CN2270819Y - 万向水动力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于利用水力进行发电的装置。水轮的转子由可以来回摆动的弹性叶栅及其圆环形固定框架构成，使转子能够在定向流动的或方向不定、来回流动的水力作用下产生定向转动，水轮采用固定式的或漂浮式的托台来支持，并能维持转矩平衡，托台上置发电系统与水轮相连。因此可以置于江河海洋中的水面上利用波浪、潮汐、急流等进行发电(例如作为航标灯电源)，使水力资源的利用范围得以扩大。

Description

万向水动力发电装置
本实用新型属于利用水力进行发电的装置，尤其是能够利用方向不定的水流或波浪等进行发电的装置。
目前已有的水力发电装置都是利用定向流动的水来推动固定安装的水轮转动，它们对水的波动、浪潮、急流等方向不定、来回流动的水流无法利用。例如航标灯上使用的电源就只能采用蓄电池，而没有合适的发电装置。
本实用新型的目的在于提供一种万向水动力发电装置，它能够利用方向不定的水流进行发电，可作为航标灯等的电源使用。
本实用新型的结构包括水轮、托台和发电系统，水轮的转子由弹性叶栅和圆环形固定框架构成，弹性叶栅的叶片通过弹性元件连接于固定轴上，轴的两端安装于固定框架上，使叶片沿固定框架作环形同向均匀排列形成叶栅；水轮位于托台的下方，水轮的转轴穿过托台、与置于托台上方的发电系统相连。
水轮的转子可以由直径相等的固定框架同轴相连而成圆柱状、叶片沿圆柱面轴向安装形成圆柱形叶栅；也可以由直径不等的固定框架同心相连而成圆片状、叶片沿圆平面径向安装形成圆片形叶栅；或者圆柱形与圆片形的叶栅同轴相连，同时使用。
托台可以是带浮筒的平台，此时将转向相反的水轮及其发电系统成对地安装其上；或者在托台下安装与水轮转子转向相反的平衡转子，并在转轴的末端加装牵引架。
附图1，水轮转子结构示意图；
附图2，本实用新型的结构示意图；
附图3，成对并列联结时的结构示意图；
附图4，安装平衡转子时的结构示意图。
下面结合附图及实施例对本实用新型作详细说明。
本实用新型的关键在于水轮及其托台。水轮采用由弹性叶栅和圆环形固定框架构成的转子作受力件：叶栅的叶片1通过弹性元件连接于固定轴2上，可以绕固定轴作来回摆动，无论受到向左或向右方向的水流作用，始终产生一个沿叶片初始位置指向固定轴的分力；将叶片的固定轴两端安装于圆环形固定框架3上，使叶片沿固定框架作环形同向均匀排列，即叶片的头尾相接(不相互重叠，以免产生干扰)、按同一旋转方向均匀排列从而形成叶栅，则前述分力始终沿固定框架的切线方向，使框架及其叶栅朝固定方向转动。叶片的截面最好采用流线形的，以减小转动时的阻力。另外，由于叶片支点是弹性的，随着转速的增大，叶片的攻角会减小，这样F1也会随之减小，转动力矩亦减小，即转子还具有无级调速的功能。将该转子悬置在水中即可用于发电：水轮的转轴4穿过置于水面上的托台5、与托台上方的发电系统相连，该发电系统可包括增速机构6、发电机7、蓄电池8、逆流断电保护器9等几个基本部件。因水轮的转速一般不高，所以通过齿轮增速机构与发电机轴相连，发电机发出的电力输出给蓄电池进行储备和稳压，蓄电池与发电机之间有逆流断电保护器以防止发电不足时蓄电池的电流烧坏发电机。
水轮的转子可以由直径相等的固定框架同轴相连而成圆柱状，这时框架之间是平行等距的，叶片可设计为矩形或与其近似的形状，沿圆柱面轴向安装形成圆柱形叶栅，以承受径向的水流；也可以由直径不等的固定框架同心相连而成圆片状，这时框架之间是环形等距的，叶片可设计为扇形或与其近似的形状，沿圆平面径向安装形成圆片形叶栅，以承受轴向的水流；将圆柱形的与圆片形的叶栅同轴相连，即同时使用，就可以承受各个方向的水流了。它们各自还可进行串联组合，如沿轴向将圆柱形的串联若干层或沿径向将圆片形的串联若干圈，以增加受力面积，使发出的电力增强。
当上述发电装置安装在岸边等易于固定的场所时，托台可制作成固定式的。但在很多情况下是难以对其固定的，这时要将托台制作成漂浮式的，即托台为带浮筒的平台，通过绳索、锚链等将其固定在水下的任何坚体(如礁石)上，对其进行牵引定位。这时因水轮转子的转动会使整个装置不平衡，要有一个反向平衡力矩来使其稳定，为此可以采取以下两种方式：一是将本实用新型成对并列联结，也就是将转向相反的两组(或若干组)水轮及其发电系统成对地安置在一个大托台上，或分别安置在两个(或若干个)连在一起的小托台上，使转动力矩平衡，发出的电力也可以并接到一个蓄电池中；二是在托台下安装一个与水轮转子转向相反的平衡转子10，即平衡转子也由弹性叶栅和圆环形固定框架构成，但平衡转子的叶栅安装方向与水轮转子的叶栅安装方向相反，其固定框架与托台连为一体，使托台与水轮转子之间产生反向转动，这样既有了平衡力矩，又不影响发电系统工作。托台可作成本身为浮筒式的(如附图4所示)。转轴的末端还要加装由轴承、外套筒及拉环等组成的牵引架11，外套筒及拉环不会随着转子而转动，用于连接定位绳索、锚链等。
综上所述，由于本实用新型采用了由弹性叶栅及其固定框架所构成的转子作水轮的受力件，使得水轮既可由定向流动的水流来推动，也可由方向不定、来回流动的水流来推动；并且采用了固定的或漂浮的托台来支持水轮及其发电系统，因此可以置于江河海洋中利用水的流动和波浪运动等进行发电。例如可以将它作为航标灯的电源或进行潮汐发电等，给航标灯的使用带来便利，也使水力资源的利用范围得到扩大。

Claims (6)

1.一种万向水动力发电装置，包括水轮、托台和发电系统，其特征在于水轮的转子由弹性叶栅和圆环形固定框架构成，弹性叶栅的叶片(1)通过弹性元件连接于固定轴(2)上，轴的两端安装于固定框架(3)上，使叶片沿固定框架作环形同向均匀排列形成叶栅；水轮位于托台(5)的下方，水轮的转轴(4)穿过托台、与置于托台上方的发电系统相连。
2.如权利要求1所述的万向水动力发电装置，其特征在于转子由直径相等的固定框架同轴相连而成圆柱状、叶片沿圆柱面轴向安装形成圆柱形叶栅。
3.如权利要求1所述的万向水动力发电装置，其特征在于转子由直径不等的固定框架同心相连而成圆片状、叶片沿圆平面径向安装形成圆片形叶栅。
4.如权利要求1所述的万向水动力发电装置，其特征在于转子既由直径相等的固定框架同轴相连而成圆柱状、叶片沿圆柱面轴向安装形成圆柱形叶栅，也由直径不等的固定框架同心相连而成圆片状、叶片沿圆平面径向安装形成圆片形叶栅，该圆柱形与圆片形叶栅同轴相连。
5.如权利要求1、2、3、4之一所述的万向水动力发电装置，其特征在于托台为带浮筒的平台，将转向相反的水轮及其发电系统成对地安装在其上。
6.如权利要求1、2、3、4之一所述的万向水动力发电装置，其特征在于托台下安装与水轮转子转向相反的平衡转子(10)，并在转轴的末端加装牵引架(11)。
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