CN105179144B - 履带式流水发电装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种履带式流水发电装置，包括若干块叶板，所述叶板在流水的推动下与传动机构连接进行单向环形传动，所述叶板与传动机构之间的连接端设置有用于实现叶板推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置，所述传动机构的输出端与发电机连接。该装置能够实现通过流水推动叶板，叶板带动传动机构、发电机发电，其中通过设置自锁装置，叶板在流水推动时始终与流向垂直，保证最大推水面积，增大发电效率，叶板在非流水推动时，自锁装置控制叶板倾斜成箭形，减小与流水的接触面积，降低水阻，提升传动效率；升降机构根据水位控制该装置的高低，使工作水位最佳。

Description

履带式流水发电装置及其使用方法

技术领域

本发明提供一种履带式流水发电装置及其使用方法，属于机械设备技术领域。

背景技术

目前的河流发电都是拦河筑坝，投资大，改变生态环境，船只航行不便，阻断鱼类回游，妨碍产卵等等。我们的发电系统是在古代水车的灵感上来发明设计的，古代水车通过河流的冲力来产生动力，带动水车旋转。但接受水流冲力的叶片不多，按水车30片叶片来算，有效受力最多两三片，效率低。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种履带式流水发电装置及其使用方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是一种履带式流水发电装置，包括若干块叶板，所述叶板在流水的推动下与传动机构连接进行单向环形传动，所述叶板与传动机构之间的连接端设置有用于实现叶板推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置，所述传动机构的输出端与发电机连接。

进一步的，所述传动机构还连接有用于根据水位调节叶板的高低的升降机构。

进一步的，所述叶板包括外框，所述外框的上部设置有若干个矩形气囊，所述外框的下部设置有重力板，所述外框的中部两端设置有用于与传动机构、自锁装置连接的轴。

进一步的，所述外框内部横竖设置有若干条横框、竖框，所述矩形气囊均匀分布在横框与竖框之间。

进一步的，所述自锁装置包括轴头、锁盖，所述轴头分别固连于所述轴的两端，所述轴头的外周套有用于与传动机构固连并一起传动的转筒，所述转筒的内圈往圆心处延伸有用于卡住轴头的凸缘，所述转筒的外周套有用于靠自重始终不随着传动机构的传动而转动的锁壳，所述转筒的外圈与锁壳的内圈之间还设置有锁止机构。

进一步的，所述锁止机构包括锁舌、锁套，所述转筒的外周轴向开设有用于安装锁套的锁套通槽，所述锁套通槽的轴向两端部开设有嵌设凹槽，所述锁套的两端部延伸有用于嵌入嵌设凹槽的凸块，所述锁套在完全位于锁套通槽内部时所述凸块的下表面与嵌设凹槽的上表面之间留有空隙，所述锁套上开设有安装锁舌的锁舌槽，所述锁舌与锁套之间经凹槽、凸块互相嵌设，所述锁舌穿过锁套通槽置于锁舌槽内，所述锁舌与锁舌槽的连接端、锁套与锁套通槽的连接端均设置有若干弹簧。

进一步的，所述轴头在当锁舌凸起插入转筒的内圈时卡在凸缘与锁舌之间，所述锁舌的一边是弧形面，一边是垂直面，所述锁壳的底部为加厚的厚壁，所述锁壳的内部开设有用于转筒转动时锁套弹出锁套通槽的轨道，所述轨道由圆弧段A、圆弧段B组成，所述圆弧段A的直径与转筒的外径一致，所述圆弧段B的外径大于转筒的外径，所述圆弧段A位于锁壳的底部，所述圆弧段A与圆弧段B之间的连接端沿着转筒的旋转方向依次设置有沿径向的断崖式阶梯、弧线形的滑道，所述锁壳的端面设置有锁盖。

进一步的，所述传动机构包括主动水轮、从动水轮，所述主动水轮与从动水轮的外周均包括水轮齿，所述水轮齿的边缘在主动水轮与从动水轮转向侧的高度大于另一侧的高度，所述主动水轮与从动水轮外周的水轮齿上啮合有链条，所述叶板连接在链条上。

进一步的，所述链条包括内链板、外链板，所述内链板与外链板之间经销轴铰接，所述销轴嵌设于水轮齿上，所述转筒与内链板、外链板固连，所述内链板与外链板上还设置有用于当叶板单向旋转至倾斜位置时暂时定位叶板的挡块，所述内链板与叶板之间还设置有用于保持叶板端部齐平的垫筒。

一种履带式流水发电装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）利用升降机构将叶板、传动机构一起置于流水内并调节叶板、传动机构的高低；

（2）传动机构下方的叶板在自锁装置的锁止下始终与流水流向垂直，流水推动叶板，叶板带动相连接的传动机构传动，传动机构带动发电机发电；

（3）传动机构下方的叶板逐渐转动至传动机构上方，此时自锁装置控制叶板单向旋转至倾斜，当叶板倾斜至极限时挡块定位住叶板，传动机构上方的叶板倾斜传动；

（4）传动机构上方的叶板逐渐转动至传动机构下方，此时自锁装置控制叶板单向旋转至与流水流向垂直并锁住叶板不动，流水继续推动传动机构下方的叶板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该装置能够实现通过流水推动叶板，叶板带动传动机构、发电机发电，其中通过设置自锁装置，叶板在流水推动时始终与流向垂直，保证最大推水面积，增大发电效率，叶板在非流水推动时，自锁装置控制叶板倾斜成箭形，减小与流水的接触面积，降低水阻，提升传动效率；升降机构根据水位控制该装置的高低，使工作水位最佳。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为该发明的结构示意图；

图2为叶板与链条的连接结构示意图一；

图3为叶板与链条的连接结构示意图二；

图4为叶板与链条的连接结构示意图三；

图5为主动水轮、升降机构、发电机的连接示意图；

图6为销轴与水轮齿的连接示意图；

图7为主动水轮的侧视图；

图8为叶板的结构示意图；

图9为自锁装置的结构示意图一；

图10为自锁装置的爆炸视图；

图11为自锁装置的结构示意图二；

图12为自锁装置的结构示意图三；

图13为转筒的结构示意图；

图14为锁止机构的爆炸视图；

图15为锁套的结构示意图；

图16为锁舌的结构示意图；

图17为转筒、锁止机构的装配示意图；

图18为该发明的工作状态示意图；

图19为图18中A处的自锁装置工作状态示意图；

图20为图18中B处的自锁装置工作状态示意图；

图21为图18中C处的自锁装置工作状态示意图；

图22为图18中D处的自锁装置工作状态示意图；

图23为图18中E处的自锁装置工作状态示意图；

图24为图18中F处的自锁装置工作状态示意图一；

图25为图18中F处的自锁装置工作状态示意图二；

图26为图18中G处的自锁装置工作状态示意图；

图中：

1-叶板；2-传动机构；3-自锁装置；4-发电机；5-升降机构；6-外框；7-矩形气囊；8-重力板；9-轴；10-横框；11-竖框；12-轴头；13-锁盖；14-转筒；15-凸缘；16-锁壳；17-锁止机构；18-锁舌；19-锁套；20-锁套通槽；21-嵌设凹槽；22-凸块；23-锁舌槽；24-凹槽；25-弹簧；26-轨道；27-圆弧段A；28-圆弧段B；29-断崖式阶梯；30-弧线形的滑道；31-垫筒；32-主动水轮；33-从动水轮；34-水轮齿；35-链条；36-内链板；37-外链板；38-销轴；39-挡块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1～26所示，一种履带式流水发电装置，包括若干块叶板1，所述叶板在流水的推动下与传动机构2连接进行单向环形传动，所述叶板与传动机构之间的连接端设置有用于实现叶板推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置3，所述传动机构的输出端与发电机4连接。

在本实施例中，所述传动机构还连接有用于根据水位调节叶板的高低的升降机构5，使水车在最佳水位工作。

在本实施例中，所述叶板包括外框6，所述外框的上部设置有若干个矩形气囊7，所述外框的下部设置有重力板8，所述外框的中部两端设置有用于与传动机构、自锁装置连接的轴9，使叶板在流水推力下上下部平衡受力；重力板使叶板下重上轻；矩形气囊在水里减轻叶板重量，也起到下重上轻作用，使得叶板在水里垂直竖立。

在本实施例中，所述外框内部横竖设置有若干条横框10、竖框11，所述矩形气囊均匀分布在横框与竖框之间。

在本实施例中，所述自锁装置包括轴头12、锁盖13，所述轴头分别固连于所述轴的两端，所述轴头的外周套有用于与传动机构固连并一起传动的转筒14，所述转筒的内圈往圆心处延伸有用于卡住轴头的凸缘15，所述转筒的外周套有用于靠自重始终不随着传动机构的传动而转动的锁壳16，所述转筒的外圈与锁壳的内圈之间还设置有锁止机构17。

在本实施例中，所述锁止机构包括锁舌18、锁套19，所述转筒的外周轴向开设有用于安装锁套的锁套通槽20，所述锁套通槽的轴向两端部开设有嵌设凹槽21，所述锁套的两端部延伸有用于嵌入嵌设凹槽的凸块22，所述锁套在完全位于锁套通槽内部时所述凸块的下表面与嵌设凹槽的上表面之间留有空隙，所述锁套上开设有安装锁舌的锁舌槽23，所述锁舌与锁套之间经凹槽24、凸块22互相嵌设，所述锁舌穿过锁套通槽置于锁舌槽内，所述锁舌与锁舌槽的连接端、锁套与锁套通槽的连接端均设置有若干弹簧25。

在本实施例中，所述轴头在当锁舌凸起插入转筒的内圈时卡在凸缘与锁舌之间，所述锁舌的一边是弧形面，一边是垂直面，所述锁壳的底部为加厚的厚壁，所述锁壳的内部开设有用于转筒转动时锁套弹出锁套通槽的轨道26，所述轨道由圆弧段A27、圆弧段B28组成，所述圆弧段A的直径与转筒的外径一致，所述圆弧段B的外径大于转筒的外径，所述圆弧段A位于锁壳的底部，所述圆弧段A与圆弧段B之间的连接端沿着转筒的旋转方向依次设置有沿径向的断崖式阶梯29、弧线形的滑道30，所述锁壳的端面设置有锁盖13。

在本实施例中，所述传动机构包括主动水轮32、从动水轮33，所述主动水轮与从动水轮的外周均包括水轮齿34，所述水轮齿的边缘在主动水轮与从动水轮转向侧的高度大于另一侧的高度，便于水轮齿更好的受力与避免时间久了打滑，所述主动水轮与从动水轮外周的水轮齿上啮合有链条35，所述叶板连接在链条上。

在本实施例中，所述链条包括内链板36、外链板37，所述内链板与外链板之间经销轴38铰接，所述销轴嵌设于水轮齿上，所述转筒与内链板、外链板固连，所述内链板与外链板上还设置有用于当叶板单向旋转至倾斜位置时暂时定位叶板的挡块39，所述内链板与叶板之间还设置有用于保持叶板端部齐平的垫筒31。

在本实施例中，转筒和内链板、外链板焊接成整体，内链板、外链板在整个循环当中旋转，转筒一起转；当轴头从锁舌的弧形面这边旋转过来，对锁舌产生向下压力，锁舌往下缩回；轴头继续旋转，当轴头一侧转到转筒的凸缘处卡住时，不再转了，这时轴头另一侧过了锁舌位置，锁舌没有外压，底部弹簧马上把锁舌顶出，锁舌另一边的垂直面正好卡住轴头，完全锁死轴头，这时与轴头一体的轴、叶板和转筒一体的内链板、外链板呈相互垂直的十字型；锁套两侧有弹簧，当锁套底部悬空时把锁套往下顶，锁套底下两侧的凸块卡在嵌设凹槽里，当弹簧往下顶时，凸块往下滑顶到嵌设凹槽的下边卡住，锁套往下伸出不动，锁舌也被锁套往下拉回，轴头处于解锁状态，解锁后轴头可以往回自由旋转。

在本实施例中，锁壳可自由转动，在设计中，锁壳下重上轻，锁壳底部在重力的作用下，始终保持垂直向下；锁壳底部以圆弧段A分两边，一边是弧线形的滑道，起锁套滑压回转筒里的作用，一边是径向的断崖式阶梯，当转筒里的锁套转到此位置时，锁套底下悬空，没有外力顶住，弹簧把锁套往下顶出；在自锁装置里：转筒在整个循环转动中，始终在运动旋转；轴头在整个工作过程中是被动旋转和锁死不动；锁套是自由转动。

在本实施例中，叶板在水下理论上和水流面要始终保持垂直，使得叶板面积最大化的接受水流推力，带动主动水轮、从动水轮转动；当转到上面时，考虑到空气阻力，叶板从侧面看呈半箭头型，成半侧卧姿势，减少空气阻力；自锁装置的具体工作原理为：从传动机构下方开始，自锁装置锁住轴头，轴头一体的叶板和转筒一体的链条相互垂直；当循环到从动水轮处，链条带着转筒转，锁壳由于重力原因底部始终垂直向下，转筒里的锁套转过锁壳底部的断崖式阶梯处，锁套底下悬空没有外力顶住，弹簧把锁套往下顶出，锁套往下顶出同时也把锁舌往下拉动，锁舌缩回至锁套通槽，这时自锁装置处于解锁状态，自锁装置一解锁，叶板由于下重上轻，由于重力关系，变成垂直直立；当链条继续旋转到和叶板成要求的度数时，链条上的挡块正好阻挡住叶板上半部分的边框，这时叶板被扣住后，叶板只能跟着链条一起旋转；循环到上面时，叶板变成：叶板上部变成前下位，后部变成后上位，呈斜卧式，这样往前循环转动时，减少空气阻力；当又循环转到主动水轮时，往下循环转时，位于上方的叶板下部因为重力往下掉，轴头旋转到卡在转筒的凸缘处，这时叶板跟链条又呈十字垂直关系，又跟着链条旋转；当转筒转到锁壳弧线形的滑道，随着旋转，弧线形的滑道逐步把转筒里的锁套往转筒里推，锁套内的弹簧同时也把锁舌往转筒圆心方向顶，锁舌完全锁死轴头；继续往下循环，进入水里，由于轴头锁死，叶板进入水里始终和链条垂直，直到完全入水完成一工作循环。

一种履带式流水发电装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）利用升降机构将叶板、传动机构一起置于流水内并调节叶板、传动机构的高低；

（2）传动机构下方的叶板在自锁装置的锁止下始终与流水流向垂直，流水推动叶板，叶板带动相连接的传动机构传动，传动机构带动发电机发电；

（3）传动机构下方的叶板逐渐转动至传动机构上方，此时自锁装置控制叶板单向旋转至倾斜，当叶板倾斜至极限时挡块定位住叶板，传动机构上方的叶板倾斜传动；

（4）传动机构上方的叶板逐渐转动至传动机构下方，此时自锁装置控制叶板单向旋转至与流水流向垂直并锁住叶板不动，流水继续推动传动机构下方的叶板。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种履带式流水发电装置，其特征在于：包括若干块叶板，所述叶板在流水的推动下与传动机构连接进行单向环形传动，所述叶板与传动机构之间的连接端设置有用于实现叶板推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置，所述传动机构的输出端与发电机连接；所述叶板包括外框，所述外框的上部设置有若干个矩形气囊，所述外框的下部设置有重力板，所述外框的中部两端设置有用于与传动机构、自锁装置连接的轴；所述自锁装置包括轴头、锁盖，所述轴头分别固连于所述轴的两端，所述轴头的外周套有用于与传动机构固连并一起传动的转筒，所述转筒的内圈往圆心处延伸有用于卡住轴头的凸缘，所述转筒的外周套有用于靠自重始终不随着传动机构的传动而转动的锁壳，所述转筒的外圈与锁壳的内圈之间还设置有锁止机构。

2.根据权利要求1所述的履带式流水发电装置，其特征在于：所述传动机构还连接有用于根据水位调节叶板的高低的升降机构。

3.根据权利要求1所述的履带式流水发电装置，其特征在于：所述外框内部横竖设置有若干条横框、竖框，所述矩形气囊均匀分布在横框与竖框之间。

4.根据权利要求1所述的履带式流水发电装置，其特征在于：所述锁止机构包括锁舌、锁套，所述转筒的外周轴向开设有用于安装锁套的锁套通槽，所述锁套通槽的轴向两端部开设有嵌设凹槽，所述锁套的两端部延伸有用于嵌入嵌设凹槽的凸块，所述锁套在完全位于锁套通槽内部时所述凸块的下表面与嵌设凹槽的上表面之间留有空隙，所述锁套上开设有安装锁舌的锁舌槽，所述锁舌与锁套之间经凹槽、凸块互相嵌设，所述锁舌穿过锁套通槽置于锁舌槽内，所述锁舌与锁舌槽的连接端、锁套与锁套通槽的连接端均设置有若干弹簧。

5.根据权利要求4所述的履带式流水发电装置，其特征在于：所述轴头在当锁舌凸起插入转筒的内圈时卡在凸缘与锁舌之间，所述锁舌的一边是弧形面，一边是垂直面，所述锁壳的底部为加厚的厚壁，所述锁壳的内部开设有用于转筒转动时锁套弹出锁套通槽的轨道，所述轨道由圆弧段A、圆弧段B组成，所述圆弧段A的直径与转筒的外径一致，所述圆弧段B的外径大于转筒的外径，所述圆弧段A位于锁壳的底部，所述圆弧段A与圆弧段B之间的连接端沿着转筒的旋转方向依次设置有沿径向的断崖式阶梯、弧线形的滑道，所述锁壳的端面设置有锁盖。

6.根据权利要求5所述的履带式流水发电装置，其特征在于：所述传动机构包括主动水轮、从动水轮，所述主动水轮与从动水轮的外周均包括水轮齿，所述水轮齿的边缘在主动水轮与从动水轮转向侧的高度大于另一侧的高度，所述主动水轮与从动水轮外周的水轮齿上啮合有链条，所述叶板连接在链条上。

7.根据权利要求6所述的履带式流水发电装置，其特征在于：所述链条包括内链板、外链板，所述内链板与外链板之间经销轴铰接，所述销轴嵌设于水轮齿上，所述转筒与内链板、外链板固连，所述内链板与外链板上还设置有用于当叶板单向旋转至倾斜位置时暂时定位叶板的挡块，所述内链板与叶板之间还设置有用于保持叶板端部齐平的垫筒。

8.一种履带式流水发电装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用升降机构将叶板、传动机构一起置于流水内并调节叶板、传动机构的高低；

（2）传动机构下方的叶板在自锁装置的锁止下始终与流水流向垂直，流水推动叶板，叶板带动相连接的传动机构传动，传动机构带动发电机发电；

（3）传动机构下方的叶板逐渐转动至传动机构上方，此时自锁装置控制叶板单向旋转至倾斜，当叶板倾斜至极限时挡块定位住叶板，传动机构上方的叶板倾斜传动；

（4）传动机构上方的叶板逐渐转动至传动机构下方，此时自锁装置控制叶板单向旋转至与流水流向垂直并锁住叶板不动，流水继续推动传动机构下方的叶板。