一種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置，其包括：具有多個葉片（3）的水車，各葉片（3）可與水車的中心軸（4）同步旋轉；通過鏈條（5）連接中心軸鏈輪（9）、輔助鏈輪（13）和葉片軸鏈輪（7）；中心軸鏈輪（9）和中心軸軸承套（10）連為一體固定在基礎座（16）上；可與水車的中心軸（4）同步旋轉的提速齒輪箱（18）；和發(fā)電機組（19），多個葉片（3）接受流水沖擊后帶動水車中心軸（4）轉動，動能通過提速齒輪箱（18）傳遞到發(fā)電機組（19），實現(xiàn)水力發(fā)電，其特征在于，所述多個葉片（3）以垂直于流水平面（20）的方式被安裝在水車上，使得各葉片（3）在流水沖擊下被驅動并且始終保持葉片（3）垂直于流水平面（20）。
【專利說明】—種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置，是一種用鏈條來同步垂直水車葉片的水車發(fā)電裝置，特別是一種葉片以始終保持垂直于流水平面的方式圍繞水車中心軸旋轉的水車發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]當前，開發(fā)清潔可再生能源是人類發(fā)展需求的必然趨勢。水能是綠色可再生資源，將其開發(fā)利用具有重大意義。目前開發(fā)水能的方式一般是建設水電站，利用高效率的水輪機來轉換水能，但它對選址有一定的要求，例如對于一些零散低水頭的溪流就無法利用，如果在零散的溪流上建設水壩提高水頭，則經(jīng)濟性較差(建設水壩存在破壞環(huán)境、投資成本較大、建設工期較長等缺點此外，過多的電力通常是利用抽水蓄能技術存儲，即從下游水庫抽水到上游水庫，當電力需求大時，再從上游水庫中放水發(fā)電，以滿足供電需求。這種建造水庫的工程的缺點是，造成了土地的損失，缺乏靈活性。同樣，對于低水頭的潮汐能利用，目前的方法也是采用建設水壩及高效率的水輪機，對選址也存在較大潮差的要求。而對一些分散的較低潮差的地址，其建設潮汐能電站的經(jīng)濟性就更差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]如何經(jīng)濟性地利用這些零散溪流的流水動能和分散的低潮差的潮汐能，本實用新型提供了一種經(jīng)濟性地開發(fā)低水頭流水發(fā)電的技術解決方案。本實用新型是一種采用基于新型水車結構的水能發(fā)電技術方案所研制出來的發(fā)電裝置，它包括水車裝置、提速齒輪箱、發(fā)電機組等部件。水車裝置由兩個架輪，多個葉片，多個葉片鏈輪，兩個輔助鏈輪，一個中心軸，一個中心軸鏈輪和連接葉片鏈輪、輔助鏈輪與中心軸鏈輪的鏈條組成；發(fā)電機組由發(fā)電機、整流逆變模塊和自動調節(jié)負載、自動對電瓶充放的電路模塊組成。當流水正面沖擊水車葉片時，葉片經(jīng)架輪產(chǎn)生力矩，力矩使中心軸轉動，中心軸旋轉帶動提速齒輪箱工作，提速齒輪輸出一個適應發(fā)電機范圍的轉速，由發(fā)電機產(chǎn)生特征電壓，特征電壓經(jīng)調控器識別后，對負載或電瓶做出調整策略，最后由發(fā)電機組輸出一個穩(wěn)定的電壓和電流。本實用新型的水車發(fā)電裝置可以克服現(xiàn)有技術的缺點，其不需要構造堤壩以提高水位，而且只要有水流動的地方均可建立，工程簡易、投產(chǎn)快速，如此可以經(jīng)濟方便地達到利用零散溪流的流水動能和分散的低潮差的潮汐能的目的。本實用新型的水車發(fā)電裝置可大可小、造價低、收益快、而且堅固、耐久和安全，適應于沿海和江河附近地區(qū)，經(jīng)濟效益顯著。
[0004]本實用新型提供了一種用鏈條來同步垂直水車葉片的應用于低水頭水力發(fā)電的水車輪發(fā)電裝置，其包括:具有多個葉片的水車，各葉片可與水車的中心軸同步旋轉；通過鏈條連接中心軸鏈輪、輔助鏈輪和葉片軸鏈輪；中心軸鏈輪和中心軸軸承套連為一體固定在基礎座上；可與水車的中心軸同步旋轉的提速齒輪箱；和發(fā)電機組，通過提速齒輪箱將動能傳遞到發(fā)電機組，實現(xiàn)水力發(fā)電，其特征在于，所述多個葉片以垂直于流水平面的方式被安裝在水車上，經(jīng)鏈條同步作用，使得各葉片始終保持垂直于流水面地帶動中心軸轉動，使水車葉片能承受任意大小任意方向的水流力沖擊而不會自轉。
[0005]此外，在各葉片中下部成一體地設置有平行于中心軸的葉片軸，所述葉片軸是沿葉片軸向分別從左和右端部向中部的每個隔間逐級增加厚度的圓管，其和每個隔間及間隔板焊接固定。所述水車左右兩側分別設置有邊數(shù)與葉片的數(shù)目相同的多邊形架輪，其中，所述架輪具有多個連接臂在多邊形頂點處順序連接在葉片軸的端部上，使得架輪可以所述中心軸的軸線為旋轉中心旋轉。所述輔助鏈輪安裝在架輪連接臂的輔助鏈輪軸承套上，所述葉片軸鏈輪安裝在葉片軸上，所述中心軸鏈輪安裝在中心軸上，三者旋轉的中心軸互相平行，并且三者鏈輪平面部分處于同一個平面內(nèi)，以保證嚙合的鏈條在傳動的過程中不會脫落，其特征在于，所述鏈輪用鏈條連接，中心軸鏈輪安裝在水車中心軸上，輔助鏈輪安裝在架輪連接臂的輔助鏈輪軸承套上，葉片軸鏈輪順序安裝在架輪多邊形頂點處的葉片軸上，用鏈條嚙合中心軸鏈輪、輔助軸鏈輪和架輪多邊形頂點處的葉片軸鏈輪，葉片軸鏈輪經(jīng)鏈條約束與輔助鏈輪成反向轉動，中心軸鏈輪經(jīng)鏈條約束與輔助鏈輪成反向轉動，葉片軸鏈輪與中心軸鏈輪經(jīng)過鏈條的嚙合傳動后成同步轉向，各葉片軸鏈輪轉動的角度大小相同，與鏈條在中心軸鏈輪上轉動的角度大小也相同，其中，中心軸鏈輪和葉片軸鏈輪的直徑大小和相關特性參數(shù)要一致，鏈條嚙合鏈輪轉動要求在同一個平面內(nèi)，中心軸鏈輪要和中心軸軸承套連為一體固定在基礎座上。葉片垂直于流水平面接受流動水的沖擊，多個水車葉片帶動水車中心軸轉動，動力從中心軸輸出經(jīng)提速齒輪箱傳動，將動能傳遞到發(fā)電機組，通過發(fā)電機組將動能轉換成電能，由輸電線送外并網(wǎng)，提供電力應用。
[0006]在上述的水車發(fā)電裝置中，水車葉片的數(shù)目為8至21個。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0008]圖1是本實用新型的水車發(fā)電裝置的一個實施例的示意圖。
[0009]圖2是圖1中所示的用鏈條來垂直水車葉片的原理圖。
[0010]圖3是圖1中所示的水車葉片以及與葉片軸鏈輪相連的示意圖。
[0011]圖中1.架輪，2.架輪連接臂，3.葉片，4.中心軸，5.鏈條，6.葉片軸，7.葉片軸鏈輪，8.葉片軸軸承套，9.中心軸鏈輪，10.中心軸軸承套，11.隔板，12.隔間，13.輔助鏈輪，14.輔助鏈輪軸，15.輔助鏈輪軸承套，16.基礎座，17.基礎座支架，18.提速齒輪箱，19.發(fā)電機組,20.流水平面,21.河床底面。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0013]圖1所描述的為本實用新型的用鏈條(5)來同步垂直水車葉片(3)的水車發(fā)電裝置的一個實施例。下面結合圖1至圖8中所示的附圖標記進行說明。該水車發(fā)電裝置具有多個葉片(3)，各葉片(3)可與水車的中心軸(4)同步旋轉，其中所述多個葉片(3)以垂直于流水平面(20)的方式被安裝在水車上，所述架輪(I)具有多個連接臂(2)在多邊形頂點處順序連接在中心軸(4)的端部上，所述中心軸(4)軸向垂直于架輪(I)平面，架輪(I)可以所述中心軸(4)的軸線為旋轉中心旋轉。所述中心軸(4)端部各連接一個中心軸軸承套(10)，該中心軸軸承套(10)安裝有中心軸鏈輪(9)，所述架輪連接臂(2)上固定安裝一個輔助鏈輪軸承套（15)，該輔助鏈輪軸承套（15)上安裝有一個輔助鏈輪（13)，該輔助鏈輪（13)通過鏈條（5 )與中心軸鏈輪（9 )連接，所述葉片（3 )的葉片軸（6 )兩端安裝有葉片軸鏈輪（7 )，通過鏈條（5)與輔助鏈輪（13)連接。所述鏈條（5)按順序嚙合葉片軸鏈輪（7)、中心軸鏈輪
(9)和輔助鏈輪（13)，所述中心軸鏈輪（9)、輔助鏈輪（13)和葉片軸鏈輪（7)的中心軸線互相平行，中心軸鏈輪（9)和葉片軸鏈輪（7)直徑大小一致，葉片軸鏈輪（7)在架輪（I)的平行平面上經(jīng)鏈條（5)的約束作用下圍繞自身的軸線旋轉，使得各葉片（3)在流水作用下被驅動并且始終保持葉片（3)垂直于流水平面（20)。所述中心軸軸承套（10)與中心軸鏈輪
(9)成一體的安裝于基礎座（16)上，所述基礎座（16)通過基礎座支架（17)安裝于應用實施例的河道上。所述葉片（3)垂直于流水平面（20)接受流動水的沖擊，多個水車葉片（3)帶動水車中心軸（4)轉動，動力從中心軸（4)輸出經(jīng)提速齒輪箱（18 )傳動，將動能傳遞到發(fā)電機組（19)，通過發(fā)電機組（19)將動能轉換成電能，由輸電線送外并網(wǎng)，提供電力應用。
[0014]圖2描述了用鏈條（5)來垂直水車葉片（3)的原理圖。在各葉片（3)中下部成一體地設置有平行于中心軸（4)的葉片軸（6)，所述水車（3)左右兩側分別設置有邊數(shù)與葉片
(3)的數(shù)目相同的多邊形框架的架輪（1)，其中架輪（I)具有多個連接臂（2)，在多邊形頂點處順序連接在葉片軸（6)端部的葉片軸軸承套（8)上，所述葉片（3)、葉片軸（6)與葉片軸鏈輪（7)成一體的安裝在葉片軸軸承套（8)中的軸承中。所述中心軸軸承套（8)起到固定支撐水車安裝位置的作用，所述架輪（I)的中心軸（4)從中心軸軸承套（8)中的軸承中穿過，在中心軸軸承套（8 )焊接上腳撐，將其安裝于基礎座（16 )上。所述用鏈條（4)來垂直水車葉片（3)的方法在于，輔助鏈輪（13)安裝在架輪連接臂（2)上的輔助鏈輪軸承套（15)中，中心軸鏈輪（9)安裝在水車中心軸（4)上，葉片軸鏈輪（7)順序安裝在架輪（I)多邊形頂點處的葉片軸（6 )上，用鏈條（5 )嚙合中心軸鏈輪（9 )、輔助鏈輪（13 )和架輪（I)多邊形頂點處的葉片軸鏈輪（7)，葉片軸鏈輪（7)用鏈條（5)與輔助鏈輪（13)約束成反向轉動，中心軸鏈輪（9)經(jīng)鏈條（5)約束與輔`助鏈輪（13)成反向轉動，鏈條（5)嚙合鏈輪的形式成“凹”字型，中心軸鏈輪（9)與葉片軸鏈輪（7)經(jīng)過鏈條（5)的嚙合傳動后成同步轉向，其中，中心軸鏈輪（9)和葉片軸鏈輪（7)的直徑大小和相關特性參數(shù)要一致，鏈條（5)嚙合鏈輪轉動要求在同一個平面內(nèi)，中心軸鏈輪（9 )要和中心軸軸承套（10 )連為一體固定在基礎座（16 )上，如此,水車葉片（3 )始終保持垂直于流水平面（20 )地帶動中心軸（4)轉動，使水車葉片（3 )能承受任意大小任意方向的水流力沖擊而不會自轉，從而最大效率地利用流水動能。所述鏈條（5)安裝方法在于，先將多個葉片總成件相間順序地安裝在架輪（I)上，鏈條（5)按“凹”字型嚙合到鏈輪上，而后按順序調整每個葉片總成件的葉片（3)至垂直于流水平面的方向，接著用螺母鎖緊葉片軸（6)端部的鏈輪（5)和葉片軸（6)。
[0015]圖3描述了水車葉片（3)的構造和葉片軸鏈輪（7)與葉片（3)連接的示意圖。所述葉片（3)采用“C”型壓制，“C”型壓制的弧度大小按應用實例中的流速大小確定，一般地，流速為3m/s對應的“C”型壓制弧度大小為π/6，葉片（3)自左到右均分成多個隔間（12)，一般地，隔間（12)橫向大小為葉片（3)自上到下的寬度的110%，兩個隔間（12)之間用隔板
(11)分開，隔板（11)厚度為隔間（12)橫向大小的1/100，特別的，葉片（3)左右兩端的隔板（11)厚度為中間部分隔板（11)的2倍，葉片（3)自上到下均等地用鋼筋橫向加固在隔板（11)上。所述葉片軸（6)是沿葉片（3)軸向分別從左和右端部向中部的每個隔間（12)逐級增加厚度的圓管，葉片軸（6)安裝的位置在葉片（3)自上到下的2/3處，如此可以避免葉片(3)吃水時的沖擊力矩過大致使鏈條(5)脫落。所述葉片軸鏈輪(7)安裝在葉片軸(6 )的左右端部，于葉片軸軸承套(8 )的外側，葉片軸(6 )左右端部加工成錐度軸頭，錐度軸頭外端加工有螺紋，葉片軸鏈輪(7)內(nèi)部加工成錐度軸孔，而后安裝在錐度軸頭上，使用螺母緊固件于錐度軸頭外端鎖緊葉片軸鏈輪(7)和葉片軸(6)，使得兩者連為一體，保證葉片
(3)受力矩轉動時兩者不打滑，葉片(3)和葉片軸(6)通過焊接也連為一體，葉片(3)、葉片軸(6)、葉片軸鏈輪(7)三者連為一體后通過軸承安裝在架輪多邊形頂點處的葉片軸軸承套(8)中，所述葉片軸軸承套(8)焊接在架輪連接臂(2)的端部上。所述水車葉片(3)的數(shù)目可以為8至21個，最佳優(yōu)選的為10至14個，水車葉片(3)的寬度與長度可根據(jù)所安置的水道深度及寬度計算，葉片(3)的數(shù)目以及葉片(3)之間的距離以水車旋轉時葉片(3)之間不會相碰為宜。
【權利要求】
1.一種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置，其包括:具有多個葉片(3)的水車，各葉片(3)可與水車的中心軸(4)同步旋轉；通過鏈條(5)連接中心軸鏈輪(9)、輔助鏈輪(13)和葉片軸鏈輪(7);中心軸鏈輪(9)和中心軸軸承套(10)連為一體固定在基礎座(16)上；可與水車的中心軸(4)同步旋轉的提速齒輪箱(18);和發(fā)電機組(19)，通過提速齒輪箱(18)將動能傳遞到發(fā)電機組(19)，實現(xiàn)水力發(fā)電，其特征在于，所述多個葉片(3)以垂直于流水平面(20)的方式被安裝在水車上，在各葉片(3)中下部成一體地設置有平行于中心軸(4)的葉片軸(6)，所述水車左右兩側分別設置有邊數(shù)與葉片(3)的數(shù)目相同的多邊形架輪(1)，其中，所述架輪(I)具有多個連接臂(2)在多邊形頂點處順序連接在葉片軸(6)的端部上，使得架輪(I)可以所述中心軸(4)的軸線為旋轉中心旋轉，所述葉片軸鏈輪(7)安裝在葉片軸(6)上，所述中心軸鏈輪(7)安裝在中心軸(4)上，所述輔助鏈輪(13)安裝在架輪連接臂(2)的輔助鏈輪軸承套(15)上，三者旋轉的中心軸(4)互相平行，使得各葉片(3)始終保持垂直于流水平面(20)地帶動中心軸(4)轉動，使水車葉片(3)能承受任意大小任意方向的水流力沖擊而不會自轉。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置，其特征在于，所述鏈輪用鏈條(5)連接，鏈條(5)按“凹”字型嚙合到鏈輪上，中心軸鏈輪(9)安裝在水車中心軸(4)上，葉片軸鏈輪(7)順序安裝在架輪(I)多邊形頂點處的葉片軸(6)上，輔助鏈輪(13)安裝在架輪連接臂(2)的輔助鏈輪軸承套(15)上，用鏈條(5)嚙合中心軸鏈輪(9 )、輔助鏈輪(13 )和架輪(I)多邊形頂點處的葉片軸鏈輪(7 )，葉片軸鏈輪(7 )用鏈條(5 )與輔助鏈輪(13 )約束成反向轉動，中心軸鏈輪(9 )經(jīng)鏈條(5 )約束與輔助鏈輪(13 )成反向轉動，中心軸鏈輪(9)與葉片軸鏈輪(7)經(jīng)過鏈條(5)的嚙合傳動后成同步轉向，各葉片軸鏈輪(7)轉動的角度大小相同，與鏈條(5)在中心軸鏈輪(9)上轉動的角度大小也相同，其中，中心軸鏈輪(9)和葉片軸鏈輪(7)的直徑大小和相關特性參數(shù)要一致，鏈條(5)嚙合鏈輪轉動要求在同一個平面內(nèi)，中心軸鏈輪(9)要和中心軸軸承套(10)連為一體固定在基礎座(16)上。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置，其特征在于，一架水車葉片(3)的數(shù)目為8至21個。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種應用于低水頭的可再生能源水力發(fā)電裝置，其特征在于，葉片(3)自左到右均分成多個隔間(12)，兩個隔間(12)之間用隔板(11)分開，葉片(3)自上到下均等地用鋼筋橫向加固在隔板(11)上，所述葉片軸(6)是沿葉片(3)軸向分別從左和右端部向中部的每個隔間(12)逐級增加厚度的圓管，葉片軸(6)安裝的位置在葉片(3)自上到下的2/3處，所述葉片軸鏈輪(7)安裝在葉片軸(6)的左右端部，于葉片軸軸承套(8)的外側，葉片軸(6)左右端部加工成錐度軸頭，錐度軸頭外端加工有螺紋，葉片軸鏈輪(7)內(nèi)部加工成錐度軸孔安裝在錐度軸頭上，使用螺母緊固件于錐度軸頭外端鎖緊葉片軸鏈輪(7)和葉片軸(6)，使得兩者連為一體，葉片(3)和葉片軸(6)通過焊接也連為一體，葉片(3)、葉片軸(6)、葉片軸鏈輪(7)三者連為一體后通過軸承安裝在架輪多邊形頂點處的葉片軸軸承套(8)中，所述葉片軸軸承套(8)焊接在架輪連接臂(2)的端部上。
【文檔編號】F03B1/00GK203627064SQ201320742604
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權日:2013年11月22日
【發(fā)明者】雷升慶 申請人:雷升慶