CN117212030A - 一种自适应水能浮力发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应水能浮力发电装置，涉及水能发电领域，包括浮力叶轮单元、两组发电单元以及两组自适应浮动支架，所述浮力叶轮单元包括浮力筒以及环绕设置在浮力筒上的N组浮力轮叶组件，所述浮力筒的内部为中空设置，其两端为封口设置，本发明通过设置主叶片、副叶片和液压杆，当水流量小时，通过液压杆的伸长，使副叶片展开，增加入水深度，增加与水的接触面积，吸收更多水流动力，加大对浮力筒的推动力，提高轮轴转速，使发电机稳定发电，当水流量较大时，通过液压杆收缩，使副叶片内折，则降低浮力轮叶组件入水深度，降低轮轴的转速，使增速箱和发电机保持在合适的转速，稳定发电，避免增速箱或发电机的损坏。
Description
技术领域
本发明属于水能发电领域，具体涉及一种自适应水能浮力发电装置。
背景技术
水能发电的原理是将水的动能和势能通过水轮发电机转化为电能，实现了水能发电。在我国，水力发电是重要的可再生能源发电方式之一，与火力发电互为补充，共同满足国家的能源需求。
如中国专利申请CN104500319A公开了一种海浪逆流发电机，底座上设有导柱，浮力工作台穿过导柱置于底座上方，浮力工作台的底部固定有浮球，浮力工作台的一端为弧形挡浪板，弧形挡浪板的两侧与浮力工作台之间固定安装有挡浪侧板；浮力工作台的平面上固定有支架，支架上安装有叶轮，叶轮的主轴与变速箱连接，变速箱与发电机的输入轴连接。
该装置叶轮上的叶片整体是固定的，且叶片整体无法进行调节，由于河道内水流量不稳定，无法根据水流量的大小控制叶片与水的接触面积，以提高或降低的叶轮的转速。叶轮转速慢，则影响发电效率，叶轮转速过快，则会造成增速箱或发电机磨损加剧，缩短使用寿命，甚至导致发电机过热，造成损坏。
因此，我们提出一种自适应水能浮力发电装置来解决上述问题。
发明内容
针对该装置叶轮上的叶片整体是固定的，且叶片整体无法进行调节，由于河道内水流量不稳定，无法根据水流量的大小控制叶片与水的接触面积，以提高或降低的叶轮的转速的问题，本发明提供一种自适应水能浮力发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种自适应水能浮力发电装置，包括浮力叶轮单元、两组发电单元以及两组自适应浮动支架，所述浮力叶轮单元包括浮力筒以及环绕设置在浮力筒上的N组浮力轮叶组件，所述浮力筒的内部为中空设置，其两端为封口设置。
浮力筒的两端分别固定连接有轮轴，轮轴内部为空心设置，轮轴靠近浮力筒一端与浮力筒的内腔连通，轮轴的外侧套装有轴承座。
浮力轮叶组件包括有主叶片和K组调节部件，主叶片固定连接在浮力筒的外侧面，主叶片的上端通过铰接轴铰接安装有副叶片，K组调节部件沿主叶片的长度方向依次设置，调节部件倾斜安装在副叶片和浮力筒之间并能够对副叶片的角度进行调节。
两组自适应浮动支架分别位于浮力筒的两端，自适应浮力支架包括浮动座以及浮力气囊，浮动座与轴承座的底端固定连接，浮力气囊安装在浮动座底部，其上设置有气阀。
浮动座和浮力气囊沿其长度方向分别开设有M个通孔，通孔内滑动设置有导杆。
两组发电单元分别位于两侧的浮动座上，发电单元与轮轴连接，使轮轴转动过程中发电单元能够进行发电。
优选地，所述调节部件为液压杆，液压杆的两端分别与浮力筒的外侧面和副叶片铰接。
优选地，还包括控制系统、线缆以及安装在浮力筒内腔的液压站，液压站通过液压管路与液压杆连接，线缆由轮轴的内孔穿入并通过导电滑环与液压站电连接，使控制系统能够控制液压站的工作。
优选地，所述发电单元包括发电箱、传动组件以及安装在发电箱内的增速箱和发电机，发电箱安装在浮动座上，轮轴的内端延伸至发电箱内，其通过传动组件与增速箱的输入轴连接，增速箱的输出轴与发电机的机轴固定连接。
优选地，所述传动组件包括主动轮以及套装在增速箱输入轴上的从动轮，主动轮套装在轮轴上，主动轮和从动轮之间通过同步带连接。
优选地，一侧所述导杆的数量为四根，相邻两个导杆底端固定安装有同一个固定座。
优选地，所述主叶片的数量至少有六组。
优选地，还包括位于主叶片前后两侧的连接环，连接环与六个主叶片侧面固定连接。
优选地，还包括用于调整浮动座高度的调重单元。
优选地，所述调重单元包括两个调重水箱，两个调重水箱分别固定安装在浮动座上，调重水箱的一侧设置有排水管，排水管上设置有电磁阀，调重水箱内底部安装有抽水泵，电磁阀和抽水泵分别与控制系统联接，抽水泵的抽水端安装有抽水管，抽水管的外端穿过调重水箱并延伸至水下。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过设置主叶片、副叶片和液压杆，当水流量小时，通过液压杆的伸长，使副叶片展开，增加入水深度，增加与水的接触面积，吸收更多水流动力，加大对浮力筒的推动力，提高轮轴转速，使发电机稳定发电，当水流量较大时，通过液压杆收缩，使副叶片内折，则降低浮力轮叶组件入水深度，降低轮轴的转速，使增速箱和发电机保持在合适的转速，稳定发电，避免增速箱或发电机的损坏。
2、本发明通过将液压站安装在浮力筒内，使液压站能够与浮力筒同步旋转，以便于控制多组液压杆的稳定工作。
3、本发明通过设置浮力气囊，通过气阀往浮力气囊内充入一定量的气体，能够给根据水的浮力大小（水的浮力受水流速度及水质影响），调整浮力叶轮单元的位置，控制浮力叶轮单元的入水深度，使浮力叶轮单元保持在合适的位置，使得发电机能够稳定发电。
4、本发明通过设置导杆，能够对浮动座进行限制，该装置能够根据水面的高度，进行自适应调整自身位置，以保证该装置的稳定工作。
5、本发明通过设置调重水箱，通过往调重水箱内注水或将调重水箱内的水排出，以控制该装置的整体重量，以便于根据水的浮力，控制浮力叶轮单元的入水深度，使浮力叶轮单元保持在合适的位置，使得发电机能够稳定发电。
附图说明
图1为本发明正视剖面结构示意图；
图2为本发明自适应浮动支架立体结构示意图；
图3为本发明浮力轮叶组件左视放大结构示意图；
图4为本发明调重水箱正视剖面放大结构示意图；
图5为本发明发电箱俯视剖面放大结构示意图；
图6为本发明控制系统图；
图7为本发明浮力筒及浮力叶轮组件正视结构示意图。
图中：1浮力筒、2液压站、31液压杆、32主叶片、33副叶片、34上铰接座、35下铰接座、41发电箱、42发电机、43增速箱、44主动轮、45从动轮、46同步带、51调重水箱、52抽水管、53排水管、54电磁阀、55抽水泵、61浮动座、62浮力气囊、63导杆、64固定座、7轴承座、8轮轴、9线缆、10连接环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
请参阅图1-7，本发明提供了一种自适应水能浮力发电装置的技术方案：
实施例一：
根据图1、图2、图5和图6所示，包括浮力叶轮单元、两组发电单元以及两组自适应浮动支架，浮力叶轮单元包括浮力筒1以及环绕设置在浮力筒1上的N组浮力轮叶组件，本实施例中浮力轮叶组件的数量为六组，其具体数量可以根据实际需求进行增加，浮力筒1的内部为中空设置，其两端为封口设置，使得浮力筒1整体重量较轻，浮力筒1自身可漂浮在水面。
浮力筒1的两端分别固定连接有轮轴8，轮轴8内部为空心设置，轮轴8靠近浮力筒1一端与浮力筒1的内腔连通，轮轴8的外侧套装有轴承座7。
浮力轮叶组件包括有主叶片32和K组调节部件，本实施例浮力轮叶组件中调节部件的数量有两个，主叶片32固定连接在浮力筒1的外侧面，主叶片32的上端通过铰接轴铰接安装有副叶片33。
本实施例中调节部件为液压杆31，两个液压杆31沿主叶片32的长度方向依次设置，液压杆31的两端通过销轴分别与上铰接座34和下铰接座35铰接，下铰接座35固定连接在浮力筒1的外侧面，上铰接座34固定连接在副叶片33上，通过液压杆31的伸缩对副叶片33的角度进行调节。
通过设置主叶片32、副叶片33和液压杆31，当水流量小时，通过液压杆31的伸长，使副叶片33展开，增加入水深度，增加与水的接触面积，吸收更多水流动力，加大对浮力筒1的推动力，提高轮轴8转速，使发电机42稳定发电，当水流量较大时，通过液压杆31收缩，使副叶片33内折，则降低浮力轮叶组件入水深度，降低轮轴8的转速，使增速箱43和发电机42保持在合适的转速，稳定发电，避免增速箱43或发电机42的损坏。
两组自适应浮动支架分别位于浮力筒1的两端，自适应浮力支架包括浮动座61以及浮力气囊62，浮动座61与轴承座7的底端固定连接，浮力气囊62安装在浮动座61底部，其上设置有气阀，通过气阀往浮力气囊62内充入一定量的气体，能够给根据水的浮力大小（水的浮力受水流速度及水质影响），调整浮力叶轮单元的位置，控制浮力叶轮单元的入水深度，使浮力叶轮单元保持在合适的位置，使得发电机42能够稳定发电。
浮动座61和浮力气囊62沿其长度方向分别开设有M个通孔，通孔内滑动设置有导杆63，通过设置导杆63，能够对浮动座61进行限制，该装置能够根据水面的高度，进行自适应调整自身位置，以保证该装置的稳定工作，一侧导杆63的数量为四根，相邻两个导杆63底端固定安装有同一个固定座64，固定座64通常是固定在河床上。
两组发电单元分别位于两侧的浮动座61上，发电单元包括发电箱41、传动组件以及安装在发电箱41内的增速箱43和发电机42，发电箱41安装在浮动座61上，轮轴8的内端延伸至发电箱41内，轮轴8上套装有轴承，轴承安装在发电箱41的侧壁上。
传动组件包括主动轮44以及套装在增速箱43输入轴上的传动轮45，主动轮44套装在轮轴8上，主动轮44和传动轮45之间通过同步带46连接，增速箱43的输出轴与发电机42的机轴固定连接，浮力筒1和轮轴8在转动过程中，通过主动轮44、传动轮45和同步带46的配合，将动力传递至增速箱43，经过增速箱43增速后，带动发电机42的工作，使发电机42发电。
还包括控制系统、线缆9以及安装在浮力筒1内腔的液压站2，液压站2通过液压管路与液压杆31连接，通过将液压站2安装在浮力筒1内，使液压站2能够与浮力筒1同步旋转，以便于控制多组液压杆31的稳定工作，线缆9由轮轴8的内孔穿入并通过导电滑环与液压站2电连接，使控制系统能够控制液压站2的工作。
具体使用时，本发明一种自适应水能浮力发电装置，首先将该装置安装在合适的流域，接着根据水的浮力大小，通过气阀往浮力气囊62内充入一定量的气体，调整浮力叶轮单元的位置，控制浮力叶轮单元的入水深度，使浮力叶轮单元保持在合适的位置；
然后水在流动过程中与主叶片32和副叶片33接触，推动浮力筒1和轮轴8旋转，浮力筒1和轮轴8在转动过程中，通过主动轮44、传动轮45和同步带46的配合，将动力传递至增速箱43，经过增速箱43增速后，带动发电机42的工作，使发电机42发电；
当水流量变小时，通过控制系统控制液压杆31的伸长，使副叶片33展开，增加入水深度，增加与水的接触面积，吸收更多水流动力，加大对浮力筒1的推动力，提高轮轴8转速，使发电机42稳定发电；
当水流量较大时，通过控制系统控制液压杆31收缩，使副叶片33内折，则降低浮力轮叶组件入水深度，降低轮轴8的转速，使增速箱43和发电机42保持在合适的转速，稳定发电。
实施例二：
在实施例一的基础之上，如图7所示，主叶片32的数量至少有六组，还包括位于主叶片32前后两侧的连接环10，连接环10与六个主叶片32侧面固定连接，对六个主叶片32起到连接加固的作用。
实施例三：
在实施例一的基础之上，如图1、图2和图4所示，还包括用于调整浮动座61高度的调重单元，调重单元包括两个调重水箱51，两个调重水箱51分别固定安装在浮动座61上，并分别位于发电箱41的前后两侧，通过往调重水箱51内注水或将调重水箱51内的水排出，以控制该装置的整体重量，以便于根据水的浮力，控制浮力叶轮单元的入水深度，使浮力叶轮单元保持在合适的位置，使得发电机42能够稳定发电。
调重水箱51的一侧设置有排水管53，排水管53上设置有电磁阀54，通过打开电磁阀54，使调重水箱51内的水通过排水管53排出，调重水箱51内底部安装有抽水泵55，电磁阀54和抽水泵55分别与控制系统联接，通过控制系统控制电磁阀54和抽水泵55的工作，抽水泵55的抽水端安装有抽水管52，抽水管52的外端穿过调重水箱51并延伸至水下，通过抽水泵55工作，通过抽水管52将水抽入调重水箱51内，增加该装置的整体重量。
Claims (10)
1.一种自适应水能浮力发电装置，包括浮力叶轮单元、两组发电单元以及两组自适应浮动支架，所述浮力叶轮单元包括浮力筒以及环绕设置在浮力筒上的N组浮力轮叶组件，所述浮力筒的内部为中空设置，其两端为封口设置；
浮力筒的两端分别固定连接有轮轴，轮轴内部为空心设置，轮轴靠近浮力筒一端与浮力筒的内腔连通，轮轴的外侧套装有轴承座；
浮力轮叶组件包括有主叶片和K组调节部件，主叶片固定连接在浮力筒的外侧面，主叶片的上端通过铰接轴铰接安装有副叶片，K组调节部件沿主叶片的长度方向依次设置，调节部件倾斜安装在副叶片和浮力筒之间并能够对副叶片的角度进行调节；
两组自适应浮动支架分别位于浮力筒的两端，自适应浮力支架包括浮动座以及浮力气囊，浮动座与轴承座的底端固定连接，浮力气囊安装在浮动座底部，其上设置有气阀；
浮动座和浮力气囊沿其长度方向分别开设有M个通孔，通孔内滑动设置有导杆；
两组发电单元分别位于两侧的浮动座上，发电单元与轮轴连接，使轮轴转动过程中发电单元能够进行发电。
2.根据权利要求1所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：调节部件为液压杆，液压杆的两端分别与浮力筒的外侧面和副叶片铰接。
3.根据权利要求2所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：还包括控制系统、线缆以及安装在浮力筒内腔的液压站，液压站通过液压管路与液压杆连接，线缆由轮轴的内孔穿入并通过导电滑环与液压站电连接，使控制系统能够控制液压站的工作。
4.根据权利要求1-3任一项所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：所述发电单元包括发电箱、传动组件以及安装在发电箱内的增速箱和发电机，发电箱安装在浮动座上，轮轴的内端延伸至发电箱内，其通过传动组件与增速箱的输入轴连接，增速箱的输出轴与发电机的机轴固定连接。
5.根据权利要求4所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：所述传动组件包括主动轮以及套装在增速箱输入轴上的从动轮，主动轮套装在轮轴上，主动轮和从动轮之间通过同步带连接。
6.根据权利要求1所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：一侧所述导杆的数量为四根，相邻两个导杆底端固定安装有同一个固定座。
7.根据权利要求1所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：所述主叶片的数量至少有六组。
8.据权利要求7所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：还包括位于主叶片前后两侧的连接环，连接环与六个主叶片侧面固定连接。
9.据权利要求4所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：还包括用于调整浮动座高度的调重单元。
10.据权利要求9所述的自适应水能浮力发电装置，其特征在于：所述调重单元包括两个调重水箱，两个调重水箱分别固定安装在浮动座上，调重水箱的一侧设置有排水管，排水管上设置有电磁阀，调重水箱内底部安装有抽水泵，电磁阀和抽水泵分别与控制系统联接，抽水泵的抽水端安装有抽水管，抽水管的外端穿过调重水箱并延伸至水下。
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