CN105402075B - 一种多叶片半转水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种多叶片半转水力发电装置，属发电设备技术领域，包括第一转叶机构、第二转叶机构、第三转叶机构、第四转叶机构、发电机、机架、左动力传递机构和右动力传递机构。四个转叶机构结构相同，它们从左至右横向排列于底板之上，它们的带齿环形平板叶片的相位各不相同。左带齿飞轮和右带齿飞轮分别安装在第二转叶机构和第三转叶机构的主轴的上端；左带齿飞轮与右带齿飞轮相啮合。发电机齿轮与右带齿飞轮啮合。第一转叶机构的主轴与第二转叶机构的主轴通过左动力传递机构相连；第四转叶机构的主轴与第三转叶机构的主轴通过右动力传递机构相连。所有的带齿环形平板叶片在流水的作用下会连续作半圆周运动，驱动发电机发电。

Description

一种多叶片半转水力发电装置
技术领域
一种多叶片半转水力发电装置，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多叶片半转水力发电装置。本发明也是对水力发电技术一个补充。
一种多叶片半转水力发电装置，包括第一转叶机构、第二转叶机构、第三转叶机构、第四转叶机构、发电机、机架、左动力传递机构和右动力传递机构。机架包括顶板和底板。底板和顶板水平布置。第一转叶机构、第二转叶机构、第三转叶机构、第四转叶机构四者结构相同，它们从左至右横向排列于底板之上。第一转叶机构、第二转叶机构、第三转叶机构、第四转叶机构四者的带齿环形平板叶片的相位各不相同，这样有利于它们的带齿环形平板叶片的直线前行。
第四转叶机构的具体结构是：第四转叶机构包括主轴、齿轮、带齿环形平板叶片和挡板。齿轮固定安装在主轴上，主轴竖向布置于挡板的右侧，主轴的上下两端分别通过轴承安装在顶板和底板上。带齿环形平板叶片包括两块平行的平板和两端的半圆弧形体，带齿环形平板叶片的内周带有一圈能与齿轮相啮合的齿，带齿环形平板叶片安装在顶板和底板之间并套装在主轴上与齿轮啮合。齿轮的最大外径小于带齿环形平板叶片的两块平板上的相对的齿尖之间的距离。主轴到挡板之间的距离能确保带齿环形平板叶片绕主轴的轴线作半圆周运动。
第二转叶机构和第三转叶机构背靠背布局，它们的朝向相反；第一转叶机构和第二转叶机构的朝向相同；第四转叶机构和第三转叶机构的朝向相同。左带齿飞轮安装在第二转叶机构的主轴的上端；右带齿飞轮安装在第三转叶机构的主轴的上端；左带齿飞轮与右带齿飞轮相啮合。左带齿飞轮与右带齿飞轮除了传递动力外，还起飞轮的作用，用来储能以便使带齿环形平板叶片直线前行。发电机安装于机架的上方，发电机齿轮安装在发电机输入轴上，发电机齿轮与右带齿飞轮啮合。第一转叶机构的主轴与第二转叶机构的主轴通过左动力传递机构相连；第四转叶机构的主轴与第三转叶机构的主轴通过右动力传递机构相连。左动力传递机构和右动力传递机构结构相同，它们采用链传动机构或带传动机构，或者采用齿轮组与轴组合机构。
本发明一种多叶片半转水力发电装置是这样产生有益效果的：将所述多叶片半转水力发电装置安装在流动的水中，发电机、左带齿飞轮和右带齿飞轮都露出水面，挡板平面与水流方向一致，机架的前端对准来流方向。第一转叶机构、第二转叶机构、第三转叶机构和第四转叶机构四者的工作原理相同。第四转叶机构是这样工作的：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齿与齿轮紧密啮合，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挡板的右侧面。从上往下俯视所述多叶片半转水力发电装置，在流水的推动下，带齿环形平板叶片在挡板的右边会作半圆周运动，带动齿轮和主轴顺时针旋转，即带齿环形平板叶片在纵向最前位置绕主轴轴线转动半周后到达纵向最后位置，由于第一转叶机构、第二转叶机构、第三转叶机构和第四转叶机构四者的叶片的相位不同，第四转叶机构的环形平板叶片转至纵向最后位置时，其它三个转叶机构中至少有一个叶片会被流水推着转动，故在其它转叶机构的作用下第四转叶机构的带齿环形平板叶片会直线前行至纵向最前位置，在左带齿飞轮和右带齿飞轮的惯性的作用下，带齿环形平板叶片也会直线前行。接下来带齿环形平板叶片又在流水的推动下继续绕主轴轴线顺时针转动半周，然后又在其它转叶机构和两个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作半圆周运动，从而驱动主轴连续转动。其它三个转叶机构的叶片也会在流水的作用下连续不断地作半圆周运动。第一转叶机构、第二转叶机构、第三转叶机构和第四转叶机构四者驱动发电机发电，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。
为减少带齿环形平板叶片的底部与底板的上表面之间的摩擦，在主轴上套一个耐磨平垫片，耐磨平垫片位于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在1050~1200kg/m3之间。
为减小带齿环形平板叶片的外表面与挡板的右侧面之间的摩擦，挡板的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。
为了带齿环形平板叶片能按标准半圆周运动，在顶板的下表面配置半圆形导轨且在带齿环形平板叶片的顶部配置导轮来限制带齿环形平板叶片按标准半圆周运动。
所述多叶片半转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。
附图说明
图1是本发明一种多叶片半转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是第四转叶机构的后视示意图；图4是图3的俯视示意图；图5是带齿环形平板叶片的运动示意简图。
图中，A-第一转叶机构，B-第二转叶机构，C-第三转叶机构，D-第四转叶机构；E-水流方向指示；F-发电机；G-机架，G1-顶板，G2-底板；H-左动力传递机构，I-右动力传递机构；J-发电机齿轮；K1-左带齿飞轮，K2-右带齿飞轮。属于第四转叶机构的标识：1-主轴；2-齿轮；3-带齿环形平板叶片，31-表示带齿环形平板叶片处于纵向最前位置，32-表示带齿环形平板叶片处于横向位置，33-表示带齿环形平板叶片处于纵向最后位置，34-带齿环形平板叶片的转动方向指示，35-带齿环形平板叶片的前行方向指示，36-带齿环形平板叶片的齿；4-耐磨平垫片；5-挡板。
具体实施方式
现结合附图对本发明加以说明：一种多叶片半转水力发电装置，包括第一转叶机构A、第二转叶机构B、第三转叶机构C、第四转叶机构D、发电机F、机架G、左动力传递机构H和右动力传递机构I。机架G包括顶板G1和底板G2。底板G2和顶板G1水平布置。第一转叶机构A、第二转叶机构B、第三转叶机构C、第四转叶机构D四者结构相同，它们从左至右横向排列于底板G2之上。第一转叶机构A、第二转叶机构B、第三转叶机构C、第四转叶机构D四者的带齿环形平板叶片的相位各不相同，这样有利于它们的带齿环形平板叶片的直线前行。
第四转叶机构D的具体结构是：第四转叶机构D包括主轴1、齿轮2、带齿环形平板叶片3和挡板5。齿轮2固定安装在主轴1上，主轴1竖向布置于挡板5的右侧，主轴1的上下两端分别通过轴承安装在顶板G1和底板G2上。带齿环形平板叶片3包括两块平行的平板和两端的半圆弧形体，带齿环形平板叶片3的内周带有一圈能与齿轮2相啮合的齿，带齿环形平板叶片3安装在顶板G1和底板G2之间并套装在主轴1上与齿轮2啮合。齿轮2的最大外径小于带齿环形平板叶片3的两块平板上的相对的齿尖之间的距离。主轴1到挡板5之间的距离能确保带齿环形平板叶片3绕主轴1的轴线作半圆周运动。为减少带齿环形平板叶片3的底部与底板G2的上表面之间的摩擦，在主轴1上套一个耐磨平垫片4，耐磨平垫片4位于底板G2的上表面上并垫于带齿环形平板叶片3的底部；带齿环形平板叶片3的密度在1050~1200kg/m3之间。为减小带齿环形平板叶片3的外表面与挡板5的右侧面之间的摩擦，挡板5的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。
第二转叶机构B和第三转叶机构C背靠背布局，它们的朝向相反；第一转叶机构A和第二转叶机构B的朝向相同；第四转叶机构D和第三转叶机构C的朝向相同。左带齿飞轮K1安装在第二转叶机构B的主轴的上端；右带齿飞轮K2安装在第三转叶机构C的主轴的上端；左带齿飞轮K1与右带齿飞轮K2相啮合。左带齿飞轮K1与右带齿飞轮K2除了传递动力外，还起飞轮的作用，用来储能以便使带齿环形平板叶片直线前行。发电机F安装于机架G的上方，发电机齿轮J安装在发电机输入轴上，发电机齿轮J与右带齿飞轮K2啮合。第一转叶机构A的主轴与第二转叶机构B的主轴通过左动力传递机构H相连；第四转叶机构D的主轴1与第三转叶机构C的主轴通过右动力传递机构I相连。左动力传递机构H和右动力传递机构I结构相同，它们采用链传动机构或带传动机构，或者采用齿轮组与轴组合机构。
所述多叶片半转水力发电装置是这样工作的：将所述多叶片半转水力发电装置安装在流动的水中，发电机F、左带齿飞轮K1和右带齿飞轮K2都露出水面，挡板平面与水流方向一致，机架G的前端对准来流方向。第一转叶机构A、第二转叶机构B第三转叶机构C和第四转叶机构D四者的工作原理相同。第四转叶机构D是这样工作的：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的后端齿与齿轮2紧密啮合，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的左侧面紧贴挡板5的右侧面。从上往下俯视所述多叶片半转水力发电装置，在流水的推动下，带齿环形平板叶片3在挡板5的右边会作半圆周运动，带动齿轮2和主轴1顺时针旋转，即带齿环形平板叶片3在纵向最前位置绕主轴1轴线转动半周后到达纵向最后位置，由于第一转叶机构A、第二转叶机构B、第三转叶机构C和第四转叶机构D四者的叶片的相位不同，第四转叶机构D的环形平板叶片3转至纵向最后位置时，其它三个转叶机构中至少有一个叶片会被流水推着转动，故在其它转叶机构的作用下第四转叶机构D的带齿环形平板叶片3会直线前行至纵向最前位置，在左带齿飞轮K1和右带齿飞轮K2的惯性的作用下，带齿环形平板叶片3也会直线前行。接下来带齿环形平板叶片3又在流水的推动下继续绕主轴1轴线顺时针转动半周，然后又在其它转叶机构和两个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3会连续不断地作半圆周运动，从而驱动主轴1连续转动。其它三个转叶机构的叶片也会在流水的作用下连续不断地作半圆周运动。第一转叶机构A、第二转叶机构B、第三转叶机构C和第四转叶机构D四者驱动发电机F发电，发电机F发出的电经处理后储存、上网或直接供给当地用户使用。

Claims (6)

1.一种多叶片半转水力发电装置，其特征在于：包括第一转叶机构（A）、第二转叶机构（B）、第三转叶机构（C）、第四转叶机构（D）、发电机（F）、机架（G）、左动力传递机构（H）和右动力传递机构（I）；机架（G）包括顶板（G1）和底板（G2）；底板（G2）和顶板（G1）水平布置；第一转叶机构（A）、第二转叶机构（B）、第三转叶机构（C）、第四转叶机构（D）四者结构相同，它们从左至右横向排列于底板（G2）之上；第一转叶机构（A）、第二转叶机构（B）、第三转叶机构（C）、第四转叶机构（D）四者的带齿环形平板叶片的相位各不相同；第二转叶机构（B）和第三转叶机构（C）背靠背布局，它们的朝向相反；第一转叶机构（A）和第二转叶机构（B）的朝向相同；第四转叶机构（D）和第三转叶机构（C）的朝向相同；左带齿飞轮（K1）安装在第二转叶机构（B）的主轴的上端；右带齿飞轮（K2）安装在第三转叶机构（C）的主轴的上端；左带齿飞轮（K1）与右带齿飞轮（K2）相啮合；左带齿飞轮（K1）与右带齿飞轮（K2）除了传递动力外，还起飞轮的作用，用来储能以便使带齿环形平板叶片直线前行；发电机（F）安装于机架（G）的上方，发电机齿轮（J）安装在发电机输入轴上，发电机齿轮（J）与右带齿飞轮（K2）啮合；第一转叶机构（A）的主轴与第二转叶机构（B）的主轴通过左动力传递机构（H）相连；第四转叶机构（D）的主轴（1）与第三转叶机构（C）的主轴通过右动力传递机构（I）相连；左动力传递机构（H）和右动力传递机构（I）结构相同；第四转叶机构（D）的具体结构是：第四转叶机构（D）包括主轴（1）、齿轮（2）、带齿环形平板叶片（3）和挡板（5）；齿轮（2）固定安装在主轴（1）上，主轴（1）竖向布置于挡板（5）的右侧，主轴（1）的上下两端分别通过轴承安装在顶板（G1）和底板（G2）上；带齿环形平板叶片（3）包括两块平行的平板和两端的半圆弧形体，带齿环形平板叶片（3）的内周带有一圈能与齿轮（2）相啮合的齿，带齿环形平板叶片（3）安装在顶板（G1）和底板（G2）之间并套装在主轴（1）上与齿轮（2）啮合；齿轮（2）的最大外径小于带齿环形平板叶片（3）的两块平板上的相对的齿尖之间的距离；主轴（1）到挡板（5）之间的距离能确保带齿环形平板叶片（3）绕主轴（1）的轴线作半圆周运动。
2.根据权利要求1所述的一种多叶片半转水力发电装置，其特征在于：为减小带齿环形平板叶片（3）的外表面与挡板（5）的右侧面之间的摩擦，挡板（5）的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。
3.根据权利要求1所述的一种多叶片半转水力发电装置，其特征在于：带齿环形平板叶片（3）的密度在1050~1200kg/m3之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种多叶片半转水力发电装置，其特征在于：为减少带齿环形平板叶片（3）的底部与底板（G2）的上表面之间的摩擦，在主轴（1）上套一个耐磨平垫片（4），耐磨平垫片（4）位于底板（G2）的上表面上并垫于带齿环形平板叶片（3）的底部。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种多叶片半转水力发电装置，其特征在于：为了带齿环形平板叶片能按标准半圆周运动，在顶板（G1）的下表面配置半圆形导轨且在带齿环形平板叶片的顶部配置导轮来限制带齿环形平板叶片按标准半圆周运动。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种多叶片半转水力发电装置，其特征在于：左动力传递机构（H）和右动力传递机构（I）结构相同，它们采用链传动机构或带传动机构，或者采用齿轮组与轴组合机构。
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