CN108953035A - 一种适应深水流域的可升降水车发电机 - Google Patents

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李永正
孙晓鹏
秦闯
黄翔宇
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    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

本发明公开了一种适应深水流域的可升降水车发电机，包括叶轮，所述叶轮的中央设有叶轮轴，所述的叶轮轴内套有转轴，所述的转轴贯穿整个叶轮轴，转轴的两端分别连接有大齿轮，所述的大齿轮分别与发电机输出轴上的小齿轮啮合，所述的发电机、小齿轮与大齿轮均位于圆筒钢内，所述的转轴贯穿在两个圆筒钢之间，所述圆筒钢的底部连接有液压升降柱。本发明的水车发电机充分考虑了河道内一年四季水位的高低变化，通过液压升降柱来合理控制叶轮的入水深度，从而可实现其一年四季的运转；通过大小齿轮的啮合可实现对发电机的增速，提高发电效率；在转轴的两侧各安置一个发电机，可实现对水车转动所产生动能的合理利用。

Description

一种适应深水流域的可升降水车发电机
技术领域
本发明涉及仪器设备领域，尤其涉及一种适应深水流域的可升降水车发电机。
背景技术
能源是经济和社会发展的重要物质基础。随着世界范围内的能源短缺，以及各国对环境保护的日益重视，开发和研究可再生能源来代替被过度开采和使用的不可再生能源，已是各国政府在资源利用方面共同的发展方向。而水电作为可再生的清洁能源，是国家优先发展的、符合可持续发展观的优先产业。根据第五次全国水能资源普查结果表明中国有着丰富的水能源，从而为利用水能发电提供了必要的前提准备。
目前，中国对于内河水能源的利用多为建立大型水电站，大型水电站的建立需要合理得考虑当地生态环境、地基承受力等自然因素以及大量的人为因素。随着对中国古老水车的利用，开始发明和在潜水、窄河道内修建小型水车发电机。以长江为代表的中国主要干流河道存在着大量的深水、急流河段，目前中国对于此类河道的水能并未合理的利用。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种适应深水流域的可升降水车发电机，通过刚性结构可安装在深水区域，实现对此类水能资源的合理利用。
技术方案：本发明包括叶轮，所述叶轮的中央设有叶轮轴，所述的叶轮轴内套有转轴，所述的转轴贯穿整个叶轮轴，转轴的两端分别连接有大齿轮，所述的大齿轮分别与发电机输出轴上的小齿轮啮合，所述的发电机、小齿轮与大齿轮均位于圆筒钢内，所述的转轴贯穿在两个圆筒钢之间，所述圆筒钢的底部连接有液压升降柱。
所述的转轴通过飞轮与圆筒钢连接，所述的飞轮固定在圆筒钢的内壁。
所述的圆筒钢上固定有发电机安置盒，所述的发电机安置盒与圆筒钢之间固定有支撑杆，通过焊接支撑杆对发电机安置盒进行结构加强。
所述发电机安置盒的顶部固定有钢板，通过钢板进行焊接密封，避免发电机被雨水淋刷。
所述液压升降柱的底部通过圆台钢连接支撑架，所述的支撑架之间固定有加强筋，用来加强结构的稳定性。
所述的液压升降柱通过水下电缆线与陆上液压升降柱的控制器连接，通过控制器控制液压升降柱的高度，以适应不同季节的水面高度。
所述支撑架与圆台钢的整体高度高于当地流域每年统计的最高水位，保证后期安装液压升降柱时，其最低端高于水线面。
所述的支撑架可根据当地的岩土情况采用灌注桩式或打桩式进行固定。
所述的支撑架与圆台钢采用高强度钢制作，表面涂刷防腐油漆，尤其对于在预估的水面线处的圆台钢。
所述的叶轮、叶轮轴、转轴、大齿轮与小齿轮采用不锈钢材料。
工作原理：当叶轮在流动水的冲击力作用下开始转动时，通过叶轮轴与转轴的连接，带动转轴一起转动，进而通过转轴上的大齿轮带动发电机上的小齿轮转动，在转动过程中实现了对发电机的增速，从而使水车发电机进行发电。当因季节的变化导致河道内水位不足以冲刷或者水位过高时，可通过液压升降柱合理的控制叶轮的入水深度，从而可实现一年四季的持续发电。
有益效果：本发明的水车发电机充分考虑了河道内一年四季水位的高低变化，通过液压升降柱来合理控制叶轮的入水深度，从而可实现其一年四季的运转；通过转轴上的大齿轮带动发电机中的小齿轮，大小齿轮的啮合可实现对发电机的增速，提高发电效率；在转轴的两侧各安置一个发电机，可实现对水车转动所产生动能的合理利用；该发电装置可对深水、急流河道内的水能源进行合理的利用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括支撑架1、法兰盘2、圆台钢3、液压升降柱4、支撑杆5、发电机6、小齿轮7、大齿轮8、飞轮9、叶轮10、叶轮轴11、转轴12、圆筒钢13、发电机安置盒14、水下电缆线15与控制器16。叶轮10的中央设有叶轮轴11，叶轮轴11内套有转轴12，两者之间通过键连接，保证叶轮轴11的转动可同步带动转轴12的转动，该转轴12贯穿整个叶轮轴11。转轴12的两端分别连接有一个大齿轮8，将大齿轮8通过键连接固定在转轴12上，大齿轮8分别与发电机6输出轴上的小齿轮7啮合。通过大齿轮8带动小齿轮7转动，进而带动发电机6转动，大小齿轮的配合使用可实现发电机6的增速。发电机6、小齿轮7与大齿轮8均位于圆筒钢13内，转轴12贯穿在两个圆筒钢13之间，转轴12与圆筒钢13之间通过飞轮9连接，然后通过键来固定，飞轮9焊接固定在圆筒钢13的侧壁。叶轮10、叶轮轴11、转轴12、飞轮9、大齿轮8、小齿轮7均采用不锈钢材料加工制作。
圆筒钢13上固定焊接有发电机安置盒14，发电机安置盒14与圆筒钢13之间固定有支撑杆5，通过焊接支撑杆5对发电机安置盒14进行结构加强。将发电机6放置在发电机安置盒14上，通过螺母、螺钉进行固定。用钢板将发电机安置盒14的顶部进行焊接密封，避免发电机被雨水淋刷。
圆筒钢13的底部通过法兰连接有液压升降柱4，液压升降柱4的底部通过法兰与圆台钢3的顶端相连接，依靠螺母、螺钉进行加固，圆台钢3的底部通过法兰盘2连接支撑架1。支撑架1、法兰盘2、支撑杆5、圆台钢3与圆筒钢13采用高强度钢制作，表面涂刷防腐油漆，尤其对于在预估的水面线处的圆台钢3。支撑架1上焊接有加强筋，以用来加强结构的稳定性，支撑架1可根据当地的岩土情况决定采用灌注桩式或打桩式进行固定。将圆台钢3与支撑架1通过法兰盘2连接，法兰盘2上用螺母、螺钉进行加固。此时，要求支撑架1和圆台钢3对接后的整体高度要高于当地流域每年统计的最高水位，其目的在于后期安装液压升降柱4时，保证其最低端高于水线面。
若水车发电装置在组装时正处于当地水流讯季，此时应把液压升降柱4升高一定长度，升高的长度L为当地统计的最高水位与最低水位差，然后再通过法兰与圆筒钢13连接，依靠螺母、螺钉进行加固；若水车发电装置在组装时正处于当地水流枯季，此时应将液压升降柱4降低到原始升降面。然后通过法兰与圆筒钢13连接，依靠螺母、螺钉进行加固。其主要目的在于根据不同季节的水位高低，通过液压站对液压升降柱4进行调节，从而合理的控制叶轮10的入水深度，以达到最优的冲刷转动及一年四季的发电。液压升降柱4通过水下电缆线15与陆上液压升降柱的控制器16连接，通过控制器16控制液压升降柱4的高度，以适应不同季节的水面高度。
当叶轮10在流动水的冲击力作用下开始转动时，通过叶轮轴11与转轴12的连接，带动转轴12一起转动，进而通过转轴12上的大齿轮8带动发电机6上的小齿轮7转动，在转动过程中实现了对发电机6的增速，从而使水车发电机进行发电。当因季节的变化导致河道内水位不足以冲刷或者水位过高时，可通过液压升降柱4合理的控制叶轮10的入水深度，从而可实现一年四季的持续发电。整套发电设备安装成功后，水流冲刷叶轮10旋转运动，从而实现水能—机械能的转化。转轴12的旋转带动大小齿轮进行啮合，从而带动发电机6进行发电，从而实现机械能—电能的转化。

Claims (10)

1.一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，包括叶轮(10)，所述叶轮(10)的中央设有叶轮轴(11)，所述的叶轮轴(11)内套有转轴(12)，所述的转轴(12)贯穿整个叶轮轴(11)，转轴(12)的两端分别连接有大齿轮(8)，所述的大齿轮(8)分别与发电机(6)输出轴上的小齿轮(7)啮合，所述的发电机(6)、小齿轮(7)与大齿轮(8)均位于圆筒钢(13)内，所述的转轴(12)贯穿在两个圆筒钢(13)之间，所述圆筒钢(13)的底部连接有液压升降柱(4)。
2.根据权利要求1所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述的转轴(12)通过飞轮(9)与圆筒钢(13)连接，所述的飞轮(9)固定在圆筒钢(13)的内壁。
3.根据权利要求1所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述的圆筒钢(13)上固定有发电机安置盒(14)，所述的发电机安置盒(14)与圆筒钢(13)之间固定有支撑杆(5)。
4.根据权利要求3所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述发电机安置盒(14)的顶部固定有钢板。
5.根据权利要求1所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述液压升降柱(4)的底部通过圆台钢(3)连接支撑架(1)，所述的支撑架(1)之间固定有加强筋。
6.根据权利要求1或5所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述的液压升降柱(4)通过水下电缆线(15)与陆上液压升降柱的控制器(16)连接。
7.根据权利要求5所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述支撑架(1)与圆台钢(3)的整体高度高于当地流域每年统计的最高水位。
8.根据权利要求7所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述的支撑架(1)采用灌注桩式或打桩式进行固定。
9.根据权利要求7所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述的支撑架(1)与圆台钢(3)采用高强度钢制作，表面涂刷防腐油漆。
10.根据权利要求1所述的一种适应深水流域的可升降水车发电机，其特征在于，所述的叶轮(10)、叶轮轴(11)、转轴(12)、大齿轮(8)与小齿轮(7)采用不锈钢材料。
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