CN106988956A - 一种高效水轮发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高效水轮发电装置，包括闸阀、水道、安装在水道上的若干水轮机、变速机、发电机，水道底部呈阶梯结构；水轮机包括主轴、工字轮状的轮毂、辐条、水斗、挡板，轮毂由空心筒以及轮盘构成；辐条一端固定在轮毂的一块轮盘上，另一端伸出轮盘外；水斗的两侧分别固定在辐条的端部，其中每一侧通过两块辐条固定,水斗数目可根据水流量进行增减；挡板呈槽状结构固定在两相邻的水斗之间；变速机、发电机依次安装在水轮机主轴端部。本发明结构简单、安装与检修方便、水能转化率高；采用三机联动发电的方式,发电量大,发电效率高；不需筑坝移民，对生态破坏小，基建投资小，发电效率高，适用于各种地形，适用性广。

Description

一种高效水轮发电装置
技术领域
本发明涉及水力发电技术领域，具体涉及一种高效水轮发电装置。
背景技术
水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。水力发电是再生能源，对环境冲击较小，除可提供廉价电力外， 还有下列之优点:控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。但是由于需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，如大坝、引水管涵等，因此工程投资大、建设周期长。而且还会造成生态破坏，如：大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响等，需筑坝移民等，基础建设投资大。下游肥沃的冲积土因冲刷而减少。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的问题是，提供一种生态环保的，对生态破坏小，不需筑坝移民，基建投资小，发电效率高，适用性广的高效水轮发电装置。
一种高效水轮发电装置，包括闸阀、水道、安装在水道上的若干水轮机、变速机、发电机，所述水道呈槽状结构，水道底部呈阶梯结构；所述水轮机包括通过轴承座安装在水道两侧的主轴、呈工字轮形状的轮毂、辐条、水斗、挡板，所述轮毂由套在主轴上并通过螺栓固定在主轴上的空心筒以及两块套在主轴上并分别固定在空心筒两侧的同心轮盘构成；所述辐条为一长条状的方形板，一端固定在轮毂的一块轮盘上，另一端伸出轮盘外，每块轮盘上至少安装有二十四块辐条，在轮毂的另一块轮盘上也对称的安装有相同数目的辐条；所述水斗的两侧分别固定在辐条的端部，其中每一侧通过两块辐条固定，所述水斗的数目至少为十二个；所述挡板呈槽状结构且槽面朝外固定在两相邻的水斗之间；所述变速机、发电机依次安装在水轮机主轴端部。
进一步的，所述水斗的数目为十二个，每块轮盘上安装有二十四块辐条。
进一步的，所述水斗为V形水斗。
进一步的，所述水道上的水轮机的数目为三台。
进一步的，所述发电机及变速机安装在水道下游的那台水轮机的主轴上，其他两台水轮机的主轴上未安装发电机；在水道下游的那台水轮机的主轴上安装有齿轮一、在水道中游的那台水轮机主轴上对应齿轮一安装有齿轮二、在水道上游的那台水轮机的主轴上对应齿轮二安装有齿轮三；所述齿轮二为双齿轮结构，齿轮一、齿轮三分别于与齿轮二上的一个齿轮通过链条链接，所述齿轮一、齿轮二、齿轮三都设在齿轮箱中，所述齿轮箱为全封闭的箱体
进一步的，所述每台水轮机主轴上还设有制动器，所述制动器位于齿轮箱中。
本发明结构简单、采用模块化设计，使得安装与检修十分方便，在相邻的两个水斗之间加装挡板，不仅能阻挡水流由两个水斗之间冲入水轮机内部破坏水轮机的辐条，还能增大水轮机的容水量，使得水轮机受力更集中，水轮机受到的扭力更大，水能转化率更高；采用三台水轮机联动起来带动一台发电机的模式，使得发电机发电量更大, 发电效率更高；另外，本发明不需筑坝移民，对生态破坏小，基建投资小，发电效率高，适用于各种地形，适用性广。
附图说明
图1为本发明一种高效水轮发电装置的主视图。
图2为图1的剖视图。
图3为本发明一种高效水轮发电装置的后视图。
图4为本发明一种高效水轮发电装置的俯视图。
图5为本发明一种高效水轮发电装置的水轮机的主视图。
图6为在轮毂的轮盘上对一个水斗以及挡板进行安装的示意图。
图7为发明一种高效水轮发电装置的轮毂的结构示意图。
图8本发明一种高效水轮发电装置的齿轮箱内部的结构示意图。
图9本发明一种高效水轮发电装置的齿轮箱内部的连接状态示意图。
图中所示：1-闸阀、2-水道、3-水轮机、4-齿轮箱、5-主轴、6-轮盘、7-辐条、8-水斗、9-挡板、10-空心筒、11-发电机、12-齿轮一、13-齿轮二、14-齿轮三、15-制动器、16-变速机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1到图9所示本发明的一种高效水轮发电装置，包括闸阀1、水道2、安装在水道1上的若干水轮机3、变速机16、发电机11，所述水道1呈槽状结构，水道1底部呈阶梯结构；所述水轮机3包括通过轴承座安装在水道1两侧的主轴5、呈工字轮形状的轮毂、辐条7、水斗8、挡板9，所述轮毂由套在主轴5上并通过螺栓固定在主轴5上的空心筒10以及两块套在主轴5上并分别固定在空心筒10两侧的同心轮盘6构成；所述辐条7为一长条状的方形板，一端固定在轮毂的一块轮盘6上，另一端伸出轮盘6外，每块轮盘6上至少安装有二十四块辐条7，在轮毂的另一块轮盘6上也对称的安装有相同数目的辐条7；所述水斗8的两侧分别固定在辐条7的端部，其中每一侧通过两块辐条7固定，所述水斗8的数目至少为十二个；所述挡板9呈槽状结构且槽面朝外固定在两相邻的水斗8之间；所述变速机16、发电机11依次安装在水轮机3主轴5端部。
进一步的，所述水斗8的数目可根据水流量的大小进行增加,最优的方案为十二个，每块轮盘6上安装有二十四块辐条7。
进一步的，所述水斗8为V形水斗。
进一步的，所述水道2上的水轮机3的数目为三台。
进一步的，所述发电机11及变速机16安装在水道2下游的那台水轮机的主轴上，其他两台水轮机的主轴上未安装发电机；在水道下游的那台水轮机的主轴上安装有齿轮一12、在水道中游的那台水轮机的主轴上对应齿轮一12安装有齿轮二13、在水道上游的那台水轮机的主轴上对应齿轮二13安装有齿轮三14；所述齿轮二12为双齿轮结构，齿轮一12、齿轮三14分别于与齿轮二13上的一个齿轮通过链条链接，所述齿轮一12、齿轮二13、齿轮三14都设在齿轮箱4中，所述齿轮箱4为全封闭的箱体，水轮机的动力（如：水每秒流量1立方水，水的重力就是1吨的压力，如图：1·水流入水轮机的四个水斗那么就有4吨的压力，2-3个水轮机的动力相连，动力公式：水流冲力+水斗水压力+水轮机的互助力=三力合一，动力倍增）。
进一步的，所述每台水轮机3的主轴5上还设有制动器15，所述制动器15位于齿轮箱4中。
打开闸阀1，水流进入水道2，一部分水流冲击在水道2中的水轮机3的水斗8中，另一部分水流冲击在相邻的两个水斗之间的槽形挡板9，增加了水轮机3的容水量，在水流的冲击力，以及水斗8以及槽形挡板9中水的重力共同作用下，使得水轮机3将水流势能充分的利用并高效的转化为水轮机转动的动力。
本发明结构简单、采用模块化设计，使得安装与检修十分方便，在相邻的两个水斗之间加装挡板，不仅能阻挡水流由两个水斗之间冲入水轮机内部破坏水轮机的辐条，还能增大水轮机的容水量，使得水轮机受力更集中，水轮机受到的扭力更大，水能转化率更高；采用三台水轮机联动起来带动一台发电机的模式，使得发电机发电量更大, 发电效率更高,水轮机的动力（如：水每秒流量1立方水，水的重力就是1吨的压力，如图：1·水流入水轮机的四个水斗那么就有4吨的压力，2-3个水轮机的动力相连，动力公式：水流冲力+水斗水压力+水轮机的互助力=三力合一，动力倍增）；另外，本发明不需筑坝移民，对生态破坏小，基建投资小，发电效率高，适用于各种地形，适用性广。

Claims (6)

1.一种高效水轮发电装置，包括闸阀、水道、安装在水道上的若干水轮机、变速机、发电机，其特征在于，所述水道呈槽状结构，水道底部呈阶梯结构；所述水轮机包括通过轴承座安装在水道两侧的主轴、呈工字轮形状的轮毂、辐条、水斗、挡板，所述轮毂由套在主轴上并通过螺栓固定在主轴上的空心筒以及两块套在主轴上并分别固定在空心筒两侧的同心轮盘构成；所述辐条为一长条状的方形板，一端固定在轮毂的一块轮盘上，另一端伸出轮盘外，每块轮盘上至少安装有二十四块辐条，在轮毂的另一块轮盘上也对称的安装有相同数目的辐条；所述水斗的两侧分别固定在辐条的端部，其中每一侧通过两块辐条固定，所述水斗的数目至少为十二个；所述挡板呈槽状结构且槽面朝外固定在两相邻的水斗之间；所述变速机、发电机依次安装在水轮机主轴端部。
2.根据权利要求1所述的一种高效水轮发电装置，其特征在于，所述水斗的数目为十二个，每块轮盘上安装有二十四块辐条。
3.根据权利要求1所述的一种高效水轮发电装置，其特征在于，所述水斗为V形水斗。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种高效水轮发电装置，其特征在于，所述水道上的水轮机的数目为三台。
5.根据权利要求4所述的一种高效水轮发电装置，其特征在于，所述发电机及变速机安装在水道下游的那台水轮机的主轴上，其他两台水轮机的主轴上未安装发电机；在水道下游的那台水轮机的主轴上安装有齿轮一、在水道中游的那台水轮机的主轴上对应齿轮一安装有齿轮二、在水道上游的那台水轮机的主轴上对应齿轮二安装有齿轮三；所述齿轮二为双齿轮结构，齿轮一、齿轮三分别于与齿轮二上的一个齿轮通过链条链接，所述齿轮一、齿轮二、齿轮三都设在齿轮箱中，所述齿轮箱为全封闭的箱体。
6.根据权利要求5所述的一种高效水轮发电装置，其特征在于，所述每台水轮机主轴上还设有制动器，所述制动器位于齿轮箱中。
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