CN107524553A - 江河截流式水力发电站 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种江河截流式水力发电站，属江河发电设施。所述江河截流式水力发电站，包括水车受力单元和取力发电单元；所述水车受力单元包括水车和设置在河道两侧的引水渠挡墙，所述引水渠挡墙设置有水车支架和控制单元；所述取力发电单元包括设置在引水渠挡墙上的增速齿轮组和发电机；所述水车包括水车中轴、叶轮和叶片组件；所述水车中轴与引水渠挡墙上的水车支架连接，水车中轴两端对称设有叶轮，水车中轴外缘设有叶片组件；所述叶轮外侧沿圆周方向设置有轮齿，与固定在引水渠挡墙上的增速齿轮组啮合，增速齿轮组的输出端与发电机相连。本发明的有益效果为大幅度降低水力发电对水位高低落差的限定，适用于大小河流，提高了水能利用率。

Description

江河截流式水力发电站
技术领域
本发明涉及到江河发电设施，特别涉及到一种江河截流式水力发电站。
背景技术
在现代社会中，科技的进步日新月异，能源的需求也日趋增加，随着对能源的需求压力不断的增加，人们对于能源的开发也愈加增多；水力发电是人们对于新能源清洁能源的一项重要发明，但是利用水能发电一般是利用水流的落差产生的动能进行发电，因此需要拦河筑造堤坝提高水位，造价高且工期较长；我国有大量的江流河道，而且很多水流速度也较大，但是很多地方不易修建水坝进行发电，人们无法很好的对其水资源进行利用，造成了极大的资源浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单、水能利用率高的江河截流式水力发电站。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种江河截流式水力发电站，包括水车受力单元和取力发电单元；所述水车受力单元包括水车和设置在河道两侧的引水渠挡墙，所述引水渠挡墙设置有水车支架和控制单元；所述取力发电单元包括设置在引水渠挡墙上的增速齿轮组和发电机；所述水车包括水车中轴、叶轮和叶片组件；所述水车中轴与引水渠挡墙上的水车支架连接，水车中轴两端对称设有叶轮，水车中轴外缘设有叶片组件；所述叶片组件包括水车中轴外缘均匀设置3个或3个以上的叶片支撑臂；所述叶片支撑臂垂直于水车中轴轴心方向安装固定，其上安装有叶片；所述叶轮外侧沿圆周方向设置有轮齿，与固定在引水渠挡墙上的增速齿轮组啮合，增速齿轮组的输出端与发电机相连。
进一步的，所述叶片沿水车中轴轴向的宽度与两个叶轮的间距相匹配。
进一步的，所述江河两岸修建的引水渠挡墙间还设有一个河床截水基座；所述河床截水基座位于水车正下方，与两侧的引水渠挡墙相连；所述河床截水基座、水车中轴两端的叶轮和叶片支撑臂上的叶片相配合组成一个截流结构。
进一步的，所述河床截水基座其上表面设置了一个让位槽，让位槽的曲率半径与叶轮的半径相匹配。
进一步的，所述叶轮在相邻俩叶片间的区域设有排水口；所述水车中轴下游两侧引水渠挡墙的间距做加宽设计。
进一步的，所述水车中轴下游两侧引水渠挡墙的横截面为倒梯形。
进一步的，所述中轴外缘设有的叶片组件为1个或1个以上，叶片支撑臂上安装的叶片与两叶轮间的距离相匹配。
进一步的，所述叶片可沿叶片支撑臂旋转0°到90°；所述叶片支撑臂上设有叶片控制器，与控制单元电连接。
进一步的，所述取力发电单元还包括取力轴，所述取力轴两端安装在河道两侧的引水渠挡墙上，取力轴上安装有齿轮，与叶轮上的轮齿相啮合；所述增速齿轮组套设在取力轴两端，其输出端与发电机相连。
进一步的，所述水车与水车支架滑动连接；所述水车支架与控制单元电连接。
本发明的有益效果为：大幅度降低水力发电对水位高低落差的限定，设计合理，结构简单，适用于大小河流，提高了水能利用率，更容易在水流上安装推广。
附图说明
图1为本发明的总体示意图。
图2为本发明的俯视示意图。
图3为本发明的水车及取力轴示意图。
图4为本发明的引水渠挡墙横截面示意图。
图中，1为引水渠挡墙；2为增速齿轮组；3为发电机；4为水车中轴；5为叶轮；6为水车支架；7为叶片支撑臂；8为叶片；9为轮齿；10为河床截水基座；11为排水口；12为叶片控制器；13为水位监测器；14为取力轴；15为水塔；16为加强筋；17为控制单元；18为齿轮。
具体实施方式
如图1所示，一种江河截流式水力发电站，包括水车受力单元和取力发电单元；所述水车受力单元包括水车和设置在河道两侧的引水渠挡墙1，所述引水渠挡墙1设置有水车支架6和控制单元17；所述取力发电单元包括设置在引水渠挡墙上1的增速齿轮组2和发电机3；所述水车包括水车中轴4、叶轮5和叶片组件；所述水车中轴4与引水渠挡墙1上的水车支架6连接，水车中轴4两端对称设有叶轮5，水车中轴4外缘设有叶片组件；所述叶片组件包括水车中轴4外缘均匀设置3个或3个以上的叶片支撑臂7；所述叶片支撑臂7垂直于水车中轴4轴心方向安装固定，其上安装有叶片8；所述叶轮5外侧沿圆周方向设置有轮齿9，与固定在引水渠挡墙1上的增速齿轮组2啮合，增速齿轮组2的输出端与发电机3相连。
本实施例在具体使用中，引水渠挡墙1修建在江河的两岸，其高度比该河流的最水深高出一部分；俩叶轮5对称设置在水车中轴4两端，中间通过水车中轴4，固定连接在水车中轴4上；水车中轴4外缘均匀设置了5个垂直于轴心方向的叶片支撑臂7，每个叶片支撑臂7上沿水车中轴4径向方向安装了叶片8；水流的冲击力推动叶片8，带动水车旋转，叶轮5外侧沿圆周方向的轮齿9与固定在引水渠挡墙1上的增速齿轮组2啮合，将动力传输给增速齿轮组2，从而带动与增速齿轮组2输出端连接的发电机3转动，产生电能。
如图2、图3所示，为了更好的利用水流的冲击力，叶片8沿水车中轴4轴向的宽度与两个叶轮5的间距相匹配；叶片8和水车两侧叶轮5间距一致，使更多的水流能参与发电。
如图1至图3所示，为了最大限度的利用水流的冲击力，推动水车旋转，江河两岸修建的引水渠挡墙1间还设有一个河床截水基座10；所述河床截水基座10位于水车正下方，与两侧的引水渠挡墙1相连；所述河床截水基座10、水车中轴4两端的叶轮5和叶片支撑臂7上的叶片8相配合组成一个截流结构；在本实施例中，河床截水基座10与两侧的引水渠挡墙1一体相连，河床截水基座10位于水车的正下方，河床截水基座10、水车中轴4两端的叶轮5和叶片支撑臂7上的叶片8相配合组成一个截流结构，使这条河流的水都参与水力发电。
如图1所示，为了使截水效果更好，河床截水基座10其上表面设置了一个让位槽，让位槽的曲率半径与叶轮5的半径相匹配；在本实施例中，让位槽的曲率半径与叶轮5半径一致，且让位槽垂直于水车中轴4的横截面，其弧长与水车相邻俩叶片8的圆弧长相同。
如图1所示，为了进一步提高发电效率，叶轮5在相邻俩叶片8间的区域设有排水口11；所述水车中轴4下游两侧引水渠挡墙1的间距做加宽设计；本实施例中，水车被水流带动旋转时，水车中轴4上相邻的俩叶片8、水车两端的叶轮5和河床截水基座10形成了一个截流结构，当水车继续旋转，截流结构内的水除了正常从叶片8离开水车，还可以从两侧叶轮5上的排水口11离开进入下流水域，因此水流离开水车的速度大于进入水车的速度，使水车两侧形成了压强差，促使水车旋转速度更快，发电效果更好。
如图4所示，水车中轴4下游两侧引水渠挡墙1的横截面为倒梯形；在本实施例中，水车中轴4下游两侧的引水渠挡墙1横截面为倒梯形，河面下两侧引水渠挡墙1的间距更大，更利于截流结构内的水从两侧叶轮5上的排水口11进入下流水域。
如图1至图3所示，为了减轻水车中轴4上叶片支撑臂7的压力，水车中轴4外缘设有的叶片组件为1个或1一个以上，叶片支撑臂7上安装的叶片8与两叶轮5间的距离相匹配；在实际使用中，可以根据河面的宽度情况设置叶片组件，减轻叶片支撑臂7的压力，还可以在叶片支撑臂7上设置加强筋16，使水车的结构更稳定。
如图2、图3所示，为了预防洪灾或者水流量过大的情况，使水流顺利通过水车，叶片8可沿叶片支撑臂7旋转0°到90°，叶片支撑臂7上设有叶片控制器12，与控制单元17电连接；控制单元17通过安装在引水渠挡墙1上的水位监测器13监测水位，普通情况下，叶片8为0°摆放，即叶片8沿水车中轴4径向方向摆放，叶片8入水之后，受到的水流冲击力最大，能快速带动水车旋转；当水位监测器13监测到河道发生洪灾等情况，控制单元17可控制叶片控制器12使叶片8沿叶片支撑臂7旋转90°，让水流接触的阻碍面积最小，让水流顺利通过水车。
如图2、图3所示，为了进一步使水车受力均匀，取力发电单元还包括取力轴14，所述取力轴14两端安装在河道两侧的引水渠挡墙1上，取力轴14上安装有齿轮18，与叶轮5上的轮齿9相啮合；所述增速齿轮组2套设在取力轴14两端，其输出端与发电机3相连；本实施例中，在取力轴14上安装齿轮18，与水车俩叶轮5上的轮齿9啮合，取力轴14上的齿轮18带动取力轴14旋转，将动力传送给套设在取力轴14两端的增速齿轮组2，增速齿轮组2带动发电机3发电。取力轴14的设置，使水车避免了可能因两侧叶轮5上的齿轮跟增速齿轮组2的啮合而引起的受力不均的情况，同时可根据河道的情况设置多个取力轴14，进一步提高水能利用率，提高发电效率。
如图1所示，为了便于水车维护修理，水车与水车支架6滑动连接，水车支架6与控制单元17电连接；当水车需要维护修理时，通过引水渠挡墙1上的控制单元17，能控制水车在水车支架6上移动，使水车处于一个合理的高度。
如图1所示，水车支架6顶端还设有水塔15，水塔15上还设有抽水及排水系统；水塔15上安装了抽水泵，水车支架6上安装有抽水管，通过排水管道可以对两岸进行灌溉。
本发明结构简单，无河道限制，大到黄河长江，小至乡村河道沟渠皆可应用，且同一河道可设置多个截流式水力发电站共同发电，最大程度的提高水能利用率。
以上所述仅用以说明本发明的技术方案而非限制，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案所做出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围之内，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种江河截流式水力发电站，包括水车受力单元和取力发电单元；所述水车受力单元包括水车和设置在河道两侧的引水渠挡墙（1），所述引水渠挡墙（1）设置有水车支架（6）和控制单元（17）；所述取力发电单元包括设置在引水渠挡墙上（1）的增速齿轮组（2）和发电机（3）；所述水车包括水车中轴（4）、叶轮（5）和叶片组件；所述水车中轴（4）与引水渠挡墙（1）上的水车支架（6）连接，水车中轴（4）两端对称设有叶轮（5），水车中轴（4）外缘设有叶片组件；所述叶片组件包括水车中轴（4）外缘均匀设置3个或3个以上的叶片支撑臂（7）；所述叶片支撑臂（4）垂直于水车中轴（4）轴心方向安装固定，其上安装有叶片（8）；所述叶轮（5）外侧沿圆周方向设置有轮齿（9），与固定在引水渠挡墙（1）上的增速齿轮组（2）啮合，增速齿轮组（2）的输出端与发电机3相连。
2.根据权利要求1所述的江河截流式水力发电站，所述叶片（8）沿水车中轴（4）轴向的宽度与两个叶轮（5）的间距相匹配。
3.根据权利要求2所述的江河截流式水力发电站，所述江河两岸修建的引水渠挡墙（1）间还设有一个河床截水基座（10）；所述河床截水基座（10）位于水车正下方，与两侧的引水渠挡墙（1）相连；所述河床截水基座（10）、水车中轴（4）两端的叶轮（5）和支撑臂上的叶片（8）相配合组成一个截流结构。
4.根据权利要求3所述的江河截流式水力发电站，所述河床截水基座（10）其上表面设置了一个让位槽，让位槽的曲率半径与叶轮（5）的半径相匹配。
5.根据权利要求4所述的江河截流式水力发电站，所述叶轮（5）在相邻俩叶片（8）间的区域设有排水口（11）；所述水车中轴（4）下游两侧引水渠挡墙（1）的间距做加宽设计。
6.根据权利要求5所述的江河截流式水力发电站，所述水车中轴（4）下游两侧引水渠挡墙（1）的横截面为倒梯形。
7.根据权利要求1-6任一项所述的江河截流式水力发电站，所述水车中轴（4）外缘设有的叶片组件为（1）个或（1）一个以上，叶片支撑臂（7）上安装的叶片（8）与两叶轮（5）间的距离相匹配。
8.根据权利要求7所述的江河截流式水力发电站，所述叶片（8）可沿叶片支撑臂（7）旋转0°到90°，叶片支撑臂（7）上设有叶片控制器（12），与控制单元（17）电连接。
9.根据权利要求8所述的江河截流式水力发电站，所述取力发电单元还包括取力轴（14），所述取力轴（14）两端安装在河道两侧的引水渠挡墙（1）上，取力轴（14）上安装有齿轮（18），与叶轮（5）上的轮齿（9）相啮合；所述增速齿轮组（2）套设在取力轴（14）两端，其输出端与发电机（3）相连。
10.根据权利要求9所述的江河截流式水力发电站，所述水车与水车支架（6）滑动连接，水车支架（6）与控制单元（17）电连接。
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