CN104500315B - 一种浮于水面的水力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种浮于水面的水力发电装置，属水力发电设备技术领域，包括左导杆立柱、右导杆立柱、左滑块、右滑块、左浮体、右浮体、左竖板、右竖板、转叶器、发电机和翼板。左竖板、翼板和右竖板围成一个U形支架，翼板呈上凸下平翼型。左滑块和右滑块能分别沿左导杆立柱和右导杆立柱上下灵活移动。转叶器安装在左竖板和右竖板之间，其主轴与发电机相连。转叶器包括主轴、中心齿轮和均匀分布在中心齿轮周围的六个、七个或八个结构相同的转叶。中心齿轮与叶齿轮的传动比为1∶1。所有叶片都处于竖直状态。主轴稍高于水面。转叶器在水流的作用下旋转带动发电机发电。发出的电给用电设备供电或并网。本装置发电稳定，使用方便，效率较高，且节能环保。

Description

一种浮于水面的水力发电装置

技术领域

一种浮于水面的水力发电装置，属水力发电设备技术领域，尤其涉及一种浮于水面的水力发电装置。

背景技术

传统的水力发电装置采用水轮机，叶轮被全部包围，用管道将水引入其中，结构较复杂，不方便分散使用，应专门建蓄水池，建大坝，建水电站，费用高。电站与用电地较远，给输电带来一些困难，增加了用电成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有水力发电技术的上述不足，发明一种效率较高的方便分散使用的浮于流动水面的水力发电装置。

一种浮于水面的水力发电装置，包括左导杆立柱、右导杆立柱、左滑块、右滑块、左浮体、右浮体、左竖板、右竖板、转叶器、发电机和翼板。左竖板、翼板和右竖板围成一个U形支架，左竖板和右竖板相互平行地纵向竖直布置，翼板截面呈上凸下平翼型，翼板下表面水平布置，即翼板相对前方来流为零攻角。左浮体固定安装在左竖板的左侧；左滑块固定安装在左浮体的左侧；左导杆立柱与左滑块相连并竖直固定安装在江河底部，左滑块能沿左导杆立柱上下灵活移动。右浮体固定安装在右竖板的右侧；右滑块固定安装在右浮体的右侧；右导杆立柱与右滑块相连并竖直固定安装在江河底部，右滑块能沿右导杆立柱上下灵活移动。所述江河中的水是流动的，且水位较高能浮起该装置。左导杆立柱和右导杆立柱处于同一横向铅垂面内。发电机安装在右竖板右侧，发电机带有保护罩，发电机的防护等级为IP68。转叶器的主轴的右端与发电机的输入轴直接相连或者通过齿轮增速器相连。转叶器安装在左竖板和右竖板之间，确保转叶器能灵活转动的情况下靠近翼板安装。转叶器包括主轴、中心齿轮和均匀分布在中心齿轮周围的六个、七个或八个仅叶片的安装角度不同的结构相同的转叶。主轴横向水平布置与左竖板和右竖板垂直。主轴的左端通过轴承与左竖板相连。中心齿轮通过其右端头固定安装在右竖板左侧。主轴的靠右端部分通过轴承与中心齿轮相连于中心齿轮的中心孔内，主轴在中心齿轮的中心孔内能灵活转动。每个转叶都包括臂轴、右叶轴、近心齿轮、臂轴套管、远心齿轮、叶齿轮、叶片、左叶轴和转臂。叶片为矩形刚性平板叶片。同一转叶的各构件之间的结构关系是：左叶轴横向水平布置，左叶轴的右端通过轴承与叶片相连于叶片的左边正中位置，左叶轴与叶片处于同一平面内，左叶轴的左端与转臂垂直固连。右叶轴与臂轴垂直固连于右叶轴的右端，右叶轴与左叶轴同轴地横向水平布置。左叶轴、转臂、右叶轴和臂轴处于同一平面内。右叶轴的左端通过轴承与叶齿轮相连，叶齿轮能绕右叶轴灵活转动。叶齿轮通过其左端头与叶片固连于叶片的右边的正中位置。右叶轴与叶片在同一平面内。臂轴套管通过轴承套装在臂轴周围，臂轴能在臂轴套管内灵活转动。近心齿轮和远心齿轮分别固连于臂轴套管的两端。远心齿轮与叶齿轮啮合，远心齿轮与叶齿轮的传动比为3∶1。主轴的靠近左端的部分与所有转叶的转臂垂直固连。所有转臂都处于同一纵向铅垂面内。主轴的右段靠近中心齿轮的部分与所有转叶的臂轴垂直固连。所有臂轴都处于同一纵向铅垂面内。所有转叶的近心齿轮都与中心齿轮啮合，中心齿轮与近心齿轮的传动比为1∶3。中心齿轮、近心齿轮、远心齿轮和叶齿轮均采用锥齿轮。组装转叶器时，确保其任一转叶的臂轴处于主轴正下方竖直位置时该转叶的叶片与该臂轴在同一横向铅垂面内，这样，由于中心齿轮固定不动，且中心齿轮与叶齿轮的传动比为1∶1，该转叶转到任意位置该转叶的叶片都处于竖直状态。左浮体和右浮体的作用是使转叶器能浮在水上，可通过调节左浮体和右浮体内的空气容量来调控浮力的大小，使主轴稍高于水面。翼板除起支撑作用外还起增加流速、保护转叶和配重的作用。由于翼板上表面凸出，会使上表面上方的水流速度增加，对转叶器而言会提高推动效率；该装置除左导杆立柱和右导杆立柱外会随着水位的升降而升降，当水位下降到较低位置时，翼板会先碰到江河底部，以免转叶碰到江河底部而损坏；通过改变翼板内填充物的位置和重量来配平该装置，使得该装置的重心基本落在过左导杆立柱和右导杆立柱的平面内。

该装置的工作原理是：因转叶器的所有叶片都处于竖直位置，且主轴稍高于水面，水从上游即前方流过来至下游，会推动主轴下方的转叶的叶片往后运动，在主轴下方转叶的带动下主轴上方的转叶会向前方运动，由于主轴上方的转叶的叶片基本上暴露在空气中，空气对它们的阻力较小。从左侧往右侧看，转叶器在水流的作用下逆时针旋转，从而带动发电机发电。由于翼板的作用，翼板上表面上方的水流较快，在快速水流的作用下，转叶器旋转得更快，效率更高。

该装置安装于流动的水中浮于水面，供发电使用。发电机发出的电由电缆输出，可就近处理并储存，然后直接给用电设备供电或并网。本装置发电稳定，使用方便，效率较高，且节能环保。

附图说明

图1是本发明一种浮于水面的水力发电装置的后视示意图；图2是图1的左视示意图；图3是放大了的带六个转叶的转叶器的左视示意简图；图4是转叶器的放大了的与主轴连接的与中心齿轮啮合的一个转叶的结构示意简图。

图中，1-左导杆立柱，2-右导杆立柱；3-左浮体，4-右浮体；31-左滑块，41-右滑块；5-左竖板，6-右竖板；7-转叶器，71-主轴，72-中心齿轮，73-转叶，73a、73b、73c、73d、73e和73f 为均匀分布于主轴周围的不同位置的转叶，731-臂轴，732-右叶轴，733-近心齿轮，734-臂轴套管，735-远心齿轮，736-叶齿轮，737-叶片，738-左叶轴，739-转臂；8-发电机；9-翼板；10-江河底部，11-水面；12-水流方向指示，13-转叶器的旋转方向指示。

具体实施方式

以下结合附图1~4对本发明加以具体说明。

一种浮于水面的水力发电装置，包括左导杆立柱1、右导杆立柱2、左滑块31、右滑块41、左浮体3、右浮体4、左竖板5、右竖板6、转叶器7、发电机8和翼板9。左竖板5、翼板9和右竖板6围成一个U形支架，左竖板5和右竖板6相互平行地纵向竖直布置，翼板9截面呈上凸下平翼型，翼板9下表面水平布置，即翼板9相对前方来流为零攻角。左浮体3固定安装在左竖板5的左侧；左滑块31固定安装在左浮体3的左侧；左导杆立柱1与左滑块31相连并竖直固定安装在江河底部10，左滑块31能沿左导杆立柱1上下灵活移动。右浮体4固定安装在右竖板6的右侧；右滑块41固定安装在右浮体4的右侧；右导杆立柱2与右滑块41相连并竖直固定安装在江河底部10，右滑块41能沿右导杆立柱2上下灵活移动。所述江河中的水是流动的，且水位较高能浮起该装置。左导杆立柱1和右导杆立柱2处于同一横向铅垂面内。发电机8安装在右竖板6右侧，发电机8带有保护罩，发电机8的防护等级为IP68。转叶器7的主轴71的右端与发电机8的输入轴直接相连或者通过齿轮增速器相连。转叶器7安装在左竖板5和右竖板6之间，确保转叶器7能灵活转动的情况下靠近翼板9安装。转叶器7包括主轴71、中心齿轮72和均匀分布在中心齿轮72周围的六个、七个或八个仅叶片737的安装角度不同的结构相同的转叶73。主轴71横向水平布置与左竖板5和右竖板6垂直。主轴71的左端通过轴承与左竖板5相连。中心齿轮72通过其右端头固定安装在右竖板6左侧。主轴71的靠右端部分通过轴承与中心齿轮72相连于中心齿轮72的中心孔内，主轴71在中心齿轮72的中心孔内能灵活转动。每个转叶73都包括臂轴731、右叶轴732、近心齿轮733、臂轴套管734、远心齿轮735、叶齿轮736、叶片737、左叶轴738和转臂739。叶片737为矩形刚性平板叶片。同一转叶73的各构件之间的结构关系是：左叶轴738横向水平布置，左叶轴738的右端通过轴承与叶片737相连于叶片737的左边正中位置，左叶轴738与叶片737处于同一平面内，左叶轴738的左端与转臂739垂直固连。右叶轴732与臂轴731垂直固连于右叶轴732的右端，右叶轴732与左叶轴738同轴地横向水平布置。左叶轴738、转臂739、右叶轴732和臂轴731处于同一平面内。右叶轴732的左端通过轴承与叶齿轮736相连，叶齿轮736能绕右叶轴732灵活转动。叶齿轮736通过其左端头与叶片737固连于叶片737的右边的正中位置。右叶轴732与叶片737在同一平面内。臂轴套管734通过轴承套装在臂轴731周围，臂轴731能在臂轴套管734内灵活转动。近心齿轮733和远心齿轮735分别固连于臂轴套管734的两端。远心齿轮735与叶齿轮736啮合，远心齿轮735与叶齿轮736的传动比为3∶1。主轴71的靠近左端的部分与所有转叶73的转臂739垂直固连。所有转臂739都处于同一纵向铅垂面内。主轴71的右段靠近中心齿轮72的部分与所有转叶73的臂轴731垂直固连。所有臂轴731都处于同一纵向铅垂面内。所有转叶73的近心齿轮733都与中心齿轮72啮合，中心齿轮72与近心齿轮733的传动比为1∶3。中心齿轮72、近心齿轮733、远心齿轮735和叶齿轮736均采用锥齿轮。组装转叶器7时，确保其任一转叶73的臂轴731处于主轴71正下方竖直位置时该转叶73的叶片737与该臂轴731在同一横向铅垂面内，这样，由于中心齿轮72固定不动，且中心齿轮72与叶齿轮736的传动比为1∶1，该转叶73转到任意位置该转叶73的叶片737都处于竖直状态。左浮体3和右浮体4的作用是使转叶器7能浮在水上，可通过调节左浮体3和右浮体4内的空气容量来调控浮力的大小，使主轴71稍高于水面11。翼板9除起支撑作用外还起增加流速、保护转叶73和配重的作用。由于翼板9上表面凸出，会使上表面上方的水流速度增加，对转叶器7而言会提高推动效率；该装置除左导杆立柱1和右导杆立柱2外会随着水位的升降而升降，当水位下降到较低位置时，翼板9会先碰到江河底部，以免转叶73碰到江河底部而损坏；通过改变翼板9内填充物的位置和重量来配平该装置，使得该装置的重心基本落在过左导杆立柱1和右导杆立柱2的平面内。

该装置的工作原理是：因转叶器7的所有叶片737都处于竖直位置，且主轴71高于水面11，水从上游即前方流过来至下游，会推动主轴71下方的转叶73a、73b和73c的叶片737往后运动，在主轴71下方转叶73a、73b和73c的带动下主轴71上方的转叶73d、73e和73f会向前方运动，由于主轴71上方的转叶73的叶片737基本上暴露在空气中，尽管主轴71上方的叶片737向前方运动，空气对它们的阻力也较小。从左侧往右侧看，转叶器7在水流的作用下逆时针旋转，从而带动发电机8发电。由于翼板9的作用，翼板9上表面上方的水流较快，在快速水流的作用下，转叶器7旋转得更快，效率更高。

Claims (6)

1.一种浮于水面的水力发电装置，其特征在于：包括左导杆立柱（1）、右导杆立柱（2）、左滑块（31）、右滑块（41）、左浮体（3）、右浮体（4）、左竖板（5）、右竖板（6）、转叶器（7）、发电机（8）和翼板（9）；左竖板（5）、翼板（9）和右竖板（6）围成一个U形支架，左竖板（5）和右竖板（6）相互平行地纵向竖直布置，翼板（9）截面呈上凸下平翼型，翼板（9）下表面水平布置；左浮体（3）固定安装在左竖板（5）的左侧；左滑块（31）固定安装在左浮体（3）的左侧；左导杆立柱（1）与左滑块（31）相连并竖直固定安装在江河底部（10），左滑块（31）能沿左导杆立柱（1）上下灵活移动；右浮体（4）固定安装在右竖板（6）的右侧；右滑块（41）固定安装在右浮体（4）的右侧；右导杆立柱（2）与右滑块（41）相连并竖直固定安装在江河底部（10），右滑块（41）能沿右导杆立柱（2）上下灵活移动；所述江河中的水是流动的，且水位较高能浮起该装置；左导杆立柱（1）和右导杆立柱（2）处于同一横向铅垂面内；发电机（8）安装在右竖板（6）右侧，发电机（8）带有保护罩；转叶器（7）的主轴（71）的右端与发电机（8）的输入轴直接相连或者通过齿轮增速器相连；转叶器（7）安装在左竖板（5）和右竖板（6）之间；转叶器（7）包括主轴（71）、中心齿轮（72）和均匀分布在中心齿轮（72）周围的六个、七个或八个仅叶片（737）的安装角度不同的结构相同的转叶（73）；主轴（71）横向水平布置与左竖板（5）和右竖板（6）垂直；主轴（71）的左端通过轴承与左竖板（5）相连；中心齿轮（72）固定安装在右竖板（6）左侧；主轴（71）的靠右端部分通过轴承与中心齿轮（72）相连于中心齿轮（72）的中心孔内，主轴（71）在中心齿轮（72）的中心孔内能灵活转动；每个转叶（73）都包括臂轴（731）、右叶轴（732）、近心齿轮（733）、臂轴套管（734）、远心齿轮（735）、叶齿轮（736）、叶片（737）、左叶轴（738）和转臂（739）；叶片（737）为矩形刚性平板叶片；左叶轴（738）横向水平布置，左叶轴（738）的右端通过轴承与叶片（737）相连于叶片（737）的左边正中位置，左叶轴（738）与叶片（737）处于同一平面内，左叶轴（738）的左端与转臂（739）垂直固连；右叶轴（732）与臂轴（731）垂直固连于右叶轴（732）的右端，右叶轴（732）与左叶轴（738）同轴地横向水平布置；左叶轴（738）、转臂（739）、右叶轴（732）和臂轴（731）处于同一平面内；右叶轴（732）的左端通过轴承与叶齿轮（736）相连，叶齿轮（736）能绕右叶轴（732）灵活转动；叶齿轮（736）与叶片（737）固连于叶片（737）的右边的正中位置；臂轴套管（734）通过轴承套装在臂轴（731）周围，臂轴（731）能在臂轴套管（734）内灵活转动；近心齿轮（733）和远心齿轮（735）分别固连于臂轴套管（734）的两端；远心齿轮（735）与叶齿轮（736）啮合，远心齿轮（735）与叶齿轮（736）的传动比为3∶1；主轴（71）的靠近左端的部分与所有转叶（73）的转臂（739）垂直固连；所有转臂（739）都处于同一纵向铅垂面内；主轴（71）的右段靠近中心齿轮（72）的部分与所有转叶（73）的臂轴（731）垂直固连；所有臂轴（731）都处于同一纵向铅垂面内；所有转叶（73）的近心齿轮（733）都与中心齿轮（72）啮合，中心齿轮（72）与近心齿轮（733）的传动比为1∶3；转叶（73）的臂轴（731）处于主轴（71）正下方竖直位置时该转叶（73）的叶片（737）与该臂轴（731）在同一横向铅垂面内；主轴（71）稍高于水面（11）。

2.根据权利要求1所述的一种浮于水面的水力发电装置，其特征在于：中心齿轮（72）、近心齿轮（733）、远心齿轮（735）和叶齿轮（736）均采用锥齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种浮于水面的水力发电装置，其特征在于：发电机（8）的防护等级为IP68。

4.根据权利要求1所述的一种浮于水面的水力发电装置，其特征在于：确保转叶器（7）能灵活转动的情况下转叶器（7）靠近翼板（9）安装。

5.根据权利要求1所述的一种浮于水面的水力发电装置，其特征在于：该装置的重心基本落在过左导杆立柱（1）和右导杆立柱（2）的平面内。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种浮于水面的水力发电装置，其特征在于：该装置安装于流动的水中浮于水面，供发电使用；发电机（8）发出的电由电缆输出，就近处理并储存，然后直接给用电设备供电或并网。