CN104976023B - 蜂窝式水轮发电机 - Google Patents

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Abstract

一种蜂窝式水轮发电机，包括至少两个水轮、发电机，所述水轮与发电机连接，所述发电机通过电缆送到电网，具体地，还包括蜂窝状载体、变速机构，所述蜂窝状载体设有容置室，其中容置室的数量与水轮数量对应一致，所述水轮设于容置室内并通过转轴固定，所述变速机构设有棘轮、传动机构、动力输出链，所述棘轮套接在转轴上，相邻的水轮通过传动机构与棘轮连接，所述动力输出链内设有棘轮，与动力输出链相邻的水轮通过传动机构和动力输出链连接，所述动力输出链与发电机连接。本发明具有不受水域限制，不需要建坝蓄水，在所有自然流态水域便能实现发电，且结构简单、制作成本低、发电量大等优点。

Description

蜂窝式水轮发电机
技术领域
本发明涉及发电机领域，尤指一种蜂窝式水轮发电机。
背景技术
随着社会经济的发展，电能已经成为了人们日常生活和工作中必不可少的能源。当前，我国电力的来源主要依靠火力发电和水力发电，其中火力发电是通过燃烧煤产生的热能驱动发电机转动发电，这种类型的发电机由于需要大量燃煤，容易造成雾霾，严重污染大气环境，而煤是不可再生能源，长期的燃煤发电显然与国家的节能环保政策不相符，不利于国家的可持续发展。
为适应国家节能环保政策，水力发电作为一种新能源技术备受关注。其原理是通过水的流动带动水轮转动发电，整个发电过程不会产生污染，国家对水力发电的发展及投入力度非常大。但是建造水力发电站受到地理条件的限制较大，仅在具有较大水位落差的水域上建坝蓄水才能实现发电，而建造大坝的工程规模大，结构复杂，成本极高，且占用的面积大，大规模的建造工程会对当地的生态环境风貌造成严重的破坏，另外现有的发电站中由于建造高坝提高水位，水流冲击能量大，发电机水轮的转速会很高，会阻断水流，因此会阻断生态鱼群的洄游，破坏流域的生态。
目前，全世界的水电领域对于没有水位落差的河流和江流中的自然流态水动能开发都是一个空白。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种不受水域限制，不需要建坝蓄水，在所有自然流态水域便能实现发电，且结构简单、制作成本低、发电量大的蜂窝式水轮发电机。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种蜂窝式水轮发电机，包括至少两个水轮、发电机，所述水轮与发电机连接，所述发电机通过电缆送到电网，具体地，还包括蜂窝状载体、变速机构，所述蜂窝状载体设有容置室，其中容置室的数量与水轮数量对应一致，所述水轮设于容置室内并通过转轴固定，所述变速机构设有棘轮、传动机构、动力输出链，所述棘轮套接在转轴上，相邻的水轮通过传动机构与棘轮连接，所述动力输出链内设有棘轮，与动力输出链相邻的水轮通过传动机构和动力输出链连接，所述动力输出链与发电机连接。
具体地，所述传动机构为链条，相邻的水轮通过链条套接在棘轮上连接，与动力输出链相邻的水轮通过链条套接在棘轮上与动力输出链连接。
具体地，所述传动机构为皮带，相邻的水轮通过皮带套接在棘轮上连接，与动力输出链相邻的水轮通过皮带套接在棘轮上与动力输出链连接。
具体地，所述传动机构为齿轮，相邻的水轮通过齿轮与棘轮啮合连接，与动力输出链相邻的水轮通过齿轮和棘轮啮合与动力输出链连接。
具体地，所述传动机构包括齿轮和传动轴，其中所述齿轮连接在传动轴的两端，传动轴两端的齿轮分别与相邻水轮的棘轮齿轮啮合，传动轴两端的齿轮分别与动力输出链的棘轮以及与动力输出链相邻的水轮的棘轮啮合。
具体地，所述水轮的直径相等。
具体地，所述水轮的直径不相等。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过设置蜂窝状载体，将多个直径相等或不相等的水轮像蜂窝一样设置安装在蜂窝状载体上，再将相邻的水轮通过变速机构将动力传到发电机，即相邻的水轮通过棘轮和传动机构连接，各水轮的动力叠加到动力输出链上，由动力输出链将动力传到发电机，只要将蜂窝载体设置在任何可流动的水域中，通过多个水轮的动力叠加即可实现高发电量，适用范围广，这正符合目前国家能源开发建设所提倡的“分布式电源”的特质，符合国家能源发展规划策略；
2.本发明结构简单，制造难度小，组装建设方便，成本低，通过采用变速机构使水轮动力叠加输出，通过多个体积小的水轮即可实现高发电量，不受地形的限制，不需大规模建坝蓄水便可实现较大的发电量，有效地填补具有自然流态江河等资源发电利用的空白，具有可观的经济效益且有效保护发电实施地的生态环境；
3.本发明以同样规格尺寸的水轮生产加工，省去了开发一电站一设计，一机组一设计，一机组一加工规范等繁琐问题，适合规模加工生产，从而有效降低生产成本。
4.本发明不完全阻断流域径流，因此不会阻断生态鱼群洄游，且水轮转速较低，对自然生态的影响少，能有效保护生态环境。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明内部结构示意图；
图3是本发明容置室结构示意图；
图4是本发明的系统框图。
附图标号说明：1-水轮；11-转轴；2-蜂窝状载体；21-容置室；3-棘轮；4-传动机构；5-动力输出链。
具体实施方式
请参阅图1-3所示，本发明关于一种蜂窝式水轮发电机，包括至少两个水轮1、发电机，所述水轮1与发电机连接，所述发电机通过电缆送到电网，具体地，还包括蜂窝状载体2、变速机构，所述蜂窝状载体2设有容置室21，其中容置室21的数量与水轮1数量对应一致，所述水轮1设于容置室21内并通过转轴11固定，所述变速机构设有棘轮3、传动机构4、动力输出链5，所述棘轮3套接在转轴11上，相邻的水轮11通过传动机构4与棘轮3连接，所述动力输出链5内设有棘轮3，与动力输出链4相邻的水轮1通过传动机构4和动力输出链5连接，所述动力输出链5与发电机连接。
相较于现有的技术，本发明通过把多个水轮1像蜂窝布置一样安装在蜂窝状载体2上，在将水轮1的动力通过棘轮3和传动机构4叠加，将叠加的动力传至动力输出链5，再由动力输出链5把动力传至发电机发出电能，因此将蜂窝载体设置在任何可流动的水域中即可实现高发电量，适用范围广，这正符合目前国家能源开发建设所提倡的“分布式电源”的特质，符合国家能源发展规划策略，且本发明结构简单，制造难度小，组装建设方便，成本低，不受地形的限制，不需大规模建坝蓄水便可实现较大的发电量，有效地对我国所有具有自然流态江河资源加以利用，具有可观的经济效益且能有效保护发电实施地的生态环境。
具体地，所述传动机构4为链条，相邻的水轮1通过链条套接在棘轮3上连接，与动力输出链5相邻的水轮1通过链条套接在棘轮3上与动力输出链5连接。
采用上述方案，链条作为常用的传动机构4，不需精密的加工和精密的配合，使用方便，生产成本低，可有效实现水轮1的动力叠加及将叠加的动力传至动力输出链5。
具体地，所述传动机构4为皮带，相邻的水轮1通过皮带套接在棘轮3上连接，与动力输出链5相邻的水轮1通过皮带套接在棘轮3上与动力输出链5连接。
采用上述方案，使用皮带作为传动机构4，生产成本更低，可实现水轮1间动力的平稳叠加及传动，且传动过程产生噪音小。
具体地，所述传动机构4为齿轮，相邻的水轮1通过齿轮与棘轮3啮合连接，与动力输出链5相邻的水轮1通过齿轮和棘轮3啮合与动力输出链5连接。
采用上述方案，齿轮具有传动精确，体积小、效率高、寿命长等优点，采用齿轮作为传动机构4，可有效地提高水轮1动力的叠加及传动的精度，提高发电率。
具体地，所述传动机构4包括齿轮和传动轴，其中所述齿轮连接在传动轴的两端，传动轴两端的齿轮分别与相邻水轮1的棘轮3齿轮啮合，传动轴两端的齿轮分别与动力输出链5的棘轮3以及与动力输出链5相邻的水轮1的棘轮3啮合。
采用上述方案，通过传动轴和齿轮配合的方式作为传动机构4，水轮1动力的叠加及传动的精度更高，可更加有效地提高发电效率，特别适用于流速较弱的地区实现小流速发电。
具体地，所述水轮1的直径相等。
具体地，所述水轮1的直径不相等。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的说明。
本发明适用范围广，可适合任何具有自然流态的江河流域，只需放置安装在自然流态的江河流域即可实现发电。通过棘轮3和传动机构4可以把各水轮1的动力叠加在一起，单个水轮1在水轮作用下转动，当动力输出链5的转速超过某个水轮1转速时，棘轮3会使得该水轮1脱离动力输出链5，当水轮1转速大于动力输出链5的行进速度时，该动力则会驱动动力输出链5，另外由于水具有柔性的原因，水轮1通过棘轮3和传动机构4把动力叠加在一起时，其瞬间的动力不会对整个发电系统造成破坏。
作为进一步的改进，由于蜂窝状载体2的容置室21部分可以让水流过，其余部分可以起到挡水的作用，在流速较大的水域，可通过加大水轮1的直径和容置室21的大小来减缓流速，增大发电量；如果水域流速低，可通过减少水轮1直径和容置室21的尺寸，加大蜂窝状载体2的面积，从而减少过水面积，使得流过水轮1的水速增加，从而提高水轮1转速，增大发电量。
作为进一步改进，可只让水轮1和蜂窝状载体2放置在水中，而变速机构和发电机则设置在水面以上，可节约大量的密封防水工作，降低成本。
作为进一步的改进，可根据河道的宽窄、水流流速的快慢进而对蜂窝状载体2内水轮1的个数和大小进行调节，从而更好更彻底的开发水动能，而不需要对原始河道进行大规模改造，另外可选择优化所开发的河段，提高发电机组的年利用小时数，提高发电量。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种蜂窝式水轮发电机，包括发电机和至少两个水轮，所述水轮与发电机连接，还包括蜂窝状载体、变速机构，所述蜂窝状载体设有容置室，其中容置室的数量与水轮数量对应一致，所述水轮设于容置室内并通过转轴固定，其特征在于，所述变速机构设有棘轮、传动机构、动力输出链，所述棘轮套接在转轴上，相邻的水轮通过传动机构与棘轮连接，所述动力输出链内设有棘轮，与动力输出链相邻的水轮通过传动机构和动力输出链连接，所述动力输出链与发电机连接，所述发电机通过电缆送到电网；
其中，所述传动机构为皮带，相邻的水轮通过皮带套接在棘轮上连接，与动力输出链相邻的水轮通过皮带套接在棘轮上与动力输出链连接；
或者，所述传动机构为链条，相邻的水轮通过链条套接在棘轮上连接，与动力输出链相邻的水轮通过链条套接在棘轮上与动力输出链连接；
或者，所述传动机构为齿轮，相邻的水轮通过齿轮与棘轮啮合连接，与动力输出链相邻的水轮通过齿轮和棘轮啮合与动力输出链连接；
或者，所述传动机构包括齿轮和传动轴，其中所述齿轮连接在传动轴的两端，传动轴两端的齿轮分别与相邻水轮的棘轮齿轮啮合，传动轴两端的齿轮分别与动力输出链的棘轮以及与动力输出链相邻的水轮的棘轮啮合；
所述水轮的直径相等或不相等。
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