CN112524050A - 一种水动力推进装置 - Google Patents

Abstract

一种水动力推进装置，包括上平台和下平台，上平台搭建有纵位移驱动电机、固定有导轨和滑块机构，丝杠带动移动板在上平台上实现纵向直线往复运动；下平台与移动板固定，在下平台上层固定有横位移驱动电机，在下平台下层固定有下导轨滑块机构，左旋丝杆与右旋丝杆同时转动驱动两个法兰式丝杠螺母、法兰式丝杠螺母连接板、下滑块以及移动叶片同时同向或异向的直线往复运动，移动叶片与中间固定叶片配合，中间固定叶片通过叶片固定板与下平台固定。本发明有效满足在较低推动速度下获得较大流量，加快河道水流的流动性；节省大量不必要经济损耗；避免了泵站在低扬程下运行出现的能耗高的问题，还可以避免对过流生物的伤害，实现生态友好。

Description

一种水动力推进装置

技术领域

本发明属于水动力推进技术领域，尤其涉及一种水动力推进装置。

背景技术

平原地势低平,上下游水力坡降极小,有些毛细血管状河道缺少水源补给，水流动力不足。而人类对居住范围内的河道的影响越来越明显，城市的建造改变了河道的自然形态，导致河网水系萎缩、连通性下降、调蓄能力减弱，更是有大量生活和工业污水被排入河道，加剧了平原城市范围内河道的水质恶化和生态环境退化。所以，河道水流的流动性问题是一个亟待解决的问题。

针对平原河道流速缓、过流能力不足的问题，现有方案是通过沿河流逐级安装泵站，逐级加快水流速度。对于一些毛细血管状河网，水体输送要求较低，扬程较低，水体只需要较低的流速就能达到一定的活水功能，因此建立泵站会造成投入与产出极大不匹配从而造成经济浪费，同时在设计扬程甚至零扬程下运行时，一方面是泵站效率降低能源能耗大幅增加，另一方面泵站的振动、气蚀等安全稳定性能经受着极大的考验，再从生态方面考虑，泵站对过流的水生物通常会造成不可避免的撞击损伤甚至死亡，不能满足河水生态改善中长期高效稳定运行的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明目的在于提供一种水动力推进装置，能够有效满足在较低推动速度下获得较大流量，实现水体推进，加快河道水流的流动性；装置替代了泵站的工作同时，本身相比于泵站的建立节省大量不必要经济损耗；同时叶片的移动速度较小，装置运行较为稳定，水力性能能够得到较大的改善，避免了泵站在低扬程下运行出现的能耗高的问题，很好地完成在平原毛细血管河网的水体推进工作；低速叶片还可以避免对过流生物的伤害，实现生态友好。

本发明采用的技术方案包括：

一种水动力推进装置，包括上平台和下平台，所述上平台搭建有纵位移驱动电机，所述纵位移驱动电机通过电机连接板与所述上平台固定，所述电机轴通过联轴器与丝杠联接，所述丝杠两端通过固定侧标准丝杠支座以及支撑侧标准丝杠支座固定，所述丝杠带动移动板的移动；所述上平台上固定有导轨、滑块机构，所述移动板与所述滑块固定，所述丝杠带动所述移动板在所述上平台上实现纵向直线往复运动；

所述下平台与所述移动板固定，这样所述移动板的运动就能直接带动所述下平台的运动，所述下平台分两层，在所述下平台上层固定有横位移驱动电机，所述横位移驱动电机通过联轴器与传动轴联接，所述传动轴通过传动齿轮将动力传递给下平台下层的左旋丝杠，所述左旋丝杠通过联轴器与右旋丝杠联接，所述传动轴上套有轴承座。所述左旋以及右旋丝杠上各自联接有法兰式丝杠螺母，所述两个法兰式丝杠螺母与法兰式丝杠螺母连接板固定，同时在所述下平台下层固定有下导轨滑块机构，所述法兰式丝杠螺母连接板与所述下滑块固接，同时所述法兰式丝杠螺母连接板与移动叶片固接，实现所述左旋丝杆与右旋丝杆同时转动驱动所述两个法兰式丝杠螺母、法兰式丝杠螺母连接板、下滑块以及移动叶片同时同向或异向的直线往复运动，所述移动叶片与中间固定叶片配合，所述中间固定叶片通过叶片固定板与所述下平台固定。

进一步，所述上平台上丝杠配合有丝杠螺母，同时所述丝杠螺母通过移动板连接块与所述移动板联接从而实现所述丝杠螺母的纵向直线往复运动变成所述移动板的纵向直线往复运动。

再进一步，所述传动轴上套有轴承座，轴承座中设有轴承与所述传动轴配合

更进一步，所述法兰式丝杠螺母连接板呈L形，同时底部开设有圆孔便于与所述移动叶片固接。

优选的，对称所设的所述移动叶片由叶片以及叶片杆组成，所述叶片杆与所述法兰式丝杠螺母连接板联接实现整体所述移动叶片的横向移动。

再优选的，所述中间固定叶片同样由中间叶片以及中间叶片杆组成，所述中间固定叶片开设有相应的凹槽与所述移动叶片配合。

本发明中，平原地势低平,上下游水力坡降极小,有些河道缺少水源补给，水流动力不足。传统上，水体的推进一般都是通过旋翼泵完成相应的工作，但是旋翼泵工作时转速较高，且随着工况的变化，性能下降迅速，在只需要进行活水工作的低扬程甚至零扬程下运行时，效率能耗都大幅增加，并且，建造泵站产生大量的成本费用，对生态鱼类也产生一定的伤害。本发明装置主要实现在工作行程时叶片伸开实现推水作业，在回程时叶片收缩减少叶片对水的作用面积，两个行程中实现水体推进的面积差产生流量差，从而实现推水作业，以此循环从而推动水体流动从而改善河道水流流动性问题，不仅完成水体推动作业，也节省了很大的经济成本，装置本身低速的工作解决了振动、低效等泵站的问题，最大程度保护鱼类实现生态友好型。

本发明的有益效果主要表现在：装置整体可安装在河床，或者固定于桥底处。装置工作分为工作行程与回程，工作行程能够完成水体推进此时叶片处于最大面积状态去尽可能多的增大叶片对水体的受力面积从而增强水体推进效果，而回程时通过改变叶片的位移使叶片处于面积最小化尽可能减少叶片对水体的受力面积从而尽可能减少对水体的作用，通过叶片工作行程与回程一个工作循环的完成，叶片在前进与后退会产生面积差，根据流量计算，面积差必然会产生流量差，从而达到水体推动的功能从而能够在较低的运动速度下获得较大的水体推进效果；传统上，水体的推进一般都是通过泵站完成相应的工作，但是旋翼泵工作时转速较高，且随着工况的变化，性能下降迅速，在只需要进行活水工作的低扬程甚至零扬程下运行时，效率能耗都大幅增加，与此同时，在平原河网中，在一些毛细血管状河网去建立泵站，无论从建造或者人力成本都太高，投入与产出极度失衡，造成严重的经济浪费，本装置的发明能够很好地替代泵站的建造，很好地完成工作的同时节省了大量不必要的经济损失；由于装置本身在低速的工况下工作，这不仅能够大幅度提高工作稳定范围，而且水力性能能够得到较大的改善，避免了泵站在低扬程下运行出现的能耗高、振动等问题；旋翼泵的高速旋转，过流生物经过时往往会造成损伤甚至死亡，本发明装置工作时，叶片仅仅进行低速往复直线运动，获得水体推进的同时能够最大程度保护过流生物，一定程度上做到生态友好性。

附图说明

图1为本发明水动力推进装置的结构示意图；

图2为本发明丝杠螺母的结构示意图

图3为本发明下平台的结构示意图；

图4为本发明轴承座的结构示意图；

图5为本发明法兰式丝杠螺母连接板的结构示意图；

图6为本发明移动叶片的结构示意图；

图7为本发明中间固定叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1～图7，一种水动力推进装置，包括上平台1和下平台11，所述上平台1搭建有纵位移驱动电机2、所述纵位移驱动电机2通过电机连接板3与所述上平台1固定，所述电机轴通过联轴器4与丝杠5联接，所述丝杠5两端通过固定侧标准丝杠支座6以及支撑侧标准丝杠支座7固定，所述丝杠5带动移动板8的移动。所述上平台上固定有导轨9、滑块10机构，所述移动板8与所述滑块10固定，所述丝杠5带所述移动板8在所述上平台1上实现纵向直线往复运动；

所述下平台11与所述移动板8固定，这样所述移动板8的运动就能直接带动所述下平台11的运动，所述下平台11分两层，在所述下平台11上层固定有横位移驱动电机12，所述横位移驱动电机12通过联轴器13与传动轴14联接，所述传动轴14通过传动齿轮15将动力传递给下平台下层的左旋丝杠16，所述左旋丝杠通过联轴器17与右旋丝杠18联接，所述传动轴上套有轴承座19。所述左旋16以及右旋丝杠上18各自联接有法兰式丝杠螺母20，所述两个法兰式丝杠螺母20与法兰式丝杠螺母连接板21固定，同时在所述下平台11下层固定有下导轨滑块机构22，同时所述法兰式丝杠螺母连接板21与所述下滑块23固接，同时所述法兰式丝杠螺母连接板21与移动叶片24固接，这样就能够实现所述左旋丝杠16与右旋丝杠18同时转动带动所述两个法兰式丝杠螺母20、法兰式丝杠螺母连接板21、下滑块23以及移动叶片24同时同向或异向的直线往复运动。所述移动叶片24与中间固定叶片25有配合，所述中间固定叶片25通过叶片固定板26与所述下平台固定。

所述上平台1上丝杠5配合有丝杠螺母501，同时所述丝杠螺母501通过移动板连接块502与所述移动板8联接从而实现所述丝杠螺母501的纵向直线往复运动变成所述移动板8的纵向直线往复运动。

所述下平台11分为两层，上层111作为所述横位移驱动电机固定，下层112作为下导轨滑块机构固定。传动装置的分开设计便于装置的检测维修与维护。

所述传动轴14上套有轴承座19，所述轴承座19中设有轴承191与所述传动轴14配合。所述轴承191能够承受所述传动轴14的轴向力以及径向力，更好地保证传动的稳定性。

所述法兰式丝杠螺母连接板21呈L形，同时底部开设有圆孔211便于与所述移动叶片24固接，通过这样一个联接零部件将旋转运动转化为直线往复运动得到期望的运动轨迹。

对称所设的所述移动叶片24由叶片241以及叶片杆242组成，所述叶片杆242与所述法兰式丝杠螺母连接板21联接实现整体所述移动叶片24的横向移动。

中间固定叶片25同样由中间叶片251以及中间叶片杆252组成，所述中间固定叶片开设有相应的凹槽与所述移动叶片24配合。通过两者之间的配合能够很好地保证叶片在水中运动的稳定性以及协调性。

本实施例中，装置工作分为工作行程与回程，工作行程时，所述两边移动叶片24张开，从而能够完成水体推进，此时三个叶片去尽可能多的增大叶片对水体的受力面积从而增强水体推进效果，而回程时，所述两边移动叶片24收缩进所述中间固定叶片25中，使叶片处于面积最小化尽可能减少叶片对水体的受力面积从而尽可能减少对水体的作用，通过叶片工作行程与回程一个工作循环的完成，叶片在前进与后退会产生面积差，以此产生流量差来推动水体流动。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种水动力推进装置，其特征在于，所述水动力推进装置包括上平台(1)和下平台(11)，所述上平台(1)搭建有纵位移驱动电机(2)，所述纵位移驱动电机(2)通过电机连接板(3)与所述上平台(1)固定，所述纵位移驱动电机的电机轴通过联轴器(4)与丝杠(5)联接，所述丝杠(5)两端通过固定侧标准丝杠支座(6)以及支撑侧标准丝杠支座(7)固定，所述丝杠(5)与移动板(8)联动；所述上平台上固定有导轨(9)和滑块(10)机构，所述移动板(8)与所述滑块(10)固定，所述丝杠(5)驱动所述移动板(8)在所述上平台(1)上实现纵向直线往复运动；

所述下平台(11)与所述移动板(8)固定，所述下平台(11)分两层，在所述下平台(11)上层固定有横位移驱动电机(12)，所述横位移驱动电机(12)通过联轴器(13)与传动轴(14)联接，所述传动轴(14)通过传动齿轮(15)将动力传递给下平台下层的左旋丝杠(16)，所述左旋丝杠通过联轴器(17)与右旋丝杠(18)联接，所述传动轴上套有轴承座(19)；所述左旋丝杠(16)以及右旋丝杠上(18)各自联接有法兰式丝杠螺母(20)，两个所述法兰式丝杠螺母(20)与法兰式丝杠螺母连接板(21)固定，同时在所述下平台(11)下层固定有下导轨滑块机构(22)，所述法兰式丝杠螺母连接板(21)与下滑块(23)固接，同时所述法兰式丝杠螺母连接板(21)与移动叶片(24)固接，实现所述左旋丝杠(16)与右旋丝杠(18)同时转动带动两个所述法兰式丝杠螺母(20)、法兰式丝杠螺母连接板(21)、下滑块(23)以及移动叶片(24)同时同向或异向的直线往复运动；所述移动叶片(24)与中间固定叶片(25)配合，所述中间固定叶片(25)通过叶片固定板(26)与所述下平台(11)固定。

2.根据权利要求1所述的水动力推进装置，其特征在于：所述上平台(1)上丝杠(5)配合有丝杠螺母(501)，同时所述丝杠螺母(501)通过移动板连接块(502)与所述移动板(8)联接从而实现所述丝杠螺母(501)的纵向直线往复运动变成所述移动板(8)的纵向直线往复运动。

3.根据权利要求1或2所述的水动力推进装置，其特征在于：所述传动轴(14)上套有轴承座(19)，所述轴承座(19)中设有轴承(191)与所述传动轴(14)配合；所述轴承(191)能够承受所述传动轴(14)的轴向力以及径向力。

4.根据权利要求1或2所述的水动力推进装置，其特征在于：所述法兰式丝杠螺母连接板(21)呈L形，同时底部开设有圆孔(211)便于与所述移动叶片(24)固接。

5.根据权利要求1或2所述的水动力推进装置，其特征在于：对称所设的移动叶片(24)由叶片(241)以及叶片杆(242)组成，所述叶片杆(242)与所述法兰式丝杠螺母连接板(21)联接实现整体所述移动叶片(24)的横向移动。

6.根据权利要求1或2所述的水动力推进装置，其特征在于：所述中间固定叶片(25)由中间叶片(251)以及中间叶片杆(252)组成，所述中间固定叶片开设有相应的凹槽与所述移动叶片配合。

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