CN105386925A - 一种外齿啮合平板叶片水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，属发电设备技术领域，包括齿轮、带齿环形平板桨叶、定位轴、方管、飞轮、动力传递装置和发电机。齿轮安装在方管的左侧，齿轮轴竖向布置，定位轴与齿轮轴平行，定位轴布置于方管的左侧板的右侧，定位轴上下两端分别安装在顶板和底板上；带齿环形平板叶片安装在方管内并套装在定位轴上。带齿环形平板叶片两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮。顶板下表面安装了导轨，导轨的外周呈半圆形。飞轮固定安装在齿轮轴的上端。齿轮轴和发电机之间靠动力传递装置连接。带齿环形平板叶片在流水的作用下会连续不断地作半圆周运动，从而驱动发电机发电，发电机发出的电经处理后储存、上网或直接供给当地用户使用。

Description

一种外齿啮合平板叶片水力发电装置
技术领域
一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，属发电设备技术领域，尤其涉一种水力发电装置。
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。
发明内容
本发明的目的是克服传统的水力发电技术的一些不足，发明一种效率较高的方便分散使用的结构简单的外齿啮合平板叶片水力发电装置。本发明也是对水力发电技术一个补充。
一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，包括齿轮、带齿环形平板桨叶、定位轴、方管、飞轮、动力传递装置和发电机。方管包括左侧板、底板、右侧板和顶板，左侧板纵向竖直布置，右侧板与左侧板平行，顶板和底板都水平布置。齿轮安装在方管的左侧，齿轮轴竖向布置，定位轴与齿轮轴平行，定位轴布置于方管的左侧板的右侧，定位轴上下两端分别安装在顶板和底板上，定位轴的周围镶有数个减摩滚珠或滚针，或者在定位轴上套装滚筒或轴承。带齿环形平板桨叶包括两块平行的平板和两端的半圆弧形体，带齿环形平板桨叶的外周围带有一圈能与齿轮相啮合的齿，带齿环形平板桨叶安装在方管内并套装在定位轴上。定位轴的最大外径稍小于带齿环形平板桨叶的两块平行的平板之间的间距。左侧板的中部开有方孔，齿轮在该方孔处与带齿环形平板桨叶的齿啮合。齿轮轴的轴线和定位轴的轴线处于同一横向竖直面内。带齿环形平板桨叶两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮。方管的顶板下表面安装了导轨，导轨的外周呈半圆形。导轨的作用是限制带齿环形平板桨叶的顶部的两个导轮只能在导轨的周围运动，除定位轴附近区域外，其它位置带齿环形平板桨叶的顶部的两个导轮沿着导轨的外周作半圆运动。定位轴和左侧板之间的间隙能确保带齿环形平板桨叶在方管内灵活地作半圆周运动。左侧板的右侧面位于带齿环形平板桨叶的齿的位置开有一条水平槽，带齿环形平板桨叶的齿在该水平槽中经过。飞轮固定安装在齿轮轴的上端。齿轮轴和发电机之间靠动力传递装置连接。动力传递装置采用链传动机构或带传动机构。飞轮的作用是使带齿环形平板叶片能顺利地从纵向最后位置直线前行至纵向最前位置。
本发明一种外齿啮合平板叶片水力发电装置是这样产生有益效果的：将所述外齿啮合平板叶片水力发电装置安装在流动的水中，飞轮和发电机露出水面，方管的开口方向与水流方向一致。假设起初位置为：带齿环形平板叶片处于纵向最前位置，即带齿环形平板叶片的后端的内壁紧密定位轴，带齿环形平板叶片的前端处于最前端，带齿环形平板叶片的左侧面紧贴左侧板的右侧面。从上往下俯视所述外齿啮合平板叶片水力发电装置，在流水的推动下，带齿环形平板叶片在方管内会作半圆周运动，带动齿轮、齿轮轴和飞轮逆时针旋转，即带齿环形平板叶片在纵向最前位置绕定位轴轴线转动半周后到达纵向最后位置，然后在飞轮的惯性的作用下直线前行至纵向最前位置，接下来带齿环形平板叶片又在流水的推动下继续绕定位轴轴线顺时针转动半周，然后又在飞轮的作用下直线前行至纵向最前位置，即回到了起初位置。接下来周期性地重复上述过程。这样，带齿环形平板叶片会连续不断地在方管内作半圆周运动，从而驱动齿轮轴连续转动，动力通过动力传递装置传递给发电机，发电机运行发电，发电机发出的电经处理后储存、上网或直接供给当地用户使用。
为使所述外齿啮合平板叶片水力发电装置的效率较高，带齿环形平板叶片的高宽比的比值在0.5~2之间。带齿环形平板叶片的高宽比是带齿环形平板叶片的高度和宽度的比。
为减少带齿环形平板叶片在方管中运动时带齿环形平板叶片的底部与方管的底板的上表面之间的摩擦，带齿环形平板叶片的底部镶有减摩滚珠，或者在定位轴上套一个耐磨平垫片，耐磨平垫片位于方管的底板的上表面上并垫于带齿环形平板叶片的底部；带齿环形平板叶片的密度稍大于水的密度，其范围在1050~1200kg/m3之间。
为减小带齿环形平板叶片的外表面与方管的左侧板的右侧面之间的摩擦，左侧板的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。
为了能达到高效节能，带齿环形平板叶片的宽度稍小于左侧板的右侧面到右侧板的左侧面之间的距离；带齿环形平板叶片的高度稍小于导轨的下表面到底板的上表面之间的距离。
为防止鱼、水草甚至泥沙等杂物进入方管内，在方管的前端安装滤网，或者前端和后端都安装滤网。
附图说明
图1是本发明一种外齿啮合平板叶片水力发电装置的后视示意图；图2是图1的俯视示意图；图3是带齿环形平板叶片在方管中的运动示意简图；图4是导轨和导轮位置关系示意图。
图中，1-齿轮轴；2-齿轮；3-带齿环形平板桨叶，31-表示带齿环形平板桨叶处于纵向最前位置，32-表示带齿环形平板桨叶处于横向位置，33-表示带齿环形平板桨叶处于纵向最后位置，34-带齿环形平板桨叶的转动方向指示，35-带齿环形平板桨叶的前行方向指示，36-带齿环形平板桨叶的齿；4-定位轴，41-耐磨平垫片；5-导轨；6-方管，61-左侧板，62-底板，63-右侧板，64-顶板；7-滤网；8-水流方向指示；9-导轮，91-导轮沿导轨作圆弧形运动的方向指示，92-导轮沿导轨外周直线前行指示，93-导轮绕定位轴做弧形运动的方向指示；10-飞轮；11-动力传递装置；12-发电机。
具体实施方式
现结合附图对本发明加以说明：一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，包括齿轮2、带齿环形平板桨叶3、定位轴4、方管6、飞轮10、动力传递装置11和发电机12。方管6包括左侧板61、底板62、右侧板63和顶板64，左侧板61纵向竖直布置，右侧板63与左侧板61平行，顶板64和底板62都水平布置。齿轮2安装在方管6的左侧，齿轮轴1竖向布置，定位轴4与齿轮轴1平行，定位轴4布置于左侧板61的右侧，定位轴4上下两端分别安装在顶板64和底板62上，定位轴4的周围镶有数个减摩滚珠或滚针，或者在定位轴4上套装滚筒或轴承。带齿环形平板桨叶3包括两块平行的平板和两端的半圆弧形体，带齿环形平板桨叶3的外周围带有一圈能与齿轮2相啮合的齿，带齿环形平板叶片3的高宽比为1.3∶1，带齿环形平板叶片3的密度稍大于水的密度。带齿环形平板桨叶2安装在方管6内并套装在定位轴4上。定位轴4的最大外径稍小于带齿环形平板桨叶3的两块平行的平板之间的间距。左侧板61的中部开有方孔，齿轮2在该方孔处与带齿环形平板桨叶3的齿啮合。齿轮轴1的轴线和定位轴4的轴线处于同一横向竖直面内。带齿环形平板桨叶3两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮9。顶板64下表面安装了导轨5，导轨5的外周呈半圆形。导轨5的作用是限制带齿环形平板桨叶3的顶部的两个导轮9只能在导轨5的周围运动，除定位轴4附近区域外，其它位置带齿环形平板桨叶3的顶部的两个导轮9沿着导轨5的外周作半圆运动。定位轴4和左侧板61之间的间隙能确保带齿环形平板桨叶3在方管6内灵活地作半圆周运动。左侧板61的右侧面位于带齿环形平板桨叶3的齿的位置开有一条水平槽，带齿环形平板桨叶3的齿在该水平槽中经过。飞轮10固定安装在齿轮轴1的上端。齿轮轴1和发电机12之间靠动力传递装置11连接。动力传递装置11采用带传动机构。飞轮10的作用是使带齿环形平板叶片3能顺利地从纵向最后位置直线前行至纵向最前位置。方管6的前端安装了滤网7。定位轴4上套了一个耐磨平垫片41，耐磨平垫片41位于底板62的上表面上并垫于带齿环形平板叶片3的底部。
所述外齿啮合平板叶片水力发电装置是这样工作的：将所述外齿啮合平板叶片水力发电装置安装在流动的水中，飞轮10、动力传递装置11和发电机12都露出水面，方管6的开口方向与水流方向一致。假设起初位置为：带齿环形平板叶片3处于纵向最前位置，即带齿环形平板叶片3的后端的内壁紧密定位轴4，带齿环形平板叶片3的前端处于最前端，带齿环形平板叶片3的左侧面紧贴左侧板61的右侧面。从上往下俯视所述外齿啮合平板叶片水力发电装置，在流水的推动下，带齿环形平板叶片3在方管6内会作半圆周运动，带动齿轮2、齿轮轴1和飞轮10逆时针旋转，即带齿环形平板叶片3在纵向最前位置绕定位轴4轴线转动半周后到达纵向最后位置，然后在飞轮10的惯性的作用下直线前行至纵向最前位置，接下来带齿环形平板叶片3又在流水的推动下继续绕定位轴4轴线顺时针转动半周，然后又在飞轮10的作用下直线前行至纵向最前位置，即回到了起初位置。接下来周期性地重复上述过程。这样，带齿环形平板叶片3会连续不断地在方管6内作半圆周运动，从而驱动齿轮轴1连续转动，动力通过动力传递装置11传递给发电机12，发电机12运行发电，发电机12发出的电经处理后储存、上网或直接供给当地用户使用。
所述外齿啮合平板叶片水力发电装置有但不限于以下优点：环保；方便建分布式发电站；高效；发电稳定；适应性强，只要有足够流速的流水的水域即可安装发电。

Claims (5)

1.一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：包括齿轮（2）、带齿环形平板桨叶（3）、定位轴（4）、方管（6）、飞轮（10）、动力传递装置（11）和发电机（12）；方管（6）包括左侧板（61）、底板（62）、右侧板（63）和顶板（64），左侧板（61）纵向竖直布置，右侧板（63）与左侧板（61）平行，顶板（64）和底板（62）都水平布置；齿轮（2）安装在方管（6）的左侧，齿轮轴（1）竖向布置，定位轴（4）与齿轮轴（1）平行，定位轴（4）布置于左侧板（61）的右侧，定位轴（4）上下两端分别安装在顶板（64）和底板（62）上，定位轴（4）的周围镶有数个减摩滚珠或滚针，或者在定位轴（4）上套装滚筒或轴承；带齿环形平板桨叶（3）包括两块平行的平板和两端的半圆弧形体，带齿环形平板桨叶（3）的外周围带有一圈能与齿轮（2）相啮合的齿；带齿环形平板桨叶（2）安装在方管（6）内并套装在定位轴（4）上；定位轴（4）的最大外径小于带齿环形平板桨叶（3）的两块平行的平板之间的间距；左侧板（61）的中部开有方孔，齿轮（2）在该方孔处与带齿环形平板桨叶（3）的齿啮合；齿轮轴（1）的轴线和定位轴（4）的轴线处于同一横向竖直面内；带齿环形平板桨叶（3）两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮（9）；顶板（64）下表面安装了导轨（5），导轨（5）的外周呈半圆形；定位轴（4）和左侧板（61）之间的间隙能确保带齿环形平板桨叶（3）在方管（6）内灵活地作半圆周运动；左侧板（61）的右侧面位于带齿环形平板桨叶（3）的齿的位置开有一条水平槽，带齿环形平板桨叶（3）的齿在该水平槽中经过；飞轮（10）固定安装在齿轮轴（1）的上端；齿轮轴（1）和发电机（12）之间靠动力传递装置（11）连接；动力传递装置（11）采用带传动机构；飞轮（10）的作用是使带齿环形平板叶片（3）能顺利地从纵向最后位置直线前行至纵向最前位置。
2.根据权利要求1所述的一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：带齿环形平板叶片（3）的高宽比的比值在0.5~2之间。
3.根据权利要求1所述的一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：带齿环形平板叶片（3）的密度范围在1050~1200kg/m3之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：方管（6）的前端安装了滤网（7）。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种外齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：定位轴（4）上套了一个耐磨平垫片（41），耐磨平垫片（41）位于底板（62）的上表面上并垫于带齿环形平板叶片（3）的底部。
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