CN110332071A - 一种舟载卧式水轮发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水轮发电领域，尤其涉及一种舟载卧式水轮发电设备，其包括：无底浮舟、舱体、伸缩装置、水流管道、多个卧式水轮发电机组以及升降装置；无底浮舟包括围板和封闭围板的上端的顶板；围板的前部和后部各设置有与水流管道相匹配的进水孔和出水孔；多个水轮卧式发电机组均设置于水流管道中且能由水流管道内的水流发电；舱体设置于顶板上，升降装置与舱体连接；伸缩装置包括多个固定筒与多个伸缩活塞，多个固定筒对称设置于水流管道的两侧且固定于顶板上，固定筒的底部有连通孔，伸缩活塞设置于固定筒中，伸缩活塞与升降装置连接。该设备不需拦河筑坝移民搬迁，不占用土地，不需修建水力发电设施，多个该设备串连设置能生产更多的清洁能源。

Description

一种舟载卧式水轮发电设备

技术领域

本发明涉及水轮发电领域，尤其涉及一种舟载卧式水轮发电设备。

背景技术

水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能，为获得大量的势能，需要拦河筑坝，修建大型水库，这就破坏了江河水资源的生态平衡，附近的居民也要因此而搬迁。我国水轮机制造技术已达世界先进水平。目前，节能、环保、高效机组已成为发电设备产品的发展方向，作为水力发电设备重要组成部分的水轮机，未来也将朝着大功率和高参数环保型方向发展。

水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。利用水力推动水力机械转动，将水能转变为机械能，在水轮机上接上发电机随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。自然界中有大量的河流，一些湍急的河流中，河水的流量大且流速高因此而具有较多的动能，很有利用价值，水流经过水轮机时，水轮机将水的动能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出，是水电站生产电能的主要动力设备。

现有的水轮发电机中有采用浮管式水轮发电机，但浮管式水轮发电机漂浮不定、定位不稳，难以保持稳定发电状态；也有采用水车式发电机的，但是水车式发电机中的水轮高大、支架繁琐、枯水期不能正常运行，现有技术中，没有较好的利用流动水的动能来发电的发电设备。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种舟载卧式水轮发电设备，旨在解决现有的水力发电中需要拦河筑坝，移民搬迁，占用粮田土地，改变自然河道修建水力发电设施的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：无底浮舟、舱体、伸缩装置、水流管道、多个卧式水轮发电机组以及升降装置；

所述无底浮舟包括围板和封闭所述围板的上端的顶板；所述围板的前部设置有与所述水流管道相匹配的进水孔，所述围板的后部设置有与所述水流管道相匹配的出水孔；

所述水流管道设置于所述围板内且所述水流管道的第一端对准所述进水口设置，所述水流管道的第二端对准所述出水口设置，水能够从所述进水孔中流入再流经所述水流管道并从所述出水孔流出；

多个所述卧式水轮发电机组均设置于所述水流管道中且能够由进入所述水流管道内的水流发电；

所述舱体设置于所述顶板上，所述升降装置与所述舱体连接；

所述伸缩装置包括多个固定筒与多个伸缩活塞，多个所述固定筒对称设置于所述水流管道的两侧且固定于所述顶板上，所述固定筒的底部开设有连通孔，所述伸缩活塞设置于所述固定筒中，所述伸缩活塞与所述升降装置连接。

优选地，所述升降装置包括升降机、支撑架、控制器、电机；所述支撑架的两端与所述舱体固定连接，所述升降机和所述电机均设置于所述支撑架上，所述升降机位于所述支撑架的中间位置，所述伸缩活塞与所述升降机连接，所述控制器设置于所述顶板上，所述电机、所述升降机分别与所述控制器电连接，且所述控制器能够控制所述电机的运行状态且所述电机驱动所述升降机向上或向下运动。

优选地，所述伸缩装置还包括连接杆和多个支撑座；所述支撑座固定于所述伸缩活塞的端部，相邻的所述支撑座通过所述连接杆连接，所述连接杆与所述升降机连接。

优选地，所述伸缩活塞包括活塞主体和活塞柄，所述活塞柄连接所述支撑座和所述活塞主体，所述活塞主体适配所述固定筒的内侧壁且能在所述固定筒内滑动。

优选地，所述舟载卧式水轮发电设备包括多个所述伸缩装置和多个所述升降装置，所述伸缩装置和所述升降装置均并列设置。

优选地，多个所述舟载卧式水轮发电设备能够串连设置，所述围板的前部和后部均设置有挂钩，所述挂钩能够连接相邻的两个所述舟载卧式水轮发电设备。

优选地，所述舟载卧式水轮发电设备包括多个连接板，所述连接板对称固定于所述卧式水轮发电机组的两边，且所述卧式水轮发电机组通过所述连接板与所述水流管道固定连接。

优选地，所述舟载卧式水轮发电设备包括防护网和防护栏杆，所述防护网固定于所述围板上的所述进水孔处并与所述进水孔相匹配；所述防护栏杆设置于所述顶板上。

优选地，所述舟载卧式水轮发电设备还包括导水机构；所述导水机构设置于所述围板的两侧且靠近所述围板的前部。

优选地，所述导水机构包括对称设置的导水板、活动杆、限位紧固件和滑槽；所述导水板分别设置于所述无底浮舟的两侧；所述滑槽对称设置于所述顶板上；所述导水板的一端铰接于所述无底浮舟上，所述活动杆的第一端与所述导水板的自由端铰接且所述活动杆的第二端能够沿所述滑槽滑动；所述活动杆上开有限位安装孔，所述限位紧固件能够安装于所述限位安装孔中，且所述活动杆通过所述限位紧固件固定于所述滑槽中。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提供的舟载卧式水轮发电设备不需拦河筑坝，不需占用粮田土地，不需改变河道破坏自然环境修建水力设施，也不需搬迁移民，投资成本少；多个舟载卧式水轮发电设备串连发电并连设置并利用江河两岸自然流水中的动能组成不同规模的新型水力发电站来发电，能够生产更多的清洁能源并且能够提供一定规模的电力；该设备依靠于江河岸边，不会影响河道航运及正常流量，也不影响雨季河道排洪；通过设置伸缩装置和升降装置能够调整无底浮舟的潜水深度且能够寻找到水流动能最大的位置，使得水流管道始终保持在水面以下，进而保证舟载卧式水轮发电设备的发电效率。水轮发电机组将水能转化为电能，利用水力推动水轮转动，从而将水能转变为机械能，发电机随着水轮转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能，进而实现发电需求，水轮与发电机连为一体构成水轮发电机组，制造简单，为建造江河岸边发电站降低成本，便于利用推广。

附图说明

图1为本发明的舟载卧式水轮发电设备的截面示意图；

图2为本发明的舟载卧式水轮发电设备的除去伸缩装置、升降装置、舱体后的结构示意图。

【附图标记说明】

1：无底浮舟；11：顶板；12：围板；2：舱体；31：固定筒；32：伸缩活塞；321：活塞主体；322：活塞柄；33：连接杆；34：支撑座；4：水流管道；5：卧式水轮发电机组；61：升降机；62：支撑架；63：控制器；64：电机；7：连接板；8：挂钩；9：导水机构；91：导水板；92：活动杆；93：滑槽；94：限位紧固件；10：防护网；13：防护栏杆。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种舟载卧式水轮发电设备，如图1所示，其包括：无底浮舟1、舱体2、伸缩装置、水流管道4、多个卧式水轮发电机组5以及升降装置；无底浮舟1包括围板12和封闭围板12的上端的顶板11；围板12的前部设置有与水流管道4相匹配的进水孔，围板12的后部设置有与水流管道4相匹配的出水孔；水流管道4设置于围板12内且水流管道4的第一端对准进水口设置，水流管道4的第二端对准出水口设置，水能够从进水孔中流入再流经水流管道4并从出水孔流出；多个卧式水轮发电机组5均设置于水流管道4中且能够由进入水流管道4内的水流变为旋流，加压提速推动卧式水轮发电机组5发电；舱体2设置于顶板 11上，升降装置与舱体2连接；伸缩装置包括多个固定筒31与多个伸缩活塞32，优选地，固定筒31的内侧壁设置还可以有橡胶层；多个固定筒 31对称设置于水流管道4的两侧且固定于顶板11上，固定筒31的底部开设有连通孔，伸缩活塞32设置于固定筒31中，伸缩活塞32与升降装置连接，通过伸缩活塞32在固定筒31中的上下运动来吸水和排水，从而调整舟载卧式水轮发电设备的潜水深度，吸水时舟载卧式水轮发电设备的重力增加，无底浮舟1会向下沉，排水时舟载卧式水轮发电设备的重力减小，无底浮舟1会向上漂浮；伸缩活塞32与固定筒31紧密贴合，从而保证了河水能够存储在固定筒31中。

其中，水流管道4可以为围板12内由相邻的储水箱3限定的前后延伸的流道，卧式水轮发电机组5安装于流道旁边的支撑结构上。或者，水流管道4还可以为管道式结构，此时，水流管道4的第一端固定于围板12的前部且水流管道4的第二端固定于围板12的后部，从而实现水流管道4的安装。

本发明提供的舟载卧式水轮发电设备不需拦河筑坝移民搬迁，不占用粮田土地，不需改变河道修建水力设施，投资成本少；多个舟载卧式水轮发电设备串连设置并利用江河两岸自然流水中的动能来发电，能够生产更多的清洁能源并且能够提供一定规模的电力；该设备依靠于江河岸边，不会影响河道航运及正常流量，也不影响雨季河道排洪；通过设置伸缩装置和升降装置能够调整无底浮舟1的潜水深度且能够寻找到水流动能最大的位置，使得水流管道4始终保持在水面以下，进而保证舟载卧式水轮发电设备的发电效率。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，升降装置包括升降机61、支撑架62、控制器63、电机64；升降机61可以为螺旋升降机或液压升降机，优选为螺旋升降机，只要能够实现上下运动即可；支撑架62的两端与舱体2固定连接，升降机61和电机64均设置于支撑架62上，升降机61位于支撑架62的中间位置，伸缩活塞32与升降机61连接，控制器63设置于顶板11上，电机64、升降机61与控制器63电连接，且控制器63能够控制电机64的运行状态且电机64驱动升降机61向上或向下运动。通过升降机61的上下运动可以带动伸缩装置的上下运动，从而实时调整舟载卧式水轮发电设备的潜水深度，实现上升或者沉降，进而满足发电的需求。

进一步地，伸缩装置还包括连接杆33和多个支撑座34；支撑座34 固定于伸缩活塞32的端部，相邻的支撑座34通过连接杆33连接，连接杆33与升降机61连接。枯水期时，当水位不能让卧式水轮转动没有足够动力时，则通过控制器63控制升降机61向上运动，升降装置带动伸缩活塞32向上运动，此时河水从固定筒31的底部的连通孔中被吸入固定筒31内，无底浮舟1的自身重力加重，整个舟载卧式水轮发电设备向下潜，直至当前水位有能够的动力使得卧式水轮转动，则关闭控制器63；雨水季节，河流资源丰富，未避免舟载卧式水轮发电设备潜入过深，可以通过控制器63控制升降机61向下运动，升降装置带动伸缩活塞32向下运动，此时原本被吸入固定筒31中的河水则被排出，减少了无底浮舟 1的重力，从而使得舟载卧式水轮发电设备向上运动。通过设置控制器 63以及升降装置带动伸缩活塞32的上下运动，操作过程极为方便。

进一步地，伸缩活塞32包括活塞主体321和活塞柄322，活塞柄322 连接支撑座34和活塞主体321，活塞主体321适配固定筒31的内侧壁且能够在固定筒31内滑动，活塞主体321为橡胶材料，固定筒31的内侧壁设置有橡胶层，使得活塞主体321在固定筒31的内侧滑动时与固定筒 31的内侧壁紧密贴合，从而保证密封性；通过设置活塞主体321，能够使得吸入的河水一直停留在固定筒31内，从而调整该设备的潜水深度。

在一种优选的实施方式中，舟载卧式水轮发电设备包括多个伸缩装置和多个升降装置，伸缩装置和升降装置均并列设置；其中一个伸缩装置包括两个对称设置于水流管道4两边的固定筒31以及伸缩活塞32，其中一个伸缩装置与其中一个升降装置相连，每个伸缩装置和每个升降装置沿着河水进入水流管道4的方向并列分布，通过设置多个伸缩装置和升降装置，可以调整舟载卧式水轮发电设备的潜水深度，加快调整效率。

另外，多个舟载卧式水轮发电设备能够串连设置，围板12的前部和后部均设置有挂钩8，挂钩8能够连接相邻的两个舟载卧式水轮发电设备。其中一个舟载卧式水轮发电设备的后部通过挂钩8与另外一个舟载卧式水轮发电设备的前部串连起来，多个舟载卧式水轮发电设备依次连接，在河流的岸边形成串连的多个舟载卧式水轮发电设备。其中，多个舟载卧式水轮发电设备的卧式水轮发电机组5并联或串联组成江河岸边发电站，通过并联或串联设置的多个舟载卧式水轮发电设备共同运作，可以提供一定规模的电力，从而满足更多的电力需求。

进一步地，舟载卧式水轮发电设备包括多个连接板7，连接板7对称固定于卧式水轮发电机组5的两边，且卧式水轮发电机组5通过连接板7 与水流管道4固定连接。通过设置连接板7，使得卧式水轮发电机组5固定于水流管道4内，提高了舟载卧式水轮发电设备安全性。

另外，如图2所示，舟载卧式水轮发电设备包括防护网10和防护栏杆13，防护网10固定于围板12上的进水孔处并与进水孔相匹配；防护网10能够拦截河道中的水草以及垃圾，避免水草和垃圾进入水流管道4 中阻碍卧式水轮的转动。防护栏杆13设置于顶板11上，防护栏杆13可以保证人员的安全，提高安全性。

进一步地，如图2所示，本发明提供的舟载卧式水轮发电设备还包括导水机构9；导水机构9设置于围板12的两侧且靠近围板12的前部。导水机构9包括对称设置的导水板91、活动杆92、限位紧固件94 和滑槽93；导水板91分别设置于无底浮舟1的两侧；滑槽93对称设置于顶板11上；导水板91的一端铰接于无底浮舟1上，活动杆92的第一端与导水板91的自由端铰接且活动杆92的第二端能够沿滑槽93滑动，活动杆92上开有限位安装孔，限位紧固件94能够安装于限位安装孔中，且活动杆92通过限位紧固件94固定于滑槽93中。通过设置导水机构9，使得水流更为集中，提高水流的动力，从而加快卧式水轮的转动，导水板91能够引导水流，从而调整无底浮舟1舟身的方位。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种舟载卧式水轮发电设备，其特征在于，所述舟载卧式水轮发电设备包括：无底浮舟、舱体、伸缩装置、水流管道、多个卧式水轮发电机组以及升降装置；

所述无底浮舟包括围板和封闭所述围板的上端的顶板；所述围板的前部设置有与所述水流管道相匹配的进水孔，所述围板的后部设置有与所述水流管道相匹配的出水孔；

所述水流管道设置于所述围板内且所述水流管道的第一端对准所述进水口设置，所述水流管道的第二端对准所述出水口设置，水能够从所述进水孔中流入再流经所述水流管道并从所述出水孔流出；

多个所述卧式水轮发电机组均设置于所述水流管道中且能够由进入所述水流管道内的水流发电；

所述舱体设置于所述顶板上，所述升降装置与所述舱体连接；

所述伸缩装置包括多个固定筒与多个伸缩活塞，多个所述固定筒对称设置于所述水流管道的两侧且固定于所述顶板上，所述固定筒的底部开设有连通孔，所述伸缩活塞设置于所述固定筒中，所述伸缩活塞与所述升降装置连接。

2.如权利要求1所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述升降装置包括升降机、支撑架、控制器、电机；所述支撑架的两端与所述舱体固定连接，所述升降机和所述电机均设置于所述支撑架上，所述升降机位于所述支撑架的中间位置，所述伸缩活塞与所述升降机连接，所述控制器设置于所述顶板上，所述电机、所述升降机分别与所述控制器电连接，且所述控制器能够控制所述电机的运行状态且所述电机驱动所述升降机向上或向下运动。

3.如权利要求2所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述伸缩装置还包括连接杆和多个支撑座；所述支撑座固定于所述伸缩活塞的端部，相邻的所述支撑座通过所述连接杆连接，所述连接杆与所述升降机连接。

4.如权利要求3所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述伸缩活塞包括活塞主体和活塞柄，所述活塞柄连接所述支撑座和所述活塞主体，所述活塞主体适配所述固定筒的内侧壁且能在所述固定筒内滑动。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述舟载卧式水轮发电设备包括多个所述伸缩装置和多个所述升降装置，所述伸缩装置和所述升降装置均并列设置。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：多个所述舟载卧式水轮发电设备能够串连设置，所述围板的前部和后部均设置有挂钩，所述挂钩能够连接相邻的两个所述舟载卧式水轮发电设备。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述舟载卧式水轮发电设备包括多个连接板，所述连接板对称固定于所述卧式水轮发电机组的两边，且所述卧式水轮发电机组通过所述连接板与所述水流管道固定连接。

8.如权利要求1-4中任意一项所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述舟载卧式水轮发电设备包括防护网和防护栏杆，所述防护网固定于所述围板上的所述进水孔处并与所述进水孔相匹配；所述防护栏杆设置于所述顶板上。

9.如权利要求1-4中任意一项所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述舟载卧式水轮发电设备还包括导水机构；所述导水机构设置于所述围板的两侧且靠近所述围板的前部。

10.如权利要求9所述的舟载卧式水轮发电设备，其特征在于：所述导水机构包括对称设置的导水板、活动杆、限位紧固件和滑槽；所述导水板分别设置于所述无底浮舟的两侧；所述滑槽对称设置于所述顶板上；所述导水板的一端铰接于所述无底浮舟上，所述活动杆的第一端与所述导水板的自由端铰接且所述活动杆的第二端能够沿所述滑槽滑动；

所述活动杆上开有限位安装孔，所述限位紧固件能够安装于所述限位安装孔中，且所述活动杆通过所述限位紧固件固定于所述滑槽中。