CN108518297A - 高效水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高效水力发电装置，主要涉及水力发电领域。包括垂直轴、套筒、转动扇叶和发电装置总成；套筒套接在垂直轴外部，转动扇叶环形阵列设置在套筒外围，套筒的顶部设有大齿轮，发电机的输入轴齿轮与大齿轮相啮合，堤坝泄水拱门在混凝堤坝上设有上下两层，每层的堤坝泄水拱门两侧均设置垂直轴、套筒、转动扇叶，且两层的套筒可实现传动连接。本发明的有益效果在于：在堤坝泄水拱门两侧均设置垂直轴水力发电装置，排水时能够充分利用堤坝泄水拱门两侧的水能；而且本装置能够对下层堤坝泄水拱门排水时的水能进行充分的利用，提高垂直轴水力发电装置的工作效率，大大提高发电机的发电效率。

Description

高效水力发电装置
技术领域
本发明涉及水力发电领域，具体是高效水力发电装置。
背景技术
为了充分利用水能，大型堤坝的泄水口一般都设置水力发电设备，对于雨季到来时或者水量较大的堤坝，为了提高排水效率泄水口一般设置上下两层，泄水口处设置堤坝泄水拱门，但是下层的堤坝泄水拱门由于距离堤坝顶部较远，安装垂直轴水利大电机的成本高，而且面临较大的技术难题，这就导致了由下层堤坝泄水拱门排水的水能资源造成浪费，不能充分利用。而且由于水深越深水压越大，所以下层堤坝泄水拱门排水的水速要比上层堤坝泄水拱门排水速度大很多，也就是说下层堤坝泄水拱门排水时的水能要大于上层堤坝泄水拱门排水时的水能，上层堤坝泄水拱门排水时的水能较小，因而所采用的垂直轴水力发电装置的功率就越小，即转动扇叶的转速越慢，从而导致发电机的大电功率就越小，即发电机输入轴转速越慢。
发明内容
本发明的目的在于提供高效水力发电装置，它在堤坝泄水拱门两侧均设置垂直轴水力发电装置，排水时能够充分利用堤坝泄水拱门两侧的水能；而且本装置能够对下层堤坝泄水拱门排水时的水能进行充分的利用，提高垂直轴水力发电装置的工作效率，大大提高发电机的发电效率。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
高效水力发电装置，包括垂直轴、套筒、转动扇叶和发电装置总成；堤坝泄水拱门的两侧设有半圆形柱槽，垂直轴固定设置在半圆形柱槽的圆心位置，所述套筒套接在垂直轴外部，且可绕着垂直轴转动，所述转动扇叶环形阵列设置在套筒外围，所述转动扇叶的宽度与半圆形柱槽的半径相适应；
所述套筒的顶部穿过堤坝泄水拱门顶壁设有大齿轮，堤坝泄水拱门顶部设有发电腔，所述大齿轮设置在发电腔内，所述发电腔内还设有若干发电机，所述发电机沿着大齿轮环形阵列分布，所述发电机的输入轴齿轮与大齿轮相啮合。
所述堤坝泄水拱门在混凝堤坝上设有上下两层，每层的堤坝泄水拱门两侧均设置垂直轴、套筒、转动扇叶，且两层的套筒可实现传动连接。
上下两层堤坝泄水拱门的底部均设有第一推力轴承，上下两层的套筒底部均设有承接凸缘，所述承接凸缘与第一推力轴承的顶圈连接。
所述转动扇叶上矩形阵列设有多个排水口以及与排水口相对应的可开合叶门，所述排水口边缘设有限位框，所述排水口顶部设有转轴，所述可开合叶门顶部与转轴转动连接，限位框限制了可开合叶门仅能从一个方向打开。
上下两层的套筒之间通过花键连接的方式实现传动连接。
下层堤坝泄水拱门的垂直轴与下层堤坝泄水拱门底面固定连接；上层堤坝泄水拱门的垂直轴穿入到发电腔内与发电腔顶面固定连接。
所述发电腔与上层堤坝泄水拱门顶面之间设有与套筒外径相适应的密封垫。
所述大齿轮底部设有第二推力轴承，所述大齿轮底部与第二推力轴承的顶圈固定连接。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本装置在堤坝泄水拱门两侧均设置垂直轴水力发电装置，即垂直轴、套筒、转动扇叶和发电装置总成，堤坝泄水拱门排水时能够充分利用堤坝泄水拱门两侧的水能；而且下层堤坝泄水拱门两侧也设置垂直轴、套筒、转动扇叶，两层的套筒可实现传动连接，下层堤坝泄水拱门排水时能够带动下层的套筒、转动扇叶转动，下层套筒、转动扇叶转动时能够给上层的套筒、转动扇叶转动提供动力，进而使上层的套筒、转动扇叶转速加快，套筒的顶部的大齿轮转速加快，从而使发电机的输入轴转速加快，从而大大提高了发电效率，因此，本装置能够对下层堤坝泄水拱门排水时的水能进行充分的利用，提高垂直轴水力发电装置的工作效率，大大提高发电机的发电效率。
2、本装置转动扇叶上矩形阵列设有多个排水口以及与排水口相对应的可开合叶门，半圆形柱槽内也会有水流通过，对于位于半圆形柱槽内的转动扇叶，在水流的冲击下可开合叶门会打开，使水流从多个排水口流过；对于位于半圆形柱槽外的转动扇叶，由于限位框的存在，在水流的冲击下可开合叶门不会打开，使整个转动扇叶为一个封闭的叶片，整个转动扇叶均受水力冲击，使流经转动扇叶水流的水能全部利用；由于位于半圆形柱槽内的转动扇叶，在水流的冲击下可开合叶门会打开，使水流从多个排水口流过，这就大大减小了套筒转动时的阻力，使套筒转速大大加快，进一步的增大了垂直轴水力发电装置的工作效率，大大提高发电机的发电效率。
附图说明
附图1是本发明具体内部结构示意图。
附图2是本发明分布示意图。
附图3是本发明附图1中I部放大图。
附图4是本发明中套筒、转动扇叶在半圆形柱槽内分布状态俯视图。
附图5是本发明附图3中II部放大图。
附图中所示标号：
1、垂直轴；2、套筒；3、转动扇叶；4、堤坝泄水拱门；5、半圆形柱槽；6、大齿轮；7、发电腔；8、发电机；9、输入轴齿轮；10、第一推力轴承；11、承接凸缘；12、排水口；13、可开合叶门；14、限位框；15、转轴；16、密封垫；17、第二推力轴承；18、滚珠；19、防护网。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
本发明所述是高效水力发电装置，主体结构包括垂直轴1、套筒2、转动扇叶3和发电装置总成；堤坝泄水拱门4的两侧设有半圆形柱槽5，垂直轴1固定设置在半圆形柱槽5的圆心位置，所述套筒2套接在垂直轴1外部，且可绕着垂直轴1转动，所述转动扇叶3环形阵列设置在套筒2外围，所述转动扇叶3的宽度与半圆形柱槽5的半径相适应；多个转动扇叶3有一半在半圆形柱槽5内，有一半在半圆形柱槽5外，半圆形柱槽5内的转动扇叶3受水流的冲击力很小，半圆形柱槽5外的转动扇叶3受水流的冲击力很大，保证了套筒2、转动扇叶3能在水流冲击力的作用下不断转动，从而进一步完成发电机8的发电。
所述套筒2的顶部穿过堤坝泄水拱门4顶壁设有大齿轮6，堤坝泄水拱门4顶部设有发电腔7，所述大齿轮6设置在发电腔7内，所述发电腔7内还设有若干发电机8，所述发电机8沿着大齿轮6环形阵列分布，所述发电机8的输入轴齿轮9与大齿轮6相啮合。套筒2的转动带动大齿轮6的转动，大齿轮6的转动带动发电机8的输入轴齿轮9转动从而进行发电。
所述堤坝泄水拱门4在混凝堤坝上设有上下两层，每层的堤坝泄水拱门4两侧均设置垂直轴1、套筒2、转动扇叶3，且两层的套筒2可实现传动连接。下层堤坝泄水拱门4排水时能够带动下层的套筒2、转动扇叶3转动，下层套筒2、转动扇叶3转动时能够给上层的套筒2、转动扇叶3转动提供动力。本装置在堤坝泄水拱门4两侧均设置垂直轴1水力发电装置，即垂直轴1、套筒2、转动扇叶3和发电装置总成，堤坝泄水拱门4排水时能够充分利用堤坝泄水拱门4两侧的水能；而且下层堤坝泄水拱门4两侧也设置垂直轴1、套筒2、转动扇叶3，两层的套筒2可实现传动连接，下层堤坝泄水拱门4排水时能够带动下层的套筒2、转动扇叶3转动，下层套筒2、转动扇叶3转动时能够给上层的套筒2、转动扇叶3转动提供动力，进而使上层的套筒2、转动扇叶3转速加快，套筒2的顶部的大齿轮6转速加快，从而使发电机8的输入轴转速加快，从而大大提高了发电效率，因此，本装置能够对下层堤坝泄水拱门4排水时的水能进行充分的利用，提高垂直轴1水力发电装置的工作效率，大大提高发电机8的发电效率。
上下两层堤坝泄水拱门4的底部均设有第一推力轴承10，上下两层的套筒2底部均设有承接凸缘11，所述承接凸缘11与第一推力轴承10的顶圈连接。承接凸缘11与第一推力轴承10的顶圈连接，能够使套筒2的转动更加稳定、方便。
所述转动扇叶3上矩形阵列设有多个排水口12以及与排水口12相对应的可开合叶门13，所述排水口12边缘设有限位框14，所述排水口12顶部设有转轴15，所述可开合叶门13顶部与转轴15转动连接，限位框14限制了可开合叶门13仅能从一个方向打开。半圆形柱槽5内也会有水流通过，对于位于半圆形柱槽5内的转动扇叶3，在水流的冲击下可开合叶门13会打开，使水流从多个排水口12流过；对于位于半圆形柱槽5外的转动扇叶3，由于限位框14的存在，在水流的冲击下可开合叶门13不会打开，使整个转动扇叶3为一个封闭的叶片，整个转动扇叶3均受水力冲击，使流经转动扇叶3水流的水能全部利用；由于位于半圆形柱槽5内的转动扇叶3，在水流的冲击下可开合叶门13会打开，使水流从多个排水口12流过，这就大大减小了套筒2转动时的阻力，使套筒2转速大大加快，进一步的增大了垂直轴1水力发电装置的工作效率，大大提高发电机8的发电效率。
上下两层的套筒2之间通过花键连接的方式实现传动连接。
下层堤坝泄水拱门4的垂直轴1与下层堤坝泄水拱门4底面固定连接；上层堤坝泄水拱门4的垂直轴1穿入到发电腔7内与发电腔7顶面固定连接。
所述发电腔7与上层堤坝泄水拱门4顶面之间设有与套筒2外径相适应的密封垫16。密封垫16的设置保证了发电腔7内的封闭，使用时发电腔7也位于堤坝水面液位以上，避免发电腔7进水。
所述大齿轮6底部设有第二推力轴承17，所述大齿轮6底部与第二推力轴承17的顶圈固定连接。第二推力轴承17能够对大齿轮6起到支撑作用，也能够使大齿轮6的转动更加稳定、方便。
实施例：
如说明书附图图1、图2所示，本发明所述是高效水力发电装置，主体结构包括垂直轴1、套筒2、转动扇叶3和发电装置总成；如说明书附图图4所示，堤坝泄水拱门4的两侧设有半圆形柱槽5，半圆形柱槽5外设有防护网19，能够阻止垃圾缠绕在转动扇叶3上。垂直轴1固定设置在半圆形柱槽5的圆心位置，垂直轴1为钢筋混凝土结构，所述套筒2套接在垂直轴1外部，且可绕着垂直轴1转动，垂直轴1与套筒2内壁之间设有滚珠18结构，套筒2内壁设置滚珠18，套筒2在转动过程中能够减小与垂直轴1之间的摩擦。所述转动扇叶3环形阵列设置在套筒2外围，所述转动扇叶3的宽度与半圆形柱槽5的半径相适应；转动扇叶3末端与半圆形柱槽5内壁之间留有缝隙。如说明书附图图1所示，所述套筒2的顶部穿过堤坝泄水拱门4顶壁设有大齿轮6，堤坝泄水拱门4顶部设有发电腔7，所述大齿轮6设置在发电腔7内，所述发电腔7内还设有若干发电机8，所述发电机8沿着大齿轮6环形阵列分布，所述发电机8的输入轴齿轮9与大齿轮6相啮合。如说明书附图图1、图2所示，所述堤坝泄水拱门4在混凝堤坝上设有上下两层，每层的堤坝泄水拱门4两侧均设置垂直轴1、套筒2、转动扇叶3，且两层的套筒2可实现传动连接。上下两层堤坝泄水拱门4的底部均设有第一推力轴承10，上下两层的套筒2底部均设有承接凸缘11，所述承接凸缘11与第一推力轴承10的顶圈连接。如说明书附图图3所示，所述转动扇叶3上矩形阵列设有多个排水口12以及与排水口12相对应的可开合叶门13，所述排水口12边缘设有限位框14，所述排水口12顶部设有转轴15，所述可开合叶门13顶部与转轴15转动连接，限位框14限制了可开合叶门13仅能从一个方向打开。上下两层的套筒2之间通过花键连接的方式实现传动连接。如说明书附图图1所示，下层堤坝泄水拱门4的垂直轴1与下层堤坝泄水拱门4底面固定连接；上层堤坝泄水拱门4的垂直轴1穿入到发电腔7内与发电腔7顶面固定连接。所述发电腔7与上层堤坝泄水拱门4顶面之间设有与套筒2外径相适应的密封垫16。所述大齿轮6底部设有第二推力轴承17，所述大齿轮6底部与第二推力轴承17的顶圈固定连接。

Claims (8)

1.高效水力发电装置，其特征在于：包括垂直轴(1)、套筒(2)、转动扇叶(3)和发电装置总成；堤坝泄水拱门(4)的两侧设有半圆形柱槽(5)，垂直轴(1)固定设置在半圆形柱槽(5)的圆心位置，所述套筒(2)套接在垂直轴(1)外部，且可绕着垂直轴(1)转动，所述转动扇叶(3)环形阵列设置在套筒(2)外围，所述转动扇叶(3)的宽度与半圆形柱槽(5)的半径相适应；
所述套筒(2)的顶部穿过堤坝泄水拱门(4)顶壁设有大齿轮(6)，堤坝泄水拱门(4)顶部设有发电腔(7)，所述大齿轮(6)设置在发电腔(7)内，所述发电腔(7)内还设有若干发电机(8)，所述发电机(8)沿着大齿轮(6)环形阵列分布，所述发电机(8)的输入轴齿轮(9)与大齿轮(6)相啮合。
2.根据权利要求1所述高效水力发电装置，其特征在于：所述堤坝泄水拱门(4)在混凝堤坝上设有上下两层，每层的堤坝泄水拱门(4)两侧均设置垂直轴(1)、套筒(2)、转动扇叶(3)，且两层的套筒(2)可实现传动连接。
3.根据权利要求2所述高效水力发电装置，其特征在于：上下两层堤坝泄水拱门(4)的底部均设有第一推力轴承(10)，上下两层的套筒(2)底部均设有承接凸缘(11)，所述承接凸缘(11)与第一推力轴承(10)的顶圈连接。
4.根据权利要求2或3所述高效水力发电装置，其特征在于：所述转动扇叶(3)上矩形阵列设有多个排水口(12)以及与排水口(12)相对应的可开合叶门(13)，所述排水口(12)边缘设有限位框(14)，所述排水口(12)顶部设有转轴(15)，所述可开合叶门(13)顶部与转轴(15)转动连接，限位框(14)限制了可开合叶门(13)仅能从一个方向打开。
5.根据权利要求2所述高效水力发电装置，其特征在于：上下两层的套筒(2)之间通过花键连接的方式实现传动连接。
6.根据权利要求2所述高效水力发电装置，其特征在于：下层堤坝泄水拱门(4)的垂直轴(1)与下层堤坝泄水拱门(4)底面固定连接；上层堤坝泄水拱门(4)的垂直轴(1)穿入到发电腔(7)内与发电腔(7)顶面固定连接。
7.根据权利要求2所述高效水力发电装置，其特征在于：所述发电腔(7)与上层堤坝泄水拱门(4)顶面之间设有与套筒(2)外径相适应的密封垫(16)。
8.根据权利要求1所述高效水力发电装置，其特征在于：所述大齿轮(6)底部设有第二推力轴承(17)，所述大齿轮(6)底部与第二推力轴承(17)的顶圈固定连接。
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