CN112555085A - 一种自调控水利发电站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自调控水利发电站，包括坝体，所述坝体内开设有进水腔、出水腔、工作腔，所述进水腔与工作腔连通，所述出水腔与工作腔连通，所述坝体上表面设置有安装块，所述安装块内设置有发电机，所述坝体与安装块共同通过轴承转动连接有转动轴，所述转动轴位于工作腔内的一端焊接有涡轮，所述转动轴位于安装块内的一端与发电机连接，所述坝体内设置有减速装置与散热装置。优点在于：本发明的水利发电装置可以在水流流速过快使得发电机转速过快时，主动对发电机的转速进行调节，避免长时间处于过速状态导致发电机的损坏，同时可以为发电机进行循环水冷，具有更好得到散热效果，且可以将水中大块杂质进行破碎，避免进水腔的堵塞。

Description

一种自调控水利发电站
技术领域
本发明涉及水利发电技术领域，尤其涉及一种自调控水利发电站。
背景技术
随着经济建设的不断发展，人们对于能源的消耗也在逐渐增加，地球留给我们的资源始终是有限的，如煤炭、石油等不可再生能源，用完后无法再产生或产生需要相当长一段时间，因此人们致力于开发可再生能源，如风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能等，水能即为水利发电，通过设置大坝，利用水位落差发电，一方面阻止了汛期下游洪水风险，又大大利用了自然能源，一举两得。
现有技术中，现有的水利发电站无法进行自调控，在汛期时，水量较大，使得涡轮长时间高速运转，电机产生大量热量，严重时会导致电机烧毁，且水内有许多杂质，较大杂质易堵塞坝体内部的进水腔，清理起来较为麻烦，为此，我们提出了一种自调控水利发电站。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中没有自调控功能、进水腔易堵塞的问题，而提出的一种自调控水利发电站。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种自调控水利发电站，包括坝体，所述坝体内开设有进水腔、出水腔、工作腔，所述进水腔与工作腔连通，所述出水腔与工作腔连通，所述坝体上表面设置有安装块，所述安装块内设置有发电机，所述坝体与安装块共同通过轴承转动连接有转动轴，所述转动轴位于工作腔内的一端焊接有涡轮，所述转动轴位于安装块内的一端与发电机连接，所述坝体内设置有减速装置与散热装置。
在上述的自调控水利发电站中，所述减速装置包括开设在坝体内的两个功能腔，所述功能腔内侧壁通过安装槽滑动套接有顶块，所述顶块与安装槽内侧壁之间固定连接有若干第一弹簧，所述安装槽内侧壁胶合有压电陶瓷，所述坝体通过轴承贯穿转动连接有转动杆，所述转动杆两端均延伸至对应的功能腔内并焊接有永磁体，所述转动杆位于进水腔内的一段过盈配合有叶轮，所述安装块内设置有减速机构。
在上述的自调控水利发电站中，所述减速机构包括开设在安装块内的减速腔和设置在所述安装块内的两个电磁铁，所述电磁铁与对应的所述压电陶瓷通过导线串联，所述减速腔内滑动套接有两个减速块，所述减速块与减速腔内侧壁之间固定连接有若干第二弹簧。
在上述的自调控水利发电站中，所述散热装置包括开设在坝体内部的两个水腔，所述水腔内密封滑动套接有第一磁性板，所述第一磁性板与水腔之间固定连接有第三弹簧，所述坝体内开设有吸水腔，所述吸水腔连通进水腔与水腔，所述坝体与安装块共同贯穿固定连接有循环水管，所述循环水管一端延伸至水腔内，另一端延伸至所述出水腔，所述循环水管位于安装块内部的一端程蛇形设置在所述发电机表面，所述进水腔内侧壁设置有破碎机构。
在上述的自调控水利发电站中，所述破碎机构包括两个与进水腔内侧壁通过滑动槽滑动套接有破碎锤，所述破碎锤与滑动槽内壁之间固定连接有第四弹簧，所述第一磁性板远离第二弹簧一侧的侧壁胶合有第二磁性板。
在上述的自调控水利发电站中，所述减速块靠近转动轴的一侧为弧形面，所述减速块的弧形面胶合有橡胶垫片。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、开闸放水时，水流冲击叶轮旋转，叶轮通过转动杆带动永磁体转动，不断挤压顶块，使得顶块撞击压电陶瓷，产生电能，供给电磁铁通电产生磁性，对减速块产生磁斥力，使得减速块向转动轴方向移动，若水流速度正常，则减速块会在第二弹簧弹力作用下滑回，当水流速度过快时，叶轮转动速度过快，使得永磁体带动顶块撞击压电陶瓷频率变快，通电频率过快，则减速块会一直向转动轴方向移动，直至与其接触，通过摩擦力为转动轴减速，避免长时间过速导致发电机损坏；
2、随着水流带动永磁体转动的同时，使得永磁体不断的正对第一磁性板，当永磁体与第一磁性板正对时，磁吸引力使得第一磁性板向永磁体方向滑动，通过吸水腔将进水腔内的水吸入水腔内，当转动至不与磁性板正对时，在第三弹簧弹力作用下第一磁性板向远离永磁体方向滑动，将水腔内的水压入循环水管，为发电机进行循环水冷降温，保障发电机的正常工作温度，使得发电机具有更长的使用寿命；
3、随着第一磁性板的左右往复运动，带动第二磁性板左右往复运动，当第二磁性板与破碎锤正对时，使得破碎锤向第二磁性板方向滑动，当第二磁性板滑动至不与破碎锤正对时，在第四弹簧弹力作用下，破碎锤滑出，使得破碎锤不断往复运动，将水中较大的杂质破碎成较小的杂质，避免大块的杂质堵塞进水腔。
附图说明
图1为本发明提出的一种自调控水利发电站的结构示意图；
图2为本发明提出的一种自调控水利发电站的A处放大图；
图3为本发明提出的一种自调控水利发电站的B处放大图；
图4为本发明提出的一种自调控水利发电站的C-C处剖面图；
图5为本发明提出的一种自调控水利发电站的D-D处剖面图；
图中：1坝体、2进水腔、3出水腔、4工作腔、5转动轴、6涡轮、7安装块、8发电机、9叶轮、10转动杆、11功能腔、12永磁体、13安装槽、14顶块、15第一弹簧、16压电陶瓷、17减速腔、18电磁铁、19减速块、20第二弹簧、21水腔、22第一磁性板、23第三弹簧、24吸水腔、25循环水管、26第二磁性板、27滑动槽、28破碎锤、29第四弹簧。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
参照图1-5，一种自调控水利发电站，包括坝体1，坝体1内开设有进水腔2、出水腔3、工作腔4，进水腔2与工作腔4连通，出水腔3与工作腔4连通，坝体1上表面设置有安装块7，安装块7内设置有发电机8，坝体1与安装块7共同通过轴承转动连接有转动轴5，转动轴5位于工作腔4内的一端焊接有涡轮6，转动轴5位于安装块7内的一端与发电机8连接，坝体1内设置有减速装置与散热装置。
减速装置包括开设在坝体1内的两个功能腔11，功能腔11内侧壁通过安装槽13滑动套接有顶块14，顶块14与安装槽13内侧壁之间固定连接有若干第一弹簧15，安装槽13内侧壁胶合有压电陶瓷16，坝体1通过轴承贯穿转动连接有转动杆10，转动杆10两端均延伸至对应的功能腔11内并焊接有永磁体12，转动杆10位于进水腔2内的一段过盈配合有叶轮9，永磁体12两端均为弧形，顶块14靠近永磁体12的一侧为弧形，另一侧为凸起，弧形面接触可以使得永磁体12更加平滑的带动顶块14撞击压电陶瓷16，另一侧的凸起便于撞击压电陶瓷16产生电能，安装块7内设置有减速机构。
减速机构包括开设在安装块7内的减速腔17和设置在安装块7内的两个电磁铁18，电磁铁18与对应的压电陶瓷16通过导线串联，减速腔17内滑动套接有两个减速块19，减速块19为铁磁性材质制成，在电磁铁18通电时，可以收到磁斥力向转动轴5方向滑动，减速块19与减速腔17内侧壁之间固定连接有若干第二弹簧20，通过顶块14撞击压电陶瓷16的频率控制减速块19的移动，当速度过快时，减速块19持续保持向转动轴5方向移动，直至与其接触，并挤压，通过摩擦力减速。
散热装置包括开设在坝体1内部的两个水腔21，水腔21内密封滑动套接有第一磁性板22，第一磁性板22与水腔21之间固定连接有第三弹簧23，坝体1内开设有吸水腔24，吸水腔24连通进水腔2与水腔21，坝体1与安装块7共同贯穿固定连接有循环水管25，循环水管25一端延伸至水腔21内，另一端延伸至出水腔3，循环水管25位于安装块7内部的一端程蛇形设置在发电机8表面，进水腔2内侧壁设置有破碎机构，吸水腔24连通进水腔2与上方的水腔21，且吸水腔24内设置有单向阀，仅允许水从进水腔2进入水腔21内，循环水管25位于坝体1内的两端均设置有单向阀，靠近进水腔2一端的单向阀仅允许水冲水腔21内进入循环水管25内，靠近出水腔3一端的单向阀仅允许水从循环水管25排向出水腔3内，通过第一磁性板22的往复运动将水抽入循环水管25对发电机8进行循环水冷散热。
破碎机构包括两个与进水腔2内侧壁通过滑动槽27滑动套接有破碎锤28，破碎锤28与滑动槽27内壁之间固定连接有第四弹簧29，第一磁性板22远离第二弹簧20一侧的侧壁胶合有第二磁性板26，第二磁性板26的极性与第一磁性板22的极性相互垂直，即第二磁性板26随第一磁性板22往复运动时，通过和第四弹簧29的配合使得破碎锤28往复运动不断将大块杂质破碎，避免杂质堵塞进水腔2。
减速块19靠近转动轴5的一侧为弧形面，减速块19的弧形面为圆心朝向转动轴5一侧的圆弧，且圆弧的半径与转动轴5的半径一致，减速块19的弧形面胶合有橡胶垫片，橡胶垫片可以增加转动轴5与减速块19之间的摩擦力，达到更好的减速效果。
本发明中，坝体1上游蓄水，然后开闸放水，水通过进水腔2进入工作腔4内，通过水流冲击使得涡轮6转动，涡轮6通过转动轴5带动发电机8的输入轴转动，从而产生电能，进行储存；
开闸放水时，水流冲击叶轮9旋转，叶轮9通过转动杆10带动永磁体12转动，通过永磁体12的弧形侧面与第一弹簧15的配合，不断带动顶块14往复运动，使得顶块往复撞击压电陶瓷16，产生电能，供给电磁铁18通电产生磁性，电磁铁18对减速块19产生磁斥力，使得减速块19向转动轴5方向移动，若水流速度正常，则减速块19会在第二弹簧20弹力作用下滑回，此时减速块19始终处于往复运动状态；
当水流速度过快时，叶轮9转动速度过快，使得永磁体12带动顶块14撞击压电陶瓷16频率变快，使得电磁铁18通电频率过快，则减速块19在还没有滑回初始位置时，即再次收到磁斥力向转动轴5的方向滑动，亦即减速块19会一直向转动轴5方向移动，直至与其接触并挤压转动轴5，通过摩擦力为转动轴5减速，避免长时间过速导致发电机损坏；
随着水流带动永磁体12转动的同时，使得永磁体12不断的正对第一磁性板22，当永磁体12与第一磁性板22正对时，磁吸引力使得第一磁性板22向永磁体12方向滑动，通过吸水腔24将进水腔2内的水吸入水腔21内，当永磁体12转动至不与第一磁性板22正对时，在第三弹簧23弹力作用下第一磁性板22向远离永磁体12方向滑动，将水腔21内的水压入循环水管25，为发电机8进行循环水冷降温，保障发电机的正常工作温度；
随着第一磁性板22的左右往复运动，带动第二磁性板26左右往复运动，当第二磁性板26与破碎锤28正对时，使得破碎锤28向第二磁性板26方向滑动，当第二磁性板26滑动至不与破碎锤28正对时，在第四弹簧29弹力作用下，破碎锤28滑出，使得破碎锤28不断往复运动，将水中较大的杂质破碎成较小的杂质，避免大块的杂质堵塞进水腔2。
尽管本文较多地使用了1坝体、进水腔2、出水腔3、工作腔4、转动轴5、涡轮6、安装块7、发电机8、叶轮9、转动杆10、功能腔11、永磁体12、安装槽13、顶块14、第一弹簧15、压电陶瓷16、减速腔17、电磁铁18、减速块19、第二弹簧20、水腔21、第一磁性板22、第三弹簧23、吸水腔24、循环水管25、第二磁性板26、滑动槽27、破碎锤28、第四弹簧29等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种自调控水利发电站，包括坝体(1)，其特征在于，所述坝体(1)内开设有进水腔(2)、出水腔(3)、工作腔(4)，所述进水腔(2)与工作腔(4)连通，所述出水腔(3)与工作腔(4)连通，所述坝体(1)上表面设置有安装块(7)，所述安装块(7)内设置有发电机(8)，所述坝体(1)与安装块(7)共同通过轴承转动连接有转动轴(5)，所述转动轴(5)位于工作腔(4)内的一端焊接有涡轮(6)，所述转动轴(5)位于安装块(7)内的一端与发电机(8)连接，所述坝体(1)内设置有减速装置与散热装置。
2.根据权利要求1所述的一种自调控水利发电站，其特征在于，所述减速装置包括开设在坝体(1)内的两个功能腔(11)，所述功能腔(11)内侧壁通过安装槽(13)滑动套接有顶块(14)，所述顶块(14)与安装槽(13)内侧壁之间固定连接有若干第一弹簧(15)，所述安装槽(13)内侧壁胶合有压电陶瓷(16)，所述坝体(1)通过轴承贯穿转动连接有转动杆(10)，所述转动杆(10)两端均延伸至对应的功能腔(11)内并焊接有永磁体(12)，所述转动杆(10)位于进水腔(2)内的一段过盈配合有叶轮(9)，所述安装块(7)内设置有减速机构。
3.根据权利要求2所述的一种自调控水利发电站，其特征在于，所述减速机构包括开设在安装块(7)内的减速腔(17)和设置在所述安装块(7)内的两个电磁铁(18)，所述电磁铁(18)与对应的所述压电陶瓷(16)通过导线串联，所述减速腔(17)内滑动套接有两个减速块(19)，所述减速块(19)与减速腔(17)内侧壁之间固定连接有若干第二弹簧(20)。
4.根据权利要求1所述的一种自调控水利发电站，其特征在于，所述散热装置包括开设在坝体(1)内部的两个水腔(21)，所述水腔(21)内密封滑动套接有第一磁性板(22)，所述第一磁性板(22)与水腔(21)之间固定连接有第三弹簧(23)，所述坝体(1)内开设有吸水腔(24)，所述吸水腔(24)连通进水腔(2)与水腔(21)，所述坝体(1)与安装块(7)共同贯穿固定连接有循环水管(25)，所述循环水管(25)一端延伸至水腔(21)内，另一端延伸至所述出水腔(3)，所述循环水管(25)位于安装块(7)内部的一端程蛇形设置在所述发电机(8)表面，所述进水腔(2)内侧壁设置有破碎机构。
5.根据权利要求4所述的一种自调控水利发电站，其特征在于，所述破碎机构包括两个与进水腔(2)内侧壁通过滑动槽(27)滑动套接有破碎锤(28)，所述破碎锤(28)与滑动槽(27)内壁之间固定连接有第四弹簧(29)，所述第一磁性板(22)远离第二弹簧(20)一侧的侧壁胶合有第二磁性板(26)。
6.根据权利要求3所述的一种自调控水利发电站，其特征在于，所述减速块(19)靠近转动轴(5)的一侧为弧形面，所述减速块(19)的弧形面胶合有橡胶垫片。
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