CN211692697U - 浮式水动能发电机组 - Google Patents

Abstract

浮式水动能发电机组，属于水力发电机械设备技术领域。本实用新型包括浮排、转轮、叶片、转轮轴、轴承座、变速系统和发电机，所述浮排上加工有方形孔，在方形孔的两侧设有轴承座，轴承座安装在浮排上，所述轴承座内通过轴承安装有转轮轴，所述转轮轴上安装有转轮，转轮上阵列安装有多个叶片，所述叶片置于方形孔内，转轮轴的输出端通过变速系统与发电机建立配合安装关系，所述发电机安装在浮排上。本实用新型结构巧妙，安装方便，适于推广应用。

Description

浮式水动能发电机组

技术领域

本实用新型涉及一种水能发电装置，属于水力发电机械设备技术领域。

背景技术

众所周知，能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。随着国民经济的快速发展和工业化的推进，我国对能源的需求急剧增长，能源安全形势极为严峻。目前，大量的能源消耗、不合理的能源消费结构和较低的能源使用效率不仅挑战国家的能源安全，而且带来了一系列环境问题。因此，可再生能源因清洁环保、资源潜力大，人类可持续利用，在世界各国越来越受到重视，成为新一轮能源技术革命的动力。

目前，水力发电是利用蕴藏在水中的水能转化为电能，并且河流、湖泊、海洋中水能中能流密度最大、分布最广、可开发潜力巨大的一种清洁可再生能源，是各国水能研究开发的重点之一，它的开发利用对于我国可再生能源利用及能源结构调整具有重要意义。

河道是指河水流经的路线，通常指能通航的水路。根据水量的充沛程度，河道存在枯水期和丰水期。在理论上，河道存在丰富的水能，若能在河道滩涂以及快速水流冲击地段建设发电站，不仅能够实现节能环保，还有利于我国经济建设的大力发展。

现有的水能发电装置一般指水能发电站，水能发电站在投入使用之前需要进行大量的工程施工，完成挡水坝等建设，投入较大。并且水能发电站使用时需要反复地截流蓄水和开坝放水，这对其上下游的水生态环境都会带去较大的不良影响。另外，当水电站所在的区域的水流量发生较大变化(如季节性枯水期等)时，发电站往往无法正常地进行发电。因此，亟需提出一种水上发电装置，以适应河流、湖泊中水位变化，实现实时发电。

实用新型内容

本实用新型研发目的是为了解决上述技术问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

本实用新型的技术方案：

本实用新型为了实现利用河流、湖泊中的水能发电，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排、转轮、叶片、转轮轴、轴承座、变速系统和发电机，所述浮排上加工有方形孔，在方形孔的两侧设有轴承座，轴承座安装在浮排上，所述轴承座内通过轴承安装有转轮轴，所述转轮轴上安装有转轮，转轮上阵列安装有多个叶片，所述叶片置于方形孔内，转轮轴的输出端通过变速系统与发电机建立配合安装关系，所述发电机安装在浮排上。

本实用新型为了提高水能发电效果，适应发电机发电所需转速要求，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排、转轮、叶片、转轮轴、轴承座、变速系统和发电机，所述浮排上加工有方形孔，在方形孔的两侧设有轴承座，轴承座安装在浮排上，所述轴承座内通过轴承安装有转轮轴，所述转轮轴上安装有转轮，转轮上阵列安装有多个叶片，所述叶片置于方形孔内，转轮轴的输出端通过变速系统与发电机建立配合安装关系，所述发电机安装在浮排上；所述变速系统为齿轮变速箱，齿轮轴与齿轮变速箱的输入端配合安装，齿轮变速箱的输出端与发电机的输入端建立配合安装。

本实用新型为了满足水流流速与发电机实现发电转速的适配效果，以便达到发电机发电转速要求，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排、转轮、叶片、转轮轴、轴承座、变速系统和发电机，所述浮排上加工有方形孔，在方形孔的两侧设有轴承座，轴承座安装在浮排上，所述轴承座内通过轴承安装有转轮轴，所述转轮轴上安装有转轮，转轮上阵列安装有多个叶片，所述叶片置于方形孔内，转轮轴的输出端通过变速系统与发电机建立配合安装关系，所述发电机安装在浮排上；所述变速系统包括第一轴承座、第二轴承座、第一转轴、第二转轴、第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮，第一轴承座和第二轴承座的数量均为两个，第一轴承座和第二轴承座均安装在浮排上，第一转轴和第二转轴通过轴承安装在第一轴承座和第二轴承座内，所述第一转轴上安装有第一链轮，第二转轴上安装有第二链轮和第三链轮，所述第一链轮通过第一链条与第二链轮建立安装，所述发电机的输入轴上安装有第四链轮，第三链轮通过第二链条与第四链轮建立安装。

本实用新型为了提高水流发电速率，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排、转轮、叶片、转轮轴、轴承座、变速系统和发电机，所述浮排上加工有方形孔，在方形孔的两侧设有轴承座，轴承座安装在浮排上，所述轴承座内通过轴承安装有转轮轴，所述转轮轴上安装有转轮，转轮上阵列安装有多个叶片，所述叶片置于方形孔内，转轮轴的输出端通过变速系统与发电机建立配合安装关系，所述发电机安装在浮排上；所述浮排上加工有多个方形孔，每个方形孔的两侧均设有轴承座，转轮轴依次通过轴承安装在轴承座内，转轮上阵列安装有多个叶片，转轮轴上安装有多个转轮，多个转轮于多个方形孔一一对应。

优选的：所述方形孔的数量为4个、5个或6个。

本实用新型为了提高浮排在水面上的平稳度，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排、转轮、叶片、转轮轴、轴承座、变速系统和发电机，所述浮排上加工有方形孔，在方形孔的两侧设有轴承座，轴承座安装在浮排上，所述轴承座内通过轴承安装有转轮轴，所述转轮轴上安装有转轮，转轮上阵列安装有多个叶片，所述叶片置于方形孔内，转轮轴的输出端通过变速系统与发电机建立配合安装关系，所述发电机安装在浮排上；所述浮排上还安装有定位桩柱，定位桩柱上固定有缆索，浮排通过缆索固定在河堤上。

本实用新型为了提高浮排与水面的适应度，保持安装在浮排上叶片与水面处于持续接触状态，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排、转轮、叶片、转轮轴、轴承座、变速系统和发电机，所述浮排上加工有方形孔，在方形孔的两侧设有轴承座，轴承座安装在浮排上，所述轴承座内通过轴承安装有转轮轴，所述转轮轴上安装有转轮，转轮上阵列安装有多个叶片，所述叶片置于方形孔内，转轮轴的输出端通过变速系统与发电机建立配合安装关系，所述发电机安装在浮排上；所述浮排的下端面上安装有多个浮块，浮块布置在方形孔的左右两侧。

优选的：所述浮排为方形。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的利用水的动能，根据流体力学原理，设计水轮机，由水轮机做功带动发电机，将水能转化成机械能，机械能再转化成电能，从而达到利用水动能发电的目的，通过本实用新型实现的发电过程绿色环保，是一种新的能源发电形式；

2.本实用新型采用浮排方式承载发电机、变速系统和叶片叶轮转动系统，通过浮排能够适应各种水位变化，使得安装在浮排上的叶片能够持续与水面接触，只要水流流动即可带动水轮机转动将机械能转换为电能；

3.本实用新型结构设计巧妙，安装方便，适于推广应用。

附图说明

图1是浮式水动能发电机组的立体图；

图2是浮式水动能发电机组的仰视示意图；

图3是具体实施方式七的结构示意图；

图中1-浮排，2-转轮，3-叶片，4-转轮轴，5-轴承座，6-变速系统，7-发电机，8-方形孔，9-第一轴承座，10-第二轴承座，11-第一转轴，12-第二转轴，13-第一链轮，14-第二链轮，15-第三链轮，16-第四链轮，17-第一链条，18-第二链条，19-定位桩柱，20-浮块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接(即为不可拆卸连接)包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：参照图1-图3说明本实施方式，本实施方式的为了实现利用河流、湖泊中的水能发电，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排1、转轮2、叶片3、转轮轴4、轴承座5、变速系统6和发电机7，所述浮排1上加工有方形孔8，在方形孔8的两侧设有轴承座5，轴承座5安装在浮排1上，所述轴承座5内通过轴承安装有转轮轴4，所述转轮轴4上安装有转轮2，转轮2上阵列安装有多个叶片3，所述叶片3置于方形孔8内，转轮轴4的输出端通过变速系统6与发电机7建立配合安装关系，所述发电机7安装在浮排1上。如此设置，轴承座5采用螺栓连接方式安装在浮排1上，转轮2为圆柱形转轮，叶片3的数量为多个，多个叶片3圆形阵列方式焊接安装在转轮2的圆周外壁上，安装时候，预先将轴承座5安装在浮排1的方形孔8的两侧，然后将组装后的转轮2和叶片3对应放置在方形孔8出，组装后的转轮2和叶片3可以采用吊装方式悬挂在方形孔8处，然后通过转轮轴4将转轮2与轴承座5配合安装，安装完成后布置在转轮2上的叶片3的叶面设置与方形孔8内，且转轮2转动作业时，叶片3不与方形孔8的内侧壁发生接触干涉，随后将转动轴4的一端与变速系统6建立安装关系，将发电机7也与变速系统6建立配合安装，使用时，将浮排放置在水面上，浮排受浮力作用下，漂浮在水面上，然后将浮排1通过固定绳索固定在河岸两侧的河堤上，当河流内的水流动时，流动的水与叶片3接触，受水的作用力下，叶片3带动转轮2转动，转轮2带动转动轴4在轴承座5内转动，由于转动轴4与变速系统6建立配合安装，至此，上述结构将水能转化形成机械能，随后变速系统6与发电机7配合安装，将机械能转化形成了电能，随后，发电机发出的电能进行电压转换，建立相应的输变电装置，必须达到网络电压的要求，将电能输送到适配的网络，进行并网售电。

具体实施方式二：参照图1-图3说明本实施方式，本实施方式的为了提高水能发电效果，适应发电机发电所需转速要求，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排1、转轮2、叶片3、转轮轴4、轴承座5、变速系统6和发电机7，所述浮排1上加工有方形孔8，在方形孔8的两侧设有轴承座5，轴承座5安装在浮排1上，所述轴承座5内通过轴承安装有转轮轴4，所述转轮轴4上安装有转轮2，转轮2上阵列安装有多个叶片3，所述叶片3置于方形孔8内，转轮轴4的输出端通过变速系统6与发电机7建立配合安装关系，所述发电机7安装在浮排1上；所述变速系统6为齿轮变速箱，齿轮轴4与齿轮变速箱的输入端配合安装，齿轮变速箱的输出端与发电机7的输入端建立配合安装。如此设置，齿轮变速箱实现增速，以便达到发电机转速的要求，使得发电机正常工作。

具体实施方式三：参照图1-图3说明本实施方式，本实施方式的为了满足水流流速与发电机实现发电转速的适配效果，以便达到发电机发电转速要求，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排1、转轮2、叶片3、转轮轴4、轴承座5、变速系统6和发电机7，所述浮排1上加工有方形孔8，在方形孔8的两侧设有轴承座5，轴承座5安装在浮排1上，所述轴承座5内通过轴承安装有转轮轴4，所述转轮轴4上安装有转轮2，转轮2上阵列安装有多个叶片3，所述叶片3置于方形孔8内，转轮轴4的输出端通过变速系统6与发电机7建立配合安装关系，所述发电机7安装在浮排1上；所述变速系统6包括第一轴承座9、第二轴承座10、第一转轴11、第二转轴12、第一链轮13、第二链轮14、第三链轮15和第四链轮16，第一轴承座9和第二轴承座10的数量均为两个，第一轴承座9和第二轴承座10均安装在浮排1上，第一转轴11和第二转轴12通过轴承安装在第一轴承座9和第二轴承座10内，所述第一转轴11上安装有第一链轮13，第二转轴12上安装有第二链轮14和第三链轮15，所述第一链轮13通过第一链条17与第二链轮14建立安装，所述发电机7的输入轴上安装有第四链轮16，第三链轮15通过第二链条18与第四链轮16建立安装。如此设置，基于具体实施方式一，在本实施方式中，转动轴4通过联轴器与安装在第一轴承座9内的第一转轴11建立安装，且转动轴4与第一转轴11同轴心布置，此时，转动轴4转动带动第一转轴11转动，在第一转轴11上通过键连接方式安装有第一链轮13，第一链轮13与安装在第二转轴12上的第二链轮14建立链传动，此时，第一转动轴11通过第一链轮13和第二链轮14带动第二转轴12转动，由于第二转轴12上还安装有第三链轮15，由于第三链轮15与第四链轮16建立链传动，而第四链轮16又安装在发电机7的输入轴上，这样在链传动的作用下，转动轴4通过链传动方式带动发电机7实现发电，需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际使用情况调整第一链轮13、第二链轮14、第三链轮15和第四链轮16的齿数，以满足发电机对发电转速的需求。

具体实施方式四：参照图1-图3说明本实施方式，本实施方式的为了提高水流发电速率，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排1、转轮2、叶片3、转轮轴4、轴承座5、变速系统6和发电机7，所述浮排1上加工有方形孔8，在方形孔8的两侧设有轴承座5，轴承座5安装在浮排1上，所述轴承座5内通过轴承安装有转轮轴4，所述转轮轴4上安装有转轮2，转轮2上阵列安装有多个叶片3，所述叶片3置于方形孔8内，转轮轴4的输出端通过变速系统6与发电机7建立配合安装关系，所述发电机7安装在浮排1上；所述浮排1上加工有多个方形孔8，每个方形孔8的两侧均设有轴承座5，转轮轴4依次通过轴承安装在轴承座5内，转轮2上阵列安装有多个叶片3，转轮轴4上安装有多个转轮2，多个转轮2于多个方形孔8一一对应。如此设置，在浮排上安装有多个转轮2，转轮2上的叶片3均能够与水面接触，这样在水流的作用下，能够提高转轮2在低水流下依然能够满足转动发电的需求，通过多个转轮作用下提高了转轮2的转动效果。

优选的：所述方形孔8的数量为4个、5个或6个。

具体实施方式五：参照图1-图3说明本实施方式，本实施方式的为了提高浮排在水面上的平稳度，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排1、转轮2、叶片3、转轮轴4、轴承座5、变速系统6和发电机7，所述浮排1上加工有方形孔8，在方形孔8的两侧设有轴承座5，轴承座5安装在浮排1上，所述轴承座5内通过轴承安装有转轮轴4，所述转轮轴4上安装有转轮2，转轮2上阵列安装有多个叶片3，所述叶片3置于方形孔8内，转轮轴4的输出端通过变速系统6与发电机7建立配合安装关系，所述发电机7安装在浮排1上；所述浮排1上还安装有定位桩柱19，定位桩柱19上固定有缆索，浮排1通过缆索固定在河堤上。如此设置，定位桩柱19为倒T形桩柱，在整个浮式水动能发电机组使用的河流河岸两侧设有河堤，河堤上设有固定缆索的桩柱，将浮排通过缆索固定在河堤上的桩柱上，这样浮排在河流中的位置不会发生变化。

具体实施方式六：参照图1-图3说明本实施方式，本实施方式的为了提高浮排与水面的适应度，保持安装在浮排上叶片与水面处于持续接触状态，提出以下技术方案：

浮式水动能发电机组，包括浮排1、转轮2、叶片3、转轮轴4、轴承座5、变速系统6和发电机7，所述浮排1上加工有方形孔8，在方形孔8的两侧设有轴承座5，轴承座5安装在浮排1上，所述轴承座5内通过轴承安装有转轮轴4，所述转轮轴4上安装有转轮2，转轮2上阵列安装有多个叶片3，所述叶片3置于方形孔8内，转轮轴4的输出端通过变速系统6与发电机7建立配合安装关系，所述发电机7安装在浮排1上；所述浮排1的下端面上安装有多个浮块20，浮块20布置在方形孔8的左右两侧。如此设置，浮块20可以说浮箱、浮子，它的作用是增大浮排1的浮力，这样，不论水位如何变化，浮排都能够适应不同水位，以使得叶片3始终与水面接触，在水流作用下始终能够实现发电作业。

优选的：所述浮排1为方形。

在本实施方式中，通过合理布置浮式水动能发电机组，实现利用水利进行发电，该发电机组具有以下特点：

1.浮排采用中空式浮子，按机组的重量要求而设计，同时考虑了下行漂浮物的排除、浮子的固定、冬季浮子上下漂浮的行程。

2.水轮机(转轮2与叶片3组成的水轮机结构)采用流体动力学的原理，设计水动能水轮机的转子，使其最大程度地进行水动能转换，将水动能转换为机械能，机械能再转换成电能，保证水动能的充分利用，获得电能最大化。

3.变速箱系统，由于河流各段水的流速不同，将水轮机转子的转速转换成发电机发电所需要的转速，充分考虑水的流速和发电机要求的转速之间的关系，以便达到发电机转速的要求，使得发电机正常工作。

4.发电机发电系统确定好相应的发电机，在现有的水利条件基础上，选择相匹配的功率，以便达到最佳能量转换的模式，达到效率最大化。

具体实施方式七：参照图3说明本实施方式，本实施方式的浮式水动能发电机组，包括浮排1、转轮2、叶片3、转轮轴4、轴承座5、变速系统6和发电机7，在浮排1的中间位置安装有变速系统6，浮排1上变速系统6的两侧均加工有多个方形孔8，在方形孔8的两侧设有轴承座5，轴承座5安装在浮排1上，所述轴承座5内通过轴承安装有转轮轴4，所述转轮轴4上安装有转轮2，转轮2上阵列安装有多个叶片3，所述叶片3置于方形孔8内，转轮轴4的输出端通过变速系统6与发电机7建立配合安装关系，所述发电机7安装在浮排1上。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本实用新型不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本实用新型所公开。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (8)

1.浮式水动能发电机组，其特征在于：包括浮排(1)、转轮(2)、叶片(3)、转轮轴(4)、轴承座(5)、变速系统(6)和发电机(7)，所述浮排(1)上加工有方形孔(8)，在方形孔(8)的两侧设有轴承座(5)，轴承座(5)安装在浮排(1)上，所述轴承座(5)内通过轴承安装有转轮轴(4)，所述转轮轴(4)上安装有转轮(2)，转轮(2)上阵列安装有多个叶片(3)，所述叶片(3)置于方形孔(8)内，转轮轴(4)的输出端通过变速系统(6)与发电机(7)建立配合安装关系，所述发电机(7)安装在浮排(1)上。

2.根据权利要求1所述的浮式水动能发电机组，其特征在于：所述变速系统(6)为齿轮变速箱，齿轮轴4与齿轮变速箱的输入端配合安装，齿轮变速箱的输出端与发电机(7)的输入端建立配合安装。

3.根据权利要求1所述的浮式水动能发电机组，其特征在于：所述变速系统(6)包括第一轴承座(9)、第二轴承座(10)、第一转轴(11)、第二转轴(12)、第一链轮(13)、第二链轮(14)、第三链轮(15)和第四链轮(16)，第一轴承座(9)和第二轴承座(10)的数量均为两个，第一轴承座(9)和第二轴承座(10)均安装在浮排(1)上，第一转轴(11)和第二转轴(12)通过轴承安装在第一轴承座(9)和第二轴承座(10)内，所述第一转轴(11)上安装有第一链轮(13)，第二转轴(12)上安装有第二链轮(14)和第三链轮(15)，所述第一链轮(13)通过第一链条(17)与第二链轮(14)建立安装，所述发电机(7)的输入轴上安装有第四链轮(16)，第三链轮(15)通过第二链条(18)与第四链轮(16)建立安装。

4.根据权利要求1所述的浮式水动能发电机组，其特征在于：所述浮排(1)上加工有多个方形孔(8)，每个方形孔(8)的两侧均设有轴承座(5)，转轮轴(4)依次通过轴承安装在轴承座(5)内，转轮轴(4)上安装有多个转轮(2)，多个转轮(2)与多个方形孔(8)一一对应。

5.根据权利要求4所述的浮式水动能发电机组，其特征在于：所述方形孔(8)的数量为4个、5个或6个。

6.根据权利要求1所述的浮式水动能发电机组，其特征在于：所述浮排(1)上还安装有定位桩柱(19)，定位桩柱(19)上固定有缆索，浮排(1)通过缆索固定在河堤上。

7.根据权利要求1所述的浮式水动能发电机组，其特征在于：所述浮排(1)的下端面上安装有多个浮块(20)，浮块(20)布置在方形孔(8)的左右两侧。

8.根据权利要求1所述的浮式水动能发电机组，其特征在于：所述浮排(1)为方形。

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