CN109058025A - 一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备，包括顶板、安装机构、安装板、升降机构、升降板、发电机构和控制器，安装机构包括调节组件、调节块和两个安装组件，安装组件包括支板、支杆、滑杆和安装块，调节组件包括第一电机、轴承和第一驱动轴，升降机构包括伸缩架、连接块、驱动组件和两个连杆，该可调节的便于安装的平流式水力发电设备通过安装机构将安装块抵靠在水沟水渠的内壁上，使得设备能够安装于不同宽度的水沟水渠，便于安装的同时加强了设备的适应性，不仅如此，通过检测液位高度由升降机构控制升降板的高度，保证水流能够作用在发电机构上，使得发电机构顺利发电，从而提高了设备的实用性。

Description

一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备
技术领域
本发明涉及水利发电设备领域，特别涉及一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备。
背景技术
水力发电机是以水轮机为原动机，将水能转化为电能的发电机，水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能输出，使水电站生产电能的主要动力设备。
现有的水力发电机大都安装在水位低处，并利用水流落差实现水力发电，从而导致水力发电机的安装条件受到限制，为了扩大水力发电机的适用范围，人们通过在水沟、水渠中安装水力发电设备，利用水体的流动带动叶轮转动，再将水轮的机械能转为电能，实现水力发电，但是由于不同水沟、水渠的宽度不同，导致现有的平流水力发电设备仅适用于固定宽度的水沟或水渠，不仅如此，由于水轮转轴的高度位置固定不变，当水沟水渠中的水位降低时，水流经过不再作用在水轮上，导致水轮失去旋转的动力，使设备无法在水位降低的情况下无法进行发电，进一步降低了现有的水力发电设备的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备，包括顶板、安装机构、安装板、升降机构、升降板、发电机构和控制器，所述顶板、安装机构、安装板、升降机构、升降板和发电机构从上而下依次设置，所述控制器固定在顶板的下方，所述控制器内设有PLC；
所述安装机构包括调节组件、调节块和两个安装组件，所述安装组件包括支板、支杆、滑杆和安装块，所述支板固定在安装板和顶板之间，所述调节组件与调节块传动连接，所述调节块通过支杆与滑杆的一端铰接，所述滑杆的另一端与安装块固定连接，所述安装块的形状为L形，所述支板套设在滑杆上，所述调节组件包括第一电机、轴承和第一驱动轴，所述第一电机固定在顶板的下方，所述轴承固定在安装板的上方，所述第一驱动轴位于第一电机和轴承之间，所述第一电机与第一驱动轴传动连接，所述轴承套设在第一驱动轴上，所述调节块的与第一驱动轴的连接处设有与第一驱动轴匹配的螺纹，所述第一电机与PLC电连接；
所述升降机构包括伸缩架、连接块、驱动组件和两个连杆，所述驱动组件位于安装板的下方，所述伸缩架的顶端与驱动组件连接，所述伸缩架的底端的两侧分别通过两个连杆与连接块铰接，所述连接块固定在升降板的上方；
所述发电机构包括转轴、两个发电组件和若干叶片，所述叶片周向均匀分布在转轴的外周，所述转轴位于两个发电组件之间，所述发电组件包括第一齿轮、第二齿轮、发电机和支撑单元，所述转轴通过支撑单元设置在升降板的下方，所述第一齿轮套设在转轴上，所述第二齿轮位于第一齿轮的上方，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第二齿轮与发电机连接。
作为优选，为了驱动伸缩架伸缩，所述驱动组件包括齿条、滑轨和两个驱动单元，所述滑轨的形状为U形，所述滑轨的两端和齿条均固定在安装板的下方，所述驱动单元包括滑块、第二电机和第三齿轮，所述滑块套设在滑轨上，所述滑块与伸缩架铰接，所述第二电机固定在滑块的上方，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与第三齿轮传动连接，所述第三齿轮与齿条啮合。
作为优选，为了保证固定效果，所述安装块内设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。
作为优选，为了检测水沟内的水位，所述升降板的下方设有液位传感器，所述液位传感器与PLC电连接。
作为优选，为了提高发电机的发电量，所述第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径。
作为优选，为了加固连接块与升降板之间的连接，所述连接块与升降板为一体成型结构。
作为优选，为了防止升降块晃动，所述升降板的两侧设有紧固组件，所述紧固组件包括凹口、线圈、弹簧、铁块、紧固杆和紧固板，所述凹口设置在升降板上，所述线圈固定在凹口内的底部，所述线圈与PLC电连接，所述线圈通过弹簧与铁块的一侧连接，所述铁块的另一侧通过紧固杆与紧固板固定连接，所述弹簧处于压缩状态。
作为优选，为了固定紧固杆的移动方向，所述紧固组件还包括固定环，所述固定环固定在凹口的内壁上，所述固定环套设在紧固杆上。
作为优选，为了辅助支撑转轴旋转，所述支撑单元包括吊杆和插管，所述插管通过吊杆固定在升降板的下方，所述插管套设在转轴上。
作为优选，为了进一步提高设备的发电量，所述顶板为太阳能板。
本发明的有益效果是，该可调节的便于安装的平流式水力发电设备通过安装机构将安装块抵靠在水沟水渠的内壁上，使得设备能够安装于不同宽度的水沟水渠，便于安装的同时加强了设备的适应性，与现有的安装机构相比，该安装机构运行稳定可靠，不仅如此，通过检测液位高度由升降机构控制升降板的高度，保证水流能够作用在发电机构上，使得发电机构顺利发电，从而提高了设备的实用性，与现有的升降机构相比，该升降机构采用伸缩架控制升降板的高度，使得升降板和发电机构具有更大的升降范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的可调节的便于安装的平流式水力发电设备的结构示意图；
图2是本发明的可调节的便于安装的平流式水力发电设备的安装机构的结构示意图；
图3是本发明的可调节的便于安装的平流式水力发电设备的升降机构的结构示意图；
图4是本发明的可调节的便于安装的平流式水力发电设备的发电的结构示意图；
图中：1.顶板，2.安装板，3.升降板，4.控制器，5.调节块，6.支板，7.滑杆，8.安装块，9.第一电机，10.轴承，11.第一驱动轴，12.伸缩架，13.连接块，14.连杆，15.转轴，16.叶片，17.第一齿轮，18.第二齿轮，19.发电机，20.齿条，21.滑轨，22.滑块，23.第二电机，24.第三齿轮，25.压力传感器，26.液位传感器，27.线圈，28.弹簧，29.铁块，30.紧固杆，31.紧固板，32.固定环，33.吊杆，34.插管，35.支杆。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备，包括顶板1、安装机构、安装板2、升降机构、升降板3、发电机构和控制器4，所述顶板1、安装机构、安装板2、升降机构、升降板3和发电机构从上而下依次设置，所述控制器4固定在顶板1的下方，所述控制器4内设有PLC；
该平流式水力发电设备在安装时，将安装板2置于水沟或水渠中，通过控制器4操作设备运行，由安装机构实现设备的固定安装，通过升降机构调节升降板3的高度，使得水流流动时能够作用在发电机构上，通过发电机构进行水力发电机19。
如图2所示，所述安装机构包括调节组件、调节块5和两个安装组件，所述安装组件包括支板6、支杆35、滑杆7和安装块8，所述支板6固定在安装板2和顶板1之间，所述调节组件与调节块5传动连接，所述调节块5通过支杆35与滑杆7的一端铰接，所述滑杆7的另一端与安装块8固定连接，所述安装块8的形状为L形，所述支板6套设在滑杆7上，所述调节组件包括第一电机9、轴承10和第一驱动轴11，所述第一电机9固定在顶板1的下方，所述轴承10固定在安装板2的上方，所述第一驱动轴11位于第一电机9和轴承10之间，所述第一电机9与第一驱动轴11传动连接，所述轴承10套设在第一驱动轴11上，所述调节块5的与第一驱动轴11的连接处设有与第一驱动轴11匹配的螺纹，所述第一电机9与PLC电连接；
安装机构运行时，由PLC控制调节组件中的第一电机9启动，带动第一驱动轴11旋转，第一驱动轴11通过螺纹作用在调节块5上，使得调节块5沿着第一驱动轴11的轴线向下移动，调节块5向下移动时，通过支杆35驱动滑杆7移动，在固定在安装板2的支板6的导向作用下，支杆35沿着自身的轴线移动，两个支杆35相互远离，使得安装块8抵靠在水沟水渠的内壁的顶端，从而将设备搭建在水沟水渠上，完成设备的固定。由于调节块5可沿着第一驱动轴11的轴线移动，使得支杆35带动滑杆7和安装块8进行一定范围内的移动，从而使得设备能够搭建在各种宽度的水沟水渠中，从而提高了设备的适应性。
如图3所示，所述升降机构包括伸缩架12、连接块13、驱动组件和两个连杆14，所述驱动组件位于安装板2的下方，所述伸缩架12的顶端与驱动组件连接，所述伸缩架12的底端的两侧分别通过两个连杆14与连接块13铰接，所述连接块13固定在升降板3的上方；
当需要调节升降板3和发电机构的高度时，由PLC控制驱动组件运行，作用在伸缩架12的顶端，使得伸缩架12的顶端的两侧的距离发生变化，从而带动伸缩架12伸缩，伸缩架12的长度发生改变，通过两个连杆14带动升降板3升降，调节发电机构的高度位置。
如图4所示，所述发电机构包括转轴15、两个发电组件和若干叶片16，所述叶片16周向均匀分布在转轴15的外周，所述转轴15位于两个发电组件之间，所述发电组件包括第一齿轮17、第二齿轮18、发电机19和支撑单元，所述转轴15通过支撑单元设置在升降板3的下方，所述第一齿轮17套设在转轴15上，所述第二齿轮18位于第一齿轮17的上方，所述第二齿轮18与第一齿轮17啮合，所述第二齿轮18与发电机19连接。
发电机构中，通过支撑单元对转轴15进行支撑，水沟水渠内的水流动时，作用在转轴15下方的叶片16上，推动叶片16，使得叶片16绕着转轴15的轴线进行旋转，从而带动第一齿轮17旋转，第一齿轮17作用在与之啮合的第二齿轮18上，使得第二齿轮18转动，对发电机19做功，使得发电机19进行水力发电，完成将机械能转为电能的转变。
如图3所示，所述驱动组件包括齿条20、滑轨21和两个驱动单元，所述滑轨21的形状为U形，所述滑轨21的两端和齿条20均固定在安装板2的下方，所述驱动单元包括滑块22、第二电机23和第三齿轮24，所述滑块22套设在滑轨21上，所述滑块22与伸缩架12铰接，所述第二电机23固定在滑块22的上方，所述第二电机23与PLC电连接，所述第二电机23与第三齿轮24传动连接，所述第三齿轮24与齿条20啮合。
滑轨21的位置固定，使得滑块22的移动轨迹固定，当需要调节升降板3的高度时，由PLC控制第二电机23启动，带动第三齿轮24旋转，第三齿轮24作用在与之啮合的齿条20上，使得齿轮与齿条20发生相对移动，由于齿条20的位置固定，使得第三齿轮24和第二电机23移动，进而带动滑块22沿着滑轨21进行移动，从而驱动伸缩架12进行伸缩。
作为优选，为了保证固定效果，所述安装块8内设有压力传感器25，所述压力传感器25与PLC电连接。当安装块8抵靠在水沟水渠的内壁上后，内壁对安装块8产生压力，使得压力传感器25接收到压力数据，并将压力数据反馈给PLC，PLC根据压力数据的大小可确定安装块8与水沟水渠内壁之间的紧固力，从而控制调节组件运行，保证设备的固定效果。
作为优选，为了检测水沟内的水位，所述升降板3的下方设有液位传感器26，所述液位传感器26与PLC电连接。利用液位传感器26检测水流的液位高度，并将液位数据反馈给PLC，PLC根据液位控制升降机构运行，带动升降板3在竖直方向进行移动。
作为优选，为了提高发电机19的发电量，所述第一齿轮17的直径大于第二齿轮18的直径。由于第一齿轮17的直径大于第二齿轮18的直径，第一齿轮17的外周的线速度与第二齿轮18的外周的线速度相等，因此第二齿轮18的转速大于第一齿轮17的转速，从而可提高发电机19的发电量。
作为优选，利用一体成型结构稳固的特点，为了加固连接块13与升降板3之间的连接，所述连接块13与升降板3为一体成型结构。
如图3所示，所述升降板3的两侧设有紧固组件，所述紧固组件包括凹口、线圈27、弹簧28、铁块29、紧固杆30和紧固板31，所述凹口设置在升降板3上，所述线圈27固定在凹口内的底部，所述线圈27与PLC电连接，所述线圈27通过弹簧28与铁块29的一侧连接，所述铁块29的另一侧通过紧固杆30与紧固板31固定连接，所述弹簧28处于压缩状态。
当需要调节升降板3的高度时，由PLC控制给线圈27通电，使得线圈27产生磁性，吸引铁块29，从而使紧固杆30带动紧固板31靠近凹口内部移动，当升降板3的高度调节完毕后，PLC控制给线圈27断电，使得线圈27失去磁性后，受压缩的弹簧28为恢复形变，推动铁块29移动，使得紧固杆30带动紧固板31移动，紧固板31抵靠在水沟水渠的内壁上，从而便于固定升降板3的位置，防止水流冲击叶片16时，带动升降板3移动，保证了该水力发电设备的稳定输出。
作为优选，为了固定紧固杆30的移动方向，所述紧固组件还包括固定环32，所述固定环32固定在凹口的内壁上，所述固定环32套设在紧固杆30上。利用固定在凹口内部的固定环32固定了紧固杆30的移动方向，使得紧固杆30沿着固定环32的轴线进行平移。
作为优选，为了辅助支撑转轴15旋转，所述支撑单元包括吊杆33和插管34，所述插管34通过吊杆33固定在升降板3的下方，所述插管34套设在转轴15上。通过吊杆33将插管34固定在升降板3的下方，利用插管34对转轴15进行支撑，便于转轴15与插管34的轴线进行转动。
作为优选，为了进一步提高设备的发电量，所述顶板1为太阳能板。利用顶板1可在晴朗的白天进行光伏发电，使得设备可进行额外的发电，从而提高了设备的发电量。
该平流式水力发电设备运行时，通过调节组件带动调节块5向下移动，通过支杆35带动两个滑杆7相互远离，使得安装块8抵靠在水沟水渠的内壁上，从而完成了设备的固定安装，由于安装块8具有一定的移动范围，使得设备能够适用于一定宽度内的水沟水渠，加强了设备的适应性，不仅如此，通过驱动组件可驱动伸缩架12进行伸缩，改变伸缩架12的长度，调节升降板3的高度，从而使设备根据水流的高低调整发电机构的位置，保证水力发电的顺利进行。
与现有技术相比，该可调节的便于安装的平流式水力发电设备通过安装机构将安装块8抵靠在水沟水渠的内壁上，使得设备能够安装于不同宽度的水沟水渠，便于安装的同时加强了设备的适应性，与现有的安装机构相比，该安装机构运行稳定可靠，不仅如此，通过检测液位高度由升降机构控制升降板3的高度，保证水流能够作用在发电机构上，使得发电机构顺利发电，从而提高了设备的实用性，与现有的升降机构相比，该升降机构采用伸缩架12控制升降板3的高度，使得升降板3和发电机构具有更大的升降范围。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，包括顶板(1)、安装机构、安装板(2)、升降机构、升降板(3)、发电机构和控制器(4)，所述顶板(1)、安装机构、安装板(2)、升降机构、升降板(3)和发电机构从上而下依次设置，所述控制器(4)固定在顶板(1)的下方，所述控制器(4)内设有PLC；
所述安装机构包括调节组件、调节块(5)和两个安装组件，所述安装组件包括支板(6)、支杆(35)、滑杆(7)和安装块(8)，所述支板(6)固定在安装板(2)和顶板(1)之间，所述调节组件与调节块(5)传动连接，所述调节块(5)通过支杆(35)与滑杆(7)的一端铰接，所述滑杆(7)的另一端与安装块(8)固定连接，所述安装块(8)的形状为L形，所述支板(6)套设在滑杆(7)上，所述调节组件包括第一电机(9)、轴承(10)和第一驱动轴(11)，所述第一电机(9)固定在顶板(1)的下方，所述轴承(10)固定在安装板(2)的上方，所述第一驱动轴(11)位于第一电机(9)和轴承(10)之间，所述第一电机(9)与第一驱动轴(11)传动连接，所述轴承(10)套设在第一驱动轴(11)上，所述调节块(5)的与第一驱动轴(11)的连接处设有与第一驱动轴(11)匹配的螺纹，所述第一电机(9)与PLC电连接；
所述升降机构包括伸缩架(12)、连接块(13)、驱动组件和两个连杆(14)，所述驱动组件位于安装板(2)的下方，所述伸缩架(12)的顶端与驱动组件连接，所述伸缩架(12)的底端的两侧分别通过两个连杆(14)与连接块(13)铰接，所述连接块(13)固定在升降板(3)的上方；
所述发电机构包括转轴(15)、两个发电组件和若干叶片(16)，所述叶片(16)周向均匀分布在转轴(15)的外周，所述转轴(15)位于两个发电组件之间，所述发电组件包括第一齿轮(17)、第二齿轮(18)、发电机(19)和支撑单元，所述转轴(15)通过支撑单元设置在升降板(3)的下方，所述第一齿轮(17)套设在转轴(15)上，所述第二齿轮(18)位于第一齿轮(17)的上方，所述第二齿轮(18)与第一齿轮(17)啮合，所述第二齿轮(18)与发电机(19)连接。
2.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述驱动组件包括齿条(20)、滑轨(21)和两个驱动单元，所述滑轨(21)的形状为U形，所述滑轨(21)的两端和齿条(20)均固定在安装板(2)的下方，所述驱动单元包括滑块(22)、第二电机(23)和第三齿轮(24)，所述滑块(22)套设在滑轨(21)上，所述滑块(22)与伸缩架(12)铰接，所述第二电机(23)固定在滑块(22)的上方，所述第二电机(23)与PLC电连接，所述第二电机(23)与第三齿轮(24)传动连接，所述第三齿轮(24)与齿条(20)啮合。
3.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述安装块(8)内设有压力传感器(25)，所述压力传感器(25)与PLC电连接。
4.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述升降板(3)的下方设有液位传感器(26)，所述液位传感器(26)与PLC电连接。
5.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述第一齿轮(17)的直径大于第二齿轮(18)的直径。
6.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述连接块(13)与升降板(3)为一体成型结构。
7.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述升降板(3)的两侧设有紧固组件，所述紧固组件包括凹口、线圈(27)、弹簧(28)、铁块(29)、紧固杆(30)和紧固板(31)，所述凹口设置在升降板(3)上，所述线圈(27)固定在凹口内的底部，所述线圈(27)与PLC电连接，所述线圈(27)通过弹簧(28)与铁块(29)的一侧连接，所述铁块(29)的另一侧通过紧固杆(30)与紧固板(31)固定连接，所述弹簧(28)处于压缩状态。
8.如权利要求7所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述紧固组件还包括固定环(32)，所述固定环(32)固定在凹口的内壁上，所述固定环(32)套设在紧固杆(30)上。
9.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述支撑单元包括吊杆(33)和插管(34)，所述插管(34)通过吊杆(33)固定在升降板(3)的下方，所述插管(34)套设在转轴(15)上。
10.如权利要求1所述的可调节的便于安装的平流式水力发电设备，其特征在于，所述顶板(1)为太阳能板。
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