CN203962277U - 旋转叶板式水流/海流发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转叶板式水流/海流发电设备，包括矩形钢架及其两侧固定连接的浮体，在钢架前后两端分别设置一对轴轮，钢架下方再通过竖直支架设置一对轴轮与上面的两对轴轮共同形成一个三角形，三对轴轮两侧分别用一根传动带将三个同侧轮同步带动从而形成前方下行的受力区、后方上行的漂浮区以及上方水平的滑行过渡区，两根传动带之间等间隔转动连接若干叶板，叶板的转轴端部横向插入传动带侧面的孔中，在钢架上方与传动带的水平段之间还设置滑行板，滑行板两端延伸到轴轮。本实用新型有益效果：解决了各级转轮效率逐级变低的问题，各级叶板之间相互不影响，能够充分利用水能进行发电。

Description

旋转叶板式水流/海流发电设备

技术领域

本实用新型涉及发电设备技术领域，特别是一种旋转叶板式水流/海流发电设备，利用水流的平行冲击力，通过旋转叶板转变为旋转动力，然后带动发电机，从而将水能转变为电能。

背景技术

当今世界对再生能源和绿色清洁能源的利用越来越重视。

我国大陆落差全世界最大，河流众多，水流湍急，河岸陡峭，水能资源非常丰富。我国海岸线由北向南，洋流较多，水能资源也非常丰富。因此，不管是河流还海洋，都有大量水能资源有待开发。

在此大背景下，用于开发水能资源的水力发电设备越来越多，人们最熟悉的就是水电站。但是水电站的修建耗资巨大，施工难度大，施工期长，有时还必须迁徙移民，破坏生态环境，并且发出的电能还必须运用长距离输电网线。因此，水电站不适合灵活普及应用。

在最近，市场上出现了一种大型360°旋转叶板式水流发电设备的报道很受大家关注。本发明人对该大型旋转叶板式水流发电设备进行了仔细研究，其大体思路为用360°叶板转轮在流水的冲击下转动，从而带动发电机发电，类似于我们祖先1000多年前使用的竹制鼓车。但是这种发电设备存在着一个很严重的缺陷：由于其采用水道前后纵列360度叶板转轮方式，水流经过一级转轮做功之后，流速已经减缓，虽经水道两旁进行补充，但是水流对下一级转轮做功还是减小很多，并且越往后，就越是逐级减小。因此，整个发电设备的水能利用效率较低，发电成本偏高。

实用新型内容

本发明人在此之前就已经申请过一个发明专利，专利号为200610021189.8，发明创造名称为：旋转叶片式软传动海浪水力发电设备。本实用新型的发明目的在于：在原来的发明专利基础上继续改进，提供一种旋转叶板式水流/海流发电设备，相比背景技术提及的发电设备，克服了各级转轮效率逐级变低的问题，各级叶板之间相互不影响，能够充分利用水能进行发电。

本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种旋转叶板式水流/海流发电设备，包括矩形钢架及其两侧固定连接的浮体，在钢架前后两端分别设置一对轴轮，钢架下方再通过竖直支架设置一对轴轮与上面的两对轴轮共同形成一个三角形，三对轴轮两侧分别用一根传动带将三个同侧轮同步带动从而形成前方下行的受力区、后方上行的漂浮区以及上方水平的滑行过渡区，两根传动带之间等间隔转动连接若干叶板，叶板的转轴端部横向插入传动带侧面的孔中，在钢架上方与传动带的水平段之间还设置滑行板，滑行板两端延伸到轴轮。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、使用时选取钢架后端的轴轮作为功率输出轴轮，连接到发电机进行发电。

2、保证各级叶板之间的影响小，水能利用效率高。

3、各叶板可以转动，并且在传动带的滑行过渡区倾斜向下被拖着走，自动处在摩擦力很小的角度。

4、使用时只需要钢架上方的滑行过渡区在水面上即可，这样叶板在向前运动时不会受到水的阻力，有利于节能；由于浮出水面部分很少，因此对浮体要求大大降低，浮体制造成本比之传统的浮船要下降很多。用于海流中使用时，浮体还可以做成潜艇式。当台风来袭时，可以在浮体中充水，整个装置潜入水中，免受风浪的破坏性力量；台风退去之后，将浮体中的水抽出，装置又上浮。

本实用新型靠浮体漂浮在水中，仅露钢架顶部在水面。浮体一般都很巨大，为节省造价，可以根据实际情况选用钢板、橡皮船材料、尼龙气袋、泡沫塑料等材料，只要能经受住环境的考验即可。浮体需要强大的锚链固定在岸边或水底，由于是受力件，锚链必须十分牢固。

5、叶板在钢架轴轮前端自动翻转，从而在传动带下行的受力区处于最佳受力状态。

作为优选，所述叶板的板式主体内为空心。空心式叶板比实心式叶板浮力更大，有助于传动带的运转，减少浮体的受力。

作为优选，所述叶板的转轴上带有制动瓦座，使叶板在传动带下行的受力区卡在竖直方向上受力。叶板在传动带上行的漂浮区时，制动瓦座顶不到叶板，叶板随水漂浮，不影响受力区的传动带受力。同样的，叶板在传动带水平的滑行过渡区时，制动瓦座顶不到叶板，叶板在空中并被传动带带着向前滑动，不影响受力区的传动带受力。

作为优选，在传动带下行区的受力区，相邻两叶板之间的竖直距离大于等于叶板高度。各相邻叶板之间的这样距离选取，可以保证各级叶板之间因为落差而基本上互不影响，水能利用效率较高。

作为优选，所述叶板的转轴在叶板的三分二高度处。在实际操作中，叶板转轴在叶板三分之二高度左右均可，这个高度的选取，有利于叶板从滑行过渡区到受力区的时候实现翻转。在滑行过渡区时，叶板的三分之一重量由叶板转轴承受，三分之二的重量由叶板尾部与滑行钢板共同承受，摩擦力很小。当叶板到达钢架前端的轴轮时，被拖至圆弧处向下行，旋转半径小，且由于叶板转轴在三分之二高度处，很容易自动翻转。

作为优选，所述钢架前端对应轴轮设有前后向的水平导轨，所述轴轮通过螺栓螺母固定在水平导轨上。

作为优选，所述支架上设置竖直导轨，轴轮通过螺栓螺母固定在竖直导轨上。

钢架前端的轴轮可以在水平导轨上前后移动，以调整传送带的松紧度。支架下方的轴轮可以在竖直导轨上上下移动，调整轴轮在水中的深度以及受力区的传送带倾斜角度。当受力区的传动带倾斜角度为45°时，叶板刚好处于竖直方向，受力最大，发电效果最佳。当水深较浅时，可以将钢架下方的轴轮适当向上调整，将钢架前端的轴轮向前调整，适当牺牲一点各级叶板的效率，但是保证了整个装置对水能的充分利用。

所述钢架在前后轴轮之间对应传动带设置若干导向轮，还可以在钢架下方的轴轮与钢架前后端的轴轮之间增加连接支架并在支架上对应传动带设置若干导向轮。这些导向轮的设置是为了保证传动带不脱离轴轮。

作为优选，所述传动带为克维拉制成。克维拉为美国女化学家斯蒂芬妮/克沃勒克在1963年发明的材料，其纤维强度为同等重量钢材的五倍。如今，该材料已经广泛用于防弹衣和装甲，也用于汽车轮胎、消防员的靴子、防割手套、运动鞋等。但是，作为传动带用于发电设备，尚属首次。关于克维拉的简单介绍可以参考成都商报国际版2014年6月24日上的内容。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的俯视图。

图中标记：1为三角形钢架，1-1为轴轮，1-2为滑行板，1-3为支架，2为叶板，3为传动带，4为浮体，A区为受力区，B区为漂浮区，C区为滑行过渡区。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

最佳实施例：

如图1、2所示，一种旋转叶板式水流/海流发电设备，包括矩形钢架1及其两侧固定连接的浮体4，在钢架1前后两端分别设置一对轴轮1-1，钢架1下方再通过竖直支架1-3设置一对轴轮1-1与上面的两对轴轮1-1共同形成一个三角形，三对轴轮1-1两侧分别用一根传动带3将三个同侧轮同步带动从而形成前方下行的受力区A区、后方上行的漂浮区B区以及上方水平的滑行过渡区C区，两根传动带3之间等间隔转动连接若干叶板2，叶板2的转轴端部横向插入传动带3侧面的孔中，在钢架1上方与传动带3的水平段之间还设置滑行板1-2，滑行板1-2两端延伸到轴轮1-1。

在本实施例中，传动带3选用橡胶钢丝尼龙同步三角皮带。

所述叶板2的板式主体内为空心。

所述叶板2的转轴上带有制动瓦座，使叶板2在传动带3下行的受力区A区卡在竖直方向上受力。

在传动带3下行区的受力区A区，相邻两叶板2之间的竖直距离大于等于叶板2高度。

所述叶板2的转轴在叶板的三分二高度处。

所述钢架1前端对应轴轮1-1设有前后向的水平导轨，所述轴轮1-1通过螺栓螺母固定在水平导轨上。

所述支架1-3上设置竖直导轨，轴轮1-1通过螺栓螺母固定在竖直导轨上。所述钢架1上还在前后轴轮1-1之间对应传动带3设置若干导向轮。

所述传动带3为克维拉制成。

本发明人制作出模型，并通过与四川大学机械学院姚进院长签订的合作研发项目合同，在四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室进行了水槽中的模拟试验并作出对叶板受力数值进行二维、三维模拟的报告，效果非常好。模拟试验大体介绍如下：

模型中采用28cm（宽）*9cm（高）的叶板2，在水槽中1m/s的流速下，7个叶片在水中迅速旋转，能够达到5kg以上的推力。如果按照12m*3m的叶板尺寸来计算，10个叶板2在水中受力则能达到500kg以上，连续不断的推力带动发电机发电，年发电量在1000万度以上。

与传统的水电站、火力发电站相比，本实用新型不用修堤筑坝，不迁城移民，不影响航道，不改变自然景观，结构简单，造价低廉，利用零污染的再生环保能源。本实用新型可以利用巨大的海流资源，设备可以造得很大，相应成本会更低，为将来发展海上城镇、海上工业区、农业区奠定了基础。

叶板2是一块长方形、中空、类似于飞机机翼的平板。

轴轮1-1为钢铁制造，类似列车在轨道上的行使车轮，两轮同步，轴轮1-1内凹，增加传动带3的厚度和牢固程度。钢架1上设置有水平导轨，可以调整前端的轴轮1-1来保证传动带3的松紧度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：包括矩形钢架（1）及其两侧固定连接的浮体（4），在钢架（1）前后两端分别设置一对轴轮（1-1），钢架（1）下方再通过竖直支架（1-3）设置一对轴轮（1-1）与上面的两对轴轮（1-1）共同形成一个三角形，三对轴轮（1-1）两侧分别用一根传动带（3）将三个同侧轮同步带动从而形成前方下行的受力区（A区）、后方上行的漂浮区（B区）以及上方水平的滑行过渡区（C区），两根传动带（3）之间等间隔转动连接若干叶板（2），叶板（2）的转轴端部横向插入传动带（3）侧面的孔中，在钢架（1）上方与传动带（3）的水平段之间还设置滑行板（1-2），滑行板（1-2）两端延伸到轴轮（1-1）。

2.根据权利要求1所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：所述叶板（2）的板式主体内为空心。

3.根据权利要求1所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：所述叶板（2）的转轴上带有制动瓦座，使叶板（2）在传动带（3）下行的受力区（A区）卡在竖直方向上受力。

4.根据权利要求1所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：所述叶板（2）的转轴在叶板的三分二高度处。

5.根据权利要求1、2 、3或4所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：在传动带（3）下行区的受力区（A区），相邻两叶板（2）之间的竖直距离大于等于叶板（2）高度。

6.根据权利要求1所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：所述钢架（1）前端对应轴轮（1-1）设有前后向的水平导轨，所述轴轮（1-1）通过螺栓螺母固定在水平导轨上。

7.根据权利要求1或6所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：所述支架（1-3）上设置竖直导轨，轴轮（1-1）通过螺栓螺母固定在竖直导轨上。

8.根据权利要求1所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：所述传动带（3）为克维拉制成。

9.根据权利要求7所述的旋转叶板式水流/海流发电设备，其特征在于：所述钢架（1）在前后轴轮（1-1）之间对应传动带（3）设置若干导向轮，还可以在钢架（1）下方的轴轮（1-1）与钢架（1）前后端的轴轮之间增加连接支架并在支架（3）上对应传动带设置若干导向轮。