CN104818689B - 齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于河道水土保持的装置，特别涉及一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置及其制造和施工方法，该齿轮传动水流消能、发电装置包括中心轴、动力板、切水板和发电机，中心轴横向设置在两个支架上，中心轴上设有动力板，动力板外端连接切水板，中心轴一端设有输出齿轮，输出齿轮与发电机齿轮齿合，所述的沉砂装置为设置在消能、发电装置下游的沉砂池，沉砂池设有监控器和捞砂设备，水流推动动力板使中心轴旋转带动发电机发电，同时切水板剪切水流改变水的流向，以达到消能作用，同时顺流的河砂沉淀在沉砂池内，监控器监测到沉砂池满后打开捞砂设备将河砂打捞上岸利用。

Description

齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置
技术领域
本发明涉及一种用于河道水土保持的装置，特别涉及一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置。
背景技术
丘陵山区水土流失非常严重，造成下游河床不断升高，甚至因此引起决堤，我国的黄河为典型案例。为此，国家花费大量的人力物力财力用于水土保持。目前，防治水土流失的方法主要有植被措施和工程措施，而减少水流对下游的冲刷也是工程措施的一部分，这就要对流水进行消能，特别是河流转弯处的水头直冲对岸处。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，该装置利用水的冲力让滚轮旋转，而滚轮上安装的切水板可以改变水的流向和减小水的冲击力，达到消能效果，并且可以发电等综合利用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，包括消能、发电装置和沉砂装置，消能、发电装置包括中心轴，动力板、切水板和发电机，沉砂装置包括沉砂池和捞砂设备，其特征在于：中心轴横向设置在两个支架上，中心轴上设有动力板，动力板外端连接切水板，中心轴一端设有输出齿轮，输出齿轮与发电机的齿轮啮合，支架下部设有固定块；所述的沉砂装置为设置在消能、发电装置下游的沉砂池，所述的沉砂池设有监控器和捞砂设备，水流推动动力板使中心轴旋转带动发电机发电，同时切水板剪切水流改变水的流向，以达到消能作用，同时顺流的河砂沉淀在沉砂池内，监控器监测到沉砂池满后打开捞砂设备。
进一步的优选方案，所述的动力板为两个梯形板组成的端面呈V形，并与中心轴圆心发散状设置数排，其与中心轴连接端为短边，其与切水板连接端为长边，其夹角为90°-135°。
进一步的优选方案，在所述的发电机下部设有支撑。
进一步的优选方案，所述的切水板为矩形板，固定在一排动力板的V形端头，使动力板形成V形腔。
进一步的优选方案，所述的支架为正三角形，在支架的上角设有轴承座，所述的中心轴两端设有轴承并卡设在所述的轴承座内，在所述的支架下部连接固定块。
进一步的优选方案，所述的沉砂池为矩形或圆形，沉砂池上壁设有监控器，沉砂池底部为向下的锥形底，所述的捞砂设备的进砂口设置在所述的锥形底部。
进一步的优选方案，所述的监控器设有中空的矩形或圆形腔，内部设有横板和与横板连接的电子开关，在横板上沉淀河砂达到一定重量时横板倾斜将河砂卸下并自动弹起复位，在沉砂池装满时，河砂顶住倾斜的横板，上面的河砂不能卸下，横板不能复位，电子开关发出捞砂信号。
进一步的优选方案，所述的捞砂设备为履带卷扬机或吸砂泵，所述的履带卷扬机或吸砂泵的进砂口设置在沉砂池的锥形底部，履带卷扬机在沉砂池内设置在管道内，可以预防河砂压住履带和防止水流冲走履带上的河砂，上面的河砂可以自动下落到履带上或者吸砂泵进砂口处。
本发明还公开了上述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置的制造方法，其特征包括如下步骤：
A消能、发电装置制作：
1)截取一段圆钢或钢管作中心轴，一般直径5-10cm，长度200-500cm；
2)以不锈钢钢板制作动力板：切割两块相同形状的直角梯形板，梯形板的短边长度同配套的中心轴直径，梯形板的长边长度是短边的2-3倍，梯形板高度为50-100cm，两块梯形板的直角边焊接在一起，其以直角边为轴线两边对称，夹角为90°-135°，焊接后一端大一端小，并端面呈V形；
3)以不锈钢钢板制作切水板：切水板为矩形，长度与动力板沿轴的长度一致，宽度为动力板大头即长边的长度一致；
4)支架制作：用角铁焊接成两个正三角支架，在支架的上角设置轴承座；
5)固定块制作：固定块为矩形体，采用水泥混凝土预制；
6)消能、发电装置的组装：将动力板以小头即短边沿中心轴焊接成3排，每排夹角为120°，两个相邻动力板之间距离根据需要设定，一般20-100cm，将切水板焊接在动力板外端，在中心轴两端设置轴承，然后设置在两个支架的轴承座内，在中心轴的凸出支架的一端设置输出齿轮，输出齿轮与设置在上部的发电机齿轮啮合，发电机下部支撑与支架固定连接，将支架固定在固定块上即可。
B沉砂装置制作：
1)沉砂池为矩形或圆形，沉砂池底部为向下的锥形底；
2)在监控器内部设置中空的矩形或圆形腔，在内部中间设置横板，横板一侧与侧壁弹性连接，在横板设置电子开关，在横板平行或倾斜卸下河砂时，开关不打开，在沉砂池河砂满时，倾斜的横板上面的河砂不能卸下，横板不能复位，电子开关打开发出捞砂信号；
3)捞砂设备为履带卷扬机或吸砂泵，将履带卷扬机或吸砂泵的进砂口设置在沉砂池的锥形底部，履带卷扬机在沉砂池内设置在管道内。
本发明还公开了上述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置的施工方法，其特征在于如下工艺和步骤：
1)在河道两侧或转弯处，根据需要将一至数组固定块设置在河床底部，将一套或数套齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置通过支架固定在固定块上，将配套的发电机设置在支撑上，支撑与支架固定连接，中心轴尾端的输出齿轮与设置在上部的发电机齿轮啮合，将发电机输出线连接存储设备或连接输出线路；
2)在一套或数套齿轮传动水流消能、发电装置的下游5-20米处设置沉砂装置，沉砂装置包括沉砂池和监控器和捞砂设备；捞砂设备为履带卷扬机或吸砂泵，将履带卷扬机或吸砂泵的进砂口设置在沉砂池的锥形底部，履带卷扬机在沉砂池内设置在管道内；
3)上游水流顺河道流下，在河道转弯处冲击本消能发电装置的V形动力板，因动力板夹角内角向着迎水面产生阻力，从而导致中心轴在水流中不断地旋转，在旋转过程中，切水板对水流进行切割，导致水流方向的改变，从而降低水流对河道两岸或对岸的冲刷能量，并且旋转的中心轴带动发电机产生电能，同时顺流的河砂沉淀在沉砂池内，监控器监测到沉砂池装满后打开履带卷扬机将河砂运送到岸上或打开吸砂泵将河砂泵送到岸上。
本发明的有益效果
1.可以通过水流冲击自动旋转，达到消能作用，减少对下游的冲刷，可以并排使用若干组，直到能量减少到设定值；
2.可以带动发电机组，把水的动能转变为电能；
3.可以将沉砂打捞上来利用，减少下游河床升高。
附图说明
图1是本发明的齿轮传动水流消能、发电装置的主视结构示意图；
图2是本发明中动力板的立体结构示意图；
图3是图1的右视结构示意图，图中带有支架与固定块连接结构示意；
图4是图1的俯视结构示意图；
图5是图1的立体结构示意图；
图6是本发明的应用示意图；
图7是本发明的沉砂池及履带卷扬机设置结构示意图；
图8是本发明的沉砂池及吸砂泵设置结构示意图；
图9是本发明的设置在沉砂池内的监控器结构示意图；
图10是图9的监控器打开状态结构示意图。
图中，1-中心轴，2-切水板，3-动力板，4-齿轮，5-发电机，6-支撑，7-输出齿轮，8-支架，9-固定块，10-沉砂池，11-监控器，12-履带卷扬机，13-管道，14-河砂，15-进砂口，16-吸砂泵，17-横板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例，参考附图：一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，包括消能、发电装置和沉砂装置，消能、发电装置包括中心轴1，动力板3、切水板2和发电机5，沉砂装置包括沉砂池10和捞砂设备，中心轴1横向设置在两个支架8上，中心轴1上设有动力板3，动力板3外端连接切水板2，中心轴1一端设有输出齿轮7，输出齿轮7与发电机5的齿轮4啮合，发电机5下部设有支撑6连接支架8，支架8为正三角形，在支架8的上角设有轴承座，中心轴1两端设有轴承并卡设在所述的轴承座内，在所述的支架8下部连接固定块9；所述的沉砂装置为设置在消能、发电装置下游的沉砂池10，所述的沉砂池10设有监控器11和捞砂设备，水流推动动力板3使中心轴1旋转带动发电机发电，同时切水板2剪切水流改变水的流向，以达到消能作用，同时顺流的河砂14沉淀在沉砂池10内，监控器11监测到沉砂池10满后打开捞砂设备。所述的动力板3为两个梯形板组成的端面呈V形，并与中心轴1圆心发散状设置数排，其与中心轴1连接端为短边，其与切水板2连接端为长边，其夹角为90°-135°。
进一步的，所述的切水板2为矩形板，固定在一排动力板3的V形端头，使动力板3形成V形腔。
进一步的优选方案，所述的沉砂池10为矩形或圆形，沉砂池10上壁设有监控器11，沉砂池10底部为向下的锥形底，所述的捞砂设备的进砂口15设置在所述的锥形底部；监控器11设有中空的矩形或圆形腔，内部设有横板17和与横板17连接的电子开关，在横板17上沉淀河砂14达到一定重量时横板17倾斜将河砂14卸下并自动弹起复位，在沉砂池10装满时，河砂14顶住倾斜的横板17，上面的河砂14不能卸下，横板17不能复位，电子开关发出捞砂信号；捞砂设备为履带卷扬机12或吸砂泵16，所述的履带卷扬机12或吸砂泵16的进砂口15设置在沉砂池10的锥形底部，履带卷扬机12在沉砂池10内设置在管道13内。
本实施例还公开了一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置的制造方法，其特征包括如下步骤：
A消能、发电装置制作：
1)截取一段圆钢或钢管作中心轴1，一般直径5-10cm，长度200-500cm；
2)以不锈钢钢板制作动力板3：切割两块相同形状的直角梯形板，梯形板的短边长度同配套的中心轴1直径，梯形板的长边长度是短边的2-3倍，梯形板高度为50-100cm，两块梯形板的直角边焊接在一起，其以直角边为轴线两边对称，夹角为90°-135°，焊接后一端大一端小，并端面呈V形；
3)以不锈钢钢板制作切水板2：切水板2为矩形，长度与动力板3沿轴的长度一致，宽度为动力板2大头即长边的长度一致；
4)支架制作：用角铁焊接成两个正三角支架8，在支架8的上角设置轴承座；
5)固定块制作：固定块9为矩形体，采用水泥混凝土预制；
6)消能、发电装置的组装：将动力板3以小头即短边沿中心轴1焊接成3排，每排夹角为120°，两个相邻动力板3之间距离根据需要设定，一般20-100cm，将切水板2焊接在动力板3外端，在中心轴1两端设置轴承，然后设置在两个支架8的轴承座内，在中心轴1的凸出支架8的一端设置输出齿轮7，输出齿轮7与设置在上部的发电机5齿轮4啮合，发电机5下部支撑6与支架8固定连接，将支架8固定在固定块9上即可；
B沉砂装置制作：
1)沉砂池10为矩形或圆形，沉砂池10底部为向下的锥形底；
2)在监控器11内部设置中空的矩形或圆形腔，在内部中间设置横板17，横板17一侧与侧壁弹性连接，在横板17设置电子开关，在横板17平行或倾斜卸下河砂14时，开关不打开，在沉砂池10河砂14满时，倾斜的横板17上面的河砂14不能卸下，横板17不能复位，电子开关打开发出捞砂信号；
3)捞砂设备为履带卷扬机12或吸砂泵16，将履带卷扬机12或吸砂泵16的进砂口15设置在沉砂池10的锥形底部，履带卷扬机12在沉砂池10内设置在管道13内。
本实施例还公开了一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置的施工方法，其特征在于如下工艺和步骤：
1)在河道两侧或转弯处，根据需要将一至数组固定块9设置在河床底部，将一套或数套齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置通过支架8固定在固定块9上，将配套的发电机5设置在支撑上，支撑6与支架8固定连接，中心轴1尾端的输出齿轮7与设置在上部的发电机齿轮4啮合，将发电机5输出线连接存储设备或连接输出线路；
2)在一套或数套齿轮传动水流消能、发电装置的下游5-20米处设置沉砂装置，沉砂装置包括沉砂池10和监控器11和捞砂设备；捞砂设备为履带卷扬机12或吸砂泵16，将履带卷扬机12或吸砂泵16的进砂口15设置在沉砂池10的锥形底部，履带卷扬机12在沉砂池10内设置在管道13内；
3)上游水流顺河道流下，在河道转弯处冲击本消能发电装置的V形动力板3，因动力板3夹角内角向着迎水面产生阻力，从而导致中心轴在水流中不断地旋转，在旋转过程中，切水板2对水流进行切割，导致水流方向的改变，从而降低水流对河道两岸或对岸的冲刷能量，并且旋转的中心轴1带动发电机5产生电能，同时顺流的河砂14沉淀在沉砂池10内，监控器11监测到沉砂池10装满后打开履带卷扬机12将河砂运送到岸上或打开吸砂泵16将河砂泵送到岸上，可以就行综合利用。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，该装置的旋转半径由水深决定。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，包括消能、发电装置和沉砂装置，消能、发电装置包括中心轴(1)、动力板(3)、切水板(2)和发电机(5)，沉砂装置包括沉砂池(10)和捞砂设备，其特征在于：中心轴(1)横向设置在两个支架(8)上，中心轴(1)上设有动力板(3)，动力板(3)外端连接切水板(2)，中心轴(1)一端设有输出齿轮(7)，输出齿轮(7)与发电机(5)的齿轮(4)啮合，支架(8)下部设有固定块(9)；所述的沉砂池(10)设置在消能、发电装置下游，沉砂池(10)设有监控器(11)和捞砂设备，水流推动动力板(3)使中心轴(1)旋转带动发电机发电，同时切水板(2)剪切水流改变水的流向，以达到消能作用，同时顺流的河砂(14)沉淀在沉砂池(10)内，监控器(11)监测到沉砂池(10)满后打开捞砂设备。
2.根据权利要求1所述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，其特征在于所述的动力板(3)为两个梯形板组成，动力板(3)端面呈V形，动力板(3)在中心轴(1)上设置数排，其与中心轴(1)连接端为短边，其与切水板(2)连接端为长边，其夹角为90°-135°。
3.根据权利要求1所述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，其特征在于所述的发电机(5)下部设有支撑(6)。
4.根据权利要求1所述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，其特征在于所述的切水板(2)为矩形板，固定在一排动力板(3)的V形端头，使动力板(3)形成V形腔。
5.根据权利要求1所述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，其特征在于所述的支架(8)为正三角形，在支架(8)的上角设有轴承座，所述的中心轴(1)两端设有轴承并卡设在所述的轴承座内，在所述的支架(8)下部连接固定块(9)。
6.根据权利要求1所述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，其特征在于所述的沉砂池(10)为矩形，沉砂池(10)上壁设有监控器(11)，沉砂池(10)底部为向下的锥形底，所述的捞砂设备的进砂口(15)设置在所述的锥形底部。
7.根据权利要求1或6所述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，其特征在于所述的监控器(11)设有中空的矩形或圆形腔，内部设有横板(17)和与横板(17)连接的电子开关，在横板(17)上沉淀河砂(14)达到一定重量时横板(17)倾斜将河砂(14)卸下并自动弹起复位，在沉砂池(10)装满时，河砂(14)顶住倾斜的横板(17)，上面的河砂(14)不能卸下，横板(17)不能复位，电子开关发出捞砂信号。
8.根据权利要求1或6所述的齿轮传动水流消能、发电、沉砂装置，其特征在于所述的捞砂设备为履带卷扬机(12)，所述的履带卷扬机(12)的进砂口(15)设置在沉砂池(10)的锥形底部，履带卷扬机(12)在沉砂池(10)内设置在管道(13)内。
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