃烧产生的高温高压将活塞57向下推动，活塞57带动连杆59和直杆60将惯性块转动，然后排气凸轮105的推程打开排气阀107，在惯性块63的作用下继续转动将活塞向上推将燃烧后产生的二氧化碳和水分从排气口108排出，关闭排气阀107，打开第二电磁阀100，气体进入燃烧腔56后重复上述燃烧动作，排出的二氧化碳可由排气孔12排出，当窨井盖上有积水时，积水从进气孔11进入由三号分支133排出，同时水可将浮动阀120顶起将二号分支132堵塞阻止水进入氧气进气管道，此时橡胶环形气囊17上方与窨井盖下方充满二氧化碳气体，防止沼气被从窨井盖上方丢下的其他明火物点燃。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。