CN203796477U - 拖曳式水力发电设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种拖曳式水力发电设备,其用于放置在流动的水流中,所述拖曳式水力发电设备包括:叶轮机、传动部件、发电机、及浮筒,所述发电机和传动部件连接在浮筒的下方,所述水流沿从后向前的方向流动,所述叶轮机位于浮筒的下方并位于传动部件的前方,所述发电机位于传动部件的后方,所述叶轮机能获取水流的动能并通过传动部件将动力传递给发电机进而发电。本实用新型通过拖曳牵引方式的将发电设备浮动在水流中发电,因此拖曳式水力发电设备不需要提供水头。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水力发电设备,尤其涉及一种无任何水头要求的水力发电设备。
背景技术
水电、火电和核电是目前人类的主要电能生产手段。利用流水所蕴藏的能量生产电能的过程叫做水力发电。水力是无污染的可再生能源,用水力资源发电可以节约大量资源量有限的煤炭、石油等矿物燃料。水力资源成本比较低,水电站设备使用寿命也比较长。从安全和清洁的角度说,水电是最佳选择,它在人类生产活动中的能源占比,与环境质量息息相关,但传统大型水力发电因建设水电站需要很大投资。
水力发电就是利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动,将水能转变为机械能,如果在水轮机上接上另一种机械(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。水力发电在某种意义上讲是水的势能变成机械能,又变成电能的转换过程。小型水利发电设备,对于水头也有一定要求。对于无水头要求的水力发电设备,研究生产极少。已有的方案存在结构庞大,生产成本高和不具备使用价值等缺点。如在河流环境中使用时,自然流速最高点,水平位置是在靠河面中线处,垂直位置是在接近水面高度处。而河边的流速相对极低。一个需要固定安置的水力发电机,如果安装于河边则效率低下;如安装于靠河道中线附近则成了高成本的困难事。
现有技术请参考2010年3月31日公开的第CN200880018995.7号中国专利申请,其公开了水力发电设备,这种水力发电设备需要水头才能运行。
鉴于上述缺陷,实有必要设计一种无需水头的拖曳式水力发电设备。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于:提供一种拖曳式水力发电设备,所述拖曳式水力发电设备只要与水之间存在相对流速,就可以发电,无需任何水头。
为解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:
一种拖曳式水力发电设备,其用于放置在流动的水流中,所述拖曳式水力发电设备包括:叶轮机、传动部件、发电机、及浮筒,所述发电机和传动部件连接在浮筒的下方,所述水流沿从后向前的方向流动,所述叶轮机位于浮筒的下方并位于传动部件的前方,所述发电机位于传动部件的后方,所述叶轮机能获取水流的动能并通过传动部件将动力传递给发电机进而发电。
采用了上述技术方案,本实用新型的至少包括如下有益效果为:通过拖曳牵引方式的将发电设备浮动在水流中发电,因此拖曳式水力发电设备不需要提供水头。
进一步地,所述拖曳式水力发电设备还包括位于浮筒下方的整流桥,所述整流桥位于发电机的后方。
进一步地,所述叶轮机、传动部件、发电机、及整流桥均能被拆卸后收纳于浮筒内。
进一步地,所述拖曳式水力发电设备还包括导流鳍,所述浮筒通过导流鳍自行移动并定位到水面最大水流速处。
进一步地,所述整流桥、发电机和传动部件均做水密保护。
进一步地,所述整流桥、发电机和传动部件位于同一个水密舱内。
进一步地,所述拖曳式水力发电设备在拖曳过程中,通过侧倾时浮筒与水密舱之间的反向扭矩来平衡姿态。
进一步地,所述整流桥、发电机和传动部件分别处在不同水密壳体内。
进一步地,所述传递部件是一个变速箱。
附图说明
图1是本实用新型的拖曳式水力发电设备之示意图。
图2是拖曳式水力发电设备之主视图。
图3是拖曳式水力发电设备之左视图。
图4是拖曳式水力发电设备之俯视图。
图5是导流鳍在水流中受力示意图。
图6是水流静止时,拖曳式水力发电设备的示意图。
图7是水流流动且叶轮机转动时,拖曳式水力发电设备的示意图。
其中:10.叶轮机,20.传动部件,30.发电机,40.整流桥,50.浮筒,60.导流鳍,70.水密舱,80.拖曳电缆,90.水面,f1.分力,f2.反向分力。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示,为符合本实用新型的一种拖曳式水力发电设备,其包括叶轮机10、传动部件20、发电机30、整流桥40及浮筒50。
发电机30和传动部件20连接在浮筒50的下方,叶轮机10位于浮筒50的下方并位于传动部件20的前方,发电机30位于传动部件20的后方,整流桥40位于发电机30的后方。拖曳式水力发电设备被航行中的帆船拖行时,将会对水产生相对流速,叶轮机10可以获取水的动能并通过传动部件20将动力传递给发电机30。叶轮机10、传动部件20、发电机30、及整流桥40均能被拆卸后收纳于浮筒50内。作为本方面的一种优选方案,传递部件20是一个变速箱,传递部件20可以将叶轮机10的低转速输出转变为发电机30的高转速输入。
如图1至图4所示,整流桥40、发电机30和传动部件20均做水密保护,它们可以是在一个水密舱70内(图2),也可以分别处在不同水密壳体内(未图示)。
如图5所示,拖曳式水力发电设备还包括导流鳍60,浮筒50通过导流鳍60自行移动并定位到水面90最大水流处。导流鳍60会产生垂直于水流方向的分力f1,这个分力f1将牵引发电设备垂直于水流方向移动,拖曳电缆80与水流夹角增大,反向分力f2逐渐增大,直到f1=f2时,发电设备将保持该位置相对平衡。
如图6至图7所示,拖曳式水力发电设备在拖曳过程中,通过侧倾时浮筒50与发电机30之间的反向扭矩来平衡姿态。如图6所示,水流静止时,浮力F1+F2>重力F3+F4,所以拖曳式水力发电设备会浮在水面90上。拖曳式水力发电设备因为仅拖曳而不固定,所以叶轮机10转动力矩会造成不利影响,平衡此力矩的方法很多,比如使用2个反向旋转的叶轮机10等方法。但本实用新型采用一种更优选方案:当叶轮机10旋转时,会对整个发电设备产生扭矩,如图7所示,(F1-F2)与(F4-F3)形成一个设备逆时针扭矩,在排水量恒定的前提下,随着水流速(叶轮机转速)的加快,扭矩增大,发电设备在水中的姿态将发生变化。浮筒50姿态变化过程中,由高密度的设备体(水密舱70)和低密度的浮筒50提供的反向扭矩将逐步增加,最终达到平衡。叶轮机10理论扭矩最大值小于反向扭矩最大值,以确保发电设备不会发生旋转倾覆的情况。
本实用新型提供了一种对水头没有要求,通过拖曳牵引方式的水力发电设备,它具备自浮能力,并且可以通过导流鳍60的设置,利用垂直于水流的水平方向分力,将发电机30送到水面90流速最大处。
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本实用新型创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本实用新型创造的实施范围。凡依本实用新型创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种拖曳式水力发电设备,其用于放置在流动的水流中,所述拖曳式水力发电设备包括:叶轮机、传动部件、发电机、及浮筒,其特征在于:所述发电机和传动部件连接在浮筒的下方,所述水流沿从后向前的方向流动,所述叶轮机位于浮筒的下方并位于传动部件的前方,所述发电机位于传动部件的后方,所述叶轮机能获取水流的动能并通过传动部件将动力传递给发电机进而发电。
2.如权利要求1所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述拖曳式水力发电设备还包括位于浮筒下方的整流桥,所述整流桥位于发电机的后方。
3.如权利要求2所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述叶轮机、传动部件、发电机、及整流桥均能被拆卸后收纳于浮筒内。
4.如权利要求3所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述拖曳式水力发电设备还包括导流鳍,所述浮筒通过导流鳍自行移动并定位到水面最大水流处。
5.如权利要求4所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述整流桥、发电机和传动部件均做水密保护。
6.如权利要求5所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述整流桥、发电机和传动部件位于同一个水密舱内。
7.如权利要求6所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述拖曳式水力发电设备在拖曳过程中,通过侧倾时浮筒与水密舱之间的反向扭矩来平衡姿态。
8.如权利要求5所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述整流桥、发电机和传动部件分别处在不同水密壳体内。
9.如权利要求1所述的拖曳式水力发电设备,其特征在于:所述传动部件是一个变速箱。
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