CN210195924U - 一种升降叶轮截流水力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种升降叶轮截流水力发电装置，包括河床、河岸、扩展河岸、导向支撑板墙、上框板、叶轮、叶轮主轴、发电机构、叶轮升降机构、闸门升降机构，河岸沿水流方向固定设置在河床的两侧，扩展河岸设置在河岸的一侧，导向支撑板墙沿水流方向间隔设置在河床上，上框板固定安装在导向支撑板墙上，导向支撑板墙与上框板组成一组共线固定门架，沿河面宽度方向形成一个发电固定单元架，发电机构、叶轮升降机构和闸门升降机构均设置在发电固定单元架上，叶轮升降机构控制叶轮的升降，闸门升降机构控制闸门的升降。它解决水轮发电机组中叶轮组高度不能调节的难题，确保在不同水位都能正常发电。

Description

一种升降叶轮截流水力发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电驱动机构，具体为一种升降式截流水车发电驱动机构，属于水力发电技术领域。

背景技术

水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源。但为了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，如大坝、引水管涵等。因此工程投资大、建设周期长，但水力发电效率高，发电成本低，机组启动快，调节容易，由于利用自然水流，受自然条件的影响较大，水力发电往往是综合利用水资源的一个重要组成部分，与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游组成水资源综合利用体系。

水车发电设备主要包括有一根输出转轴以及固定在输出转轴上的叶轮，工作时，将该水车发电设备置于水流中，在水流对扇叶的冲击作用下，使输出转轴转动起来，完成发电过程。目前，现有的水车发电站中叶轮转动部件都是等高固定安装，水位高时水压太高，对叶片的冲击力太大，使用寿命短；水位低时因水压太低无法正发电，水能利用率太低。因此，现有水力发电站的实际利用率不高，现有的水能替力没有得到充分的利用。如何使长江、黄河等大江大河中的水力能源更多地转化成电能，服务于人类，克服现水力发电站在小落差、小流量及低流速的水流时不能正常发电的缺陷，充分利用水力资源，使流动的江河之水流发出更多的电能。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种升降叶轮截流水力发电装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：包括河床、河岸、扩展河岸、导向支撑板墙、上框板、叶轮、叶轮主轴、初级主动轮、传动带、销轴、胀紧臂、配重块、滚轮、转销、轴承座、发电机传动轴、初级从动轮、二级主动轮、发电机、叶轮升降电机、叶轮传动轮、叶轮升降丝杆、滑动轴承座、叶轮传动轴、叶轮升降蜗杆、叶轮升降涡轮、闸门、闸门升降电机、闸门传动轮、闸门传动轴、闸门升降丝杆、闸门升降蜗杆和闸门升降涡轮，河岸沿水流方向固定设置在河床的两侧，扩展河岸设置在河岸的一侧边，在河床上沿水流方向间隔设置有至少三块导向支撑板墙，上框板固定安装在导向支撑板墙上，所有导向支撑板墙与上框板组成一组共线固定门架，沿河面宽度方向形成一个发电固定单元架，叶轮固定安装在叶轮主轴上，叶轮与叶轮主轴的结合体通过滑动轴承座安装在间隔分布的导向支撑板墙之间，在导向支撑板墙竖直方向设置有升降导向槽，滑动轴承座可滑动的安装在升降导向槽内，初级主动轮固定安装在叶轮主轴的两端，初级从动轮固定安装在发电机传动轴的两端，初级主动轮通过传动带带动初级从动轮，传动带通过自动胀紧机构胀紧，发电机传动轴、叶轮传动轴和闸门传动轴均通过轴承座沿水流垂直方向间隔地安装在上框板上，在发电机传动轴上固定安装有二级主动轮，在上框板上固定安装有由二级主动轮增速驱动的发电机，叶轮升降电机固定安装在上框板上，叶轮升降丝杆垂直地固定安装在滑动轴承座的上端，叶轮传动轮和叶轮升降蜗杆固定安装在叶轮传动轴上，叶轮传动轮由叶轮升降电机减速驱动，叶轮升降涡轮通过止推轴承可转动的沿轴向安装在上框板上，叶轮升降涡轮的中心与叶轮升降丝杆螺纹连接，叶轮升降蜗杆驱动叶轮升降涡轮，叶轮升降涡轮转动带动叶轮升降丝杆上下移动，在上游水流端相邻两块导向支撑板墙的内侧开有闸门升降导向槽，闸门的两侧端可滑动的安装在闸门升降导向槽内，闸门设置在扩展河岸内，闸门升降电机固定安装在上框板上，闸门升降丝杆固定安装在闸门的上端，闸门传动轮和闸门升降蜗杆固定安装在闸门传动轴上，闸门传动轮与闸门升降电机的输出轴固定连接，闸门升降涡轮可转动的安装在上框板上，闸门升降涡轮与闸门升降丝杆螺纹连接，闸门升降蜗杆与闸门升降涡轮螺纹连接，闸门升降丝杆可在闸门升降涡轮内孔中上下移动。

进一步，所述自动胀紧机构包括销轴、胀紧臂、配重块、滚轮和转销，胀紧臂为一个L形杠杆，胀紧臂的下端通过销轴可转动的安装在导向支撑板墙侧外侧面上，滚轮通过转销可转动的安装在胀紧臂的上端，滚轮压合在传动带内侧面上，配重块固定安装在胀紧臂的直角处，配重块的移动行程大于叶轮升降丝杆的升降行程。

进一步，扩展河岸的水面宽度为河道宽度的0.5～2倍。

进一步，在河床上沿水流方向间隔设置有五块导向支撑板墙。

进一步，在发电机传动轴上固定安装有两个以上二级主动轮。

进一步，所述叶轮的叶片为螺旋曲面叶片或平面叶片。

进一步，所述传动带为皮带或链条。

进一步，还包括储电装置，发电机与储电装置电连接。

本实用新型的工作原理是：当河流处于旱期时，关闭闸门，提高上流发电水位，并使叶轮处于最低位置处，确保水位差达到预定值，上流的高水位水流对叶轮进行冲击驱动，叶轮带动叶轮主轴转动，叶轮主轴带动初级主动轮转动，初级主动轮通过传动带带动初级从动轮转动，实现第初级增速，初级从动轮带动发电机传动轴转动从而带动二级主动轮转动，二级主动轮增速带动发电机输入轴转动，使发电机达到预定的发电转速从而驱动发电机发电；当河流处于汛期时，上流水位上升，此时开启闸门泄洪发电机，闸门升降电机带动闸门传动轮转动，闸门传动轮带动闸门传动轴转动从而带动闸门升降蜗杆转动，闸门升降蜗杆带动闸门升降涡轮转动，闸门升降涡轮带动闸门升降丝杆向上移动从而带动闸门向上移动打开；开启叶轮升降电机，叶轮升降电机带动叶轮转动轮转动，叶轮转动轮带动叶轮传动轴转动从而带动叶轮升降蜗杆转动，叶轮升降蜗杆带动叶轮升降涡轮转动，叶轮升降涡轮带动叶轮升降丝杆向上移动从而带动叶轮整体向上移动，初级主动轮跟随叶轮主轴向上移动，配重块通过滚轮向下移动保证传动带处于张紧状态，水流冲击叶轮转动，重复上述发电步骤。

本实用新型的有益效果是：在河面上增设了扩展河岸，使扩展河岸的水面宽度为河道宽度的0.5～2倍，由此来对上游水位进行分流调节，该浮动式截流水车发电驱动机构设计合理，设置了解决大江大河在不同水位阶段发电驱动机构上下移动的难题，从根本上消除固定式水力发电机组中驱动轮不能进行高低调节的问题，导向支撑板墙和上框板均为空心钢材制成，既能够保证结构的强度，同时也减轻该结构的重量，叶轮升降电机带动叶轮传动轮转动从而带动叶轮传动轴转动，固定安装在叶轮传动轴上的叶轮升降蜗杆带动叶轮升降涡轮转动从而带动叶轮升降丝杆上下移动，叶轮升降丝杆上下移动从而对叶轮进行升降调节，这种升降调节机构能够根据水位高低控制叶轮升降，保证发电效率；在扩展河岸区设置闸门和闸门升降机构，可以在旱期关闭闸门使水流只通过河岸区叶轮，使上流水位与下流水位差变大，实现低流速水流发电；在汛期打开闸门使水流分流至扩展河岸区叶轮，充分利用水流增加发电量。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型闸门关闭状态结构示意图；

图3为本实用新型闸门打开状态结构示意图；

图4为滑动轴承座与叶轮升降丝杆安装结构示意图；

图中：1-河床；2-河岸；3-扩展河岸；4-导向支撑板墙；5-上框板；6-叶轮；7-叶轮主轴；8-初级主动轮；9-传动带；10-销轴；11-胀紧臂；12-配重块；13-滚轮；14-转销；15-轴承座；16-发电机传动轴；17-初级从动轮；18-二级主动轮；19-发电机；20-叶轮升降电机；21-叶轮传动轮；22-叶轮升降丝杆；23-滑动轴承座；24-叶轮传动轴；25-叶轮升降蜗杆；26-叶轮升降涡轮；27-闸门；28-闸门升降电机；29-闸门传动轮；30-闸门传动轴；31-闸门升降丝杆；32-闸门升降蜗杆；33-闸门升降涡轮；41-升降导轨槽；42-闸门升降导向槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

一种升降叶轮截流水力发电装置，如图1-图4所示，包括河床1、河岸2、扩展河岸3、导向支撑板墙4、上框板5、叶轮6、叶轮主轴7、初级主动轮8、传动带9、销轴10、胀紧臂11、配重块12、滚轮13、转销14、轴承座15、发电机传动轴16、初级从动轮17、二级主动轮18、发电机19、叶轮升降电机20、叶轮传动轮21、叶轮升降丝杆22、滑动轴承座23、叶轮传动轴24、叶轮升降蜗杆25、叶轮升降涡轮26、闸门27、闸门升降电机28、闸门传动轮29、闸门传动轴30、闸门升降丝杆31、闸门升降蜗杆32和闸门升降涡轮33，河岸2沿水流方向固定设置在河床1的两侧，扩展河岸3设置在河岸2的左侧边，在河床1上沿水流方向间隔设置有至少三块导向支撑板墙4，上框板5固定安装在导向支撑板墙4上，所有导向支撑板墙4与上框板5组成一组共线固定门架，沿河面宽度方向形成一个发电固定单元架，叶轮6固定安装在叶轮主轴7上，叶轮6与叶轮主轴7的结合体通过滑动轴承座23安装在间隔分布的导向支撑板墙4之间，在导向支撑板墙4竖直方向设置有升降导向槽41，滑动轴承座23可滑动的安装在升降导向槽41内，初级主动轮8固定安装在叶轮主轴7的两端，初级从动轮17固定安装在发电机传动轴16的两端，初级主动轮8通过传动带9带动初级从动轮17，传动带9通过自动胀紧机构胀紧，发电机传动轴16、叶轮传动轴24和闸门传动轴30均通过轴承座15沿水流垂直方向间隔地安装在上框板5上，在发电机传动轴16上固定安装有二级主动轮18，在上框板5上固定安装有由二级主动轮18增速驱动的发电机19，叶轮升降电机20固定安装在上框板5上，叶轮升降丝杆22垂直地固定安装在滑动轴承座23的上端，叶轮传动轮21和叶轮升降蜗杆25固定安装在叶轮传动轴24上，叶轮传动轮21由叶轮升降电机20减速驱动，叶轮升降涡轮26通过止推轴承可转动的沿轴向安装在上框板5上，叶轮升降涡轮26的中心与叶轮升降丝杆22螺纹连接，叶轮升降蜗杆25驱动叶轮升降涡轮26，叶轮升降涡轮26转动带动叶轮升降丝杆22上下移动，在上游水流端相邻两块导向支撑板墙4的内侧开有闸门升降导向槽42，闸门27的两侧端可滑动的安装在闸门升降导向槽42内，闸门27设置在扩展河岸3内，闸门升降电机28固定安装在上框板5上，闸门升降丝杆31固定安装在闸门27的上端，闸门传动轮29和闸门升降蜗杆32固定安装在闸门传动轴30上，闸门传动轮29与闸门升降电机28的输出轴固定连接，闸门升降涡轮33可转动的安装在上框板5上，闸门升降涡轮33与闸门升降丝杆31螺纹连接，闸门升降蜗杆32与闸门升降涡轮33螺纹连接，闸门升降丝杆31可在闸门升降涡轮33内孔中上下移动。

在本例中，所述自动胀紧机构包括销轴10、胀紧臂11、配重块12、滚轮13和转销14，胀紧臂11为一个L形杠杆，胀紧臂11的下端通过销轴10可转动的安装在导向支撑板墙4侧外侧面上，滚轮13通过转销14可转动的安装在胀紧臂11的上端，滚轮13压合在传动带9内侧面上，配重块12固定安装在胀紧臂11的直角处，配重块12的移动行程大于叶轮升降丝杆22的升降行程。扩展河岸3的水面宽度为河道宽度的1倍；在河床1上沿水流方向间隔设置有五块导向支撑板墙4；在发电机传动轴16上固定安装有两个二级主动轮18，所述叶轮6的叶片为平面叶片，所述传动带9为皮带。

实施例2：与实施例1不同之处在于，所述叶轮6的叶片为螺旋曲面叶片，所述传动带9为链条。

在上述二例中都设有储电装置，发电机19与储电装置电连接。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：包括河床(1)、河岸(2)、扩展河岸(3)、导向支撑板墙(4)、上框板(5)、叶轮(6)、叶轮主轴(7)、初级主动轮(8)、传动带(9)、销轴(10)、胀紧臂(11)、配重块(12)、滚轮(13)、转销(14)、轴承座(15)、发电机传动轴(16)、初级从动轮(17)、二级主动轮(18)、发电机(19)、叶轮升降电机(20)、叶轮传动轮(21)、叶轮升降丝杆(22)、滑动轴承座(23)、叶轮传动轴(24)、叶轮升降蜗杆(25)、叶轮升降涡轮(26)、闸门(27)、闸门升降电机(28)、闸门传动轮(29)、闸门传动轴(30)、闸门升降丝杆(31)、闸门升降蜗杆(32)和闸门升降涡轮(33)，河岸(2)沿水流方向固定设置在河床(1)的两侧，扩展河岸(3)设置在河岸(2)的左侧边，在河床(1)上沿水流方向间隔设置有至少三块导向支撑板墙(4)，上框板(5)固定安装在导向支撑板墙(4)上，所有导向支撑板墙(4)与上框板(5)组成一组共线固定门架，沿河面宽度方向形成一个发电固定单元架，叶轮(6)固定安装在叶轮主轴(7)上，叶轮(6)与叶轮主轴(7)的结合体通过滑动轴承座(23)安装在间隔分布的导向支撑板墙(4)之间，在导向支撑板墙(4)竖直方向设置有升降导向槽(41)，滑动轴承座(23)可滑动的安装在升降导向槽(41)内，初级主动轮(8)固定安装在叶轮主轴(7)的两端，初级从动轮(17)固定安装在发电机传动轴(16)的两端，初级主动轮(8)通过传动带(9)带动初级从动轮(17)，传动带(9)通过自动胀紧机构胀紧，发电机传动轴(16)、叶轮传动轴(24)和闸门传动轴(30)均通过轴承座(15)沿水流垂直方向间隔地安装在上框板(5)上，在发电机传动轴(16)上固定安装有二级主动轮(18)，固定安装在上框板(5)上的发电机(19)由二级主动轮(18)增速驱动，叶轮升降电机(20)固定安装在上框板(5)上，叶轮升降丝杆(22)垂直地固定安装在滑动轴承座(23)的上端，叶轮传动轮(21)和叶轮升降蜗杆(25)固定安装在叶轮传动轴(24)上，叶轮传动轮(21)由叶轮升降电机(20)减速驱动，叶轮升降涡轮(26)通过止推轴承可转动的沿轴向安装在上框板(5)上，叶轮升降涡轮(26)的中心与叶轮升降丝杆(22)螺纹连接，叶轮升降蜗杆(25)驱动叶轮升降涡轮(26)，叶轮升降涡轮(26)转动带动叶轮升降丝杆(22)上下移动，在上游水流端相邻两块导向支撑板墙(4)的内侧开有闸门升降导向槽(42)，闸门(27)的两侧端可滑动的安装在闸门升降导向槽(42)内，闸门(27)设置在扩展河岸(3)内，闸门升降电机(28)固定安装在上框板(5)上，闸门升降丝杆(31)固定安装在闸门(27)的上端，闸门传动轮(29)和闸门升降蜗杆(32)固定安装在闸门传动轴(30)上，闸门传动轮(29)与闸门升降电机(28)的输出轴固定连接，闸门升降涡轮(33)可转动的安装在上框板(5)上，闸门升降涡轮(33)与闸门升降丝杆(31)螺纹连接，闸门升降蜗杆(32)与闸门升降涡轮(33)螺纹连接，闸门升降丝杆(31)可在闸门升降涡轮(33)内孔中上下移动。

2.根据权利要求1所述升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：所述自动胀紧机构包括销轴(10)、胀紧臂(11)、配重块(12)、滚轮(13)和转销(14)，胀紧臂(11)为一个L形杠杆，胀紧臂(11)的下端通过销轴(10)可转动的安装在导向支撑板墙(4)侧外侧面上，滚轮(13)通过转销(14)可转动的安装在胀紧臂(11)的上端，滚轮(13)压合在传动带(9)内侧面上，配重块(12)固定安装在胀紧臂(11)的直角处，配重块(12)的移动行程大于叶轮升降丝杆(22)的升降行程。

3.根据权利要求1所述升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：扩展河岸(3)的水面宽度为河道宽度的0.5～2倍。

4.根据权利要求1所述升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：在河床(1)上沿水流方向间隔设置有五块导向支撑板墙(4)。

5.根据权利要求1所述升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：在发电机传动轴(16)上固定安装有两个以上二级主动轮(18)。

6.根据权利要求1所述升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：所述叶轮(6)的叶片为螺旋曲面叶片或平面叶片。

7.根据权利要求1所述升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：所述传动带(9)为皮带或链条。

8.根据权利要求1所述升降叶轮截流水力发电装置，其特征是：还包括储电装置，发电机(19)与储电装置电连接。

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