專利名稱：使用污水處理工場排出物和水凈化工場排放水進行發(fā)電的漂浮型小型水力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水力發(fā)電裝置，更特別地涉及一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其可以安裝在污水處理工場排出物和水凈化工場排放水的水道中，產(chǎn)生電能。
背景技術(shù)：
對于采用太陽熱、風、地熱、潮汐或該類自然清潔能源發(fā)電模式的研究和開發(fā)工作在積極進展中。然而，這樣的采用太陽熱、風能產(chǎn)生能源的方式需要過多前期投資且需要一個很長資金回收期，并且還有需要依賴氣候來連續(xù)產(chǎn)生能量的問題。一般來說，太陽能的轉(zhuǎn)換率大約12%，風能的平均轉(zhuǎn)換率是20%。這樣的話，與投入相比，很難連續(xù)地產(chǎn)生能源。與前述低效率獲取能量方式相比，江河、溪流、灌溉渠或者類似物中的自然地流動的水力能作為一種新能源被突顯出來。作為采用江河、溪流等產(chǎn)生電能的裝置的參考例子， 韓國實用新型214498、0359794、03四785等等。然而，以上的參考例子在實際發(fā)電時都有局限。也就是說，在江河、溪流等的開闊地段安裝發(fā)電裝置是不容易的，并且由于氣候變化洪水和干旱經(jīng)常發(fā)生，所以維護是不大可能的，效率也是很低的，甚至很難于安裝發(fā)電裝置。因此，小型水力發(fā)電可以在具有水道的設(shè)施中進行，只要水道的水流相對較平穩(wěn)且維護相對容易，甚至在外部環(huán)境改變的情況下。當設(shè)施與水道一起建成后，就有了連接溝渠、進水站、水凈化工場、污水處理工場等等。這些設(shè)施當中，水流保持足夠可用，例如污水處理工場或者進水站和水凈化工場。這種發(fā)電方法，盡管少用，但在使用水瀑(waterfall)情況下是可以使用這種設(shè)施的。因此， 如果只有一點兒或者沒有水瀑就不可能進行發(fā)電。因此，一般需要建造人工提壩或者提防或者溝渠來形成水瀑，以便發(fā)電。前述的方法不僅需要額外的開支，而且在環(huán)境方面也是不受歡迎的。另外，上述參考文件中披露的水力發(fā)電目的是安裝在江河、溪流等的開闊地段，因此不方便應(yīng)用于該水道。然而，如果在使用時對該水力發(fā)電進行改變?nèi)缓髴?yīng)用于該水道的話，會出現(xiàn)很多問題。例如，由于水力渦輪所接觸水表面之處的水位高低是固定的且不會相應(yīng)于水流速度變化，所以很難高效地獲取轉(zhuǎn)動能。同時，如果流速很高或者波浪很大，漂浮構(gòu)件不正常地漂浮，使得水力渦輪傾斜或者搖動。另一方面，如果流速很低，水力渦輪的轉(zhuǎn)動能不可控制，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的電能。除了上面的問題，參考文件中的發(fā)電裝置還有其他多方面的問題，因此商業(yè)化起來有一定難度。如圖1 (a)和(b)所示，一般的污水處理和水凈化工場包括多個一步一步執(zhí)行的工序。這些工序形成多個各種形式的長水道(W. L、waterway)，依據(jù)化學消毒或其他凈化處理等不同目的，形成各種形式的長水道，由此傳送水流。附圖中顯示的很多水道是重復(fù)地配置為嵌入式或者外露式管道。然而，到目前為止，水流已經(jīng)被置于只需小的投入就可以將水流轉(zhuǎn)化成能源的水道中。
4
因此，有必要開發(fā)一些較好利用那些被置于水道中的環(huán)保能源的技術(shù)，來解決在不必提供附加設(shè)備情況下解決現(xiàn)有的漂浮型小型水力發(fā)電裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場排出物和水凈化工場的排放水，使用排放到污水處理工場和水凈化工場的水道中的水流，并產(chǎn)生環(huán)保、穩(wěn)定的電能。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場的排出物和水凈化工場的排放水，其沿一水道流動，該裝置包括多個主體框，主體框安裝在水道的相對的兩側(cè)且自水面上側(cè)往水道底部方向直立固定；一矩形主體板，其水平地安裝在所述多個主體框之間的水道和空區(qū)的中部區(qū)域；一漂浮均勻化單元，其與主體框和主體板連接，安裝有多個被嚙合的齒輪，依據(jù)水位高低上下移動，且平穩(wěn)地浮起所述主體板；一止動單元，通過將主體板滾動地連接到配置在主體框外部水道的相對側(cè)邊，防止主體板被水流從正常位置移開；一對漂浮構(gòu)件，其安裝在主體板下方并將主體板浮起到水面上；一浮高調(diào)節(jié)單元，其通過壓擠有螺紋桿的漂浮構(gòu)件調(diào)整主體板的漂浮高度，所述螺紋桿從漂浮構(gòu)件的上邊部分貫穿漂浮構(gòu)件的主體板；多個水力渦輪，其安裝在所述的一對漂浮構(gòu)件之間的空區(qū)內(nèi)；一流速調(diào)節(jié)板，其水平安裝在水里渦輪下方，板狀外形，并傾斜來調(diào)整作用到水力渦輪上的水流強度；一傾斜度調(diào)節(jié)單元，其連接流速調(diào)節(jié)板和主體板且調(diào)整流速調(diào)節(jié)板的傾斜度，以便流速調(diào)節(jié)板從水平狀態(tài)向水流方向傾斜；一能量傳輸單元，與所述主體板連接且匯集并傳輸水力渦輪的轉(zhuǎn)動能量；一增速齒輪箱，其安裝在主體板的中部區(qū)域，轉(zhuǎn)換從能量傳輸單元傳輸來的轉(zhuǎn)動能量；一發(fā)電機，其與所述的增速齒輪箱嚙合并產(chǎn)生電能；以及一能量控制器，其與所述發(fā)電機的電力線連接并變換電力。所述漂浮均勻化單元可以包括一安裝在主體框靠近主體板一側(cè)的齒條，且有一安裝在主體框上的小齒輪單元與齒條嚙合。所述止動單元包括一位于主體框外部的固定框，該固定框與水道中主體框形狀相同；與固定框連接的軌道導向元件，以及一安裝在主體板上與軌道導向元件相應(yīng)區(qū)域的滾輪。所述浮高調(diào)節(jié)單元包括一下端部連接至漂浮單元頂蓋的螺紋桿，且向主體框的上部延伸；一具有供接納所述螺紋桿的螺母部分的引導元件，固定在主體板上；一位于漂浮構(gòu)件兩相對側(cè)邊的漂浮構(gòu)件導向件；以及一連接在該螺紋桿上端部的轉(zhuǎn)動體。所述流速調(diào)節(jié)板可以進一步包括多個將水流傳送至水力渦輪的輔助板。所述傾斜度調(diào)節(jié)單元可以包括四個與流速調(diào)節(jié)板角部區(qū)域連接的心軸，且貫穿主體板延伸出一預(yù)定長度；一與鄰近心軸相互連接的導向件，其中心區(qū)域具有螺母部分；一插在所述螺母部分內(nèi)且下端部與主體板連接的螺紋桿；以及一連接在心軸下端部的鉸接單元，其與流速調(diào)節(jié)板連接。所述能量傳輸單元包括兩個能量傳輸齒輪，以及一匯集來自能量傳輸齒輪的能量的能量匯集齒輪。該發(fā)電裝置可以進一步包括無線通信裝置，其遠程決定和控制能量控制器的狀態(tài)。
所述多個水力渦輪的形狀可以為圓柱形，與多個葉片連接，且設(shè)有貫穿相對側(cè)面中心部位的轉(zhuǎn)軸。根據(jù)本發(fā)明的示范實施例，本發(fā)明提供一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場排出物和水凈化工場的排放水，使用排放到污水處理工場和水凈化工場的水道中的水流，并產(chǎn)生環(huán)保、穩(wěn)定的電能。特別地，根據(jù)本發(fā)明作出的發(fā)電裝置示范實施例能產(chǎn)生穩(wěn)定和恒定電能，不依賴氣候條件，且由于不必安裝在一開闊地段，跟安裝費用相比，具有低維持和修理成本以及高能量轉(zhuǎn)換效率。


圖1為具有水道的污水處理和水凈化工場的工序流程圖； 圖2為一小型水電發(fā)生裝置的平面布局圖3為所述小型水電發(fā)生裝置的側(cè)視圖； 圖4為所述小型水電發(fā)生裝置的主視圖5為漂浮均勻化(flotage uniformizing)單元和止動單元的平面示意圖6為漂浮均勻化單元和止動單元的側(cè)面示意圖7為漂浮均勻化單元和止動單元的正面示意圖8為能量傳輸單元和水力渦輪的平面示意圖9為所述能量傳輸單元和所述水力渦輪的側(cè)面示意圖10為所述能量傳輸單元和所述水力渦輪的正面示意圖11為浮高調(diào)節(jié)單元的平面示意圖12為所述浮高調(diào)節(jié)單元的側(cè)面示意圖13為所述浮高調(diào)節(jié)單元的正面示意圖14為流速調(diào)節(jié)板和傾斜度調(diào)節(jié)單元的側(cè)面示意圖15為所述流速調(diào)節(jié)板和所述傾斜度調(diào)節(jié)單元的正面示意圖。
具體實施例方式下面參考附圖對本發(fā)明的示范實施例進行詳細描述。圖1為具有水道的污水處理和水凈化工場的工序流程圖；圖2為一小型水電發(fā)生裝置的平面布局圖；圖3為所述小型水電發(fā)生裝置的側(cè)視圖；圖4為所述小型水電發(fā)生裝置的主視圖；圖5為漂浮均勻化單元和止動單元的平面示意圖；圖6為漂浮均勻化單元和止動單元的側(cè)面示意圖；圖7為漂浮均勻化單元和止動單元的正面示意圖；圖8為能量傳輸單元和水力渦輪的平面示意圖；圖9為所述能量傳輸單元和所述水力渦輪的側(cè)面示意圖；圖10為所述能量傳輸單元和所述水力渦輪的正面示意圖；圖11為浮高調(diào)節(jié)單元的平面示意圖；圖12為所述浮高調(diào)節(jié)單元的側(cè)面示意圖；圖13為所述浮高調(diào)節(jié)單元的正面示意圖；圖14為流速調(diào)節(jié)板和傾斜度調(diào)節(jié)單元的側(cè)面示意圖；圖15為所述流速調(diào)節(jié)板和所述傾斜度調(diào)節(jié)單元的正面示意圖。本發(fā)明的一示范實施例包括多個主體框10，主體框安裝在水道的相對兩側(cè)部且自水面上側(cè)往水道底部方向直立固定；一矩形主體板20，其水平地安裝在所述水道和所述多個主體框10之間的空區(qū)的中部區(qū)域；一漂浮均勻化單元30，其聯(lián)接主體框10和主體板
620且使主體板20平穩(wěn)地上下移動；一止動單元40，平穩(wěn)地固定主體板20，不隨水流運動； 一對漂浮構(gòu)件50，其安裝在主體板20下方并將主體板20浮起到水面上；一浮高調(diào)節(jié)單元 60，其與漂浮構(gòu)件50和主體板20聯(lián)接并調(diào)整主體板20的漂浮高度；多個水力渦輪70，其安裝在所述的一對漂浮構(gòu)件50之間的空區(qū)內(nèi)；一流速調(diào)節(jié)板80，其安裝在所述多個水力渦輪70下方；一傾斜度調(diào)節(jié)單元90，其聯(lián)接所述流速調(diào)節(jié)板80和所述主體板20且調(diào)整所述流速調(diào)節(jié)板80的傾斜度；一能量傳輸單元110，與所述主體板20連接且匯集并傳輸所述水力渦輪的轉(zhuǎn)動能量；一增速齒輪箱120，其安裝在主體板20的中央?yún)^(qū)域，轉(zhuǎn)換從能量傳輸單元110傳輸來的轉(zhuǎn)動能量；一發(fā)電機100，其與所述增速齒輪箱120嚙合并產(chǎn)生電能；以及一能量控制器130，其被連接到所述發(fā)電機100的電力線路上并變換電力。根據(jù)本發(fā)明的一示范實施例，該發(fā)電裝置安裝在已有的、不間斷的5 10米水流流速的水道中來發(fā)電，以便恒定地和連續(xù)地產(chǎn)生電能，而不管水流量的變化，從而具有95%或更高的轉(zhuǎn)換效率。而且，即使同樣的多臺發(fā)電裝置重復(fù)地沿水道安裝，能量也能通過能量傳輸單元110高效地傳輸?shù)桨l(fā)電機。而且，所述水力渦輪70通過漂浮均勻化單元30、止動單元40，浮高調(diào)節(jié)單元60，流速調(diào)節(jié)板80以及傾斜度調(diào)整單元90等能被穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動，從而連續(xù)地產(chǎn)生恒定電能。另外，已有的水道可以不作任何改變地使用本發(fā)明的發(fā)電裝置，且沒有必要安裝額外的建筑，從而減少產(chǎn)生電力的成本。為方便起見，在本發(fā)明的示范實施例中，水流流進和流出水道的位置分別稱為入口側(cè)和出口側(cè)。圖2至圖4中，圖右邊是入口側(cè)，圖左邊是出口側(cè)。如圖2至4中所示，主體框10做成形如方柱且被直立固定于水道底部，其中水道的入口側(cè)和出口側(cè)分別安裝兩個，且隔開一定的距離?？梢蕴峁└鄠€主體框10來被牢牢固定。主體框10可以朝著水面上方伸出一充分的長度，主體框下端可以通過小配件或者類似物固定在水道的底部。或者如圖3所示，主體框10可以通過用輔助框15與主體框10 相互系牢的方式來防止主體框10因其重量而移動或被沖走。如果必要，可以在主體框10 的下端或者輔助框15上添附配重(未顯示)。作為替換，可以在相鄰的主體框之間的中部安裝分隔框(未顯示)。主體板20水平安裝在主體框10之間的空區(qū)和水道的中部處。主體板20為矩形形狀且安裝有多個后文描述的零部件單元。主體板20可以有具有某種強度且具有與置于水道兩側(cè)邊的主體框10之間的距離相應(yīng)的寬度的鋼板制成，因此其才能支撐后文將要描述的多個零部件單元的重量。而且，后文將要描述的漂浮構(gòu)件50固定處的區(qū)域被切開，以便漂浮構(gòu)件50容易上下運動。如圖5至7所示，漂浮均勻化單元30包括一安裝在主體框10靠近主體板20 —側(cè)的齒條31，且有一安裝在主體框20上的小齒輪單元與齒條31嚙合。小齒輪單元包括一小齒輪33和一接納該小齒輪33的小齒輪箱35。所述漂浮均勻化單元30供連接主體框10和主體板20，并且通過后文將要描述的漂浮構(gòu)件50使主體板20平穩(wěn)地上下運動。如圖7所示，根據(jù)該示范實施例，兩個小齒輪垂直方向上固定于小齒輪箱35，在預(yù)定的距離處與齒條31嚙合。如果水位上升或者下降，小齒輪33轉(zhuǎn)動從而使主體板20平穩(wěn)地上下運動。在該示范實施例中，使用了兩個小齒輪33來使主體板20平穩(wěn)地上下運動，因應(yīng)水
7位變化，但不局限于使用兩個小齒輪。作為替換，如果必要，使用一個或者不少于三個小齒輪。而且，欲使主體板20上下運動更平穩(wěn)，安裝在水道同一側(cè)的入口側(cè)和出口側(cè)的小齒輪 33可以借助齒輪桿(未顯示)相互連接起來。所述漂浮均勻化單元30用于防止主體板20 因突然加強的水流或大浪被傾斜或者左右運動，且使主體板20平穩(wěn)地上下運動，以便后文將要描述的水力渦輪70的葉片處于與水流表面接觸狀態(tài)下轉(zhuǎn)動。如圖5至7所示，止動單元40被置于出口側(cè)，防止主體板20被水流將其從正常位置沖偏離，從而使漂浮均勻化單元30不承受扭力且正常地工作。止動單元40包括一固定框41，一與該固定框41嚙合的軌道導向元件43，以及一安裝在主體板20上與軌道導向元件43相應(yīng)區(qū)域的滾輪45。如圖5至7所示，固定框41設(shè)于主體框10出口側(cè)外，在水道的相對側(cè)邊，類似主體框10，且固定在水道底部或者與被伸長的輔助框15連接。所述軌道導向元件43垂直地聯(lián)接在固定框41的一側(cè)，與主體板20接觸，且具有一與滾輪45的厚度相應(yīng)的寬度。所述滾輪45固定在主體板20上，以便與軌道導向元件43的位置相適應(yīng)。因此，主體板20不會因為水流作用朝出口側(cè)運動，且通過滾輪45自然地上下運動。根據(jù)一示范實施例，為了達到平穩(wěn)支撐，相對著的固定框41上垂直安裝有兩個滾輪45， 但不限于只有兩個。作為替換，如果必要，可以使用一個或多個滾輪45。在所述主體板20的下方，水流方向的兩相對側(cè)邊配置有具有一預(yù)定長度和預(yù)定厚度的漂浮構(gòu)件50，以便主體板20能夠浮在水面上。所述漂浮構(gòu)件50 —般由輕質(zhì)、防水的泡沫聚苯乙烯制成。許多泡沫聚苯乙烯產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)出來用于漁業(yè)，制成各種不同的形式且售價很低。在該示范實施例中，許多立方形的泡沫聚苯乙烯產(chǎn)品安排成一直線，且相互連接好像其頂部被用蓋板陽包住，因此構(gòu)成漂浮構(gòu)件50。此處，主體板20下方安裝安裝有一對漂浮構(gòu)件50，置于水道的相對兩側(cè)邊。除了泡沫聚苯乙烯，可以使用各種材料例如方形的塑料容器或者類似的物件，只要其具有一定浮力。因為需要與浮高調(diào)節(jié)單元60連接，蓋板 55由具有一定硬度的材料制成，后文將進行描述。容易想到，蓋板55可以使用鋼板制成。如圖11至13中所示，所述浮高調(diào)節(jié)單元60包括一下端部連接于漂浮構(gòu)件50的蓋板55中部區(qū)域的螺紋桿61，且向主體板20的上部伸展；一設(shè)有供接納所述螺紋桿61的螺母部分的導向件63，且固定在主體板20上；一配置在漂浮構(gòu)件50的縱向方向的相對側(cè)邊的漂浮構(gòu)件導向件65 ；以及一連接在螺紋桿61頂部的轉(zhuǎn)動體67。具有這樣的配置時，如果轉(zhuǎn)動體67被轉(zhuǎn)動，漂浮構(gòu)件50沿著漂浮構(gòu)件導向件65向下運動，且主體板20同時向上運動，以致漂浮構(gòu)件50可以平穩(wěn)地漂浮在水面上。如果轉(zhuǎn)動體67沿反方向轉(zhuǎn)動，主體板20 則向下運動。在該示范實施例中，一個漂浮構(gòu)件50上連接有兩個浮高調(diào)節(jié)單元60，以便漂浮構(gòu)件50能平穩(wěn)地上下運動。這樣的操作使得水力渦輪70上下運動，后文將描述。上下移動水力渦輪的目的主要是使水力渦輪70的轉(zhuǎn)動能保持恒定，而不需考慮水流變化。例如，如果水流速度太快，水力渦輪70向下移動并且深深地浸入水中，以便降低水力渦輪70的轉(zhuǎn)動能。另一方面，如果流速速度太慢，水力渦輪70則向上移動且因此水力渦輪70的漿片與水面具有最大的摩擦，從而增加轉(zhuǎn)動能。所述水力渦輪70的漂浮高度可以根據(jù)地點周邊條件進行調(diào)節(jié)，但對于公知的發(fā)電裝置，根據(jù)水流速度來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動能是不容易的。而且，因依賴于水道的位置而流速變化產(chǎn)生的無規(guī)律能量的問題，例如一位置處速度較快而另一位置處流速較慢，可以通過該示范實施
例的浮高調(diào)節(jié)單元60得到解決。如圖8至13所示，所述多個水力渦輪在所述的一對漂浮構(gòu)件50之間的空區(qū)中以規(guī)則的間隔布置。所述水力渦輪70為圓柱形，且其配置有在圓周邊處與水流方向垂直的多個漿片71。所述漿片71具有向水流相反方向彎曲的側(cè)向橫截面輪廓，并使其與水流具有最大的摩擦。在一般條件下，水力渦輪70的高度這樣調(diào)整僅漿片71的某個部分浸入水中，從而與水流具有最大的摩擦且同時有最大的轉(zhuǎn)動能。所述水力渦輪70包括一貫穿兩相對側(cè)面中部區(qū)域的轉(zhuǎn)軸73 ；以及連接在轉(zhuǎn)軸73 兩相對端部的錐齒輪5，從而傳遞水力渦輪70的轉(zhuǎn)動能至能量傳輸單元110，后文將描述。 轉(zhuǎn)軸73的兩端部與能量傳輸單元110的齒輪箱聯(lián)接。在根據(jù)本發(fā)明作出的該示范實施例中，相對于中部區(qū)域而言，入口側(cè)配置有兩個水力渦輪70，出口側(cè)配置有兩個水力渦輪70， 但不局限于此。作為替換，可以設(shè)置一個或多個水力渦輪70。當水流速度太低或者過高，難于獲得水力渦輪70的轉(zhuǎn)動能時，可以使用流速調(diào)節(jié)板80。流速調(diào)節(jié)板80為位于所述多個水力渦輪70下方的一寬板，且還包括多個置于其上表面以有規(guī)律間隔布置的輔助板85，將水流轉(zhuǎn)移給漿片71。輔助板85以一預(yù)定的角度焊接連接或者其他類似方法連接至流速調(diào)節(jié)板80上。如圖14和15所示，傾斜度調(diào)節(jié)單元90包括四個與流速調(diào)節(jié)板80四角區(qū)域連接的心軸91，且貫穿主體板20延伸出一預(yù)定長度；一與鄰近的心軸91相互連接的導向件93， 其中心區(qū)域具有螺母部分；一插在所述螺母部分內(nèi)的螺紋桿95，其具有一連接有轉(zhuǎn)動體97 的上端部，其下端部與主體板20聯(lián)接；以及一連接在心軸91下端部的鉸接單元99，其與流速調(diào)節(jié)板80連接。傾斜度調(diào)節(jié)單元90調(diào)整流速調(diào)節(jié)板80的傾斜度，以便大量的水量可以流到水力渦輪70的漿片71上，從而增加水力渦輪70附近的流速。根據(jù)一示范實施例，入口側(cè)設(shè)置有兩心軸91，出口側(cè)設(shè)置有兩心軸91，但不局限于此。作為替換，在入口側(cè)和出口側(cè)的心軸91的數(shù)量可以增加。因此，如果水流減弱，在入口側(cè)的轉(zhuǎn)動體97轉(zhuǎn)動來使心軸91向下運動，且因此流速調(diào)節(jié)單元80向入口側(cè)下傾。另一方面，如果水流非常強，入口側(cè)的流速調(diào)節(jié)板80向上運動且出口側(cè)的流速調(diào)節(jié)單元80向下運動，從而調(diào)整流速調(diào)節(jié)板80向出口側(cè)下傾。當不可能調(diào)節(jié)水力渦輪70的深度或者水力渦輪70的調(diào)節(jié)深度不夠產(chǎn)生平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動能時，可以使用傾斜度調(diào)節(jié)單元90。當然，水力渦輪70的轉(zhuǎn)動能可以僅僅通過傾斜度調(diào)整單元90來維持恒定，無需調(diào)整水力渦輪70的深度。如圖8至圖10中所示，能量傳輸單元110包括兩個能量傳輸齒輪111，以及一匯集來自能量傳輸齒輪111的能量的能量匯集齒輪113，并傳輸給增速齒輪箱120，后文將會描述。所述能量傳輸單元111用來將連接在水力渦輪70轉(zhuǎn)軸73端部的錐齒輪5的轉(zhuǎn)動能的方向垂直地轉(zhuǎn)換到指向主體板20中央?yún)^(qū)域的方向，且具有不同傳動比的錐齒輪5連接至一齒輪桿。在該示范實施例中，水力渦輪70的相對側(cè)邊共有四個能量傳輸單元111，相對于主體板20的中部，入口側(cè)配置有兩個，出口側(cè)配置有兩個。另外，附加地連接有錐齒輪5用于垂直方向上傳輸能量，其與水力渦輪70的各錐齒輪5嚙合，且進一步，中部區(qū)域的能量匯集部分配置有錐齒輪5，用來進行能量傳遞。為了匯集轉(zhuǎn)動能，入口側(cè)錐齒輪5和出口側(cè)錐齒輪5轉(zhuǎn)向相反。所述能量匯集齒輪113包括連接在齒輪桿下端部且具有某一傳動比的錐齒輪5， 以及一連接在能量匯集齒輪113上端部的轉(zhuǎn)動體，從而將能量傳輸齒輪111的轉(zhuǎn)動能的方向變換成垂直向上。所述能量匯集齒輪113匯集連接在能量傳輸齒輪111端部的錐齒輪 5的轉(zhuǎn)動能，該能量傳輸齒輪安裝在入口側(cè)和出口側(cè)，并通過配置有不同傳動比的錐齒輪5 的齒輪桿將轉(zhuǎn)動能傳遞到上方。所述能量匯集齒輪113的齒輪桿貫穿主體板20并凸伸到上部，并通過密封件(未顯示)、軸承(未顯示)等元件固定在主體板20上。進一步，所述齒輪桿的端部配合有一定尺寸的圓形轉(zhuǎn)動體115。圓形轉(zhuǎn)動體115的轉(zhuǎn)動能通過同步皮帶117 或者類似元件傳遞到增速齒輪箱120。所述錐齒輪5可以包括一適合其用途且具有某個傳動比的齒輪，且該齒輪通過嚴格地計算位置和方向，以便匯集轉(zhuǎn)動能。另外，在有齒輪相互嚙合的地方單獨配置有齒輪箱，從而防止損壞齒輪和外物入侵。在該示范實施例中，水力渦輪70的兩相對側(cè)邊配置有兩個能量傳輸單元110，但不局限于此。作為替換，能量傳輸單元110可以配置在一側(cè)或者對角配置。所述增速齒輪120配置在主體板20中心區(qū)域的頂部，且將配置于能量匯集齒輪 113上圓形轉(zhuǎn)動體115上的同步皮帶117的轉(zhuǎn)動能傳遞配置在增速齒輪箱120內(nèi)的一小轉(zhuǎn)動體上，從而增加轉(zhuǎn)動速度。所述發(fā)電機100配置在增速齒輪箱120附近且將來自增速齒輪箱120的轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化成電能。根據(jù)轉(zhuǎn)動能的量級，選擇能產(chǎn)生各種容量級電力的發(fā)電機100是可能的。根據(jù)本發(fā)明的示范實施例，一漂浮型小型發(fā)電裝置安裝在污水處理工場的污水處理工序之間的水道中和從水凈化工場排出的水中，從而平穩(wěn)和恒定地產(chǎn)生電能，不必考慮氣候條件或者水位。另外，由于該發(fā)電裝置不需要安裝在開闊地段，跟安裝成本相比，其維護和修理成本是很低的且能量轉(zhuǎn)換效率很高。到目前，根據(jù)本發(fā)明，流入污水處理工場和水處理工場的水道的那些水可以轉(zhuǎn)換成新的能量，且能量是環(huán)保清潔的能源，不排放二氧化碳。盡管本發(fā)明在參考實施例及附圖的基礎(chǔ)上進行了描述，但本發(fā)明不只局限于這些實施例和附圖。應(yīng)當理解，各種修改、補充和替換均可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒有偏離本發(fā)明范圍和精神(權(quán)利要求的記載)的情況下作出。
權(quán)利要求
1.一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場排出物和水凈化工場的排放水，所述排出物和排放水沿水道流動，該裝置包括多個主體框，其安裝在水道的相對兩側(cè)且自水面上側(cè)往水道底部方向直立固定； 一矩形主體板，其水平地安裝在所述多個主體框之間的水道和空區(qū)的中部區(qū)域； 一漂浮均勻化單元，其與主體框和主體板連接，安裝有多個被嚙合的齒輪，依據(jù)水位高低上下移動，且平穩(wěn)地浮起所述主體板；一止動單元，通過將主體板滾動地連接到配置在主體框外部水道的相對側(cè)邊，防止主體板被水流從正常位置移開；一對漂浮構(gòu)件，其安裝在主體板下方并將主體板浮起到水面上； 一浮高調(diào)節(jié)單元，其通過壓擠有螺紋桿的漂浮構(gòu)件調(diào)整主體板的漂浮高度，所述螺紋桿從漂浮構(gòu)件的上邊部分貫穿漂浮構(gòu)件的主體板；多個水力渦輪，其安裝在所述的一對漂浮構(gòu)件之間的空區(qū)內(nèi)； 一流速調(diào)節(jié)板，其水平安裝在水里渦輪下方，板狀外形，并傾斜來調(diào)整作用到水力渦輪上的水流強度；一傾斜度調(diào)節(jié)單元，其連接流速調(diào)節(jié)板和主體板且調(diào)整流速調(diào)節(jié)板的傾斜度，以便流速調(diào)節(jié)板從水平狀態(tài)向水流方向傾斜；一能量傳輸單元，與所述主體板連接且匯集并傳輸水力渦輪的轉(zhuǎn)動能量；一增速齒輪箱，其安裝在主體板的中部區(qū)域，轉(zhuǎn)換從能量傳輸單元傳輸來的轉(zhuǎn)動能量；一發(fā)電機，其與所述的增速齒輪箱嚙合并產(chǎn)生電能； 以及一能量控制器，其與所述發(fā)電機的電力線連接并變換電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中漂浮均勻化單元包括一安裝在主體框上靠近主體板一側(cè)的齒條，且有一安裝在主體框上的小齒輪單元與齒條嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述止動單元包括一位于主體框外部的固定框，該固定框與水道中主體框形狀相同；與固定框連接的軌道導向元件；以及一安裝在主體板上與軌道導向元件相應(yīng)區(qū)域的滾輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述浮高調(diào)節(jié)單元包括一設(shè)置有一螺母部分的引導元件，用來接納一螺紋桿，并固定在主體板上；一與主體板連接的漂浮構(gòu)件導向件，位于漂浮構(gòu)件兩相對側(cè)邊，引導所述漂浮構(gòu)件上下運動；以及一連接在該螺紋桿上端部的具有手柄的圓形轉(zhuǎn)動體，且轉(zhuǎn)動所述螺紋桿來壓擠漂浮構(gòu)件，調(diào)整主體板的漂浮高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述流速調(diào)節(jié)板進一步包括設(shè)于其上表面的多個輔助板，板狀結(jié)構(gòu)且往水流方向傾斜翹起，使水流容易被傳送至水力渦輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述傾斜度調(diào)節(jié)單元包括四個與流速調(diào)節(jié)板角部區(qū)域連接的心軸，且貫穿主體板延伸出一預(yù)定長度；一與鄰近心軸相互連接的導向件， 其中心區(qū)域具有螺母部分；一插在所述螺母部分內(nèi)且下端部與主體板連接的螺紋桿；一連接在心軸下端部的鉸接單元，其與流速調(diào)節(jié)板連接；以及一連接在該螺紋桿上端部的具有手柄的圓形轉(zhuǎn)動體，轉(zhuǎn)動所述螺紋桿來調(diào)整流速調(diào)節(jié)板的傾斜度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述能量傳輸單元包括兩個能量傳輸齒輪， 以及一匯集來自能量傳輸齒輪的能量的能量匯集齒輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，進一步包括無線通信裝置，其遠程決定和控制能量控制器的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述多個水力渦輪的形狀可以為圓柱形，與多個葉片連接，且設(shè)有貫穿相對側(cè)面中心部位的轉(zhuǎn)軸。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，不需考慮氣候條件和水位高低，通過將該漂浮型小型水力發(fā)電裝置安裝在污水處理工程各工序之間的水道或者水凈化工場的排放水水道中即可產(chǎn)生穩(wěn)定和恒定電能。另外，由于該發(fā)電裝置不需要安裝在開闊地段，跟安裝成本相比，其維護和修理成本是很低的且能量轉(zhuǎn)換效率很高。到目前，根據(jù)本發(fā)明，流入污水處理工場和水處理工場的水道的那些水可以轉(zhuǎn)換成新的能量，且能量是環(huán)保清潔的能源，不排放二氧化碳。
文檔編號F03B13/00GK102459865SQ201080035821
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者金正泰 申請人:頂尖工程有限公司