CN100400857C - 水平轴滚筒挡板式水流发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平轴滚筒挡板式水流发电装置。它包括：滚筒，主轴，挡板，偏心轴，连杆，偏心轴带轮，滚筒带轮，发电机，发电机带轮，不锈钢同步带，塔架。挡板与滚筒组成叶轮，叶轮可完全浸入于水中，也可部分潜入水中，发电机放置在塔架顶端的平台上，在水流作用下，带有可伸缩挡板的滚筒旋转，滚筒的旋转运动一方面通过不锈钢同步带传递给偏心轴，同时通过另一根不锈钢同步带将运动传递给发电机带轮，并带动发电机旋转发电。它可以广泛用于河流、海流等。

Description

水平轴滚筒挡板式水流发电装置

技术领域

本发明涉及水力发电设备，尤其是一种水平轴滚筒挡板式水流发电装置。

背景技术

人类对化石能源的过度消耗引起的环境污染及能源枯竭使得对新能源的开发利用日益紧迫。利用水流来发电的思想由来已久，而且其开发利用方式多采用旋转机械将水流的动能转换为机构的旋转运动，再通过机械传动或液压传动装置，将动力传递给发电机。从这类机构的结构上看，大体可分为垂直轴式(即旋转机械的旋转轴与水平面垂直)、水平轴式(即旋转机械的旋转轴与水平面平行，水平轴结构类型又分为旋转轴线与水流平行或垂直两种)。而作为机构重要组成部分的叶片，有的机构采用特殊翼形的叶片，有的则采用直叶片形式。对于水平轴式结构中，比如目前在研究的水下风车机构，其旋转轴线与水流方向一致，如果采用特殊翼形的叶片来说，它有迎水面和背水面之分，即在没有对水机构或变桨距叶片的情况下，它只能适用于单向水流的场合，而对水机构或变桨距结构设计是比较复杂的问题；而如果采用直叶片，效率相当低下。对于垂直轴结构，不论哪种叶片，都同样存在效率低下的问题。与本发明相类似的水平轴式结构中的旋转轴线与水流方向垂直的固定直叶片形式结构，只适用于机构半潜入水中的情况，所以它受到水位高低的影响，不仅效率低下，而且应用范围受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平轴滚筒挡板式水流发电装置。采用可伸缩的挡板结构，不仅实现了在正反两个水流方向时都可旋转，而且其运转不受是否潜入水中的影响，即在水面上和水面下，只要有水流，均可工作发电。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在滚筒圆周均匀布置四片能沿滚筒径向自由伸缩的挡板，滚筒内的中心轴两侧分别通过连接板共同支撑一根偏心轴，靠近偏心轴的两端位置分别均匀地铰接四根连杆，四根连杆的另一端分别与四片挡板相铰接；滚筒内一侧与滚筒轴同轴地固连一个不锈钢同步带轮，不锈钢同步带轮通过一根不锈钢同步带与偏心轴同轴安装的同步带轮相连，滚筒通过同一根不锈钢同步带带动偏心轴绕其自身轴线以相同速度相同方向旋转；滚筒外的两侧对称地各布置一台发电机，滚筒圆柱面两端通过另一根不锈钢同步带分别与两侧的发电机带轮连接。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

1、该种结构适用性比较强，可以适合不同水流流速及水流深度的场合；

2、与固定挡板式发电装置相比，本发明装置效率高。

3、机构安装简单，结构可靠，成本低。

4、新型结构的布置，消除了传统的挡板式发电装置引起的悬臂梁问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为图1中所示A-A视图。

图中：1、滚筒，2、主轴，3、挡板，4、偏心轴，5、连杆，6、偏心轴带轮，6’、滚筒带轮，7、发电机，8、发电机带轮，9、滚筒不锈钢同步带，9’、偏心轴不锈钢同步带，10、塔架。

具体实施方式

如图1，图2所示，本发明包括滚筒1、主轴2、挡板3、偏心轴4、连杆5、偏心轴带轮6、滚筒带轮6’、发电机7、发电机带轮8、滚筒不锈钢同步带9，偏心轴不锈钢同步带9’、塔架10。在滚筒1圆周均匀布置四片能沿滚筒1径向自由伸缩的挡板3，滚筒1内的中心轴两侧分别通过连接板共同支撑一根偏心轴4，靠近偏心轴4的两端位置分别均匀地铰接四根连杆5，四根连杆5的另一端分别与四片挡板3相铰接；滚筒1内一侧与滚筒轴同轴地固连一个不锈钢同步带轮6’，不锈钢同步带轮6’通过偏心轴不锈钢同步带9’与偏心轴4同轴安装的同步带轮6相连，滚筒1通过同一根偏心轴不锈钢同步带9’带动偏心轴4绕其自身轴线以相同速度相同方向旋转；滚筒1外的两侧对称地各布置一台发电机7，滚筒1圆柱面两端通过滚筒不锈钢同步带9分别与两侧的发电机带轮8连接。

本发明设计的一种水平轴式结构，其旋转轴线与水流方向垂直，并且采用了可伸缩的挡板3结构，它可以根据滚筒1旋转位置利用连杆机构自动调节挡板3的伸缩来改变挡板3迎水面积，相对于目前所有的固定挡板式结构，克服它们固有的缺点，不仅实现了在正反两个水流方向时都可旋转，而且其运行不受是否潜入水中的影响，即在水面上和水面下，只要有水流，均可工作发电。该装置不仅具有实用性，而且可以大大提高挡板式发电装置的效率，  而且结构简单便于安装、运输和维修。

滚筒1圆周均匀布置四个可沿滚筒径向按一定位置规律自由伸缩的直挡板3，即在安装滚筒1的下方挡板处于伸出状态，而在安装滚筒1的上方挡板处于缩入状态，所以在水流作用下，下方伸出挡板受力，上方缩入挡板不受力，从而实现滚筒1绕其自身轴线旋转；滚筒1旋转的同时，通过偏心轴不锈钢同步带9’带动偏心轴4绕其自身轴线以相同速度相同方向旋转；与偏心轴4铰接的四对连杆机构的另一端与挡板3铰接，在偏心轴4旋转的同时，实现挡板3的周期性伸缩，即在上方挡板缩入滚筒，在下方挡板伸出滚筒。同时滚筒1的旋转运动通过滚筒不锈钢同步带9传递给发电机带轮8，带动发电机7旋转发电。

如图1，设水流方向为垂直于纸面方向，滚筒1下方挡板在水流作用下带动滚筒1绕主轴2旋转，同时该旋转运动通过一个等传动比的偏心轴不锈钢同步带9’传递给偏心轴4，偏心轴4绕其自身的轴线与滚筒1同步同方向旋转。在整个旋转一周的过程中，挡板3在偏心轴4和连杆5的作用下沿滚筒1直径方向作收缩运动。滚筒1两边的主轴2固定塔架10上，从所示的位置起，随着滚筒1的旋转，下方挡板3将逐渐收回至滚筒1内不再受水作用，而上方挡板3则逐渐伸出，直至完全伸出，同时受水作用继续驱动滚筒1沿同一个方向旋转，从而实现了滚筒1的连续旋转。同时滚筒1的旋转运动通过滚筒不锈钢同步带9传递给发电机带轮8，带动发电机7旋转发电，发电机设置在塔架10平台上。

安装时，选择海水流速、水深合适的场地安装机组，打入两个塔架10，塔架10的直径和埋土深度依据海流对挡板3和滚筒1的作用力和海流、海浪对柱体的作用力，进行强度校核得出，塔架平台高度可高于也可以低于水位，但当低于水位时，发电机进行密封。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种水平轴滚筒挡板式水流发电装置，其特征在于：在滚筒(1)圆周均匀布置四片能沿滚筒(1)径向自由伸缩的挡板(3)，滚筒(1)内的中心轴两侧分别通过连接板共同支撑一根偏心轴(4)，靠近偏心轴(4)的两端位置分别均匀地铰接四根连杆(5)，四根连杆(5)的另一端分别与四片挡板(3)相铰接；滚筒(1)内一侧与滚筒轴同轴地固连一个不锈钢同步带轮(6’)，不锈钢同步带轮(6’)通过一根偏心轴不锈钢同步带(9’)与偏心轴(4)同轴安装的同步带轮(6)相连，滚筒(1)通过同一根偏心轴不锈钢同步带(9’)带动偏心轴(4)绕其自身轴线以相同速度相同方向旋转；滚筒(1)外的两侧对称地各布置一台发电机(7)，滚筒(1)圆柱面两端通过另一根滚筒不锈钢同步带(9)分别与两侧的发电机带轮(8)连接。

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