CN105443300A - 一种内齿啮合平板叶片水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，属发电设备技术领域，包括主轴、齿轮、带齿环形平板叶片、方管、飞轮、动力传递装置和发电机。齿轮固定安装在主轴上。主轴竖向布置于方管的左侧板的右侧，主轴的上下两端分别通过轴承安装在顶板和底板上。带齿环形平板叶片内周带有一圈能与齿轮相啮合的齿，安装在方管内并套装在主轴上。带齿环形平板叶片两端的半圆弧形体的顶部安装了导轮。方管的顶板下表面安装了导轨，导轨的外周呈半圆形。飞轮固定安装在主轴的上端。主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

一种内齿啮合平板叶片水力发电装置
技术领域
一种内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内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。
一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，包括主轴、齿轮、带齿环形平板叶片、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。齿轮固定安装在主轴上。主轴竖向布置于方管的左侧板的右侧，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方管内并套装在主轴上。齿轮的最大外径稍小于带齿环形平板叶片的两块平行的平板上的齿尖之间的间距。齿轮的左边的齿与带齿环形平板叶片的处于主轴的左侧的齿啮合。带齿环形平板叶片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叶片的顶部的两个导轮只能在导轨的周围运动，除主轴附近区域外，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运动。主轴和左侧板之间的间隙刚好确保带齿环形平板叶片处于主轴的左侧的外表面贴住左侧板的右侧面同时齿轮正左侧的齿与带齿环形平板叶片的处于主轴的正左侧的齿正常紧密啮合。飞轮固定安装在主轴的上端。主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。
本发明一种内齿啮合平板叶片水力发电装置是这样产生有益效果的：将所述内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左侧板的右侧面。从上往下俯视所述内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，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主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，从而驱动主轴连续转动，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。
为使所述内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指其高度和宽度的比。
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，或者在主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，在方管的前端安装了滤网，或者前端和后端都安装了滤网。
附图说明
图1是本发明一种内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-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-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的指示，93-导轮绕主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：一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，包括主轴1、齿轮2、带齿环形平板叶片3、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固定安装在主轴1上。主轴1竖向布置于方管6的左侧板61的右侧，主轴1的上下两端分别通过轴承安装在顶板64和底板62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。带齿环形平板叶片3安装在方管6内并套装在主轴1上。齿轮2的最大外径稍小于带齿环形平板叶片3的两块平行的平板上的齿尖之间的间距。齿轮2的左边的齿与带齿环形平板叶片3的处于主轴1的左侧的齿啮合。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9。方管6的顶板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叶片3的顶部的两个导轮9只能在导轨5的周围运动，除主轴1附近区域外，其它位置带齿环形平板叶片3的顶部的两个导轮9沿着导轨5的外周运动。主轴1和左侧板61之间的间隙刚好确保带齿环形平板叶片3处于主轴1的左侧的外表面贴住左侧板61的右侧面同时齿轮2正左侧的齿与带齿环形平板叶片3的处于主轴1的正左侧的齿正常紧密啮合。飞轮10固定安装在主轴1的上端。主轴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的前端安装了斜置的滤网7。主轴1上套了一个耐磨平垫片4，耐磨平垫片4位于方管6的底板62的上表面上并垫于带齿环形平板叶片3的底部。
所述内齿啮合平板叶片水力发电装置是这样工作的：将所述内齿啮合平板叶片水力发电装置安装在流动的水中，飞轮10和发电机12露出水面，方管6的开口方向与水流方向一致，面对来流的方向，方管6的左侧板61处于左边，方管6的右侧板63处于右边。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的左侧面紧贴左侧板61的右侧面。从上往下俯视所述内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内会作顺时针半圆周运动，带动齿轮2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，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主轴1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在流水的作用下会连续不断地在方管6内作半圆周运动，从而驱动主轴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。
所述内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 (6)

1.一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：包括主轴（1）、齿轮（2）、带齿环形平板叶片（3）、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）固定安装在主轴（1）上；主轴（1）竖向布置于左侧板（61）的右侧，主轴（1）的上下两端分别通过轴承安装在顶板（64）和底板（62）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）安装在方管（6）内并套装在主轴（1）上；齿轮（2）的最大外径小于带齿环形平板叶片（3）的两块平行的平板上的齿尖之间的间距；齿轮（2）的左边的齿与带齿环形平板叶片（3）的处于主轴（1）的左侧的齿啮合；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（9）；顶板（64）下表面安装了导轨（5），导轨（5）的外周呈半圆形；主轴（1）和左侧板（61）之间的间隙刚好确保带齿环形平板叶片（3）处于主轴（1）的左侧的外表面贴住左侧板（61）的右侧面同时齿轮（2）正左侧的齿与带齿环形平板叶片（3）的处于主轴（1）的正左侧的齿紧密啮合；飞轮（10）固定安装在主轴（1）的上端；主轴（1）和发电机（12）之间靠动力传递装置（11）连接；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所述的一种内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；带齿环形平板叶片（3）的密度范围在1050~1200kg/m3之间。
3.根据权利要求1所述的一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：为减少带齿环形平板叶片（3）在方管（6）中运动时带齿环形平板叶片（3）的底部与底板（64）的上表面之间的摩擦，带齿环形平板叶片（3）的底部镶有减摩滚珠，或者在主轴（1）上套一个耐磨平垫片（4），耐磨平垫片（4）位于底板（64）的上表面上并垫于带齿环形平板叶片（3）的底部。
4.根据权利要求1所述的一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：动力传递装置（11）采用链传动机构或带传动机构。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：为减小带齿环形平板叶片（3）的外表面与左侧板（61）的右侧面之间的摩擦，左侧板（61）的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种内齿啮合平板叶片水力发电装置，其特征在于：为防止杂物进入方管（6）内，在方管（6）的前端安装了滤网（7），或者前端和后端都安装滤网（7）。
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