CN210239899U - 基于流体动能的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于流体动能的发电装置，属于发电装置技术领域，解决了流体动能可靠利用的问题，其技术方案要点是包括机身、导流槽、叶轮、以及发电机；所述机身具有供流体穿过的通道，所述机身与叶轮转动连接，所述导流槽固定于通道内部并且位于叶轮两侧用于变换流体流向实现通道内的流体单、双向流动均能驱动叶轮单向旋转，达到了高效利用流体动能，稳定可靠的提供电能的效果。

Description

基于流体动能的发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电装置领域，特别地，涉及一种基于流体动能的发电装置。

背景技术

风叶或涡轮设计是众所周知的，其将以风形式的空气的速度转化为涡轮或者发电机的转动从而产生电能。空气转化系统通常限于安置在平稳风速常见的区域中，从而限制了空气转化系统的有效使用。水转化装置通常比空气转化装置更有效率，因为流动的水的能量密度是流动空气的能量密度的约 832 倍。流量的增加使能量输出以速度增加的平方的函数的方式增加。波浪能装置是已知的，其利用波浪的向上和向下运动来产生电能。但是，波浪装置可能需要距离岸边很远的距离，这增加了建造和维护波浪能装置的复杂性。水坝拦住或者基本上拦住水道，例如河流和溪流，并且通常引导储存的水柱或者水头通过转动的涡轮从而产生电能。但是，水坝可能产生严重的生态问题，并且建造和维护一般较昂贵。水坝还依赖于水柱的高度，并且因此通常需要被设置在可以储存最大可用储存水柱的地方，从而限制了水坝的安置地点。

综上，基于结构造价和应用便捷性上，需要对发电装置进行设计改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。有鉴于此，本实用新型目的在于提出一种基于流体动能的发电装置，具有造价成本低、结构运行可靠、效率较高的优势，无需拦河筑坝，不破坏生态环境，是绿色能源发电装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于流体动能的发电装置，包括机身、导流槽、叶轮、以及发电机；

所述机身包括底板、两侧板、顶板、以及连接柱，所述连接柱的两端固定于底板和顶板上，叶轮在导流槽内转动，底板、两侧板以及顶板形成通道；

所述导流槽具有供流体穿过的通道，所述导流槽主要由导流底板、导流侧板、顶板组成，导流侧板固定于通道内部并且位于叶轮两侧用于变换流体流向实现通道内的流体单、双向流动均能驱动叶轮单向旋转。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述叶轮和导流侧板设置多个于通道内，所述叶轮的外周部分贴合在导流侧板上，多个叶轮通过传动机构传动。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：还包括电机安装架，所述电机安装架的两端通过直杆插接在连接柱中，电机安装架与发电机相互组装，发电机上连接有用于调节发电机匀转速的控变机构，所述叶轮的中轴部位空心。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述叶轮的叶片上下两侧分别设置安装板，下方的安装板设置有与之配合的锁放能体，所述锁放能体上设置有多个同心的圆环片，所述安装板设置有密封环片，所述圆环片和密封环片同轴心配合。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述机身上安装有浮体。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述叶轮的旋转轴横向设置于机身上，叶轮有部分高出机身，所述机身上还设置有防护罩遮蔽叶轮高出机身的部分，所述防护罩用于减少流体阻力。

作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述机身上位于通道两端分别设置防护网。

本实用新型技术效果主要体现在以下方面：

容易实现规模化发电，可以不断复制。保养维修成本低，且不容易出故障。维护简单便捷，对于发电机的组装和更换比较简单方便，可以从外部操作，无需水下操作，无需高空操作，应用范围广，

1、利用流体（水能或风能）的动能来使得叶轮旋转，能量采集率较高，带动发电机发电，发电机运行转速平稳可靠，发电稳、效率高，可以在大面积的流域中分布式组合使用，可单独用于风力发电，比现有的风力发电成本低、效率高，可放在城市楼房上进行风力发电；

2、可用于洋流发电或河流发电，需要特别指出的是用于河流发电时不用拦河筑坝，不破坏生态环境。

3、可以用于潮汐发电不用筑坝；

4、可以用于波浪发电；

5、可集成发电，能集洋流、波浪、潮汐、海风于一体化采集，首次创新了世界上现有的海洋发电设备的集成化概念；

6、该技术可以和桥梁建筑相结合，做到水利发电与交通运输两不误，也可以用在船舶上，潜艇上、汽车上作为能源补充，在海上运行的可进行的船舶海水淡化等。

附图说明

图1为实施例1中结构示意图；

图2为实施例1中部分结构示意图；

图3为实施例1中部分结构示意图；

图4为实施例1中叶轮结构剖视示意图；

图5为实施例1中锁放能体结构图；

图6为实施例1中锁放能体另一视角结构图；

图7为实施例2结构示意图；

图8为实施例2的结构剖视图；

图9为实施例2结构展开图。

附图标记：1、机身；11、通道；12、底板；13、侧板；14、顶板；15、连接柱；2、导流侧板；3、叶轮；30、侧孔；31、安装板；32、密封环片；4、发电机；51、皮带轮；52、传动带；6、电机安装架；7、控变机构；8、锁放能体；81、圆环片；91、防护罩；92、浮体；93、防护网。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

一种基于流体动能的发电装置，对于流体的解释包括空气、水流。本方案应用的场合比较广泛，可以在陆地上利用空气动能，即风力实现发电。附图1-9示意的均在水流域中实现引用，但并不限定在水域中。

参考图1和图2所示，本方案包括机身1、导流槽、叶轮3、以及发电机4。

导流槽主要由导流底板12、导流侧板2、顶板14组成，导流底板12可以是机身的底板12，导流侧板2固定于通道内部并且位于叶轮3两侧用于变换流体流向实现通道内的流体单、双向流动均能驱动叶轮3单向旋转。在本方案中实现单、双向流动。

机身1包括底板12、两侧板13、顶板14、以及连接柱15。连接柱15的两端固定于底板12和顶板14上，底板12、两侧板13以及顶板14形成矩形的通道11。通道11具有进口和出口，进、出口可以随流体方向。在机身1的两侧或底部可以固定浮体92，具体方式可以是浮桶或绑定在船体等装置上，或通过锚定在一个水域，或绳索固定在桥梁或桥墩上，其发电装置整体可以附在水上。

导流槽具有供流体穿过的通道11，叶轮3在导流槽内转动连接，导流侧板2固定于通道11内部并且位于叶轮3两侧用于变换流体流向实现通道11内的流体单、双向流动均能驱动叶轮3单向旋转。

具体的，叶轮3和导流侧板2设置多个且并排横向设置于通道11内，导流侧板2呈“S”形，叶轮3的外周部分贴合在导流侧板2上，多个叶轮3通过链条带轮传动。叶轮3的结构在叶片上，叶片的方向设计成一定螺旋形，可以参考图3和图4辅助理解。另外导流侧板2能够进一步形成水流通道11，使得水流能够不断以一定的方向送入到叶轮3中。叶轮3能够如图4所示实现逆时针旋转。上述结构还可以采用其他传动结构，例如：齿轮传动，液压传动，轴传动，齿条传动，链条传动、同步齿带传动、连杆传动等。

参考图1和图3所示，还包括电机安装架6，电机安装架6的两端通过直杆插接在连接柱15中，电机安装架6与发电机4相互组装，电机安装架6上还可以安装液压机构用于升降电机安装架6，起到便于安装的作用。发电机4上连接有用于调节发电机4匀转速的控变机构7，叶轮3的中轴部位空心。连接柱15为空心结构，如此便于组装。对于发电机4的组装过程中，发电机4结构外置，在水面之上，维护人员可以直接拆卸或维护保养。拆卸过程便捷，主要体现在发电机4可以直接通过电机安装架6进行整体拆装，拆装过程操作方式直上直下，快速高效。控变机构7为液压、齿轮、皮带、增速器、减速器、电控、摩擦、刹车等现有调速配件中的一种或几种的组合集成。通过此方式能够使得发电机4均速自控，使得发电更加稳定。

参考图3，机身1上位于通道11两端分别设置防护网93。防护网93能够阻隔水域中的异物，起到对叶轮3的保护作用。

参考图5和图6，叶轮3的叶片上下两侧分别设置安装板31，安装板31和叶轮3结构形成一体。下方的安装板31下方设置有锁放能体8，锁放能体8上设置有多个同心的圆环片81，所述安装板31设置有密封环片32，所述圆环片81和密封环片32同轴心配合。工作过程中：流体变化使得叶轮3上下浮动或摆动，则此结构能够确保叶轮3旋转稳定，转速均匀。锁放能体8有调整流体的作用，能够形成稳定的流体动能差，减少叶轮旋转阻力，在超过设定的条件下适当调整叶轮。

上述方案中可以将叶轮3和导流侧板2组合作为一个单体结构，在本实施例中具有单个单体结构，则发电效率和能源利用率有效提高。并且本发电装置容易实现规模化发电，可以无限复制，连接电网后能够不断提供电力。当然也可以单独使用，应用在小流域中，如河道或水坝。

实施例2：

在实施例1的结构上，可以另行设计，参考图7-图9所示进行辅助理解，与实施例1的区别在于：实施例2结构中叶轮3的旋转轴横向设置于机身1上，叶轮3有部分高出机身1，机身1上还设置有防护罩91遮蔽叶轮3高出机身1的部分。防护罩91可以减少流体阻力。

叶轮3结构安装采用横向安装，横向是以附图参考为准。其中导流侧板2在机身1的进水位置处，导流侧板2在此处的作用是提高和稳定水流势能，保持稳定的进出口水的动能差，减少叶轮3旋转阻力。此结构也可以利用现有水电站的尾水二次发电，利用动能实现机械能转换为电能，提高电站的效益。

另外，在本实施例中，叶轮3的安装板31的轴心位置周向均匀设置多个侧孔30，侧孔30的作用在于能够更好的保持叶轮3的运行。当水流积聚在叶轮3内部的时候，水流能够快速从侧孔30排出，从而保持叶轮3机械转换力提高。侧孔30具有稳定转速的作用。

上述装置根据应用场景的不同，采取相应的尺寸调整，但功能结构包括上述部件以及其连接关系。

上述的两个方案的应用领域：

①海洋发电:有两种集成式能量采集方式1）洋流、波浪和海风为一体的采集（同时采集）2）波浪、潮汐和海风为一体化采集（同时采集）也可单独采集洋流、潮汐、波浪或海风。可解决舰船、岛屿、航标、海水淡化等所有海上用电的地方。

②河流发电：该发电装置适用于河流发电，利用河流发电不用拦河筑坝，可与桥梁设备相结合，发电交通两不误。实现投资利益最大化。

③风力发电：该发电装置还可用于风力发电、相比传统的风力发电投资成本低，采风效率高。非常适合风力资源丰富的地区用来发电。也适用于楼房顶部，汽车顶部等发电。

当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种基于流体动能的发电装置，其特征是，包括机身、导流槽、叶轮、以及发电机；

所述机身包括底板、两侧板、顶板、以及连接柱，所述连接柱的两端固定于底板和顶板上，叶轮在导流槽内转动，底板、两侧板以及顶板形成通道；

所述导流槽具有供流体穿过的通道，所述导流槽主要由导流底板、导流侧板、顶板组成，导流侧板固定于通道内部并且位于叶轮两侧用于变换流体流向实现通道内的流体单、双向流动均能驱动叶轮单向旋转。

2.如权利要求1所述的基于流体动能的发电装置，其特征是，所述叶轮和导流侧板设置多个于通道内，所述叶轮的外周部分贴合在导流侧板上，多个叶轮通过传动机构传动。

3.如权利要求2所述的基于流体动能的发电装置，其特征是，还包括电机安装架，所述电机安装架的两端通过直杆插接在连接柱中，电机安装架与发电机相互组装，发电机上连接有用于调节发电机匀转速的控变机构，所述叶轮的中轴部位空心。

4.如权利要求3所述的基于流体动能的发电装置，其特征是，所述叶轮的叶片上下两侧分别设置安装板，下方的安装板设置有与之配合的锁放能体，所述锁放能体上设置有多个同心的圆环片，所述安装板设置有密封环片，所述圆环片和密封环片同轴心配合。

5.如权利要求1所述的基于流体动能的发电装置，其特征是，所述机身上安装有浮体。

6.如权利要求1所述的基于流体动能的发电装置，其特征是，所述叶轮的旋转轴横向设置于机身上，叶轮有部分高出机身，所述机身上还设置有防护罩遮蔽叶轮高出机身的部分，所述防护罩用于减少流体阻力。

7.如权利要求1所述的基于流体动能的发电装置，其特征是，所述机身上位于通道两端分别设置防护网。

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