CN105422368B - 一种四叶水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种四叶水力发电装置，属发电设备技术领域，包括左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构、右后转叶机构、发电机、机架、左动力传递机构和右动力传递机构。左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构和右后转叶机构四者结构相同，它们矩阵排列，四者的叶片相位不同。左前转叶机构的齿轮与右前转叶机构的齿轮啮合；左后转叶机构的齿轮与右后转叶机构的齿轮啮合。左前转叶机构的齿轮轴与左后转叶机构的齿轮轴通过左动力传递机构相连；右前转叶机构的齿轮轴与右后转叶机构的齿轮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，发出的电经处理后储存、上网或直接供给当地用户使用。

Description

一种四叶水力发电装置
技术领域
一种四叶水力发电装置，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四叶水力发电装置。本发明也是对水力发电技术一个补充。
一种四叶水力发电装置，包括左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构、右后转叶机构、发电机、机架、左动力传递机构和右动力传递机构。机架包括左竖板、底板、右竖板和顶板。左竖板和右竖板纵向竖直布置，底板和顶板水平布置。左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构和右后转叶机构四者结构相同，它们矩阵排列。左前转叶机构和左后转叶机构前后排列于左竖板的左边；右前转叶机构和右后转叶机构前后排列于右竖板的右边。左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构和右后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。
右前转叶机构的具体结构是：右前转叶机构包括齿轮轴、齿轮、带齿环形平板叶片、定位轴和导轨。齿轮安装在右竖板的左侧，齿轮轴竖向布置，定位轴与齿轮轴平行，定位轴布置于右竖板的右侧，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。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外周围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定位轴上。定位轴的最大外径稍小于带齿环形平板叶片的两块平行的平板之间的间距。右竖板的前后方向的中部开有方孔，齿轮在该方孔处与带齿环形平板叶片的齿啮合。齿轮轴的轴线和定位轴的轴线处于同一横向竖直面内。带齿环形平板叶片两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮。导轨安装在顶板的下表面，导轨的外周呈半圆形。导轨的作用是限制带齿环形平板叶片的顶部的两个导轮只能在导轨的周围运动，除定位轴周围区域外，其它位置带齿环形平板叶片的顶部的两个导轮沿着导轨的外周作半圆运动。右竖板的右侧面位于带齿环形平板叶片的齿的位置开有一条水平槽，带齿环形平板叶片的齿在该水平槽中经过。
发电机安装于机架的上方，发电机的输入轴与左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构和右后转叶机构四者中的任一齿轮轴相连。左前转叶机构的齿轮与右前转叶机构的齿轮啮合；左后转叶机构的齿轮与右后转叶机构的齿轮啮合。左前转叶机构的齿轮轴与左后转叶机构的齿轮轴通过左动力传递机构相连；右前转叶机构的齿轮轴与右后转叶机构的齿轮轴通过右动力传递机构相连。左动力传递装置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。
本发明一种四叶水力发电装置是这样产生有益效果的：将所述四叶水力发电装置安装在流动的水中，发电机露出水面，机架的前后方向与水流方向一致，机架的前端对准来流方向。左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构和右后转叶机构四者的工作原理相同。右前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右竖板的右侧面。从上往下俯视所述四叶水力发电装置，在流水的推动下，带齿环形平板叶片在右竖板的右边会作半圆周运动，带动齿轮和齿轮轴逆时针旋转，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，由于左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构和右后转叶机构四者的叶片的相位不同，右前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右前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，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，然后又在其它转叶机构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，从而驱动齿轮轴连续转动。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。左前转叶机构、右前转叶机构、左后转叶机构和右后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，在定位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右竖板的右侧面之间的摩擦，右竖板的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。
所述四叶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是本发明一种四叶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是右前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6是导轨和导轮位置关系示意图。
图中，A-左前转叶机构，B-右前转叶机构，C-左后转叶机构，D-右后转叶机构；E-水流方向指示；F-发电机；G-机架，G1-左竖板，G2-底板，G3-右竖板，G4-顶板；H-左动力传递机构，I-右动力传递机构。属于右前转叶机构的标识：1-齿轮轴；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-定位轴，41-耐磨平垫片；5-导轨；6-导轮，61-导轮沿导轨作圆弧形运动的方向指示，62-导轮沿导轨外周直线前行指示，63-导轮绕定位轴做弧形运动的方向指示。
具体实施方式
现结合附图对本发明加以说明：一种四叶水力发电装置，包括左前转叶机构A、右前转叶机构B、左后转叶机构C、右后转叶机构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包括左竖板G1、底板G2、右竖板G3和顶板G4。左竖板G1和右竖板G3纵向竖直布置，底板G2和顶板G4水平布置。左前转叶机构A、右前转叶机构B、左后转叶机构C和右后转叶机构D四者结构相同，它们矩阵排列。左前转叶机构A和左后转叶机构C前后排列于左竖板G1的左边；右前转叶机构B和右后转叶机构D前后排列于右竖板G3的右边。左前转叶机构A、右前转叶机构B、左后转叶机构C和右后转叶机构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。
右前转叶机构B的具体结构是：右前转叶机构B包括齿轮轴1、齿轮2、带齿环形平板叶片3、定位轴4和导轨5。齿轮2安装在右竖板G3的左侧，齿轮2轴竖向布置，定位轴4与齿轮轴1平行，定位轴4布置于右竖板G3的右侧，定位轴4上下两端分别安装在顶板G4和底板G2上，定位轴4的周围镶有数个减摩滚珠或滚针。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安装在顶板G4和底板G2之间并套装在定位轴4上。定位轴4的最大外径稍小于带齿环形平板叶片3的两块平行的平板之间的间距。右竖板G3的前后方向的中部开有方孔，齿轮2在该方孔处与带齿环形平板叶片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。带齿环形平板叶片3两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮6。导轨5安装在顶板G4的下表面，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叶片3的顶部的两个导轮6只能在导轨5的周围运动，除定位轴4周围区域外，其它位置带齿环形平板叶片3的顶部的两个导轮6沿着导轨5的外周作半圆运动。右竖板G3的右侧面位于带齿环形平板叶片3的齿的位置开有一条水平槽，带齿环形平板叶片3的齿在该水平槽中经过。为减小带齿环形平板叶片3的外表面与右竖板G3的右侧面之间的摩擦，右竖板G3的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。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，在定位轴4上套一个耐磨平垫片41，耐磨平垫片41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。
发电机F安装于机架G的上方，发电机F的输入轴与左前转叶机构A的齿轮轴相连。左前转叶机构A的齿轮与右前转叶机构B的齿轮2啮合；左后转叶机构C的齿轮与右后转叶机构D的齿轮啮合。左前转叶机构A的齿轮轴与左后转叶机构C的齿轮轴通过左动力传递机构H相连；右前转叶机构B的齿轮轴1与右后转叶机构D的齿轮轴通过右动力传递机构I相连。左动力传递装置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。
所述四叶水力发电装置是这样工作的：将所述四叶水力发电装置安装在流动的水中，发电机F露出水面，机架G的前后方向与水流方向一致，机架G的前端对准来流方向。左前转叶机构A、右前转叶机构B、左后转叶机构C和右后转叶机构D四者的工作原理相同。右前转叶机构B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的左侧面紧贴右竖板G3的右侧面。从上往下俯视所述四叶水力发电装置，在流水的推动下，带齿环形平板叶片3在右竖板G3的右边会作半圆周运动，带动齿轮2和齿轮轴1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，由于左前转叶机构A、右前转叶机构B、左后转叶机构C和右后转叶机构D四者的叶片的相位不同，右前转叶机构B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右前转叶机构B的带齿环形平板叶片3会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，然后又在其它转叶机构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，从而驱动齿轮轴连续转动。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。左前转叶机构A、右前转叶机构B、左后转叶机构C和右后转叶机构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 (7)

1.一种四叶水力发电装置，其特征在于：包括左前转叶机构（A）、右前转叶机构（B）、左后转叶机构（C）、右后转叶机构（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）包括左竖板（G1）、底板（G2）、右竖板（G3）和顶板（G4）；左竖板（G1）和右竖板（G3）纵向竖直布置，底板（G2）和顶板（G4）水平布置；左前转叶机构（A）、右前转叶机构（B）、左后转叶机构（C）和右后转叶机构（D）四者结构相同，左前转叶机构（A）和左后转叶机构（C）前后排列于左竖板（G1）的左边；右前转叶机构（B）和右后转叶机构（D）前后排列于右竖板（G3）的右边；左前转叶机构（A）、右前转叶机构（B）、左后转叶机构（C）和右后转叶机构（D）四者的带齿环形平板叶片的相位各不相同；发电机（F）安装于机架（G）的上方，发电机（F）的输入轴与左前转叶机构（A）、右前转叶机构（B）、左后转叶机构（C）和右后转叶机构（D）四者中的任一齿轮轴相连；左前转叶机构（A）的齿轮与右前转叶机构（B）的齿轮（2）啮合；左后转叶机构（C）的齿轮与右后转叶机构（D）的齿轮啮合；左前转叶机构（A）的齿轮轴与左后转叶机构（C）的齿轮轴通过左动力传递机构（H）相连；右前转叶机构（B）的齿轮轴（1）与右后转叶机构（D）的齿轮轴通过右动力传递机构（I）相连；右前转叶机构（B）的具体结构是：右前转叶机构（B）包括齿轮轴（1）、齿轮（2）、带齿环形平板叶片（3）、定位轴（4）和导轨（5）；齿轮（2）安装在右竖板（G3）的左侧，齿轮（2）轴竖向布置，定位轴（4）与齿轮轴（1）平行，定位轴（4）布置于右竖板（G3）的右侧，定位轴（4）上下两端分别安装在顶板（G4）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）安装在顶板（G4）和底板（G2）之间并套装在定位轴（4）上；右竖板（G3）的前后方向的中部开有方孔，齿轮（2）在该方孔处与带齿环形平板叶片（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；带齿环形平板叶片（3）两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮（6）；导轨（5）安装在顶板（G4）的下表面，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叶片（3）的顶部的两个导轮（6）只能在导轨（5）的周围运动，除定位轴（4）周围区域外，其它位置带齿环形平板叶片（3）的顶部的两个导轮（6）沿着导轨（5）的外周作半圆运动；右竖板（G3）的右侧面位于带齿环形平板叶片（3）的齿的位置开有一条水平槽，带齿环形平板叶片（3）的齿在该水平槽中经过。
2.根据权利要求1所述的一种四叶水力发电装置，其特征在于：定位轴（4）的周围镶有数个减摩滚珠或滚针。
3.根据权利要求1所述的一种四叶水力发电装置，其特征在于：定位轴（4）的最大外径小于带齿环形平板叶片（3）的两块平行的平板之间的间距。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种四叶水力发电装置，其特征在于：为减小带齿环形平板叶片（3）的外表面与右竖板（G3）的右侧面之间的摩擦，右竖板（G3）的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种四叶水力发电装置，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，在定位轴（4）上套一个耐磨平垫片（41），耐磨平垫片（41）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。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种四叶水力发电装置，其特征在于：带齿环形平板叶片（3）的密度在1050~1200kg/m3之间。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种四叶水力发电装置，其特征在于：左动力传递装置（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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