CN207750169U - 偏心式水轮机车发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了偏心式水轮机车发电装置，它包括水轮车、离合器、传动轴、减速器、风力发电机和控制器，所述水轮车包括转轮和沿轴向间隔活动设置在转轮上的水斗，所述转轮两侧设置有限位加强板，所述传动轴水平并列设置且分别支撑在轴承座上，传动轴上设置有转辊，所述转辊上设置有耐磨转筒，所述耐磨转筒同时与转轮内孔表面活动相接触，传动轴一端依次与离合器、减速机和风力发电机，所述风力发电机通过控制器与蓄电池和逆变器相连，所述控制器具有电力输出端，本实用新型所用水头要求较低和水流量较小，投入资金少，建造成本低，周期短，适用性强，可作为我国南方广大乡村日常用电的发电设备，也可并入电网。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电装置，尤其是一种偏心式水轮机车发电装置。
背景技术
近几年来，随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提高，用电量是日益攀升，电力供不应求，特别是进入夏季，电力供应矛盾尤为突出，由于电力主要是火力发电，因此消耗的燃煤资源大，同时所造成的环境污染也比较严重。电力部门为了确保居民生活和重点项目及重要地区的用电，不得不采取高峰限电，拉闸停电的办法，来缓解供电紧张的状况，因而致使一些企业单位遭受到不同程度的经济损失，制约了国民经济的同步协调发展。为了解决用电紧张的问题，国家一来花费巨资投资建设大型发电厂，尤其是建设大型水力发电厂，二来是鼓励支持民间投资兴建中小型水力发电厂，并倡导全民节约用电，由于我国是一个能源相对较为缺乏的国家，特别是石油资源更为缺乏，当前其电力能源主要以煤炭为主，为了增加发电量，满足市场需求，大量中小型的火力发电厂不断在兴建、扩建、改建，使煤炭资源相当紧张，造成煤炭价格大幅上涨，并带来一些不利于国民经济发展的矛盾发生，煤炭发电受到限制。水力发电是当今电力发展的新方向，它不仅发电成本低，而且不污染环境，在我国南方水资源比较丰富地区中小型水力发电发展较快；风力发电是一种廉价环保的电力资源，在我国草原、戈壁沙膜平原地带以及海滩等风力比较充足和持续的地方得到了比较好的发展和应用。虽然水力和风力发电具有发电成本低、能持续发展与应用，环保等特点，但水力和风力发电的发展与应用还有一定的局限性，由于用于水力发电的水力资源不仅要具有一定的流量和水头，且还要具有能蓄存一定水容量的库体和建造落差一般不低于3米的坝体，而且库体水源补给要充足稳定的要求，才能使水轮机产生高速旋转而发电，因此水力发电受投资规模和水源的影响，我国南方很多丰富的小型水力资源还得不到利用，小型水力资源发电在我国南方还未得到普及发展利用；风力发电的特点是低速旋转的风叶通过增速机增速后就可带动发电机发电，其风叶的旋转速度低，风力发电只要具有一般不低于每秒 3米的风速，就可使风叶低速旋转而带动发电机发电，但其风量要能保持持续，因此，风力发电在我国南方发展应用也受到南方自然条件限制。而在我国南方能产生低速旋转动力的小型丰富的水力资源却很普遍，如我国南方的小河、小溪和水渠很多，如何利用这些小型丰富持续稳定的小水力资源来发电，不仅涉及到解决广大南方乡村用电，缓解用电紧张的问题，而且有利于生态资源和环境保护，使我国经济能保持健康、协调和持续的发展。
实用新型内容
针对上述我国南方具有很多丰富的小型水力资源还未能得到充分利用的问题，本实用新型提出了一种利用我国南方丰富的小型水力资源来发电的偏心式水轮机车发电装置。
本实用新型要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述偏心式水轮机车发电装置包括水轮车、离合器、传动轴、风力发电机、蓄电池、逆变器和控制器，所述水轮车包括转轮和沿轴向间隔活动设置在转轮上的水斗，所述转轮两侧设置有限位加强板，所述传动轴水平并列设置且分别支撑在轴承座上，传动轴上设置有转辊，所述转辊上设置有耐磨转筒，所述耐磨转筒与转轮内孔表面活动相接触，传动轴一端依次连接有离合器、减速机和风力发电机，所述风力发电机通过控制器与蓄电池和逆变器相连，所述控制器具有电力输出端。
本实用新型的工作原理是：根据大轮旋转一周，内切圆小轮能旋转数周的内切圆传动原理，在大轮内设置与大轮均内切的两个旋转小轮，当大轮在水力作用下低速旋转时，小轮产生以数倍于大轮转速旋转，从而带动传动轴高速旋转，传动轴通过减速机后，使减速机输出轴产生低速增（高）矩的方式与风力发电机相连，从而带动风力发电机发电，这样说可充分利用我国南方具有很多低水头、小流量且分布广、分散性高，持续性强的小型水力资源进行适当改造后驱动风力发电机发电，广大南方乡村可根据各自的水资源情况，就近单独或联户建造小型发电机，解决家庭日常用电，也可用来作为小型动力机械用电，使我国南方丰富的小型水力资源能得到充分的利用。
本实用新型根据风力发电低速增矩的原理,充分利用我国南方丰富的低水头、小流量的小型水力资源作为风力发电机的动力进行发电，使我国大量的小型水力资源得到充分利用，可为当地人民提供充足的电力服务和提高经济收入，还可为国家电网提供优质清洁的电能，减少燃料消耗，本实用新型输出的电功率与水源条件相近似下的水轮发电机输出的电功率相比提高了2-3倍以上，本实用新型所用水头和水流量与水轮机发电要求的水头和水流量相比，水头更低，流量更小，不需要投入大量资金来建造库体和坝体，建造和制造成本低，周期短，适用性强，可作为我国南方广大乡村日常用电的发电设备，也可并入电网向电网供电。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理示意图，
图2是本实用新型的剖视结构示意图。
在图中，1、轴承座 2、传动轴 3、转轮 4、限位加强板 5、减速机 6、风力发电机 7、控制器 8、离合器 9、转辊 10、耐磨转筒 11、水斗 12、水源 13、输出轴。
具体实施方式
根据图1和图2，进行结构原理本发明作具体说明：
实施例1，所述偏心式水轮机车发电装置包括转轮3、传动轴2、离合器8、风力发电机6、减速机5和控制器7，所述转轮直径为4000毫米，宽度为800毫米，所述转轮用高强度钢质材料(如碳素工具钢)制造，转轮厚度25毫米，在转轮两侧设置有限位加强板4，（用于提高转轮强度和防止转轮轴向移动），即限位加强板所形成的圆孔最高点应高于传动轴的最高点，以避免限位加强板妨碍传动轴的转动，为确保转轮不变形，在传动轴伸出但未装减速机和风力发电机的一端（图2的左边）的转轮上还可设置加强架，但应确保加强架不影响传动轴的旋转，在转轮的轴向间隔活动设置有12只水斗11，每只水斗容量为1-1.2立方米， 所述传动轴2支撑在轴承座1上，传动轴上设置有转辊9，所述转辊上设置有耐磨转筒10，所述耐磨转筒与转轮内孔表面活动相接触，在水流量为1-1.2立方米/秒，水头1高为5- 6米的水源12作用下，转轮以30转/分钟旋转，耐磨转筒直径250毫米，耐磨转筒直径与转轮直径之比为1：16，传动轴直径100毫米，转辊直径150毫米，从而带动传动轴5以480转/分钟旋转,在传动轴一端依次与离合器8和减速机5连接，通过减速（减速比480∶45）后，减速机的输出轴13以与风力发电机6(额定输出功率500KW、转速45转/分钟)相连，减速机的输出轴转速为45转/分钟，从而带动风力发电机（低速）以45转/分钟旋转，所述风力发电机通过控制器7与蓄电池和逆变器相连，所述控制器7输出电功率为500KW，输出电压220V,可直接供用户使用。
实施例2，所述偏心式水轮机车发电装置包括转轮3、传动轴2、离合器8、风力发电机6、减速机5和控制器7，所述转轮直径为6000毫米，宽度为1000毫米，所述转轮用高强度钢质材料(如碳素工具钢)制造，转轮厚度25毫米，在转轮两侧设置有限位加强板4，（用于提高转轮强度和防止转轮轴向移动），即限位加强板所形成的圆孔最高点应高于传动轴的最高点，以避免限位加强板妨碍传动轴的转动，为确保转轮不变形，在传动轴伸出但未装减速机和风力发电机的一端（图2的左边）的转轮上还可设置加强架，但应确保加强架不影响传动轴的旋转，在转轮轴向间隔活动设置有16只水斗11，每只水斗容量为1.2-1.5立方米， 所述传动轴2支撑在轴承座1上，传动轴上设置有转辊9，所述转辊上设置有耐磨转筒10，所述耐磨转筒与转轮内孔表面活动相接触，在水流量为1.2-1.5立方米/秒，水头1高为5- 6米的水源12作用下，转轮以40转/分钟旋转，耐磨转筒直径250毫米，耐磨转筒直径与转轮直径之比为1：24，传动轴直径100毫米，转辊直径150毫米，从而带动传动轴5以960转/分钟旋转,在传动轴一端依次与离合器8和减速机5连接，通过减速（减速比为960∶35）后，减速机的输出轴13以与风力发电机6(额定输出功率1250KW、转速35转/分钟)相连，减速机的输出轴13转速为35转/分钟，从而带动风力发电机（低速）以35转/分钟旋转，所述风力发电机通过控制器7与蓄电池和逆变器相连，所述控制器7输出电功率为1250KW，如接逆变器则输出电压220V,可直接供用户使用。
实施例3，所述偏心式水轮机车发电装置包括转轮3、传动轴2、离合器8、风力发电机6、减速机5和控制器7，所述转轮直径为10000毫米，宽度为1500毫米，所述转轮用高强度钢质材料(如碳素工具钢)制造，转轮厚度30毫米，在转轮两侧设置有限位加强板4，（用于提高转轮强度和防止转轮轴向移动），即限位加强板所形成的圆孔最高点应高于传动轴的最高点，以避免限位加强板妨碍传动轴的转动，为确保转轮不变形，在传动轴伸出但未装减速机和风力发电机的一端（图2的左边）的转轮上还可设置加强架，但应确保加强架不影响传动轴的旋转，在转轮轴向间隔活动设置有20只水斗11，每只水斗容量为1.5立方米， 所述传动轴2支撑在轴承座1上，传动轴上设置有转辊9，所述转辊上设置有耐磨转筒10，所述耐磨转筒与转轮内孔表面活动相接触，在水流量为1.5立方米/秒，水头1高为5- 6米的水源12作用下，转轮以50转/分钟旋转，耐磨转筒直径250毫米，耐磨转筒直径与转轮直径之比为1：40，传动轴直径100毫米，转辊直径150毫米，从而带动传动轴5以2000转/分钟旋转,在传动轴一端依次与离合器8和减速机5连接，通过减速（减速比为2000：22.5）后，减速机的输出轴13以与风力发电机6(如TFY-驱式永磁同步风力发电机额定输出功率2110KW、转速22.5转/分钟)相连，减速机的输出轴13转速为22.5转/分钟，从而带动风力发电机（低速）以22.5转/分钟旋转，所述发电机通过控制器7与蓄电池和逆变器相连，所述控制器7输出电功率为2110KW，如接逆变器则输出电压220V,可直接供用户使用。
Claims (2)
1.偏心式水轮机车发电装置，它包括水轮车、离合器（8）、传动轴（2）、减速机（5）、风力发电机（6）和控制器（7），其特征是：所述水轮车包括转轮（3）和沿轴向间隔活动设置在转轮上的水斗（11），所述转轮两侧设置有限位加强板（4），所述传动轴水平并列设置且分别支撑在轴承座（1）上，传动轴上设置有转辊（9），所述转辊上设置有耐磨转筒（10），所述耐磨转筒与转轮内孔表面活动相接触，传动轴一端依次与离合器、减速机和风力发电机相连，所述风力发电机通过控制器与蓄电池和逆变器相连，所述控制器具有电力输出端。
2.根据权利要求1所述的偏心式水轮机车发电装置，其特征是：所述转轮用高强度钢质材料制成。
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