CN210769122U - 多级水力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多级水力发电装置，其包括：外管，其供水流通，其管壁凹陷有第一凹腔、第二凹腔；第一叶轮，其通过第一转轴转动设置在外管内，其一部分位于第一凹腔内，第一转轴的一端伸至外管外侧且在延伸出外管外的部分上设有第一齿轮；第二叶轮，其通过第二转轴转动设置在外管内，其一部分位于第二凹腔内，第二转轴的一端伸至外管外侧且在延伸出外管外的部分上设有第二齿轮；螺旋杆，其转动设置在外管内，其轴线与水流方向相平行，其一端设有第一伞齿；转动杆，其转动设置在外管上，其设有与第一伞齿相啮合的第二伞齿；第一发电机，其动力输出端连接有分别与第一齿轮、第二齿轮传动的第三齿轮；第二发电机，其动力输出端与转动杆连接。

Description

多级水力发电装置

技术领域

本实用新型涉及水力发电领域，特别是涉及一种多级水力发电装置。

背景技术

水力发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能，首先具有高位能或动能的水推动叶轮旋转，叶轮旋转的转速通过齿轮加速装置转变为高转速，再通过发电机将高速旋转的动能转化为电能。

公知的是水力在叶轮切线方向的分力对叶轮所做的功是推动叶轮旋转的有效功。传统的水力发电机所采用的涡轮式叶轮由于其结构形状的限制使得水力在叶轮切线方向的分力较小，而且传统的水力发电装置对水力只利用一次，因此对水力的有效利用率远远小于100％，也因此要求水具有较高的动能才能达到预期的发电效果。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种多级水力发电装置，其可以有效地提高发电效率和发电量，且结构简单、易于实施。

一种多级水力发电装置包括：外管，其供水流通，其管壁凹陷有第一凹腔、第二凹腔；第一叶轮，其通过第一转轴转动设置在外管内，其一部分位于第一凹腔内，所述第一转轴的一端伸至外管外侧且在延伸出外管外的部分上设有第一齿轮；第二叶轮，其通过第二转轴转动设置在外管内，其一部分位于第二凹腔内，所述第二转轴的一端伸至外管外侧且在延伸出外管外的部分上设有第二齿轮；螺旋杆，其转动设置在外管内，其轴线与水流方向相平行，其一端设有第一伞齿；转动杆，其转动设置在外管上，其设有与第一伞齿相啮合的第二伞齿；第一发电机，其动力输出端连接有分别与第一齿轮、第二齿轮传动的第三齿轮；第二发电机，其动力输出端与转动杆连接。

进一步地，所述第一转轴从外管内延伸出水外，所述第二转轴从外管内延伸出水外，所述转动杆从外管内延伸出水外。

进一步地，所述第一发电机与第三齿轮之间通过第一增速机构进行连接，所述第一增速机构为齿轮传动、皮带传动、链条传动中的任一种传动机构。

进一步地，所述第一增速机构为两级传动的齿轮传动机构。

进一步地，所述第二发电机与转动杆之间通过第二增速机构进行连接，所述第二增速机构为齿轮传动、皮带传动、链条传动中的任一种传动机构。

进一步地，所述第二增速机构为两级传动的齿轮传动机构。

进一步地，沿着水流方向，所述第一叶轮的进水端与第一叶轮的出水端位于第一叶轮的同一侧，所述第二叶轮的进水端与第二叶轮的出水端位于第二叶轮的同一侧。

进一步地，沿着水流方向，所述第一叶轮的进水端与第一叶轮的出水端分别位于第一叶轮的两侧，所述第二叶轮的进水端与第二叶轮的出水端分别位于第二叶轮的两侧。

进一步地，所述外管的进水口大于外管的出水口。

进一步地，所述外管包括第一管道、第二管道、第三管道，所述第一管道、第二管道、第三管道依次通过法兰盘进行连接，所述第一叶轮设置在第一管道内，所述第二叶轮设置在第二管道内，所述螺旋杆设置在第三管道内，所述转动杆设置在第三管道上，所述第一凹腔设置在第一管道上，所述第二凹腔设置在第二管道上。

进一步地，所述第一管道与第二管道之间的连接处采用密封圈进行密封，所述第二管道与第三管道之间的连接处采用密封圈进行密封。

进一步地，所述第一转轴与外管的连接处、所述第二转轴与外管的连接处、所述转动杆与外管的连接处均设有轴承或机械密封件。

进一步地，还包括山上储水压力池、水轮发电机、压力水管，所述外管设置在山上储水压力池内，所述水轮发电机设置在山上储水压力池的下方，所述外管的出水口与水轮发电机的进水口通过压力水管进行连通。

相对于现有技术，本实用新型所述的多级水力发电装置具有如下有益效果：

1、水力可以被叶轮、螺旋杆逐级多次利用，实现了多次发电，该发电系统较之传统的发电装置，在水流量相同和流速相同的情况下，提高了发电量；

2、第一转轴与外管的连接处、第二转轴与外管的连接处、转动杆与外管的连接处均在水内，无需对上述连接处进行密封，降低制造成本；

3、通过增速机构来提高发电机的转速，有助于提高发电量；

4、外管的进水口大于其出水口，有助于提高水流流速，有利于水力驱动叶轮、螺旋杆转动；

5、通过将叶轮的进水端与出水端沿着水流方向分别设置在叶轮的两侧，可以增加被水推动的叶片个数，充分利用水的势能；

6、该多级水力发电装置结构简单、易于实施；

7、将本案实施例一所述的多级水力发电装置放置在储水池内，利用原有的储水池、水渠、电站的连接关系，通过超强的吸力使水流加快，有助于增加本案实施例一所述的多级水力发电装置以及电站内的水轮发电机的发电量；

8、对第一转轴与外管的连接处、第二转轴与外管的连接处、转动杆与外管的连接处、第一管道与第二管道的连接处、第二管道与第三管道的连接处进行密封，使进水口水压、吸力、扭力、水流量更大，有助于提高发电效率。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为实施例一所述的多级水力发电装置安装在水渠中的安装示意图；

图2为实施例一所述的多级水力发电装置的结构示意图；

图3为实施例一所述的第一发电机与叶轮的传动示意图；

图4为实施例一所述的第二发电机与螺旋杆的传动示意图；

图5为实施例二所述的多级水力发电装置的结构示意图；

图6为实施例三所述的多级水力发电装置的结构示意图；

附图说明：

10、水渠；20、第一发电机；21、第三齿轮；22、第一增速机构；30、第二发电机；31、第二增速机构；40、外管；41、第一管道；42、第二管道；43、第三管道；44、第一凹腔；45、第二凹腔；50、第一叶轮；51、第一转轴；52、第一齿轮；60、第二叶轮；61、第二转轴；62、第二齿轮；70、螺旋杆；71、第一伞齿；80、转动杆；81、第二伞齿；90、山坡；91、山上储水压力池；92、电站；93、水轮发电机；94、压力水管。

具体实施方式

实施例一

一种多级水力发电装置，参见图1至图4，其安装在水渠10内，其包括第一发电机20、第二发电机30、完全浸泡在水内的外管40以及沿着水流方向依次设置在外管40内的第一叶轮50、第二叶轮60、螺旋杆70。其中，第一叶轮50与第二叶轮60均与第一发电机20的动力输入端连接，螺旋杆70与第二发电机30的动力输入端连接。

参见图1与图2，外管40为管状结构，外管40的轴向平行于水流方向，外管40的进水口大于外管40的出水口。具体地，外管40包括第一管道41、第二管道42、第三管道43。其中，沿着水流方向，第一管道41、第二管道42、第三管道43依次通过法兰盘进行连接，并在法兰盘连接处设置密封圈进行密封，第一管道41的进水口大于第三管道43的出水口。具体地，第一管道41的管壁向第一管道41的外侧凸起以在第一管道41的管壁上形成第一凹腔44，第二管道42的管壁向第二管道42的外侧凸起以在第二管道42的管壁上形成第二凹腔45。

参见图1与图2，第一叶轮50通过第一转轴51转动设置在第一管道41内，第一叶轮50的一半位于第一凹腔44内，第一叶轮50的另一半位于第一管道41内。沿着水流方向，第一叶轮50的进水端与第一叶轮50的出水端位于第一叶轮50的同一侧，即第一管道41的进水口与第一管道41的出水口位于第一叶轮50的同一侧。第一转轴51的轴线垂直于水渠10的底面，第一转轴51从外管40内延伸至水面的上方，第一转轴51与第一管道41的连接处设有滚动轴承或机械密封件，第一转轴51位于水面上方的端部固定连接有第一齿轮52。

参见图1与图2，第二叶轮60通过第二转轴61转动设置在第二管道42内，第二叶轮60的一半位于第二凹腔45内，第二叶轮60的另一半位于第二管道42内。沿着水流方向，第二叶轮60的进水端与第二叶轮60的出水端位于第二叶轮60的同一侧，即第二管道42的进水口与第二管道42的出水口位于第二叶轮60的同一侧。第二转轴61的轴线垂直于水渠10的底面，第二转轴61从外管40内延伸至水面的上方，第二转轴61与第二管道42的连接处设有滚动轴承或机械密封件，第二转轴61位于水面上方的端部固定连接有第二齿轮62。第二齿轮62的转动方向与第一齿轮52的转动方向相同且相互平行。第二齿轮62的直径与第一齿轮52的直径相同，第二齿轮62的模数与第一齿轮52的模数相同。

参见图1至图3，第一发电机20的动力输入端固定连接有第三齿轮21。第三齿轮21分别与第一齿轮52、第二齿轮62啮合，具体地，第一齿轮52与第二齿轮62位于第三齿轮21的同一侧，第一齿轮52与第二齿轮62关于第三齿轮21的中线对称，第一齿轮52的转动方向与第二齿轮62的转动方向相同。为了提高第一发电机20的转速，第一发电机20与第三齿轮21之间通过第一增速机构22进行连接。在本实施例中，该第一增速机构22为两级齿轮传动机构。除此之外，第一增速机构22还可以采用皮带传动机构、链条传动机构等。

参见图1、图2、图4，螺旋杆70转动设置在第三管道43内，螺旋杆70位于第三管道43内的中部，螺旋杆70的轴线平行于水流方向。螺旋杆70靠近外管40进水口的一端固定连接有第一伞齿71。在第三管道43上转动设置有转动杆80，转动杆80的轴线垂直于水渠10的底面，转动杆80从外管40内延伸至水面的上方，转动杆80与第三管道43的连接处设有滚动轴承，该连接处也可以采用机械密封件进行密封。转动杆80的一端固定连接有与第一伞齿71相啮合的第二伞齿81，转动杆80的另一端通过第二增速机构31与第二发电机30的动力输入端进行连接。在本实施例中，该第二增速机构31为两级齿轮传动机构。除此之外，第二增速机构31还可以采用皮带传动机构、链条传动机构等。

实施例二

一种多级水力发电装置，参见图5，其与实施例一所述的多级水力发电装置的区别在于：沿着水流方向，第一管道41的进水口与第一管道41的出水口分别位于第一叶轮50的两侧，第二管道42的进水口与第二管道42的出水口分别位于第二叶轮60的两侧。

实施例三

一种多级水力发电装置，参见图6，其与实施例一所述的多级水力发电装置的区别在于：还包括位于山坡90上的山上储水压力池91、位于电站92内的水轮发电机93、压力水管94，外管40浸泡在山上储水压力池91内，电站92设置在山上储水压力池91的下方，电站92与在山上储水压力池91的落差有几十米至几百米，外管40的出水口与水轮发电机93的进水口通过压力水管94进行连通。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多级水力发电装置，其特征在于，所述多级水力发电装置包括：

外管，其供水流通，其管壁凹陷有第一凹腔、第二凹腔；

第一叶轮，其通过第一转轴转动设置在外管内，其一部分位于第一凹腔内，所述第一转轴的一端伸至外管外侧且在延伸出外管外的部分上设有第一齿轮；

第二叶轮，其通过第二转轴转动设置在外管内，其一部分位于第二凹腔内，所述第二转轴的一端伸至外管外侧且在延伸出外管外的部分上设有第二齿轮；

螺旋杆，其转动设置在外管内，其轴线与水流方向相平行，其一端设有第一伞齿；

转动杆，其转动设置在外管上，其设有与第一伞齿相啮合的第二伞齿；

第一发电机，其动力输出端连接有分别与第一齿轮、第二齿轮传动的第三齿轮；

第二发电机，其动力输出端与转动杆连接。

2.根据权利要求1所述的多级水力发电装置，其特征在于：所述第一转轴从外管内延伸出水外，所述第二转轴从外管内延伸出水外，所述转动杆从外管内延伸出水外。

3.根据权利要求1所述的多级水力发电装置，其特征在于：所述第一发电机与第三齿轮之间通过第一增速机构进行连接，所述第一增速机构为齿轮传动、皮带传动、链条传动中的任一种传动机构。

4.根据权利要求3所述的多级水力发电装置，其特征在于：所述第一增速机构为两级传动的齿轮传动机构。

5.根据权利要求1所述的多级水力发电装置，其特征在于：所述第二发电机与转动杆之间通过第二增速机构进行连接，所述第二增速机构为齿轮传动、皮带传动、链条传动中的任一种传动机构。

6.根据权利要求5所述的多级水力发电装置，其特征在于：所述第二增速机构为两级传动的齿轮传动机构。

7.根据权利要求1所述的多级水力发电装置，其特征在于：沿着水流方向，所述第一叶轮的进水端与第一叶轮的出水端位于第一叶轮的同一侧，所述第二叶轮的进水端与第二叶轮的出水端位于第二叶轮的同一侧。

8.根据权利要求1所述的多级水力发电装置，其特征在于：沿着水流方向，所述第一叶轮的进水端与第一叶轮的出水端分别位于第一叶轮的两侧，所述第二叶轮的进水端与第二叶轮的出水端分别位于第二叶轮的两侧。

9.根据权利要求1所述的多级水力发电装置，其特征在于：所述外管的进水口大于外管的出水口。

10.根据权利要求1所述的多级水力发电装置，其特征在于：

所述外管包括第一管道、第二管道、第三管道，所述第一管道、第二管道、第三管道依次通过法兰盘进行连接，所述第一叶轮设置在第一管道内，所述第二叶轮设置在第二管道内，所述螺旋杆设置在第三管道内，所述转动杆设置在第三管道上，所述第一凹腔设置在第一管道上，所述第二凹腔设置在第二管道上；

所述第一管道与第二管道之间的连接处采用密封圈进行密封，所述第二管道与第三管道之间的连接处采用密封圈进行密封；

所述第一转轴与外管的连接处、所述第二转轴与外管的连接处、所述转动杆与外管的连接处均设有轴承或机械密封件；

还包括山上储水压力池、水轮发电机、压力水管，所述外管设置在山上储水压力池内，所述水轮发电机设置在山上储水压力池的下方，所述外管的出水口与水轮发电机的进水口通过压力水管进行连通。

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