CN2218836Y - 双浮筒流水发电装置 - Google Patents

Abstract

一种利用水流动的能量进行发电的双浮筒流水发电装置，它由支架、横联结板、支撑轴、叶轮片、锥形旋转浮筒、发电机、整流器、蓄电池、逆变器组成。双浮筒并列设置并逆向运转使该装置具有良好稳定性；叶轮片联动锥形旋转浮筒、发电机磁极同步运转减化了结构提高了传动效率。蓄电池的负载补偿特性可使电压平稳。具有结构简便和方便实用的特点。适于江河溪流中使用，通常工作流速在每秒1.5米以上。

Description

双浮筒流水发电装置

本实用新型涉及一种利用水流动的能量进行发电的双浮筒流水发电装置，适于江河溪流中使用，它是对现有浮筒式流水发电装置的进一步改进。

在中国专利CN2158926Y中，本发明人已公开了一种浮筒式流水发电装置方案，提供了一种由柱形筒体、锥形旋转浮筒、两组叶轮和支架、轴套、传动轴、升速机构、发电机、水泵组成的浮筒式流水发电装置。该装置利用柱形筒体和锥形旋转浮筒同心位套装放置形成增速腔，具有加速水流速度，保护叶轮正常运转和发电抽水并用的特点。但该增速腔在水流冲击下拉力过大下沉过多而对调速不敏感；传动齿轮和传动带外露在水流中易受泥渣影响而不利于稳定运行；浪涌冲击造成电压波动无法用该装置本身调速机构完全根除。整个装置结构仍较复杂而给使用带来不便。

本实用新型的目的在于避免上述不足而提供一种双浮筒流水发电装置。

图1为本实用新型结构的俯视图示。

图2为本实用新型结构的侧视图示。

图3为本实用新型结构的正视图示。

图4为本实用新型结构的电路原理图示。

本实用新型的任务由如下方案实现：具有支架(7)、横联结板(3)(20)、支撑轴(2)(19)、轴套(1)(18)、叶轮片(10)(12)、锥形旋转浮筒(11)、发电腔(14)、发电机磁极(15)、发电机定子(16)、整流器(23)、蓄电池(24)、逆变器(25)，两组锥形旋转浮筒(11)并列设置构成双浮筒结构，叶轮片(10)(12)设置在锥形旋转浮筒(11)的外沿、其尾端设置一发电腔(14)，发电机磁极(15)设置在该腔的内壁。

根据上述方案，本实用新型的实施例如图1、图2、图3、图4所示，两组叶轮片(10)、(12)设置在锥形旋转浮筒(11)两端外沿，该叶轮在锥形旋转浮筒的浮托下，一部分截面下沉在水流中并受水流冲击而旋转联动该浮筒同步运转；一部分截面浮托在水面上以便该浮筒在浮升或下沉时减少或增大流经叶轮的进水量。轴向叶轮间的距离为叶轮直径的1.5至2倍；叶轮片(10)、(12)的装置角为38至45度。在水流速度一定时，调整叶轮直径或增加叶轮串接数量可以增加功率输出；在叶轮直径一定时，改变水流速度可增加功率输出。

两组锥形旋转浮筒(11)并列设置构成双浮筒结构，其运转方向为逆向运转以利该装置的稳定平衡。双浮筒呈锥形结构有利于减少水阻，保持发电腔(14)具有较大的空间。其锥度一般为5至10度；其长度视叶轮装置数量确定。单个浮筒的浮托力为机组全部重量的2倍。相邻两叶轮的装置位应在同水平线上，其间距一般为5至10厘米。

支撑轴(2)、(19)的一端分别与横联结板(3)、(20)固定，另一端：支撑轴(2)与轴套(1)实施滑动联结；支撑轴(19)经轴套(18)定位并形成滑动联结后直接与发电机定子(16)固定。支撑轴(2)、(19)、轴套(1)、(18)、锥形旋转浮筒(11)和发电机定子(16)要处同一中心位。轴套(1)、(18)分别与锥形旋转浮筒的前盖板和发电腔(14)的后盖板实施固定。该轴套的向水面形成密封结构。

发电腔(14)设置在锥形旋转浮筒(11)的尾端以便增加尾部吃水深度，使浮筒组的首部仰起减少水阻。该腔经联结器(13)与锥形旋转浮筒联结。在联结器(13)的结合部，锥形旋转浮筒(11)和发电腔(14)实施相互独立的密封结构，以防轴套(18)内的密封装置失效进水而使整个装置倾斜或下沉。设置发电腔(14)还有利于发电机结构的组装和检修。

发电机磁极(15)由多极永磁构成以适应低转速的要求，该磁极设置在发电腔(14)的内壁并与发电机定子(16)相对应。磁极的磁对数根据锥形旋转浮筒(11)的转速确定，一般为15至25对极。该定子经支撑轴(19)、横联结板(20)联结形成固定结构。

本实用新型的发电原理是：当叶轮片(10)、(12)受水流冲击旋转，联动锥形旋转浮筒(11)，发电腔(14)、发电机磁极(15)同步运转，发电机定子(16)内的线圈在旋转磁场的作用下产生一交流电源，经导线(17)输出。整流器(23)将交流电源变成直流电源给蓄电池(24)充电，再经逆变器(25)将低压直流电源逆变成市电电源而满足一般用电要求。导线(17)设置在支撑轴(19)的中心位并实施密封；设置两组整流器(23)有利于两组相同的发电机定子(16)在频率不同步的情况下将电源实施并联；发电机定子(16)输出的电压要与蓄电池(24)的电压相适应。蓄电池(24)的容量大小根据需要选择：当蓄电池只作恒压补偿使用时，可选择小容量，一般为10至20安时；当用作蓄能使用时应选择较大容量，一般为100至200安时。

为利于发电装置整体联结，设置一支架(7)，该支架呈菱形结构并设置在双浮筒的中间位。其首端与滤网支撑架(5)，拉板(26)联结，横联结板(3)与拉板(26)实施固定；其尾端与横联结板(20)实施固定。加强板(21)、(22)设置在支架(7)的中部使其保持应有的抗拉强度。该支架的水面上部用来铺设导线，使其沿钢丝(4)输送到岸边；该支架的下部在水流较浅时用来支撑整个装置，使叶轮片(10)(12)不受河床障碍物的影响而正常运转。

由网丝(6)、支撑架(5)、垂直联结板(8)、(9)组成滤网并呈双斜面放置，以利漂流物在水流冲击下自行排除该装置之外。支撑架(5)成方形结构并垂直放置，一端与横联结板(3)的中部联结，另一端将网丝(6)撑出。垂直联结板(8)、(9)与横联结板(3)的两端联结实施对网丝(6)的固定。双斜面的角度一般为35至45度；网丝(6)的间距保持在2至4厘米。

本实用新型在实施发电时稳定电压的任务由如下方案实现：钢丝(4)的两端分别与河床支撑物和拉板(26)联结后形成一牵引夹角，叶轮和浮筒组在动态拉力变化下可以浮升或下沉。当叶轮片(10)、(12)处一较轻负荷时，该叶轮转速加快对水的阻力减小随之动态拉力也减小，两组锥形旋转浮筒(11)浮托整个装置上升而减小流经叶轮片的进水量，使其转速下降，反之则使两组锥形旋转浮筒下沉增大流经叶轮片的进水量而使转速升高，如此反馈可使叶轮组在载任一负荷时其转速稳定在一恒值状态中并使发电机输出的电压也相应稳定在一恒值之中。当浪涌冲击造成转速波动，进而造成发电机输出电压波动时，发电机输出端经整流器(23)与蓄电池(24)联结形成一负载结构，浪涌时转速升高电压也随之升高，蓄电池(24)吸收发电机电能实施充电而降低电压波动的幅度；浪落时转速变慢电压也随之下降，蓄电地释放电能使电压回升。叶轮片(10)、(12)在水流中运转时具有软工作特性即：当充电电流较大即负载较大时，其转速随之下降不会使充电电压过高；反之则使转速加快而使电压回升，因双浮筒在轻载条件下的浮升作用，将电压回升的幅度限制在一定值内。整流器的正向导通特性，使蓄电池的电流不致倒流进发电机定子线圈内，保证了发电机的正常运行。利用叶轮片的软工作特性和蓄电池的负载补偿特性可使逆变器获得一稳定平直的直流电源。

本实用新型以双浮筒构成的发电装置为一单元结构，在需要获取较高电压和较大功率时，只要将多个单元并联或串联使用即可实施。

本实用新型与现有的浮筒式流水发电装置相比，因采用双浮筒并列装置且逆向运转，使其具有良好的稳定性；叶轮片根据负荷大小直接反应拉力大小可提高两组锥形旋转浮筒升沉的灵敏度；叶轮片联动锥形旋转浮筒发电机磁极同步运转，减化了结构，提高了传动效率；采用整流充电结构，有利于多单元并串联使用并使逆变器获得一稳定平直的直流电源；具有结构简单，输出电压平稳和方便实用的特点，适于江河溪流中使用，通常工作的流速在每秒1.5米以上。

Claims (3)

1、一种利用水流动的能量进行发电的双浮筒流水发电装置，具有支架(7)、横联结板(3)(20)、支撑轴(2)(19)、轴套(1)(18)、叶轮片(10)(12)、锥形旋转浮筒(11)、发电腔(14)、发电机磁极(15)、发电机定子(16)、整流器(23)、蓄电池(24)、逆变器(25)，其特征在于：两组锥形旋转浮筒(11)并列设置构成双浮筒结构，叶轮片(10)、(12)设置在锥形旋转浮筒(11)的外沿，其尾端设置一发电腔(14)，发电机磁极(15)设置在该腔的内壁。

2、按权利要求1所述的双浮筒流水发电装置，其特征在于：在横联结板(3)迎水面设置一滤网并呈双斜面放置。

3、按权利要求1所述的双浮筒流水发电装置，其特征在于：在锥形旋转浮筒(11)和发电腔(14)之间设有联结器(13)。

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