CN102230438B - 水利渠道、河道组合式水车发电装置 - Google Patents

水利渠道、河道组合式水车发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有多种形体的水利渠道、河道组合式水车发电装置，本装置由整体塑制或量化分体预制规模化、模块化生产的组合式水车(3)或多个水车车轮(1)、多层多片水车叶片(2)、车轴(4)组合式部件和支座与变速器(5)、发电机(6)、输电设备(7)组成，组合式部件可构成多种大小不一的组合式水车(3)形体，单元或组群或集群合成架设在梯形水利渠道(10)或矩形水利渠道(10)或河道(10)或半圆形水利渠道(10)或圆形水利管道(10)或其它自然流水道的基座(8)上，有效利用或再利用或重复利用其水道中的自然水流(9)能，高效带动发电机(6)发电。

Description

水利渠道、河道组合式水车发电装置
技术领域
本发明涉及水车及其发电，尤其是多种的水利渠道、河道组合式水车发电装置。 
背景技术
目前公知的水力发电可提供一种无污染的清洁能源，其综合优势显而易见，好于风力、火力、核能、光能等发电方式，使人们不断重视建坝拦截水流建立大、中、小型或超大型水力发电站，但相应衍生出大量、丰富、漫长的引水枢纽——水利渠道中的水流动能，长年累月地在白流没有被人们足够重视加以再利用或重复利用转换为电能，同样，全球无数地渠沟、溪涧、江河等各种水道中的水流能也没有被再利用或重复利用而转换为电能。近年来，伴随着全球能源供需矛盾的急剧恶化，人们更积极投入再生能源的探索、研究与发明，希望能够替代传统濒临枯竭的化石能源。本人小时生长在农村，60年代初期时常看着传统木质水车带动水磨碾谷、碾麦转啊转，产生无尽之遐想，但后来看到庞大的传统水车发电效率低下而收场终结至今纠结心中。在本发明提出之前，无水利渠道、河道组合式水车发电装置或类似组合式水车发电的装置、方法、使用、检索专利文献，无其技术方案公开。 
发明内容
本发明的目的是：为了克服传统水车笨重复杂、水利渠道与江河中的自然水流落差低、冲击小以及水车利用自然水流效能低下现象和为了解决水车轴向距离长、径向幅度大受力不均匀，容易产生振动与摇摆等问题，更重要是针对改变现有水利渠道中、河道中的水流动能没有被有效再利用或重复利用转换为电能之状况，以具有设计科学、体积可大可小而轻便、整体塑制或分体预制组装灵活而简易、无污染、不破坏生态、不改变水利渠道、河道的引水功能及特性，尽可能全方位巧妙地有效再利用或重复利用水利渠道、河道中的自然水流能发电，而提供多种新颖的水力电能服务于社会、造福于人类，可谓是中华民族巧妙再利用水能的又一智慧结晶，也是人类巧妙重复利用水能的再次文明进展！ 
实现本发明所采用的技术方案是：根据自然水流动能原理，结合现代先进制造工艺，量化预制加工成为水利渠道、河道相应特点的组合式水车发电的整体或分体板材、模块等有关的组部件。相比较传统水车而言，组合式水车主要由多个的水车车轮、多片多层的水车叶片和车轴主件组成，水车车轮既是轮毂、轮辋、轮幅，也是车身，水车叶片分主叶、付叶，水车车轮与水车叶片组成空间为水斗，水斗是无底的，靠水车车轮边缘的水斗大口子部分为进、排水口，水斗无底的小口子部分为进、排气口，进、排气口水平位置高于进、排水口，其设计科学之合理结构避免了空气卷入水斗中产生水流内真空与汽蚀，确使水流顺畅快速进出水斗，尽最大限度发挥组合式水车效能。组合式水车整体的牢固可靠与否主要取决于水车车轮间的水车叶片形状与安置角度，其整体塑制或分体组装时，各个车轮之间的层与层叶片相对水平位置错开安置，其结构简洁、轻便、紧凑之牢固可靠与蜂窝有着同工异曲之妙处，其结构组成可变换出妙不可言之各种适宜水利渠道、河道组合式水车的形体，同理，其它量身定制的组合式水车也适宜作用于其它水道中的自然流水能。组合式水车的形体可整体塑制小至小巧玲珑置放掌中，也可分体组装大到超乎想象高耸入云或横跨整条河道架设，并尽可能全方位巧妙地有效再利用或重复利用水利渠道、河道中或其它水道中的自然流水能而高效带动发电机发电造福于人类，其单元发电之高效能、成本低等优势，好于传统水车发电，这也是本发明所采用技术方案的精髓内涵。 
本发明组装架设合成后，利用水利渠道或河道中源源不断的尚稳水流长时间推动组合式水车匀速旋转，促使其同轴上的全组水车同体转动，通过支座与变速器交连高速带动发电机发电，再将发电机组的电能通过输电设备输送到电网，实现了本发明利用水利渠道、河道中的水流能通过组合式水车转换成旋转机械能，再通过发电机将旋转机械能转换成电能服务于社会所采用的技术方案。究其整体装置及原理和各项有益效果，本发明故曰为水利渠道、河道组合式水车发电装置。 
本发明的有益效果是：本发明结合水利渠道、河道综合治理实用性强而广，在原有水利渠道、河道结构基础上占地少、施工简便、自然灾害风险低；利用水利渠道中流水能的发电，受天然水资源影响小、长期运行稳定可靠；水利渠道、河道自然水流能资源丰富而现成现用、整体投资和运作成本低； 单元提供电量效能高、集群输送电力功率大，为人类重复利用水能转换为电能，缓解全球能源供需矛盾恶化而提供了多种新型清洁能源的实施方式与方法。本发明使人类文明地、和平地再利用或重复利用全球自然水流能转换为电能，开发多种新的资源共享，有望降低人类引发资源战争风险的实际国际意义，也有可能申请上报提升为国家战略新资源利用和开发的充实理由。 
附图说明
图1为本发明大型组合式水车主件分体结构示意图。 
图2为本发明梯形水利渠道单元架设发电的正面结构示意图。 
图3为本发明梯形水利渠道单元架设发电的侧面结构示意图。 
图4为本发明矩形水利渠道单元架设发电的正面结构示意图。 
图5为本发明矩形水利渠道单元架设发电的侧面结构示意图。 
图6为本发明半圆形水利渠道单元架设发电的结构示意图。 
图7为本发明圆形水利管道单元架设发电的结构示意图。 
图8为本发明河道单元架设发电的正面结构示意图。 
图9为本发明河道单元架设发电的侧面结构示意图。 
图10为本发明实施例水利渠道改进型单元架设发电的状态示意图。 
图11为本发明实施例水利渠道、河道单元高幅度架设发电的状态示意图。 
图12为本发明实施例河道单元架设发电的状态示意图。 
图13为本发明实施例河道单元大跨度架设发电的状态示意图。 
图14为本发明实施例水利渠道组群发电的状态示意图。 
图15为本发明实施例河道集群发电的状态示意图。 
图1中1.水车车轮，10.-19.水车车轮分件，2.水车叶片，21.水车叶片(分件)主叶，22.水车叶片(分件)副叶，4.车轴，40.水斗，41.进、排水口，42.进、排气口。 
图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9中1.水车车轮(多个的)，2.水车叶片(多片、多层的)，3.组合式水车，4.车轴，5.支座与变速器，6.发电机，7.输电设备，8.基座，9.水流。 
图2中10.梯形水利渠道，图4中10.矩形水利渠道，图6中10.半圆形水利渠道，图7中10.圆形水利管道，图8中10.河道。 
图3、图5中11.栅栏，图8中11.水闸。 
图10中1.水利渠道底部，2.改进的水利渠道部分。 
图15中1.河道上游组群发电，2.河道中游组群发电，3.河道下游组群发电，其各对应100.200.300.为防洪、水位与发电智能调控系统，110.210.310.为泄洪闸门，111-115.211-215.311-315.为单元组合式水车发电机组，121-125.221-225.331-335.为水闸。 
具体实施方式
实施例一单元架设发电：在图2或图4或图6或图7或图8中，基座(8)基建在梯形水利渠道(10)或矩形水利渠道(10)或半圆形水利渠道(10)或圆形水利管道(10)或河道(10)上，再将由水车车轮(1)、水车叶片(2)、车轴(4)合成的组合式水车(3)、支座与变速器(5)和发电机(6)安装架设在基座(8)上，水利渠道或河道中的水流(9)促使同一车轴(4)上的组合式水车(3)同体旋转形成具大的旋转机械能，通过支座与变速器(5)高速带动发电机(6)发电转换为电能，又通过输电设备(7)，将各其电能输送到电网服务于社会。 
在图1中，大型组合式水车主件，水车车轮(1)组装的分件为水车车轮分件(10.、11、12、13、14、15、16、17、18、19)、水车叶片(2)组装的分件为水车叶片(分件)主叶(21)与水车叶片(分件)副叶(22)，目的：便于运输与安装；水车车轮(1)与水车叶片(2)组成空间为水斗(40)，作用：兜、倒流水，促使水车车轮(1)转动而带动整个组合式水车同体旋转；水车叶片(2)分主叶(21)与副叶(22)以及水斗(40)无底，有进、排水口(41)与进、排气口(42)，且进、排气口(42)水平位置要高于进、排水口(41)，作用：避免了空气卷入水斗中产生水流内真空与汽蚀，确使水流顺畅快速进出水斗，尽最 大限度发挥组合式水车效能。水车车轮(1)和水车叶片(2)的分件量和个(片)量、层数及车轴(4)尺寸等，因地制宜根据组合式水车发电能力的变化而变化。 
在图3、图5中，栅栏(11)，防止水流中较大的杂物或漂流物通过而影响发电。 
在图8中，水闸(11)的作用：a.根据水位调控组合式水车发电；b.不定期开闸冲刷发电水道中淤泥、淤沙等杂物；c.辅助泄洪。 
实施例二水利渠道改进型单元架设发电：在图10中，将较浅的水利渠道底部(1)处理为改进的水利渠道部分(2)，有效地提高了单元组合式水车发电效能。 
实施例三水利渠道、河道单元高幅度架设发电：在图11中，单元高幅度架设发电在有效的水利渠道、河道中的水流量的条件下，较大提高了单元组合式水车发电功率。 
实施例四河道单元架设发电：在图12中，横跨适宜的河道单元架设组合式水车发电，提供了其单元较大功率电力输出。 
实施例五河道单元大跨度架设发电：在图13中，横跨适度的大河道单元大跨度架设组合式水车发电，尽可能实现了其单元大功率电力输出。 
实施例六水利渠道组群发电：在图14中，适宜的水利渠道上组群发电，构建级级组群发电或众多水电站，集成大规模发电服务于社会。 
实施例七在适宜的河道集群发电：在图15中，河道上游组群发电(1)的防洪、水位与发电智能调控系统(100)控制着水闸(121、122、123、124、125)的水流，相对控制了单元组合式水车发电机组(111、112、113、114、115、)的发电量，并控制着泄洪闸门(110)防洪；河道中游组群发电(2)的防洪、水位与发电智能调控系统(200)控制着水闸(221、222、223、224、225)的水流，相对控制了单元组合式水车发电机组(211、212、213、214、215、)的发电量，并控制着泄洪闸门(210)防洪；河道下游组群发电(3)的防洪、水位与发电智能调控系统(300)控制着水闸(321、322、323、324、325)的水流，也相对控制了单元组合式水车发电机组(311、312、313、314、315、)的发电量，也控制着泄洪闸门(310)防洪，构成众多水电站，规模化发电服务于人类。 
在图14中，示意局部水利渠道组群发电状态，实际运作中，在漫长的水利渠道上构建连绵不断的、众多的规模化发电站服务于社会。同理，在图15中，示意枯水期时河道上游流水量较少的河道上游组群发电(1)、河道中游流水量较多的河道中游组群发电(2)和河道下游流水量多的河道下游组群发电(3)因流水量不同的发电状态而已，实际运作中，也可在现有星罗棋布的渠沟、溪涧、江河等水道上因地制宜集群发电，构建级级、层层的众多规模化发电站(厂)服务于人类，实现了本发明缓解全球能源供需矛盾恶化的目的。 
以上所述仅为本发明实施例，并不局限本发明所采用技术方案的精髓内涵，凡在本发明的涵义与原则之内所作的任何变换和改进等，均应属本发明保护范畴。 

Claims (1)

1.水利渠道、河道组合式水车发电装置，其装置之水车特征在于：包括多个水车车轮、多层水车叶片和水车车轴，所述各水车车轮之间层与层水车叶片的相对水平位置呈错开安置，所述水车叶片分成主叶与副叶、且主叶与副叶之间呈一定相对的安置角度，所述水车内部设有水车车轮与水车叶片组成空间的水斗，所述水斗空间设有进、排水口与进、排气口，靠水车车轮边缘的水斗大口子空间设为进、排水口，靠水车车轴的水斗小口子空间设为进、排气口，进、排气口水平位置高于进、排水口。
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