CN113530745A - 一种水流发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水流发电装置，其包括位于水流单侧的支撑架，设置在所述支撑架上的载物平台，设置在所述载物平台上的发电机组件、齿轮增速箱和叶片组件，所述叶片组件包括与所述齿轮增速箱连接的转动轴，以及均匀设置在所述转动轴远离所述齿轮增速箱一端的若干叶片；所述叶片与水流接触并在水流的带动下发生转动。本发明可通过调节载物平台上下移动，从而来调节叶片组与水流的接触面积，可最大化的利用水能且延长叶片组的使用寿命；并且本发明的水流发电装置极大地简化了传统水力发电系统的复杂性，降低了制备成本，更容易实现产业化推广。

Description

一种水流发电装置
技术领域
本发明涉及水力发电技术领域，尤其涉及一种水流发电装置。
背景技术
水能是一种取之不尽、用之不竭且可再生的清洁能源。但为了有效利用天然水能，就需要在落差明显处修建可以集中水流的大型大坝等，然后利用水的落差产生的势能带动水轮机转动发电；众所周知，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为水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。
虽然水力发电效率高，发电成本低，机组启动较快，容易调节；但通过建设大型的大坝来实现水力发电不但投资大，建设周期长，而且目前的水轮机都是等高设置，当水位高时，水对水轮机的叶轮冲击过大，导致使用寿命短；当水位低时，产生的势能不够导致水轮机无法正常工作，水能利用率低。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水流发电装置，旨在解决现有技术中水力发电机投资大、建设周期长以及等高设置导致水轮机使用寿命短或水能利用率低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种水流发电装置，其中，包括位于水流单侧的支撑架，设置在所述支撑架上的载物平台，设置在所述载物平台上的发电机组件、齿轮增速箱和叶片组件，所述叶片组件包括与所述齿轮增速箱连接的转动轴，以及均匀设置在所述转动轴远离所述齿轮增速箱一端的若干叶片；所述叶片与水流接触并在水流的带动下发生转动。
所述的水流发电装置，其中，所述支撑架包括两个间隔设置的支撑柱，所述载物平台位于所述两个支撑柱之间，所述两个支撑柱的顶端均设置有滑轮以及卷扬电机，所述卷扬电机连接有钢绳，所述钢绳经过所述滑轮并与所述载物平台连接；所述载物平台在所述卷扬电机的驱动下可沿所述支撑柱上下移动。
所述的水流发电装置，其中，所述两个支撑柱相向的两内侧均设置有倒挂齿，所述载物平台的两侧均设置有制动结构，所述制动结构包括转动设置在所述载物平台上且与所述倒挂齿适配的倒挂钩，所述倒挂钩的一端连接有弹簧，所述倒挂钩的另一端连接有液压驱动机。
所述的水流发电装置，其中，所述载物平台上还设置有用于限制所述倒挂钩转动角度的限位板。
所述的水流发电装置，其中，所述支撑架为可升降支撑架，所述可升降支撑架包括顶梁、底板、设置在所述顶梁和底板之间的液压支柱，以及设置在所述底板用于稳固顶梁的若干交叉支撑杆。
所述的水流发电装置，其中，所述载物平台内设置有可移动底架，所述发电机组设置在所述可移动底架上，所述发电机组包括与所述齿轮增速箱连接的发电机轴，以及与所述发电机轴连接的发电机。
所述的水流发电装置，其中，所述转动轴上设置有至少两片叶片。
所述的水流发电装置，其中，所述叶片为上窄下宽的船桨式形状、平面式形状和锥形中的一种。
所述的水流发电装置，其中，所述叶片可旋转地设置在所述转动轴上。
所述的水流发电装置，其中，所述叶片上设置有防腐涂层。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的水流发电装置包括包括位于水流单侧的支撑架，设置在所述支撑架上的载物平台，设置在所述载物平台上的发电机组件、齿轮增速箱和叶片组件，所述叶片组件包括与所述齿轮增速箱连接的转动轴，以及均匀设置在所述转动轴远离所述齿轮增速箱一端的若干叶片；所述叶片与水流接触并在水流的带动下发生转动。本发明可通过调节载物平台的上下移动，从而来调节叶片组与水流的接触面积，可最大化的利用水能且延长叶片组的使用寿命；并且本发明的水流发电装置极大地简化了传统水力发电系统的复杂性，降低了制备成本，更容易实现产业化推广。
附图说明
图1为本发明一种水流发电装置的主视图。
图2为本发明一种水流发电装置的立体图。
图3为本发明水流发电装置中制动结构与倒挂齿处于卡合状态时的放大示意图。
图4为本发明本发明水流发电装置中制动结构与倒挂齿处于脱离状态时的放大示意图。
图5为本发明另一种水流发电装置的立体图。
图6为本发明载物平台内发电机组件和叶片组件的结构示意图。
图7为本发明中叶片组件的立体图。
图8为本发明锥形叶片的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种水流发电装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
传统的水力发电装置是在蓄水池、大坝或水电站等可以集中水流形成高低落差的位置安装水轮机，但通常情况下，水轮机是被一层壳体包裹起来的，通过管道将水流引入叶轮，结构较为复杂，且不便于分散使用，且建设蓄水池、大坝、水电站等费用高，建设周期长。除此之外，由于水轮机的等高设置，严重水轮机的使用寿命和水能利用率；当降水丰沛，水位较高时，对水轮机中的叶轮的冲击力较大，使叶轮长时间处于极限承受状态，导致叶轮的使用寿命短；当水位较低时，没有足够的势能带动叶轮转动，此时水能将得不到利用，导致水能利用率低的问题。
基于此，本发明提供一种水流发电装置，如图1-图6所示，其包括位于水流单侧的支撑架10，设置在所述支撑架10上的载物平台20，设置在所述载物平台20上的发电机组件、齿轮增速箱52和叶片组件，所述叶片组件包括与所述齿轮增速箱52连接的转动轴31，以及均匀设置在所述转动轴远离所述齿轮增速箱52一端的若干叶片32；所述叶片32与水流接触并在水流的带动下发生转动。
在本发明中，所述支撑架10包括两个间隔设置的支撑柱11，所述载物平台20位于所述两个支撑柱11之间，所述两个支撑柱11的顶端均设置有滑轮12以及卷扬电机13，所述卷扬电机13连接有钢绳14，所述钢绳14经过所述滑轮12并与所述载物平台20连接，所述载物平台20在所述卷扬电机13的驱动下可沿所述支撑柱11上下移动。
也就是说，本发明提供的水流发电装置可根据水位的高低，对所述载物平台进行上下移动，从而调节叶片与水流的接触深度或接触面积。本发明可根据涝季与旱季水位的变化，通过调节所述载物平台的上下移动，可使所述叶片与水流始终保持最大接触面积，从而获取最大的水动能，并将水动能转化为电能。本发明提供的水流发电装置还极大地简化了传统水力发电系统的复杂性，降低了制备成本，更容易实现产业化推广。
在一些实施方式中，如图2-4所示，所述两个支撑柱11相向的两内侧均设置有倒挂齿15，所述载物平台20的两侧均设置有制动结构30，所述制动结构30包括转动设置在所述载物平台20上且与所述倒挂齿15适配的倒挂钩21，所述倒挂钩21的一端连接有弹簧22，所述倒挂钩21的另一端连接有液压驱动机23；所述载物平台20上还设置有用于限制所述倒挂钩21转动角度的限位板24。
在本实施例中，当所述载物平台20需要带动所述叶片组上下移动时，首先启动所述液压驱动机23使液压杆向外延伸，所述液压杆驱动所述倒挂钩21发生顺时针转动，这使得与倒挂钩21另一端连接的弹簧逐渐被压缩，直至所述倒挂钩21与所述倒挂齿15达到如图3所示的完全脱离状态时关闭所述液压驱动机23，此时可通过启动所述卷扬电机13释放钢绳或内卷钢绳来调整载物平台20的上下移动位置；当所述载物平台20移动至目标位置时，则关闭所述卷扬电机13并启动所述液压驱动机23使液压杆向内收缩，所述液压杆带动所述倒挂钩21发生逆时针转动，这使得与倒挂钩21另一端连接的弹簧逐渐被拉伸，直至所述倒挂钩21与所述倒挂齿15达到如图4所示的卡合状态时关闭液压驱动机，此时载物平台20则稳定地固定在了目标位置。
具体来讲，当河床的水位高于设定值时，本实施例通过所述制动结构与所述卷扬电机的配合将所述载物平台向远离水面方向提拉且使所述载物平台与水面保持固定距离；当河床的水位低于设定值时，也可通过所述制动结构与所述卷扬电机的配合将所述载物平台向靠近水面方向释放且使所述载物平台与水面保持固定距离。其中，所述载物平台与水面保持的固定距离应视需求而定。
需要说明的是，当所述卷扬电机将所述载物平台提拉或下降时，所述发电机组和所述叶片组会跟随所述载物平台的移动而移动，即达到随水位的变化调节叶片组与水流接触面大小的目的。
在一些实施方式中，还提供另一种结构的水流发电装置，如图5所示，其包括可升降支架，所述载物平台20位于所述可升降支架上，所述载物平台20上设置有发电机组件和叶片组件。如图5所示，所述可升降支架包括顶梁41、底板42、设置在所述顶梁41和底板42之间的液压支柱43，以及设置在所述底板42用于稳固顶梁41的若干交叉支撑杆44。
在本实施例中，所述液压支柱43由液压电机驱动，通过所述液压电机可驱动所述液压支柱43发生伸缩运动，所述液压支柱43的伸缩运动可带动所述顶梁41的上下移动，从而可使位于顶梁41上的载物平台上下移动。也就是说，本实施例同样可实现通过调节所述载物平台的上下移动，使所述叶片与水流始终保持最大接触面积，从而获取最大的水动能，并将水动能转化为电能的目的。在本实施例中，所述若干交叉支撑杆44起稳定支撑所述顶梁41上下移动的作用。
在一些实施方式中，如图6所示，所述载物平台20内设置有可移动底架51，所述发电机组和齿轮增速箱52设置在所述可移动底架51上，所述发电机组包括与所述齿轮增速箱52连接的发电机轴53，以及与所述发电机轴53连接的发电机54。
在本实施例中，由于所述发电机组和齿轮增速箱52位于所述可移动底架51上，所述可移动底架51还可带动所述发电机组和齿轮增速箱52以及叶片组在水平方向发生一定距离的移动，以适应河流变窄时依然可通过调节叶片组在水平方向的移动，使得叶片组中的叶片能够与水流接触，实现水流发电。
在本实施例中，所述齿轮增速箱52包括一个大齿轮和一个小齿轮，转动轴一端与所述大齿轮轴连接、所述发电机轴一端与所述小齿轮轴连接，所述大齿轮与所述小齿轮啮合连接。当所述叶片组转动时，通过与转动轴连接的大齿轮带动与发电机轴连接的小齿轮，可以提高发电机的转速，降低扭矩。
在一些实施方式中，所述转动轴上设置有至少两片叶片，但不限于此。作为举例，所述转动轴上可设置有两片、三片、四片、五片、六片等数量的叶片。
在一些实施方式中，所述叶片为上窄下宽的船桨式形状、平面式形状和锥形中的一种，但不限于此。作为举例，如图7所示，所述转动轴上均匀地设置有四片船桨式形状的叶片，即在所述转动轴上每间隔90°设置有一片叶片，本实施例优选所述叶片为上窄下宽的船桨式形状。
如图8所示，所述叶片为锥形，该锥形叶片是由两块形成夹角平板组成，所述夹角为30°-120°，但不限于此。
在一些实施方式中，所述叶片可旋转地设置在所述转动轴上，也就是说，所述叶片可发生转动，在停止发电时，叶片平面方向可转至与水流方向平行，这样停机时水流阻力就很小，方便制动。
在一些实施例中，所述叶片上设置有防腐涂层，由于叶片常年在潮湿环境下，在叶片表面涂覆防腐涂层可以降低水对叶片的腐蚀程度，延长叶片的使用寿命。
综上所述，本发明提供的水流发电装置包括位于水流单侧的支撑架，设置在所述支撑架上的载物平台，设置在所述载物平台上的发电机组件和叶片组件，所述叶片组件包括与所述发电机组件连接的转动轴，以及均匀设置在所述转动轴远离所述发电机组件一端的若干叶片；所述叶片与水流接触并在水流的带动下发生转动。本发明可通过调节载物平台的上下移动，从而来调节叶片组与水流的接触面积，可最大化的利用水能且延长叶片组的使用寿命；并且本发明的水流发电装置极大地简化了传统水力发电系统的复杂性，降低了制备成本，更容易实现产业化推广。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种水流发电装置，其特征在于，包括位于水流单侧的支撑架，设置在所述支撑架上的载物平台，设置在所述载物平台上的发电机组件、齿轮增速箱和叶片组件，所述叶片组件包括与所述齿轮增速箱连接的转动轴，以及均匀设置在所述转动轴远离所述齿轮增速箱一端的若干叶片；所述叶片与水流接触并在水流的带动下发生转动。
2.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，所述支撑架包括两个间隔设置的支撑柱，所述载物平台位于所述两个支撑柱之间，所述两个支撑柱的顶端均设置有滑轮以及卷扬电机，所述卷扬电机连接有钢绳，所述钢绳经过所述滑轮并与所述载物平台连接；所述载物平台在所述卷扬电机的驱动下可沿所述支撑柱上下移动。
3.根据权利要求2所述的水流发电装置，其特征在于，所述两个支撑柱相向的两内侧均设置有倒挂齿，所述载物平台的两侧均设置有制动结构，所述制动结构包括转动设置在所述载物平台上且与所述倒挂齿适配的倒挂钩，所述倒挂钩的一端连接有弹簧，所述倒挂钩的另一端连接有液压驱动机。
4.根据权利要求3所述的水流发电装置，其特征在于，所述载物平台上还设置有用于限制所述倒挂钩转动角度的限位板。
5.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，所述支撑架为可升降支撑架，所述可升降支撑架包括顶梁、底板、设置在所述顶梁和底板之间的液压支柱，以及设置在所述底板用于稳固顶梁的若干交叉支撑杆。
6.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，所述载物平台内设置有可移动底架，所述发电机组设置在所述可移动底架上，所述发电机组包括与所述齿轮增速箱连接的发电机轴，以及与所述发电机轴连接的发电机。
7.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，所述转动轴上设置有至少两片叶片。
8.根据权利要求7所述的水流发电装置，其特征在于，所述叶片为上窄下宽的船桨式形状、平面式形状和锥形中的一种。
9.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，所述叶片可旋转地设置在所述转动轴上。
10.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，所述叶片上设置有防腐涂层。
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