CN216198642U - 一种浮箱式水流风光互补发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种浮箱式水流风光互补发电装置，包括使用时半浮于水流中的浮箱，固定设于浮箱上的风力发电机、太阳能光伏板、水流发电组件、充电控制器、蓄电池和逆变器；水流发电组件包括叶轮、水力发电机以及传动件；浮箱包括箱骨架，固定设于箱骨架上的浮板、安装板、方向舵、导流板、杂物拦阻网；风力发电机、太阳能光伏板和水力发电机各自具有的电源输出端均与充电控制器电连接，充电控制器与蓄电池电连接，蓄电池与逆变器电连接，逆变器具有的电源输出端为用户供电。本实用新型整体结构简单，成本较低，安装和使用方便，能有效解决偏僻山区农村、水库和森林单个守护点、偏僻且开发不充分的旅游景点等没有电网供电线路的场合用电的问题。

Description

一种浮箱式水流风光互补发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电装置技术领域，具体涉及一种浮箱式水流风光互补发电装置。

背景技术

充份开发、利用无公害绿色能源以减少二氧化碳排放是当前社会共识。目前，大型水电站、太阳能电站、风电厂等绿色发电厂已为常见，电已经成为经济和社会发展最为基础和重要的不可或缺的一环。虽然我国供电取得了长足的发展和进步，但由于我国幅员辽阔，在很多地广人稀的偏僻山区农村、水库和森林单个守护点、偏僻且开发不充分的旅游景点等场合，电网供电线路布设十分困难，成本极高，因而很多地方仍然没有供电，严重影响人们的生产生活及经济发展。因此，如何利用水流、日照及风力资源，采用低成本、易设置的装置进行发电，是业内亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、成本较低、布设方便、能够有效利用山区自然资源提供小规模供电的浮箱式水流风光互补发电装置。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的浮箱式水流风光互补发电装置，其结构特点是：包括使用时半浮于水流中的浮箱，固定设于上述浮箱上的风力发电机、太阳能光伏板、水流发电组件、充电控制器、蓄电池和逆变器；上述水流发电组件包括利用水流作为动力转动的叶轮、水力发电机以及用于叶轮和水力发电机之间传动的传动件；上述风力发电机、太阳能光伏板和水力发电机各自具有的电源输出端均与充电控制器电连接，充电控制器与蓄电池电连接，蓄电池与逆变器电连接，逆变器具有的电源输出端为用户供电。

进一步的方案是：上述浮箱包括作为安装基础的箱骨架，固定设于上述箱骨架左右两侧的浮板，固定设于箱骨架中后部上端的安装板，固定设于箱骨架后端下方中间处的方向舵，固定设于箱骨架前端上方中间处的锚环，以及设于浮箱前端的杂物拦阻网；上述风力发电机和水流发电组件设于箱骨架上，太阳能光伏板、充电控制器、蓄电池和逆变器固定设于安装板上。

进一步的方案是：上述杂物拦阻网为平面网格状结构件，杂物拦阻网固定设于上述箱骨架的前端面上。

进一步的方案是：上述浮箱还包括在上述箱骨架前端两侧各固定设置1块的导流板，以及在箱骨架下端设置的万向轮。

进一步的方案是：上述杂物拦阻网配设有锥形骨架，杂物拦阻网通过其锥形骨架固定设于上述2块导流板的前端上。

进一步的方案是：上述杂物拦阻网配设有2根旋转轴和2个螺旋桨，2根旋转轴分别可转动地纵向设于上述2块导流板的前端，2个螺旋桨在每根旋转轴的下端各固定设置1个，杂物拦阻网可活动地环绕设置在2根旋转轴上。

进一步的方案是：上述箱骨架为整体呈长方体形的框架结构件，箱骨架由各分上下平行设置的2根前横梁、2根后横梁、2根左侧梁和2根右侧梁以及纵向设置的4根纵梁固定连接组成；上述浮板满铺固定设置在箱骨架的左右两侧；上述方向舵由其前端与箱骨架位于下方的后横梁的中间处固定连接；上述锚环固定设于箱骨架位于上方的前横梁的中间处的前端面上；上述导流板为长方形的板体件，2块导流板在位于前侧的2根纵梁上各固定设置1块，且2块导流板均以其前侧向外侧张开、2块导流板间整体呈倒八字型的方式设置；上述万向轮在箱骨架的下方四个角部各设置1个。

进一步的方案是：上述方向舵配设有2块方向舵加强板，2块方向舵加强板在上述方向舵与箱骨架位于下方的后横梁连接处的左右两侧各固定设置1块。

进一步的方案是：上述水流发电组件的叶轮包括叶轮轴，固定设于上述叶轮轴上的2～5个连接套，分别与各连接套固定连接的3片以上的叶片，以及在上述箱骨架位于上方的左侧梁和右侧梁的前部上各固定设置1个且分别与叶轮轴套接的轴承；上述传动件包括主动链轮、从动链轮和传动链条；主动链轮与叶轮轴伸出于箱骨架的一端固定连接，从动链轮与水力发电机具有的转轴固定连接；传动链条套接于主动链轮和从动链轮之间。

进一步的方案还有：上述叶片上设有与叶片和连接套分别固定连接的叶片加强板。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的浮箱式水流风光互补发电装置，其通过浮箱的结构设计以及将风力发电机、太阳能光伏板和水流发电组件集成于浮箱上，利用水力、太阳能、风能互补协同发电，装置整体结构简单，成本较低，安装和使用方便，能够有效解决现有技术中偏僻山区农村、水库和森林单个守护点、偏僻且开发不充分的旅游景点等没有电网供电线路的场合用电的技术问题。（2）本实用新型的浮箱式水流风光互补发电装置，其在使用时能自浮于水面，不受水面高低及潮涨潮落的影向，始终处于最佳状态的位置上工作，保证发电的可靠性。（3）本实用新型的浮箱式水流风光互补发电装置，其优选设置的杂物拦阻网能够利用水流作为动力，自动清除水中漂浮物以防止其进入浮箱内，从而确保本装置的正常运行及设备安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中的杂物拦阻网采用另一种优选方式时的结构示意图；

图4为图2中的杂物拦阻网采用第二种优选方式时的结构示意图；

图5为本实用新型的电路结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

浮箱1，箱骨架11，浮板12，安装板13，方向舵14，方向舵加强板14-1，锚环15，导流板16，杂物拦阻网17，旋转轴17-1，螺旋桨17-2，万向轮18；

风力发电机2，安装柱21；

太阳能光伏板3，支撑杆31；

水流发电组件4，叶轮41，叶轮轴41-1，连接套41-2，叶片41-3，叶片加强板41-4，轴承41-5，水力发电机42，传动件43，主动链轮43-1，从动链轮43-2，传动链条43-3；

充电控制器5；蓄电池6；逆变器7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

（实施例1）

本实施例中，在进行方位描述时，以图1的左右方向为描述中的前后方向（也即使用时的前后方向），以图1所朝向的方向为描述中的右方，以背对图1所朝向的方向为描述中的左方，图1的上下方向仍为描述中的上下方向。

见图1至图5，本实施例的浮箱式水流风光互补发电装置，其主要由浮箱1、风力发电机2、太阳能光伏板3、水流发电组件4、充电控制器5、蓄电池6和逆变器7组成。

浮箱1主要由箱骨架11、浮板12、安装板13、方向舵14、锚环15、导流板16、杂物拦阻网17和万向轮18组成。

作为一种具体实施方式，箱骨架11为整体呈长方体形的框架结构件，箱骨架11由各分上下平行设置的2根前横梁、2根后横梁、2根左侧梁和2根右侧梁以及纵向设置的4根纵梁固定连接组成。浮板12用于使用时提供浮力使得本装置半浮于水面上，浮板12设有2块，2块浮板12满铺固定设置在箱骨架11的左右两侧。安装板13固定设于箱骨架11中后部的上端面上。方向舵14用于使用时保持本装置的前端始终朝向逆水流方向，方向舵14由其前端与箱骨架11位于下方的后横梁的中间处固定连接。作为优选方式，方向舵14与箱骨架11位于下方的后横梁连接处的左右两侧各固定设置1块方向舵加强板14-1，以增加方向舵14的安装强度。锚环15固定设于箱骨架11位于上方的前横梁的中间处的前端面上，锚环15用于使用时通过配设的缆绳将本装置限制在水流中的设定处。导流板16作为优选方式设置，导流板16为长方形的板体件，导流板16在位于前侧的2根纵梁上各固定设置1块，且2块导流板16均以其前侧向外侧张开、2块导流板16整体呈倒八字型的方式设置，2块导流板16在使用时起着汇流和增加浮箱内水流速度的作用。

参见图2，杂物拦阻网17用于使用时阻拦水流中飘浮杂物进入浮箱内造成堵塞影响水流发电。作为一种具体实施方式，杂物拦阻网17为平面网格状结构件，杂物拦阻网17满铺固定设于箱骨架11的前端面上。

参见图3，作为优选方式，为防止水流中飘浮杂物在杂物拦阻网17上堆积，杂物拦阻网17设有锥形骨架，杂物拦阻网17通过其锥形骨架固定设于2块导流板16的前端上。

参见图4，作为另一种优选方式，为防止水流中飘浮杂物在杂物拦阻网17上堆积，杂物拦阻网17在2块导流板16的前端可活动地设置。具体地，杂物拦阻网17配设有2根旋转轴17-1和2个螺旋桨17-2，2根旋转轴17-1分别可转动地纵向设于2块导流板16的前端，2个螺旋桨17-2在每根旋转轴17-1的下端各固定设置1个，杂物拦阻网17环绕设置在2根旋转轴17-1上，使用时，水流冲击2个螺旋桨17-2使其转动，通过2根旋转轴17-1的传动带动杂物拦阻网17运动，从而将积于杂物拦阻网17前的杂物从两侧甩脱。

万向轮18作为优选方式设置，万向轮18在箱骨架11的下方四个角部各设置1个；万向轮18用于本装置需要设置、搬运过程中便于移动。

显然，浮箱1并不局限于前述结构，其可根据实际使用环境及客观条件，变作双体船式、双浮筒式或单臂水车式等其它结构形式，具体不作详述。

风力发电机2和太阳能光伏板3均为市购件，且均为成熟的现有技术，其结构不作详述，风力发电机2通过配设的安装柱21固定设于箱骨架11位于上方的前横梁的中间处；太阳能光伏板3通过配设的支撑杆31和铰链固定设于浮箱1的安装板13的上端面上。

水流发电组件4包括利用水流作为动力转动的叶轮41、利用水力发电的水力发电机42以及用于实现叶轮41和水力发电机42之间传动的传动件43；使用时通过传动件43的传动，将水流推动的叶轮41的旋转动力传输给水力发电机42旋转发电。

作为一种具体实施方式，叶轮41主要由叶轮轴41-1、固定设于叶轮轴41-1上的2～5个连接套41-2、分别与各连接套41-2固定连接的3片以上的叶片41-3、在箱骨架11位于上方的左侧梁和右侧梁的前部上各固定设置1个且分别与叶轮轴41-1套接的轴承41-5组成；各叶片41-3间均匀间隔设置。优选地，各叶片41-3上设有与叶片41-3和连接套41-2分别固定连接的叶片加强板41-4，叶片加强板41-4用于增加叶片的机械强度。

水力发电机42为市购件，水力发电机42固定安装在浮箱1的箱骨架11上，水力发电机42具有转轴。

作为一种具体实施方式，传动件43主要由主动链轮43-1、从动链轮43-2和传动链条43-3组成；主动链轮43-1与叶轮轴41-1伸出于箱骨架11的一端固定连接从而可随动于叶轮轴41-1的转动，从动链轮43-2与水力发电机42的转轴固定连接；传动链条43-3分别与主动链轮43-1和从动链轮43-2套接实现主动链轮43-1和从动链轮43-2间的传动。

充电控制器5、蓄电池6和逆变器7均为市购的防水型件，其结构和功能不作详述。充电控制器5、蓄电池6和逆变器7分别固定安装在浮箱1的安装板13上。

参见图5，前述的风力发电机2、太阳能光伏板3和水流发电组件4的发电机42各自具有的电源输出端分别与充电控制器5具有的电源输入端电连接，充电控制器5具有的电源输出端与蓄电池6的电源输入端电连接，蓄电池6的电源输出端与逆变器7具有的电源输入端电连接，使用时，逆变器7输出AC220V交流电为用户供电。

本实施例的浮箱式水流风光互补发电装置，其在使用时，将其置于需要供电区域内的江、河、溪流中水流相对较湍急处，浮箱1使得本装置半浮于急湍的水流中，通过锚环15利用配设的缆绳将本装置限制在水流中的设定处。湍急的水流驱动水流发电组件4的叶轮41转动，叶轮41的转动通过传动件43的传动，将水流推动的叶轮41的旋转动力传输给水力发电机42旋转发电，方向舵14在使用过程中保持本装置的前端始终朝向逆水流方向并且使其与水流处于同一直线上，以提高水流的利用系数；同时风力发电机2和太阳能光伏板3同步工作发电，水力发电机42、风力发电机2和太阳能光伏板3所发电能经充电控制器5处理后输出给蓄电池6存储，蓄电池6存储的电能经逆变器7转换为AC220V电源为周边用户供电。

由前述可知，本实施例的浮箱式水流风光互补发电装置，其通过浮箱1的结构设计以及将风力发电机2、太阳能光伏板3和水流发电组件4集成于浮箱1上，利用水力、太阳能、风能互补协同发电，装置整体结构简单，安装和使用方便，成本较低，能够有效解决偏僻山区农村、水库和森林单个守护点、偏僻且开发不充分的旅游景点等没有电网供电线路的场合用电的技术问题；并且，本装置在使用时能自浮于水面，不受水面高低及潮涨潮落的影向，始终处于最佳状态的位置上工作，保证发电的可靠性；此外，本装置优选设置的杂物拦阻网能够利用水流作为动力，自动清除水中漂浮物以防止其进入浮箱内，从而确保本装置的正常运行及设备安全。

以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：包括使用时半浮于水流中的浮箱，固定设于所述浮箱上的风力发电机、太阳能光伏板、水流发电组件、充电控制器、蓄电池和逆变器；所述水流发电组件包括利用水流作为动力转动的叶轮、水力发电机以及用于叶轮和水力发电机之间传动的传动件；所述风力发电机、太阳能光伏板和水力发电机各自具有的电源输出端均与充电控制器电连接，充电控制器与蓄电池电连接，蓄电池与逆变器电连接；逆变器具有的电源输出端为用户供电。

2.根据权利要求1所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述浮箱包括作为安装基础的箱骨架，固定设于所述箱骨架左右两侧的浮板，固定设于箱骨架中后部上端的安装板，固定设于箱骨架后端下方中间处的方向舵，固定设于箱骨架前端上方中间处的锚环，以及设于浮箱前端的杂物拦阻网；所述风力发电机和水流发电组件设于箱骨架上，太阳能光伏板、充电控制器、蓄电池和逆变器固定设于安装板上。

3.根据权利要求2所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述杂物拦阻网为平面网格状结构件，杂物拦阻网固定设于所述箱骨架的前端面上。

4.根据权利要求2所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述浮箱还包括在所述箱骨架前端两侧各固定设置1块的导流板，以及在箱骨架下端设置的万向轮。

5.根据权利要求4所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述杂物拦阻网配设有锥形骨架，杂物拦阻网通过其锥形骨架固定设于所述2块导流板的前端上。

6.根据权利要求4所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述杂物拦阻网配设有2根旋转轴和2个螺旋桨，2根旋转轴分别可转动地纵向设于所述2块导流板的前端，2个螺旋桨在每根旋转轴的下端各固定设置1个，杂物拦阻网可活动地环绕设置在2根旋转轴上。

7.根据权利要求4所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述箱骨架为整体呈长方体形的框架结构件，箱骨架由各分上下平行设置的2根前横梁、2根后横梁、2根左侧梁和2根右侧梁以及纵向设置的4根纵梁固定连接组成；所述浮板满铺固定设置在箱骨架的左右两侧；所述方向舵由其前端与箱骨架位于下方的后横梁的中间处固定连接；所述锚环固定设于箱骨架位于上方的前横梁的中间处的前端面上；所述导流板为长方形的板体件，2块导流板在位于前侧的2根纵梁上各固定设置1块，且2块导流板均以其前侧向外侧张开、2块导流板间整体呈倒八字型的方式设置；所述万向轮在箱骨架的下方四个角部各设置1个。

8.根据权利要求7所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述方向舵配设有2块方向舵加强板，2块方向舵加强板在所述方向舵与箱骨架位于下方的后横梁连接处的左右两侧各固定设置1块。

9.根据权利要求7所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述水流发电组件的叶轮包括叶轮轴，固定设于所述叶轮轴上的2～5个连接套，分别与各连接套固定连接的3片以上的叶片，以及在所述箱骨架位于上方的左侧梁和右侧梁的前部上各固定设置1个且分别与叶轮轴套接的轴承；所述传动件包括主动链轮、从动链轮和传动链条；主动链轮与叶轮轴伸出于箱骨架的一端固定连接，从动链轮与水力发电机具有的转轴固定连接；传动链条套接于主动链轮和从动链轮之间。

10.根据权利要求9所述的浮箱式水流风光互补发电装置，其特征在于：所述叶片上设有与叶片和连接套分别固定连接的叶片加强板。

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