CN106089552A - 一种水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水力发电装置，包括：基座；倾斜安装在基座上的筒状轨道，筒状轨道与基座的倾斜角度为第一预设的角度，筒状轨道的入口能够与水源导通；可转动安装在筒状轨道内的蜗杆轴，蜗杆轴的输出端与发电机连接，且蜗杆轴与基座呈第二预设的角度倾斜设置；多个安装在蜗杆轴上的螺旋叶片，螺旋叶片的旋转直径与筒状轨道与基座连接的那侧的内壁具有预设的间隙。本发明提供的水力发电装置，使用时，在水源的水流作用下，螺旋叶片旋转，带动蜗杆轴转动，蜗杆轴将转动力传给发电机转换为电力输出。本发明避免了拦河筑坝的发电模式，具有生态环保，无环境破坏的优点。且通过往筒状轨道输入水即可实现螺旋叶片的旋转，提高了水流的利用率。

Description

一种水力发电装置
技术领域
本发明涉及发电装置领域，尤其涉及一种水力发电装置。
背景技术
目前，我国发电主要靠火力发电，由于当前石油、天然气、煤炭资源日趋短缺，使得发电成本高，且环境污染严重。传统的水力发电一般采用修坝蓄水的方式，利用水落差冲击水轮机旋转带动发电机发电。这种水力发电方式工程浩大，水流利用率低，投入资金多，同时蓄水会导致大量耕地消失，人口大量迁移，不适宜我国人口多，耕地少，江河枯水期较长的国情。
因此，如何提高发电时的水流利用率，降低发电成本，避免环境污染是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水力发电装置，以提高发电时的水流利用率，降低发电成本，避免环境污染。
为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种水力发电装置，包括：
基座；
倾斜安装在所述基座上的筒状轨道，所述筒状轨道与所述基座的倾斜角度为第一预设的角度，所述筒状轨道的入口能够与水源导通；
可转动安装在所述筒状轨道内的蜗杆轴，所述蜗杆轴的输出端与发电机连接，且所述蜗杆轴与所述基座呈第二预设的角度倾斜设置；
多个安装在所述蜗杆轴上的螺旋叶片，所述螺旋叶片的旋转直径与所述筒状轨道与所述基座连接的那侧的内壁具有预设的间隙。
优选地，在上述水力发电装置中，所述螺旋叶片的个数为2个-5个，且所述螺旋叶片均布在所述蜗杆轴上。
优选地，在上述水力发电装置中，所述第一预设的角度范围和所述第二预设的角度范围均为31度到37度。
优选地，在上述水力发电装置中，所述蜗杆轴的轴心与所述筒状轨道的轴心重合，且所述预设的间隙范围为所述螺旋叶片的旋转直径的0.11％-0.15％。
优选地，在上述水力发电装置中，还包括设置在基座的顶端的引导槽，所述引导槽设置在所述筒状轨道的入口与所述水源之间。
优选地，在上述水力发电装置中，还包括轴承座和轴承；
所述轴承座安装在所述基座上，所述轴承的外圈安装在所述轴承座上，所述轴承的内圈安装所述蜗杆轴。
优选地，在上述水力发电装置中，所述轴承座包括上轴承座和下轴承座；
所述轴承包括上轴承和下轴承；
所述蜗杆轴的顶端安装在所述上轴承内，所述上轴承安装在所述上轴承座上，所述上轴承座安装在所述基座上；
所述蜗杆轴的底端安装在所述下轴承内，所述下轴承安装在所述下轴承座上，所述下轴承座安装在所述基座上。
优选地，在上述水力发电装置中，所述轴承为水润滑轴承。
优选地，在上述水力发电装置中，还包括增速箱，所述增速箱的输入端与所述蜗杆轴的输出端连接，所述增速箱的输出端与所述发电机的输入端连接。
优选地，在上述水力发电装置中，还包括第一联轴器和第二联轴器；
所述第一联轴器用于连接所述增速箱的输入端与所述蜗杆轴的输出端；
所述第二联轴器用于连接增速箱的输出端与所述发电机的输入端。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的水力发电装置，使用时，将水源输入筒状轨道，由于蜗杆轴可转动安装在筒状轨道内，筒状轨道倾斜安装在基座上，且蜗杆轴也与基座倾斜设置，因此，在水源的水流作用下，螺旋叶片旋转，带动蜗杆轴转动，蜗杆轴将转动力传给发电机转换为电力输出。本发明避免了拦河筑坝的发电模式，具有生态环保，无环境破坏的优点。且通过往筒状轨道输入水即可实现螺旋叶片的旋转，提高了水流的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的水力发电装置的结构示意图；
图2为本发明提供的水力发电装置的剖视结构示意图。
其中，图1-2中：
基座1、支撑架101、上支撑架102、下支撑架103、筒状轨道2、蜗杆轴3、发电机4、螺旋叶片5、引导槽6、轴承座7、轴承8、上轴承座701、下轴承座702、上轴承801、下轴承802、增速箱9、第一联轴器10、第二联轴器11。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
请参阅图1-2，本发明公开了一种水力发电装置，包括基座1、筒状轨道2、蜗杆轴3及螺旋叶片5。其中，基座1为混凝土基座1或者金属支撑物基座1，筒状轨道2倾斜安装在基座1上，为了便于筒状轨道2的安装、拆卸与维修，将筒状轨道2通过螺栓固定在基座1上，具体地，可在基座1上安装支撑架101，通过支撑架101安装筒状轨道2；筒状轨道2与基座1的倾斜角度为第一预设的角度，筒状轨道2的入口能够与水源导通；蜗杆轴3可转动安装在筒状轨道2内，蜗杆轴3的输出端与发电机4连接，且蜗杆轴3与基座1呈第二预设的角度倾斜设置；多个螺旋叶片5安装在蜗杆轴3上，螺旋叶片5的旋转直径与筒状轨道2与基座1连接的那侧的内壁具有预设的间隙，此处预设的间隙是指水流在筒状轨道2流下时，能够带动螺旋叶片5转动的间隙。
本发明提供的水力发电装置，使用时，将水源输入筒状轨道2，在水源的水流作用下，多个螺旋叶片5依次被带动旋转，进而带动蜗杆轴3转动，蜗杆轴3将转动力传给发电机4转换为电力输出。本发明避免了拦河筑坝的发电模式，具有生态环保，无环境破坏的优点。且通过往筒状轨道2输入水即可实现螺旋叶片5的旋转，提高了水流的利用率。
实施例二
在本发明提供又一实施例中，本实施例中的水力发电装置和实施例一中的水力发电装置的结构类似，对相同之处就不再赘述了，仅介绍不同之处。
本实施例中，为了避免蜗杆轴3旋转对鱼类生物造成影响，本发明公开了蜗杆轴3的转速不超过50rpm。
在实施例中，具体公开了螺旋叶片5的个数为2个-5个，且螺旋叶片5均布在蜗杆轴3上，实现螺旋叶片5给蜗杆轴3的转动力矩均匀。
本发明的发明人经过多次辛苦的实验，得到：当第一预设的角度范围和第二预设的角度范围均为31度到37度时，水流的利用率最高。此时，蜗杆轴3的轴心与筒状轨道2的轴心重合，且预设的间隙范围为螺旋叶片5的旋转直径的0.11％-0.15％，这样还可以保证使用小的筒状轨道2，进一步提高水流利用率。
为了便于水源输送到筒状轨道2内，本发明公开了水力发电装置还包括设置在基座1的顶端的引导槽6，引导槽6设置在筒状轨道2的入口与水源之间。引导槽6也可以用管状结构代替。引导槽6设置在基座1的顶端的端面上，便于与筒状轨道2形成高度差。
进一步地，本发明公开了水力发电装置还包括轴承座7和轴承8，通过轴承8和轴承座7实现蜗杆轴3与筒状轨道2的可转动连接；其中，轴承座7安装在基座1上，轴承8的外圈安装在轴承座7上，轴承8的内圈安装蜗杆轴3。
更近一步地，本发明具体公开了轴承座7包括上轴承座701和下轴承座702；轴承8包括上轴承801和下轴承802；蜗杆轴3的顶端安装在上轴承801内，上轴承801安装在上轴承座701上，上轴承座701安装在基座1上，为了便于实现上轴承座701和基座1的安装，在基座1上安装上支撑架102，上轴承座701安装在上支撑架102上；蜗杆轴3的底端安装在下轴承802内，下轴承802安装在下轴承座702上，下轴承座702安装在基座1上，为了便于实现下轴承座702和基座1的安装，在基座1上安装下支撑架103，下轴承座702安装在下支撑架103上。通过在蜗杆轴3的顶端和底端分别安装上轴承801和下轴承802，实现对蜗杆轴3的稳定支撑。
需要说明的是，也可以根据需要设置轴承座7和轴承8的个数。
其中，蜗杆轴3的顶端是指蜗杆轴3靠近发电机4的那端，蜗杆轴3的底端是指蜗杆轴3远离发电机4的那端。
由于上轴承801一般处于水流液面的上端，而下轴承802常常处于水流页面的下端，因此，优选上轴承801采用油脂润滑轴承，要求上轴承801具有密封结构，能够承受径向力及推力；优选下轴承802为水润滑轴承，能够承受径向力。
为了提高发电机4的发电效率，本发明公开了水力发电装置还包括增速箱9，增速箱9的输入端与蜗杆轴3的输出端连接，增速箱9的输出端与发电机4的输入端连接。其中，增速箱9可采用平行级齿轮传动，也可以采用同步带传动，还可以采用齿轮及传动带混合传动的方式，进而实现将蜗杆轴3传来的转速提高后传给发电机4。
为了便于实现增速箱9与蜗杆轴3及增速箱9与发电机4的连接，本发明公开了水力发电装置还包括第一联轴器10和第二联轴器11；第一联轴器10用于连接增速箱9的输入端与蜗杆轴3的输出端；第二联轴器11用于连接增速箱9的输出端与发电机4的输入端。
本发明提供的水力发电装置，使用时，将水源输入筒状轨道2，在水源的水流作用下，多个均布的螺旋叶片5依次被带动旋转，进而带动蜗杆轴3转动，蜗杆轴3将动力传给增速箱9，经过增速箱9增速后，将转动力传给发电机4转换为电力输出。本发明避免了拦河筑坝的发电模式，具有生态环保，无环境破坏的优点。且通过往筒状轨道2输入水即可实现螺旋叶片5的旋转，提高了水流的利用率。
本发明具有以下优点：
(1)本发明与传统水力发电相比，规避了传统水电站需建坝蓄水，工程量大，投资大，也避免了移民、水土流失、改变生态气候环境等危害；
(2)本发明螺旋叶片5的旋转速度慢不会对鱼类等生物造成影响；
(3)相对于现有技术中的装置大型沉重，需要大量的土建施工等，本发明采用将水力发电装置整体安装，对环境破坏少。
在本发明中的“第一”、“第二”等均为描述上进行区别，没有其他的特殊含义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造性特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水力发电装置，其特征在于，包括：
基座(1)；
倾斜设置在所述基座(1)上的筒状轨道(2)，所述筒状轨道(2)与所述基座(1)的倾斜角度为第一预设的角度，所述筒状轨道(2)的入口能够与水源导通；
可转动安装在所述筒状轨道(2)内的蜗杆轴(3)，所述蜗杆轴(3)的输出端与发电机(4)连接，且所述蜗杆轴(3)与所述基座(1)呈第二预设的角度倾斜设置；
多个安装在所述蜗杆轴(3)上的螺旋叶片(5)，所述螺旋叶片(5)的旋转直径与所述筒状轨道(2)与所述基座(1)连接的那侧的内壁具有预设的间隙。
2.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述螺旋叶片(5)的个数为2个-5个，且所述螺旋叶片(5)均布在所述蜗杆轴(3)上。
3.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述第一预设的角度范围和所述第二角度的预设范围均为31度到37度。
4.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述蜗杆轴(3)的轴心与所述筒状轨道(2)的轴心重合，且所述预设的间隙范围为所述螺旋叶片(5)的旋转直径的0.11％-0.15％。
5.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，还包括设置在基座(1)的顶端的引导槽(6)，所述引导槽(6)设置在所述筒状轨道(2)的入口与所述水源之间。
6.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，还包括轴承座(7)和轴承(8)；
所述轴承座(7)安装在所述基座(1)上，所述轴承(8)的外圈安装在所述轴承座(7)上，所述轴承(8)的内圈安装所述蜗杆轴(3)。
7.根据权利要求6所述的水力发电装置，其特征在于，所述轴承座(7)包括上轴承座(701)和下轴承座(702)；
所述轴承(8)包括上轴承(801)和下轴承(802)；
所述蜗杆轴(3)的顶端安装在所述上轴承(801)内，所述上轴承(801)安装在所述上轴承座(701)上，所述上轴承座(701)安装在所述基座(1)上；
所述蜗杆轴(3)的底端安装在所述下轴承(802)内，所述下轴承(802)安装在所述下轴承座(702)上，所述下轴承座(702)安装在所述基座(1)上。
8.根据权利要求7所述的水力发电装置，其特征在于，所述下轴承(802)为水润滑轴承。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的水力发电装置，其特征在于，还包括增速箱(9)，所述增速箱(9)的输入端与所述蜗杆轴(3)的输出端连接，所述增速箱(9)的输出端与所述发电机(4)的输入端连接。
10.根据权利要求9所述的水力发电装置，其特征在于，还包括第一联轴器(10)和第二联轴器(11)；
所述第一联轴器(10)用于连接所述增速箱(9)的输入端与所述蜗杆轴(3)的输出端；
所述第二联轴器(11)用于连接增速箱(9)的输出端与所述发电机(4)的输入端。
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