CN108150338A - 一种乡村家用水力发电器 - Google Patents

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Abstract

一种乡村家用水力发电器，包括汇水增效装置、发电装置、配供电装置和支架，汇水增效装置固定在支架上，发电装置固定在汇水增效装置上，配供电装置通过电缆与发电装置相连。本发明不需截流设坝、不影响自然生态，且安装简单、维护使用方便、适用性广、造价低、并以汇水增效装置汇水、增速、导引等确保水流的汇集和增大水流做功动能，可有效提高水流发电效率，实现稳定的将水流动能转化为持续稳定电能，适用于乡村或山村各种复杂条件下的水力环境下的家用发电，适合于广阔乡村或山村家庭用电需求，可满足现代人的家庭生活和生产的用电，利于节能减排，利于乡村家庭的节能创收。

Description

一种乡村家用水力发电器
技术领域
本发明涉及发电器，具体是涉及一种乡村家用水力发电器。
背景技术
现代的生活和生产都离不开电力，但是当前仍以燃煤火电为主，所用的电力是用矿物质能源煤燃烧转化为蒸汽能发电，所得电力仅为燃煤能量的约三分之一，一则产生大量的温室气体CO2和SO2、CO、NOx及未燃尽碳氢化合物，破坏地球生态环境，二则燃料转化为电力的过程中损失了约三分之二的能量。在清洁能源领域，目前的水电工程和风电工程投资巨大，尤其是水电需要截流筑坝蓄水，工程量大、投资大、且严重影响生态。
而另一方面，我国地域宽广，地形地貌复杂，广大乡村及山村的山溪、坎坝、沟渠无数，虽然山溪、坎坝、沟渠的单股水流的流量有限，但无数沟渠、坎坝、溪流的水流总流量远远大于大江大河，遍布广阔地形地貌上的千山万壑与千沟万渠的溪流水总动能百倍于大江大河流水的总动能。目前，在这遍布山河大地不同地域不同地貌的流水动能几乎全部白白浪费的情况下，不少乡村或山村仍常年缺电停电，给许多家庭人们的现代化生活造成诸多不便。为此，部分地区乡村家庭自发集资截流筑坝蓄水发电，但截流筑坝蓄水发电一则受水流量波动影响大，所发电能的电压不稳，不能有效满足现代电器的要求，二则，截流筑坝周期长、投资大，再则，截流筑坝也严重影响地方自然生态的循环，其次，检修维护需关闸停电止水，多有不便。
基于上述情况，大量的科技工作者进行了大量的研究和实践。中国专利CN201520939834.9提供了一种层流式转轮水力发电机及其转轮装置，其将转轮水力发电装置装在一个升降装置上以方便水力发电装置的检修，实际上不但将水流发电装置复杂化，而且其转轮装置对发电的效率并没有实际的提升，同时需拦截筑坝，工程量大周期长且装置造价成本高，增加了偏远贫困乡村家庭的经济负担，客观上不适合于乡村家用供电。
中国专利CN201521122806提供了一种阻力型水轮机及水力发电系统，其通过浇筑的导流墙、导流底板和可调节的挡流罩引流水，经过水底冲击沿转轮体轴向布置的六片水轮机弧形叶片实现发电；该技术仍存在如下缺陷：其一，需要在河道截流设坝进行浇筑施工，工程量较大，周期长，投资大，非乡村一般家庭可以承受；其二，科学试验证明水面流速大于或等于水底流速，该发电系统将水流引流向水底造成水流流速的损失，对发电效率有影响；其三，系统向下引流会对底部水流冲击冲蚀并造成水流动能的大幅损耗；再者，如此拦河截流、水底导流也严重破坏生态平衡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种不需截流设坝、不影响自然生态，且安装简单、维护使用方便、适用性广、造价低、并可提高水流发电效率实现稳定的将水流动能转化为持续稳定电能的乡村家用水力发电器。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种乡村家用水力发电器，包括汇水增效装置、发电装置、配供电装置和支架，所述汇水增效装置固定在支架上，所述发电装置固定在汇水增效装置上，所述配供电装置通过电缆与发电装置相连。
进一步，还设有杂物分流装置，所述杂物分流装置设于汇水增效装置进口端前部，与汇水增效装置进口端相连。
进一步，所述汇水槽由相对设置的两块汇水板和设于两块汇水板底部的底板组成，汇水槽的一端为汇水端进口，另一端为散水端出口。
进一步，所述汇水增效装置为两端喇叭形扩大且中部圆弧缩小的汇水槽。
进一步，所述汇水槽的底板上设有弧形的导水引流板。
进一步，所述杂物分流装置呈棱锥状，杂物分流装置的四边形端与汇水端进口通过活扣相连。
进一步，所述杂物分流装置呈半球面状，杂物分流装置的圆周端与汇水端进口通过活扣相连。
进一步，所述杂物分流装置呈圆锥状，杂物分流装置的圆周端与汇水端进口通过活扣相连。
进一步，所述汇水增效装置内设有第一导水引流板和第二导水引流板，所述第一导水引流板固定在汇水槽的汇水端进口侧壁上，所述第二导水引流板固定在汇水槽的散水端出口的另一侧。
进一步，所述汇水增效装置为两侧先缩小再扩大的筒体。
进一步，所述汇水增效装置为两端喇叭形扩大且中部圆弧缩小的筒体。
进一步，所述汇水增效装置的汇水端进口设有导水引流箱，导水引流箱为四棱台结构，导水引流箱的方形大口为进水端，导水引流箱的方形小口为出水端，导水引流箱的出水端与汇水增效装置的汇水端进口前部连接。
进一步，所述发电装置包括转轮或叶轮或勺槽轮，以及发电机和变速器，发电机上设有发电机轴，转轮或叶轮或勺槽轮上设有轮轴，轮轴通过变速器与发电机轴连接。
进一步，所述汇水增效装置内还设有第一导水引流板和第二导水引流板，第一导水引流板和第二导水引流板环绕转轮或叶轮或勺槽轮设置，且第一导水引流板与汇水端进口的一侧相连，第二导水引流板与散水端出口另一侧相连。
进一步，所述配供电装置包括变配电模块、储能模块、逆变器和漏电保护器，变配电模块与储能模块相连，储能模块与逆变器相连，逆变器与漏电保护器相连，发电机与变配电模块相连。
进一步，支架为可折叠支架，支架上设有折叠固定件。
进一步，支架为箱体结构。
进一步，支架的底部设有万向轮。
进一步，所述杂物分流装置为犁分机构。
进一步，汇水端进口为喇叭形或方形或椭圆形或半月形或三角形或其他多边形，散水端出口为喇叭形扩大或任意形状扩大。
进一步，所述汇水增效装置可视情况设置1个至多个汇水端进口、1个至多个散水端出口，以适应邻近多股小溪流在不影响原生态条件下的利用，可采用金属和/或树脂纤维和/或竹木和/或合成橡胶塑料等通过焊接或粘结或卡接或钉接或铆接或其他成熟技术制造；对于沿河居住家庭用电设备，汇水增效装置还可设有浮力箱或采用轻质材料制成，可漂浮于水中并以链或索或绳等固定在岸边或水上建构筑物上或以锚固定在河床。
进一步，所述乡村家用发电器的配供电装置可设置在支架上或分离设置；还可包括逆变器和漏电保护开关，逆变器的输入端通过电缆与储能模块连接，逆变器输出端通过输电电缆与安装在居民家内的漏电保护开关连接，可通过漏电保护开关直接供家庭用电。
进一步，所述发电装置的发电机可采用潜水直流或交流发电机，还可采用非防水发电机安装在防护罩或无水箱体内。
进一步，所述发电装置的动力传递连接可采用皮带轮或链轮和/或齿轮变速连接。
本乡村家用水力发电器针对乡村或山村的自然地理情况，因情适宜以汇水增效装置汇集水流再经增速导引实现高效发电，所发电能经配供电装置处理满足现代家庭用电。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
（1）适用于乡村家庭用水力持续发电，可自动分流溪流或水流中的杂物或生物，保护发电设备和保护水中生物，利于生态环保。
（2）以汇水、增速、导引等确保水流的汇集和增大水流做功动能，可有效提高发电效率，适用于乡村或山村各种复杂条件下的溪流沟渠坎坝与河流的水力环境下的家用发电，利于乡村家庭的节能创收。
（3）无需拦河筑坝，安装简单，适用性广，造价低，维护使用方便，可在保护自然生态环境的条件下高效并持续稳定的发电和供电，适合于广阔乡村或山村家庭用电需求，可满足现代人的家庭生活和生产的用电，利于节能减排。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明实施例2的结构示意图。
图4是图3的B-B剖视图。
图5是本发明实施例3的结构示意图。
图6是图5的C-C剖视图。
图7是本发明实施例4的结构示意图。
图8是图7的D-D剖视图。
图中：1-杂物分流装置，101-活扣，102-螺栓，103-卡扣，2-汇水增效装置，201-汇水端进口，202-散水端出口，203-第一导水引流板/导水引流板，204-第二导水引流板，205-导水引流箱，3-发电装置，310-发电机，311-发电机轴，312-轴承，320-涡轮，321-叶轮，322-转轮，323-勺槽轮，330-变速器，4-配供电装置，401-变配电模块，402-储能模块，403-逆变器，404-漏电保护器，5-支架，501-固定架，502-万向轮。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
参照图1、图2，本实施例一种乡村家用水力发电器包括：杂物分流装置1、汇水增效装置2、发电装置3、配供电装置4和支架5，杂物分流装置1设于汇水增效装置2进口端前部，与汇水增效装置2进口端相连，汇水增效装置2固定在支架5上，发电装置3固定在汇水增效装置2上，配供电装置4通过电缆与发电装置3相连。
杂物分流装置1为呈棱锥状的纤维网，用于防止山溪或瀑布水流中的树枝或杂草或夹带的冲击性砂石及水中生物进入汇水增效装置2内，并防止树枝、杂草、冲击性砂石及水中生物堆积，使树枝、杂草、冲击性砂石及水中生物分流至两侧随水流流走。
汇水增效装置2用于汇集、导引水流以及增速水流，汇水增效装置2为两侧先缩小再扩大的汇水槽，具体为两端喇叭形扩大且中部圆弧缩小的汇水槽，汇水槽由相对设置的两块汇水板和设于两块汇水板底部的底板组成，汇水槽的一端为汇水端进口201，另一端为散水端出口202，汇水槽的底板上设有弧形的导水引流板203，杂物分流装置1呈棱锥状，杂物分流装置1的四边形端与汇水端进口201通过活扣101相连。
发电装置3包括发电机310、转轮322、变速器330，发电机310上设有发电机轴311，转轮322上设有转轮轴，转轮轴通过变速器330与发电机轴311连接，发电机轴311的两端设有轴承312。变速器330为齿轮箱变换器。
通过喇叭形扩大的汇水端进口201进水，并通过中部圆弧收缩部分汇集水流并增速水流，弧形的导水引流板203引导水流按既定的方向冲击转轮322的上半部叶片，提高水流做功效率。发电装置3的转轮322设于汇水增效装置2的汇水槽内，转轮322通过齿轮传动的变速器330与发电机310连接，加速发电机轴311的旋转，提高发电效率。
配供电装置4包括变配电模块401、储能模块402、逆变器403和漏电保护器404，变配电模块401与储能模块402相连，储能模块402与逆变器403相连，逆变器403与漏电保护器404相连，发电机310与变配电模块401相连。变配电模块401具有整流和稳压电路，储能模块402为蓄电池组，变配电模块401将处理后的电能储存至储能模块402内，并通过逆变器403将直流电转换为市电通过漏电保护器404为乡村或山村家庭供电，配供电装置4的变配电模块401、储能模块402和逆变器403均固定在汇水增效装置2的外部侧壁上。
支架5为可折叠支架，支架5上设有折叠固定件501。
使用时，提起本发明乡村家用水力发电器，打开固定架501，将本发明乡村家用水力发电器逆水流方向固定于河道，即可通过家中的漏电保护器403供电；可高效并持续稳定的供给乡村家庭用电。
实施例2
参照图3、图4，本实施例与实施例1的区别仅在于：汇水增效装置2内设有第一导水引流板203和第二导水引流板204，第一导水引流板203固定在汇水槽的汇水端进口201侧壁上，第二导水引流板204固定在汇水槽的散水端出口202的另一侧。
发电装置3包括发电机310、叶轮321和变速器330，发电机310上设有发电机轴311，叶轮321上设有转轮轴，转轮轴通过变速器330与发电机轴311连接，发电机轴311的两端设有轴承312。变速器330为皮带轮变换器。支架5的底部设有万向轮502，用于移动本发明发电器。其余同实施例1。
通过喇叭形扩大的汇水端进口201进水，并通过中部圆弧收缩部分汇集水流并增速水流，按侧部第一弧形导水引流板203既定的方向冲击叶轮321的上半部叶片，并经过第二导水引流板204引流流出，提高水流做功效率。发电装置3的叶轮321通过皮带轮变速的变速器330与发电机310动力连接，加速发电机轴311的旋转，提高发电效率。
使用时，将本乡村家用水力发电器提起打开固定架501后，逆水流方向固定于河道即可通过家中的漏电保护器403供电；移动使用方便、可高效并持续稳定的供给乡村家庭用电。
实施例3
参照图5、图6，本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例为一种设于安全水流中的乡村家用水力发电器，没有设置杂物分流装置1，汇水增效装置2为两侧先缩小再扩大的碳钢结构筒体，具体为两端喇叭形扩大且中部圆弧缩小的筒体。
汇水增效装置2的汇水端进口201设有铝合金的导水引流箱205，导水引流箱205为四棱台结构，导水引流箱205的方形大口为进水端，导水引流箱205的方形小口为出水端，导水引流箱205的出水端与汇水增效装置2的汇水端进口201前部焊接。
汇水增效装置2内还设有第一导水引流板203和第二导水引流板204，第一导水引流板203和第二导水引流板204环绕转轮322设置，
且第一导水引流板203与汇水端进口201的一侧相连，第二导水引流板204与散水端出口202另一侧相连。
汇水端进口201通过方形缩小的引水导流箱205进口汇集水流，并通过第一导水引流板203导引并增速水流，使增速后的水流冲击转轮322叶片，并经第二导水引流板204导引后环形回流。
发电装置3的转轮322通过皮带轮增速的变速器330与发电机310连接，加速发电机轴311的旋转，提高发电效率。支架5的底部设有万向轮502，支架5为密封的箱体结构，配供电装置4的变配电模块401、储能模块402和逆变器403均设置在发电器底部的密封箱体内。其余同实施例1。
实施例4
参照图7、图8，本实施例与实施例1的区别仅在于：汇水增效装置2为两侧先缩小再扩大的橡胶塑料筒体，具体为两端喇叭形扩大且中部圆弧缩小的筒体。汇水增效装置2的汇水端进口201设有铝合金的导水引流箱205，导水引流箱205为四棱台结构，导水引流箱205的方形大口为进水端，导水引流箱205的方形小口为出水端，导水引流箱205的出水端与汇水增效装置2的汇水端进口201前部焊接，导水引流箱205的进水端与杂物分流装置1相连，具体通过胶粘接。杂物分流装置1为半球面状的合成橡胶塑料格栅。
汇水增效装置2内还设有第一导水引流板203和第二导水引流板204，第一导水引流板203和第二导水引流板204环绕转轮322设置，
且第一导水引流板203与汇水端进口201的一侧相连，第二导水引流板204与散水端出口202另一侧相连。
发电装置3包括发电机310、勺槽轮323和变速器330，发电机310上设有发电机轴311，勺槽轮323上设有转轮轴，转轮轴通过变速器330与发电机轴311连接，变速器330为皮带轮变换器。
支架5的底部设有万向轮502，支架5为密封的箱体结构，配供电装置4的变配电模块401、储能模块402和逆变器403均设置在发电器底部的密封箱体内。其余同实施例1。
杂物分流装置1除上述实施例所述的结构外，还可设置成圆锥状，杂物分流装置的圆周端与汇水端进口通过活扣相连。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种乡村家用水力发电器，其特征在于：包括汇水增效装置、发电装置、配供电装置和支架，所述汇水增效装置固定在支架上，所述发电装置固定在汇水增效装置上，所述配供电装置与发电装置相连。
2.如权利要求1所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：还设有杂物分流装置，所述杂物分流装置设于汇水增效装置进口端前部，与汇水增效装置进口端相连。
3.如权利要求1或2所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：所述汇水增效装置为两端喇叭形扩大且中部圆弧缩小的汇水槽或筒体。
4.如权利要求3所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：所述汇水槽的底板上设有弧形的导水引流板。
5.如权利要求2所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：所述杂物分流装置呈棱锥状或呈半球面状或圆锥状，杂物分流装置的底部与汇水端进口相连。
6.如权利要求3所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：所述汇水增效装置内设有第一导水引流板和第二导水引流板，所述第一导水引流板固定在汇水槽的汇水端进口侧壁上，所述第二导水引流板固定在汇水槽的散水端出口的另一侧。
7.如权利要求1或2所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：所述汇水增效装置的汇水端进口设有导水引流箱，导水引流箱为四棱台结构，导水引流箱的方形大口为进水端，导水引流箱的方形小口为出水端，导水引流箱的出水端与汇水增效装置的汇水端进口前部连接。
8.如权利要求1或2所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：所述发电装置包括转轮或叶轮或勺槽轮，以及发电机和变速器，发电机上设有发电机轴，转轮或叶轮或勺槽轮上设有轮轴，轮轴通过变速器与发电机轴连接。
9.如权利要求8所述的乡村家用水力发电器，其特征在于：所述汇水增效装置内还设有第一导水引流板和第二导水引流板，第一导水引流板和第二导水引流板环绕转轮或叶轮或勺槽轮设置，且第一导水引流板与汇水端进口的一侧相连，第二导水引流板与散水端出口另一侧相连。
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