CN205532992U - 一种水力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水力发电装置，包括机架和一列用于接收水能的叶片机构，所述叶片机构经中部两侧的用于实现弧形叶片推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置与位于叶片机构两旁侧的链传动机构的传动链连接，链传动机构的两个链轮安装在机架上，所述链轮转轴经传动机构带动发电机，所述机架的两侧设置有用于聚拢水流的导流机构，所述导流机构包括呈八字形分列于机架两侧的导流板。本实用新型通过流水推动弧形叶片，由叶片机构带动链传动机构、发电机发电，设置导流机构聚集流水来冲击叶片机构，提高水能的利用率，叶片机构在流水推动时始终与流向垂直，保证最大推水面积，增大发电效率，叶片机构在非流水推动时收合起来，减小受到的阻力，提升传动效率。

Description

一种水力发电装置

技术领域

本实用新型提供一种水力发电装置，属于机械设备技术领域。

背景技术

目前的河流发电都是拦河筑坝，投资大，改变生态环境，船只航行不便，阻断鱼类回游，妨碍产卵等等。我们的发电系统是在古代水车的灵感上来实用新型设计的，古代水车通过河流的冲力来产生动力，带动水车旋转。但接受水流冲力的叶片机构不多，按水车30片叶片机构来算，有效受力最多两三片，效率低；并且，没有对水流流向进行集聚等处理，无法充分利用水能。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种通过设置导流机构使流水集聚起来对叶片机构进行冲击，大大提高水能利用率的水力发电装置。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：一种水力发电装置，包括机架和一列用于接收水能的叶片机构，所述叶片机构经中部两侧的用于实现弧形叶片推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置（见专利号：2015107042211）与位于叶片机构两旁侧的链传动机构的传动链连接，链传动机构的两个链轮安装在机架上，所述链轮转轴经传动机构带动发电机，所述机架的两侧设置有用于聚拢水流的导流机构，所述导流机构包括呈八字形分列于机架两侧的导流板。

进一步的，所述链传动机构包括与叶片机构相固连的传动链和与传动链传动连接的链轮，所述链轮通过转轴可转动的固连在机架上，所述链轮的外周侧均设置有带有两个驼峰的M形结构的轮齿，所述轮齿的两个驼峰峰高不同，轮齿上背向传动方向一侧的驼峰峰高大于另一侧的驼峰峰高。

进一步的，所述传动链包括若干个链节，链节之间通过边导轮相铰接，链节上均设置有用于当叶片机构单向旋转至倾斜位置时限位叶片机构的挡块。

进一步的，所述叶片机构包括弧形叶片，所述弧形叶片的周侧设有外框，所述外框包括弧形叶片上部的横杆和弧形叶片的两侧的侧板，所述侧板的上部开设有用于排放空气的排气孔，所述弧形叶片的下部设置有用于使叶片机构始终有向下旋转运动趋势的重力条，所述弧形叶片上横竖设有若干根用于加强弧形叶片强度的加强肋，所述外框的两侧中部设有连接轴，所述连接轴的两端通过自锁装置铰接在传动链上，所述自锁装置包括固连在连接轴的两端的半圆形的轴头，所述轴头的外周侧套设有可相对轴头转动的转套，所述转套固连在传动链上并随传动链的传动而转动，所述转套的内表面上径向延伸有用于卡住轴头的凸缘，所述转套上位于凸缘的对侧设置有用于配合凸缘对轴头进行限位的锁止机构，所述转套的外周侧可转动的套设有靠自重始终不随传动链的传动而转动的锁壳，所述锁壳上通过螺丝固连有锁盖。

进一步的，所述导流板倾斜设置于机架的两侧，所述导流板与水流方向形成的角度为45°，所述导流板的下端可转动的固连有支撑座并通过支撑座固定在陆面结构上，所述导流板的上端铰接有支撑杆，所述支撑杆的两端铰接有用于安装支撑杆的导流壁，所述导流板的一侧铰接有由电机驱动的用于旋转调节导流板的角度的调节杆，所述导流板由调节杆控制实现可转动以调节导流板与水流方向形成的角度。

进一步的，所述机架上设有用于根据水位调节叶片机构的高度的升降机构，所述升降机构包括固连于机架的两端的可相对机架上下移动的升降杆，链传动机构经链轮的转轴与升降杆相连接以实现叶片机构高度的调节，所述发电机通过可调节的传动机构与链传动机构相固连，以使发电机与链传动机构的高度相适应，所述机架的中部还设有用于防止传动链下垂的托板机构，所述托板机构包括托板座，所述托板座上上竖设置有托板杆，托板杆的上部和下部设有用以托举传动链的托板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型能够实现通过流水推动叶片机构，叶片机构带动传动机构、发电机发电，设置导流机构将流水聚集冲击叶片机构，提高水能的利用率，叶片机构在流水推动时始终与流向垂直，保证最大推水面积，增大发电效率，叶片机构在非流水推动时收合起来，减小受到的阻力，提升传动效率；升降机构配合可调节的传动机构以便于根据水位控制该装置的高低，使工作水位最佳。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1为该实用新型的结构示意图；

图2为叶片机构的结构示意图；

图3为自锁装置的爆炸示意图；

图4为自锁装置的剖视示意图；

图5为托板机构的结构示意图；

图6为传动机构的结构示意图；

图7为该实用新型的工作状态示意图；

图8为图7中A处的自锁装置工作状态示意图；

图9为图7中B处的自锁装置工作状态示意图；

图10为图7中C处的自锁装置工作状态示意图；

图11为图7中D处的自锁装置工作状态示意图；

图12为图7中E处的自锁装置工作状态示意图；

图13为图7中F处的自锁装置工作状态示意图；

图14为图7中G处的自锁装置工作状态示意图。

图中：

1-导流机构；101-导流板；102-支撑杆；103-调节杆；104-电机；105-导流壁；2-链传动机构；210-链轮；211-轮齿；220-传动链；221-挡块；222-链节；223-边导轮；3-发电机；4-机架；5-升降机构；501-升降杆；6-托板机构；601-托板座；602-托板；7-叶片机构；701-外框；702-排气孔；703-侧板；704-加强肋；705-弧形叶片；706-重力条；8-传动机构；801-传动轮；802-传动链条；9-自锁装置；901-轴头；902-锁壳；903-圆弧段B；904-圆弧段A；905-转套；906-凸缘；907-锁舌；908-弹簧；909-锁套；910-锁盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1～14所示，一种水力发电装置，包括机架4和一列用于接收水能的叶片机构7，所述叶片机构7经中部两侧的用于实现弧形叶片705推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置9与位于叶片机构7两旁侧的链传动机构2的传动链220连接，链传动机构2的两个链轮210安装在机架上，所述链轮210转轴经传动机构8带动发电机3，所述机架4的两侧设置有用于聚拢水流的导流机构1，所述导流机构包括呈八字形分列于机架两侧的导流板101。

在本实施例中，所述链传动机构2包括与叶片机构7相固连的传动链220和与传动链220传动连接的链轮210，所述链轮210通过转轴可转动的固连在机架4上，所述链轮210的外周侧均设置有带有两个驼峰的M形结构的轮齿211，所述轮齿211的两个驼峰峰高不同，轮齿211上背向传动方向一侧的驼峰峰高大于另一侧的驼峰峰高。

在本实施例中，所述传动链220包括若干个链节222，链节222之间通过边导轮223相铰接，链节222上均设置有用于当叶片机构7单向旋转至倾斜位置时限位叶片机构7的挡块221。

在本实施例中，所述叶片机构7包括弧形叶片705，所述弧形叶片705的周侧设有外框701，所述外框701包括弧形叶片705上部的横杆和弧形叶片705两侧的侧板703，所述侧板703的上部开设有用于排放空气的排气孔702，所述弧形叶片705的下部设置有用于使叶片机构7始终有向下旋转运动趋势的重力条706，所述弧形叶片705上横竖设有若干根用于加强弧形叶片705强度的加强肋704，所述外框701的两侧中部设有连接轴，所述连接轴的两端通过自锁装置9铰接在传动链220上，所述自锁装置9包括固连在连接轴的两端的半圆形的轴头901，所述轴头901的外周侧套设有可相对轴头901转动的转套905，所述转套905固连在传动链220上并随传动链220的传动而转动，所述转套905的内表面上径向延伸有用于卡住轴头901的凸缘906，所述转套905上位于凸缘906的对侧设置有用于配合凸缘906对轴头901进行限位的锁止机构，所述转套905的外周侧可转动的套设有靠自重始终不随传动链220的传动而转动的锁壳902，所述锁壳902上通过螺丝固连有锁盖910，所述锁止机构包括锁舌907和锁套909，所述转套905的外表面轴向开设有用于安装锁套909的锁套通槽，所述锁套通槽的轴向两端部开设有卡槽，所述锁套909的两端部延伸有用于嵌入卡槽的凸块，所述锁套909在完全位于锁套通槽内部时所述凸块的下表面与卡槽的上表面之间留有空隙，所述锁套909上开设有安装锁舌907的锁舌槽，所述锁舌907与锁套909之间经凹槽、凸部互相嵌设，所述锁舌907穿过锁套通槽置于锁舌槽内，所述锁舌907与锁舌槽的连接端、锁套909与锁套通槽的连接端均设置有若干弹簧908。

在本实施例中，所述轴头901在当锁舌907凸起插入转套905的内圈时卡在凸缘906与锁舌907之间，所述锁舌907的一边是弧形面，一边是垂直面，所述锁壳902的底部为加厚的厚壁，所述锁壳902的内部开设有用于转套905转动时锁套909弹出锁套通槽的轨道，所述轨道由圆弧段A、圆弧段B组成，所述圆弧段A的直径与转套905的外径一致，所述圆弧段B的外径大于转套905的外径，所述圆弧段A位于锁壳902的底部，所述圆弧段A与圆弧段B之间的连接端沿着转套905的旋转方向依次设置有沿径向的断崖式阶梯、弧线形的滑道。

在本实施例中，所述导流板101倾斜设置于机架4的两侧，所述导流板101与水流方向形成的角度为45°，所述导流板101的下端可转动的固连有支撑座并通过支撑座固定在陆面结构上，所述导流板101的上端铰接有支撑杆102，所述支撑杆102的两端铰接有用于安装支撑杆102的导流壁105，所述导流板101的一侧铰接有由电机104驱动的用于旋转调节导流板101的角度的调节杆103，所述导流板101由调节杆103控制实现可转动以调节导流板101与水流方向形成的角度。

在本实施例中，所述机架4上设有用于根据水位调节叶片机构7的高度的升降机构5，所述升降机构5包括固连于机架4的两端的可相对机架4上下移动的升降杆501，链传动机构2经链轮210的转轴与升降杆501相连接以实现叶片机构7高度的调节，所述发电机3通过可调节的传动机构8与链传动机构2相固连，以使发电机3与链传动机构2的高度相适应，所述机架4的中部还设有用于防止传动链220下垂的托板机构6，所述托板机构6包括托板座601，所述托板座601上上竖设置有托板杆，托板杆的上部和下部设有用以托举传动链220的托板602。

在本实施例中，利用升降机构5将叶片机构7、链传动机构2一起置于流水内即下部的叶片机构7处于水面h以下（如图6所示），并调节叶片机构7、链传动机构2的高低，配合可调节的传动机构8，使发电机3与链传动机构2的高度相适应，传动机构8由两组相铰接的传动链条802组成，两组传动链条802铰接一端的传动轮801安装在同一转动轴上，两组传动链条802可相对进行转动，在上面的一组传动链条802末端的传动轮801与发电机3的轴相固连，在下面的一组传动链条802首端的传动轮801与链传动机构2相固连，当向上调节升降机构5时，旋转两组传动链条802，两组传动链条802之间的角度变小，向下调节升降机构5时，只需扩大两组传动链条802之间的角度，以使发电机3与链传动机构2高度相适应；叶片机构7始终与流水流向垂直，流水推动叶片机构7，叶片机构7带动相连接的链传动机构2运动，链传动机构2通过传动机构8将运动传递给发电机3，带动发电机3发电；并且，弧形叶片705的凹面凸面设计，在叶片机构7处于顺水转动方向，叶片机构7处于完全张开状态时，凹面可以加大水的冲力，当叶片机构7处于逆水转动方向时，叶片机构7收起，减少该装置受到的阻力，弧形叶片705的凸面设计，减小风阻；弧形叶片705上的加强肋704的设计，加强叶片机构7的结构稳定性的同时，有助于锁住水的冲力。

具体实施过程：导流板101将水流集聚，对叶片机构7进行冲击，转套905和传动链220焊接成整体，传动链220在整个循环当中旋转，转套905一起转；当轴头901从锁舌907的弧形面这边旋转过来，对锁舌907产生向下压力，锁舌907往下缩回；轴头901继续旋转，当轴头901一侧转到转套905的凸缘906处卡住时，不再转了，这时轴头901另一侧过了锁舌907位置，锁舌907没有外压，底部弹簧908马上把锁舌907顶出，锁舌907另一边的垂直面正好卡住轴头901，完全锁死轴头901，这时与轴头901一体的连接轴、叶片机构7和与转套905一体的传动链220呈相互垂直的十字型；锁套909两侧有弹簧908，当锁套909底部悬空时把锁套909往下顶，锁套909底下两侧的凸块卡在卡槽里，当弹簧908往下顶时，凸块往下滑顶到卡槽的下边卡住，锁套909往下伸出不动，锁舌907也被锁套909往下拉回，轴头901处于解锁状态，解锁后轴头901可以往回自由旋转，锁壳902可自由转动，在设计中，锁壳902下重上轻，锁壳902底部在重力的作用下，始终保持垂直向下；锁壳902底部以圆弧段A分两边，一边是弧线形的滑道，起锁套909滑压回转套905里的作用，一边是径向的断崖式阶梯，当转套905里的锁套909转到此位置时，锁套909底下悬空，没有外力顶住，弹簧908把锁套909往下顶出；在自锁装置9里，转套905在整个循环转动中，始终在运动旋转；轴头901在整个工作过程中是被动旋转和锁死不动；锁套909是自由转动；叶片机构7在水下理论上和水流面要始终保持垂直，使得叶片机构7面积最大化的接受水流推力，带动链轮210转动；当转到上面时，考虑到空气阻力，叶片机构7收起，成半侧卧姿势，凸面的设计更加有利于减少风阻；自锁装置9的具体工作原理为：从链传动机构2下方开始，自锁装置9锁住轴头901，与轴头901一体的叶片机构7和与转套905一体的传动链220相互垂直；当循环到右边的链轮处，传动链220带着转套905转，锁壳902由于重力原因底部始终垂直向下，转套905里的锁套909转过锁壳902底部的断崖式阶梯处，锁套909底下悬空没有外力顶住，弹簧908把锁套909往下顶出，锁套909往下顶出同时也把锁舌907往下拉动，锁舌907缩回至锁套通槽，这时自锁装置9处于解锁状态，自锁装置9一解锁，叶片机构7由于下重上轻，由于重力关系，变成垂直直立；当传动链220继续旋转到和叶片机构7成要求的度数时，传动链220上的挡块221正好阻挡住叶片机构7上半部分的外框701，这时叶片机构7被扣住后，叶片机构7只能跟着传动链220一起旋转；循环到上面时，叶片机构7变成：叶片机构7上部变成前下位，后部变成后上位，呈斜卧式，这样往前循环转动时，减少空气阻力；当往下循环转时，位于上方的叶片机构7下部因为重力往下掉，轴头901旋转到卡在转套905的凸缘906处，这时叶片机构7跟传动链220又呈十字垂直关系，又跟着传动链220旋转；当转套905转到锁壳902弧线形的滑道，随着旋转，弧线形的滑道逐步把转套905里的锁套909往转套905里推，锁套909内的弹簧908同时也把锁舌907往转套905圆心方向顶，锁舌907完全锁死轴头901；继续往下循环，进入水里，由于轴头901锁死，叶片机构7进入水里始终和传动链220垂直，直到完全入水完成一工作循环。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水力发电装置，其特征在于：包括机架和一列用于接收水能的叶片机构，所述叶片机构经中部两侧的用于实现弧形叶片推水时锁止、非推水时单向旋转的自锁装置与位于叶片机构两旁侧的链传动机构的传动链连接，链传动机构的两个链轮安装在机架上，所述链轮转轴经传动机构带动发电机，所述机架的两侧设置有用于聚拢水流的导流机构，所述导流机构包括呈八字形分列于机架两侧的导流板。

2.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于：所述链传动机构包括与叶片机构相固连的传动链和与传动链传动连接的链轮，所述链轮通过转轴可转动的固连在机架上，所述链轮的外周侧均设置有带有两个驼峰的M形结构的轮齿，所述轮齿的两个驼峰峰高不同，轮齿上背向传动方向一侧的驼峰峰高大于另一侧的驼峰峰高。

3.根据权利要求2所述的水力发电装置，其特征在于：所述传动链包括若干个链节，链节之间通过边导轮相铰接，链节上均设置有用于当叶片机构单向旋转至倾斜位置时限位叶片机构的挡块。

4.根据权利要求2所述的水力发电装置，其特征在于：所述叶片机构包括弧形叶片，所述弧形叶片的周侧设有外框，所述外框包括弧形叶片上部的横杆和弧形叶片两侧的侧板，所述侧板的上部开设有用于排放空气的排气孔，所述弧形叶片的下部设置有用于使叶片机构始终有向下旋转运动趋势的重力条，所述弧形叶片上设有若干根用于加强弧形叶片强度的加强肋，所述外框的两侧中部设有连接轴，所述连接轴的两端通过自锁装置铰接在传动链上，所述自锁装置包括固连在连接轴的两端的半圆形的轴头，所述轴头的外周侧套设有可相对轴头转动的转套，所述转套固连在传动链上并随传动链的传动而转动，所述转套的内表面上径向延伸有用于卡住轴头的凸缘，所述转套上位于凸缘的对侧设置有用于配合凸缘对轴头进行限位的锁止机构，所述转套的外周侧可转动的套设有靠自重始终不随传动链的传动而转动的锁壳，所述锁壳上通过螺丝固连有锁盖。

5.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于：所述导流板倾斜设置于机架的两侧，所述导流板与水流方向形成的角度为45°，所述导流板的下端可转动的固连有支撑座并通过支撑座固定在陆面结构上，所述导流板的上端铰接有支撑杆，所述支撑杆的两端铰接有用于安装支撑杆的导流壁，所述导流板的一侧铰接有由电机驱动的用于旋转调节导流板的角度的调节杆。

6.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于：所述机架上设有用于根据水位调节叶片机构的高度的升降机构，所述升降机构包括固连于机架的两端的升降杆，链轮的转轴与升降杆相连接，所述发电机通过可调节的传动机构与链传动机构相固连，以使发电机与链传动机构的高度相适应，所述机架的中部还设有用于防止传动链下垂的托板机构，所述托板机构包括托板座，所述托板座上上竖设置有托板杆，托板杆的上部和下部设有用以托举传动链的托板。