CN103790756A - 一种川流浮动式水力发电机机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种川流浮动式水力发电机机组，包括浮于水面上的浮箱和至少一个转动安装在浮箱上的水车，所述水车包括转动轴、水车支撑骨、水车轮体、水车固定板和多个水斗，所述水斗设置成弧形凹槽结构，包括一个用于盛水的弧形凹槽，水斗两侧与水车固定板固定安装，水斗弧形凹槽的开口方向与水车的转动方向相反；还包括固定在浮箱上的发电系统，所述发电系统包括变速箱和发电机，所述转动轴通过变速箱连接发电机；所述水车底部浸入水中，水流推动水车转动，通过变速箱将动力传输给发电机发电。本发明适用范围广，工作稳固性好，发电效率高，使用灵活多变，可以根据实际需要选择，十分适合推广应用。

Description

一种川流浮动式水力发电机机组

技术领域

本发明涉及水力发电领域，尤其涉及的是一种川流浮动式水力发电机机组。

背景技术

传统的水力发电系统规模较大，一般只适用于落差大、水位深的河流发电。这种水力发电系统建造成本和维护成本较大，对外界环境要求较高（必须是落差大、水位深），并不适合推广普及。

现有技术中还存在一些用于平原河流的水力发电机，如申请号为200810209704.4的发明专利公开的水上发电设备，包括浮框、叶扇、叶轴、轴承、增速器和发电机等，该发电设备主要通过水流冲击叶扇，带动叶轴转动发电。这种发电设备存在以下不足：1.叶扇与水流接触面积小，叶扇所受到水流的推力小，叶扇转动速度小，发电效率低下；2.叶扇与叶轴连接结构简单，稳固性较差，假如增大叶扇的长度或者水流较大时，叶扇受冲击，使叶扇与叶轴的连接处容易发生断裂；3.这种发电设备结构简单，只能单独使用，难以组建大型水力发电系统，仅仅只能适用于平原河流的水力发电，适用范围小。 

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种川流浮动式水力发电机机组，旨在解决传统的水力发电系统建造成本高，适用范围小，发电效率低的技术问题。

本发明的技术方案如下：一种川流浮动式水力发电机机组，包括浮于水面上的浮箱和至少一个转动安装在浮箱上的水车，其中，所述水车包括转动轴、水车支撑骨、水车轮体、水车固定板和多个水斗，所述转动轴通过轴承转动固定在水车轮体的中轴线上，转动轴通过水车支撑骨与水车轮体固定连接，所述水车固定板设置在水车轮体两侧，与水车轮体表面共同形成安装水斗的安装槽；所述水斗设置成弧形凹槽结构，包括一个用于盛水的弧形凹槽，水斗两侧与水车固定板固定安装，多个水斗排列安装在安装槽内部，水斗弧形凹槽的开口方向与水车的转动方向相反；

还包括固定在浮箱上的发电系统，所述发电系统包括变速箱和发电机，所述转动轴通过变速箱连接发电机；所述水车底部浸入水中，水流推动水车转动，通过变速箱将动力传输给发电机发电；

还包括将高水位的水引导流入水车中驱动水车转动的活动水槽，所述活动水槽进水口面向高水位水源，活动水槽的出水口面向水车水斗。

所述的川流浮动式水力发电机机组，其中，还包括安装在浮箱上、调节水车浸入水中深度的水车升降座。

所述的川流浮动式水力发电机机组，其中，所述水车升降座包括固定安装在浮箱上的底座、安装在底座上的水车升降齿条和与水车升降齿条齿合连接的水车升降架，所述水车、变速箱和发电机固定安装在水车升价架上；

所述水车升降架连接有水车升降电机，所述水车升降电机带动水车升降架在水车升降齿条上上下移动，从而带动水车上下移动，调节水车浸入水中的深度。

所述的川流浮动式水力发电机机组，其中，还包括调节活动水槽高度的水槽升降机构。

所述的川流浮动式水力发电机机组，其中，还包括安装活动水槽和水槽升降机构的固定框架；

所述水槽升降机构包括固定在固定框架上的水槽升降变速机，所述水槽升降变速机通过钢丝绳连接定滑轮分别连接活动水槽的进水口和出水口，调节活动水槽的高度。

所述的川流浮动式水力发电机机组，其中，还包括将浮箱固定在水面上的浮箱固定机构。

所述的川流浮动式水力发电机机组，其中，所述浮箱固定机构包括多根插入水底固定设置的浮箱固定杆，所述浮箱固定杆垂直设置在浮箱侧面。

所述的川流浮动式水力发电机机组，其中，还包括自动根据水位高低调节浮箱高度、使浮箱始终浮于水面上浮箱调节机构；所述浮箱调节机构包括固定在浮箱固定杆上的浮箱高度调节齿条和固定在浮箱侧面并与浮箱高度调节齿条齿合设置的浮箱高度调节齿轮。

本发明的有益效果：本发明通过在浮箱上设置多个水车，并且重新设置了水车的结构，采用与单车车轮相似的水车结构，提高了水车的抗冲击能力，直接提高了水车工作时的稳固性；本发明还重新设置了水斗的结构，提出一种弧形凹槽结构的水斗，同时水斗排列设置在水车轮体表面（安装槽内部），水斗弧形凹槽的开口方向与水车的转动方向相反，这种设置方式可以有效提高水流对水车的冲击作用，直接的提高水车的发电效率，同时这种结构的水车完美适用于不同的外界条件，例如适用于平原河流发电，适用于低落差水坝发电，适用于瀑布发电。本发明还设置有水车升降座，使用时可以根据水流的速度和实际水车的转动情况调节水车浸入水中的深度。本发明还设置有活动水槽，该活动水槽的作用主要是用于将高水位的水源引导流入水车的水斗中，使水斗装有水，完美的利用了水的重力带动水车转动，提高发电效率；本发明还设置了水槽升降机构，使用时可以根据高水位水的落差调节活动水槽的高度和倾斜度，使从高位流下的水最大程度的冲击水车，带动水车转动；这种带有活动水槽的水车结构特别适用于水坝、瀑布等环境的水力发电。本发明还设置有浮箱调节机构，使用时可以完美的根据水位的高低自动调节浮箱的高度，使浮箱始终浮于水面上。本发明结构稳固，所采用的水车结构紧凑，在浮箱上可以排列设置多个水车，共同发电，其发电效率高，发电过程稳定，能普遍适用于平原河流、大坝、瀑布等环境的水力发电需求，同时本发明易于组建大型发电系统，其使用灵活多变，可以根据实际需要选择，十分适合推广应用。

附图说明

图1是本发明中水车和水斗的结构示意图。

图2是本发明中单个川流浮动式水力发电机机组的结构示意图。

图3是适用于水坝底下带有活动水槽的双川流浮动式水力发电机机组的结构示意图。

图4是适用于瀑布底下带有活动水槽的双川流浮动式水力发电机机组的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明公开了一种川流浮动式水力发电机机组，其水车和水斗的结构如图1所示，水车200包括转动轴210、水车支撑骨220、水车轮体230、水车固定板240和多个水斗250，其中转动轴210通过轴承转动固定在水车轮体230的中轴线上，转动轴210通过水车支撑骨220与水车轮体230固定连接，水车固定板240设置在水车轮体230两侧，与水车轮体230表面共同形成安装水斗250的安装槽（参见图1）。实际应用中，在安装槽的中间还可以设置一块固定板，将安装槽分割形成两个子安装槽，水斗250排列安装在两个子安装槽中，如图1中所示。这种设置方式可以进一步增加水斗与固定板连接的稳固性，由于水车在实际使用中，所受到水流的冲力较大，本发明在原有的安装槽上设置一个固定板，将安装槽分割形成两个子安装槽，缩短了水斗的长度，直接降低了单个水斗所受到水的冲力，提高了水车200工作的稳定性。

如图1所示，水斗250设置成弧形凹槽结构，包括一个用于盛水的弧形凹槽251，水斗两侧与水车固定板固定安装，多个水斗排列安装在安装槽内部，水斗弧形凹槽的开口方向与水车的转动方向相反。本发明的水车在工作时，水车底部浸入水里处对应的水斗，其弧形凹槽的开口方向正好与水流的方向相反，水流可以直接冲击水斗250内部，推动水车转动，而水斗250的背面为光滑的弧形面，这种弧形面在水中运动所受到的阻力较小；当位于水里的水斗随着水车的转动离开水面时，其弧形凹槽的开口方向向下，水斗中的水自动流出，不对水轮的转动产生阻力，因此本发明的水车结构其发电效率较高。

实施例1

本实施例提供一种适用于平原河流的川流浮动式水力发电机机组，如图2所示，包括浮箱，在浮箱100上安装有水车200，其中水车200的结构以上述水车结构相同，浮箱100上还安装有变速箱310、发电机320。水车200的转动轴210通过变速箱310连接发电机320，水车200底部浸入水中，水流推动水车转动，带动发电机320转动发电。

如图2所示，实际应用中，浮箱100上还包括水车的升降座，该水车升降座的作用是带动水车200上下移动，根据水流的大小和水车的实际转动情况调节水车浸入水中的深度。水车升降座主要包括底座410、水车升降齿条420和水车升降架430，底座410固定在浮箱100上，水车升降齿条420安装在底座410上，水车升降架430与水车升降齿条420齿合设置，水车升降架430通过齿轮连接有水车升降电机（图中没画出），水车升降电机带动齿轮转动，使水车升降架430在水车升降齿条420上上下移动，实现调节水车200浸入水中的深度。

实际应用中，浮箱100侧面设置有将浮箱固定在水面上的浮箱固定杆800。如图2所示，在浮箱100侧面设置多根浮箱固定杆800，每根浮箱固定杆800设置有管套810，浮箱固定杆800插入管套，垂直水面设置。在选定川流浮动式水力发电机机组的发电位置后，浮箱固定杆800插入河流底部固定，将浮箱100稳稳固定在水面上。

进一步，为了使川流浮动式水力发电机机组不受河流水位高低变化的影响，本实施例在浮箱固定杆800上设置有浮箱高度调节齿条910，同时在浮箱100侧面安装浮箱固定杆800的地方固定安装浮箱高度调节齿轮920，浮箱高度调节齿条910与浮箱高度调节齿轮920齿合设置，通过这种设置方式，当各浮箱固定杆800插入河底固定时，浮箱100可以通过浮箱高度调节齿轮920在浮箱固定杆800上下滑动。当河流水位变高时，浮箱100自动向上浮动（由于浮箱固定杆800的设置，浮箱100不会左右前后移动），当河流水位变低时，浮箱100自动向下浮动。

实际应用中，为了进一步增加浮箱100的稳定性，在浮箱100的两侧设置有固定孔930，使用时可以通过铁索连接固定孔930使浮箱100固定，避免其随水流晃动。

实际应用中，浮箱100上可以设置多个水车200，多个水车200排列设置组成大型水力发电系统。在水箱100上设置有配电装置110，水车200带动发电机发电后，经电缆直接传送到配电装置110中，由配电装置110将电能输送到需要的地方。

实施例2

本实施例提供一种适用于安装在水坝底下的川流浮动式水力发电机机组，其结构示意图如图3所示，其结构基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中，水车200设置有两个，两个水车并排设置，每个水车配置又一个变速箱和一个发电机，两个水车200转动发电后的电能输送到配电装置110中。

本实施例中，浮箱100上还设置有固定框架700，固定框架上设置有活动水槽500，活动水槽500的进水口面向高位的水源，出水口面向水车200的水斗，该活动水槽500的作用主要是将高水位的水（主要为水坝流下的水）引导流入水车100的水斗中，驱动水车转动，其工作原理为：高位的水经活动水槽500流入水斗中，由于水斗采用弧形凹槽结构，水斗盛水，利用水的冲力和重力驱动水车转动，同时水车底部浸入水中的部分，也同时被水流推动转动，实现双重带动水车转动的效果，因此本实施例的川流浮动式水力发电机机组发电效率高。

实际应用中，在固定框架700上还设置有水槽升降变速机610，该水槽升降变速机610通过钢丝绳620和定滑轮630连接活动水槽500的进水口和出水口，根据水坝流下的水的流速和发电机机组的位置调节活动水槽500的高度和倾斜度：例如对于高度较低的水坝，可以调节活动水槽的出水口，使其面向水车200中部的水斗，同时调节活动水槽的进水口高度，使其略高于出水口高度，使活动水槽500形成一定的倾斜度。

实施例3

本实施例提供一种适用于安装在瀑布（或者落差较大的水坝）底下的川流浮动式水力发电机机组，其结构示意图如图4所示，本实施例的发电机机组结构基本与实施例2相同，不同的是，本实施例中的活动水槽500的出水口面向水车200顶部的水斗，活动水槽500的进水口略高于其出水口，活动水槽500与水平面呈现一个微小的夹角。在实际使用中，该夹角需要根据瀑布或水坝的高度、水流的流速、发电机机组的位置和发现需求调节。

值得注意的是，本实施例中水车的转动方向与实施例2中的转动方向相反，同时其水斗的弧形凹槽的开口方向与实施例2中的也相反。

本发明通过在浮箱上设置多个水车，并且重新设置了水车的结构，采用与单车车轮相似的水车结构，提高了水车的抗冲击能力，直接提高了水车工作时的稳固性；本发明还重新设置了水斗的结构，提出一种弧形凹槽结构的水斗，同时水斗排列设置在水车轮体表面（安装槽内部），水斗弧形凹槽的开口方向与水车的转动方向相反，这种设置方式可以有效提高水流对水车的冲击作用，直接的提高水车的发电效率，同时这种结构的水车完美适用于不同的外界条件，例如适用于平原河流发电，适用于低落差水坝发电，适用于瀑布发电。本发明还设置有水车升降座，使用时可以根据水流的速度和实际水车的转动情况调节水车浸入水中的深度。本发明还设置有活动水槽，该活动水槽的作用主要是用于将高水位的水源引导流入水车的水斗中，使水斗装有水，完美的利用了水的重力带动水车转动，提高发电效率；本发明还设置了水槽升降机构，使用时可以根据高水位水的落差调节活动水槽的高度和倾斜度，使从高位流下的水最大程度的冲击水车，带动水车转动；这种带有活动水槽的水车结构特别适用于水坝、瀑布等环境的水力发电。本发明还设置有浮箱调节机构，使用时可以完美的根据水位的高低自动调节浮箱的高度，使浮箱始终浮于水面上。本发明结构稳固，所采用的水车结构紧凑，在浮箱上可以排列设置多个水车，共同发电，其发电效率高，发电过程稳定，能普遍适用于平原河流、大坝、瀑布等环境的水力发电需求，同时本发明易于组建大型发电系统，其使用灵活多变，可以根据实际需要选择，十分适合推广应用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种川流浮动式水力发电机机组，包括浮于水面上的浮箱和至少一个转动安装在浮箱上的水车，其特征在于，所述水车包括转动轴、水车支撑骨、水车轮体、水车固定板和多个水斗，所述转动轴通过轴承转动固定在水车轮体的中轴线上，转动轴通过水车支撑骨与水车轮体固定连接，所述水车固定板设置在水车轮体两侧，与水车轮体表面共同形成安装水斗的安装槽；所述水斗设置成弧形凹槽结构，包括一个用于盛水的弧形凹槽，水斗两侧与水车固定板固定安装，多个水斗排列安装在安装槽内部，水斗弧形凹槽的开口方向与水车的转动方向相反；

还包括固定在浮箱上的发电系统，所述发电系统包括变速箱和发电机，所述转动轴通过变速箱连接发电机；所述水车底部浸入水中，水流推动水车转动，通过变速箱将动力传输给发电机发电；

还包括将高水位的水引导流入水车中驱动水车转动的活动水槽，所述活动水槽进水口面向高水位水源，活动水槽的出水口面向水车水斗。

2.根据权利要求1所述的川流浮动式水力发电机机组，其特征在于，还包括安装在浮箱上、调节水车浸入水中深度的水车升降座。

3.根据权利要求2所述的川流浮动式水力发电机机组，其特征在于，所述水车升降座包括固定安装在浮箱上的底座、安装在底座上的水车升降齿条和与水车升降齿条齿合连接的水车升降架，所述水车、变速箱和发电机固定安装在水车升价架上；

所述水车升降架连接有水车升降电机，所述水车升降电机带动水车升降架在水车升降齿条上上下移动，从而带动水车上下移动，调节水车浸入水中的深度。

4.根据权利要求1所述的川流浮动式水力发电机机组，其特征在于，还包括调节活动水槽高度的水槽升降机构。

5.根据权利要求4所述的川流浮动式水力发电机机组，其特征在于，还包括安装活动水槽和水槽升降机构的固定框架；

所述水槽升降机构包括固定在固定框架上的水槽升降变速机，所述水槽升降变速机通过钢丝绳连接定滑轮分别连接活动水槽的进水口和出水口，调节活动水槽的高度。

6.根据权利要求1所述的川流浮动式水力发电机机组，其特征在于，还包括将浮箱固定在水面上的浮箱固定机构。

7.根据权利要求6所述的川流浮动式水力发电机机组，其特征在于，所述浮箱固定机构包括多根插入水底固定设置的浮箱固定杆，所述浮箱固定杆垂直设置在浮箱侧面。

8.根据权利要求7所述的川流浮动式水力发电机机组，其特征在于，还包括自动根据水位高低调节浮箱高度、使浮箱始终浮于水面上浮箱调节机构；所述浮箱调节机构包括固定在浮箱固定杆上的浮箱高度调节齿条和固定在浮箱侧面并与浮箱高度调节齿条齿合设置的浮箱高度调节齿轮。

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