一種新型橫臥式平水流發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種新型橫臥式平水流發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國內(nèi)河航道目前存在躉船用電難、依賴柴油發(fā)電機、縱向水輪發(fā)電占用空間大 等諸多工程實際問題。我國雖然水能資源蘊藏豐富，但長期以來多在江河上游水位落差大 的河段上建壩蓄水，利用水頭勢能發(fā)電進行發(fā)電，因此低水頭的水能一直未能得到很好的 開發(fā)利用。此外，對于那些水能資源豐富但不宜修建水電站的區(qū)域，水能資源也一直處在閑 置未開發(fā)利用的狀態(tài)。其中碼頭上大量的躉船具有特殊性，它們遠離岸邊，不適宜接岸電， 多采用柴油機發(fā)電，既不經(jīng)濟也不環(huán)保。而對于現(xiàn)有的縱向水輪發(fā)電存在著占用空間較大 的工程實際問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種新型橫臥式平水流發(fā)電裝置，該裝 置能為躉船提供電能，可解決躉船用電難、依賴柴油發(fā)電機、縱向水輪發(fā)電占用空間大等工 程實際問題。
[0004] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種新型橫臥式平水流發(fā)電裝置，包括相連的 水輪葉片和轉(zhuǎn)動轂，水輪葉片外罩有導(dǎo)流罩，水輪葉片通過葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接轉(zhuǎn)動轂，轉(zhuǎn) 動轂的插槽連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸再連接儲能與發(fā)電裝置。
[0005] 所述的裝置，導(dǎo)流罩包括擋板外殼和設(shè)置在擋板外殼兩端的導(dǎo)流槽。
[0006] 所述的裝置，入水口處的導(dǎo)流槽的截面面積大于出水口處的導(dǎo)流槽的截面面積。
[0007] 所述的裝置，擋板外殼入水口敞開度為120度，擋板外殼出水口敞開度為90度。
[0008] 所述的裝置，水輪葉片包括多片（比如6片），每片為弓形機翼的勺狀。
[0009] 所述的裝置，轉(zhuǎn)動轂的葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括弧形槽，弧形槽內(nèi)設(shè)有弧形彈簧。
[0010] 所述的裝置，弧形槽和弧形彈簧均為90度弧狀。
[0011] 所述的裝置，儲能與發(fā)電裝置包括相連的多發(fā)條儲能釋能裝置和發(fā)電機。
[0012] 本實用新型所采用的有益效果是：
[0013] 發(fā)電總效率：大多新能源發(fā)電裝置的發(fā)電總效率并不高，主要由于正常情況下能 量時刻變化，且分散不易集中。而本發(fā)電系統(tǒng)一是利用整流罩整流，吸收效率較高；另外，運 用葉背遇來流的勺形葉片機構(gòu)進行減阻，效率大大提高；
[0014] 發(fā)電方式：相對其它的發(fā)電方式，本系統(tǒng)在躉船上可利用性高。一是橫臥式平水流 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置在躉船船底，占據(jù)空間小，不影響航道以及躉船作業(yè)；二是本發(fā)電系統(tǒng)利用平 水流發(fā)電，滿足躉船用電需求，不對生態(tài)造成潛在危險，具有較高的綠色性和環(huán)保性；
[0015] 工程應(yīng)用性：本發(fā)電系統(tǒng)解決了躉船用電難、依賴柴油發(fā)電機、縱向水輪發(fā)電占用 空間大的工程實際問題，加以應(yīng)用可促進我國內(nèi)河綠色化發(fā)展。此外，本系統(tǒng)設(shè)計原理易 懂，裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，因此制作安裝簡單方便。
【附圖說明】
[0016] 圖1是裝置的模型圖，包括了導(dǎo)流罩、勺狀水輪葉片、葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、轉(zhuǎn)動轂。
[0017] 圖2是水輪葉片機構(gòu)簡化圖。
[0018] 圖3是轉(zhuǎn)動轂上的弧形槽及彈簧。
[0019] 圖4是導(dǎo)流部分軸測圖。
[0020] 圖5是導(dǎo)流部分俯視圖。
[0021] 圖中，1 :導(dǎo)流罩；2 :水輪葉片；3 :葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；4 :轉(zhuǎn)動轂；5 :轉(zhuǎn)軸；6 :多發(fā)條 儲能釋能裝置；7 :發(fā)電機；8 :擋板外殼；9 :導(dǎo)流槽；10 :弧形槽；11 :弧形彈簧。
【具體實施方式】
[0022] 本實用新型通過利用現(xiàn)有資源與技術(shù)，以躉船為搭載平臺，設(shè)計了一種安置在躉 船船底的橫臥式平水流發(fā)電系統(tǒng)。本系統(tǒng)由沖擊式水輪機驅(qū)動，將水流的能量轉(zhuǎn)化為機械 能。水流經(jīng)過導(dǎo)流罩后，速度增大，并以較為規(guī)整的方向沖擊水輪葉片，葉片的軸系通過齒 輪與多發(fā)條儲能釋能裝置連接儲存能量，已儲存好能量的多發(fā)條儲能釋能裝置與發(fā)電機連 接，為水力發(fā)電提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，繼而將機械能轉(zhuǎn)化為電能，滿足躉船的日常用電。本實用 新型占用空間小，不影響航道，能代替柴油機發(fā)電，避免了從岸上牽設(shè)電纜，節(jié)省人力財力， 綠色環(huán)保。
[0023] 下面結(jié)合附圖進一步詳述本發(fā)明。
[0024] 本系統(tǒng)由沖擊式水輪機驅(qū)動，將水流的能量轉(zhuǎn)化為機械能。如（圖1、2)所示，水 流經(jīng)過導(dǎo)流槽9后（導(dǎo)流槽9的截面面積由大變小，實現(xiàn)水流加速），速度增大，并以較為規(guī) 整的方向沖擊水輪葉片2,葉片2的軸系5通過齒輪與儲能釋能裝置6連接儲存能量，已儲 存好能量的儲能釋能裝置6與發(fā)電機7連接，為水力發(fā)電機提供穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，繼而將機械能轉(zhuǎn) 換為電能，滿足躉船日常用電。
[0025] 儲能釋能裝置6的一種方案可參見專利號為201010242059. 3的專利文檔，其采用 多發(fā)條儲能裝置的方案，包括箱體、輸入部分、儲能部分和輸出部分，輸入部分、儲能部分和 輸出部分安裝在箱體內(nèi)，所述輸入部分由輸入軸和輸入主動輪組成，所述輸入軸是直長軸， 輸入軸通過軸承支承在箱體上，軸的前端伸出箱體，與外部輸入源連接，所述輸入主動輪是 軸套一端帶有圓盤的法蘭式輪，中心設(shè)有軸孔，輸入主動輪安裝在輸入軸的前部，軸孔與輸 入軸緊密連接，輸入主動輪上設(shè)有防止輸入主動輪反向轉(zhuǎn)動的棘輪；所述儲能部分由η個 發(fā)條儲能單元串聯(lián)組成，所述發(fā)條儲能單元由發(fā)條和被動/主動輪組成，被動/主動輪是軸 套前端帶有圓盤的法蘭式輪，沿圓盤的圓周設(shè)有一圈側(cè)壁，呈圓盤盒狀，被動/主動輪中心 設(shè)有軸孔，滑動安裝在輸入軸的中后部，所述發(fā)條的圓心端與前一級發(fā)條儲能單元的被動/ 主動輪的軸套部分固定連接，發(fā)條的外圓端與本級的被動/主動輪前端的圓盤盒的側(cè)壁固 定連接，其中第一級發(fā)條儲能單元的發(fā)條的圓心端與輸入主動輪的軸套固定連接，第η個 發(fā)條儲能單元的被動/主動輪的軸套與輸出部分連接，第η個發(fā)條儲能單元的被動/主動 輪的軸套通過軸承支承在輸入軸上；所述輸出部分包括輸出齒輪和釋能調(diào)速器，所述輸出 齒輪安裝在第η個發(fā)條儲能單元的被動/主動輪的軸套上，與被動/主動輪的軸套緊密連 接，安裝齒輪部位的箱體上開有與負載連接的口，所述釋能調(diào)速器由制動吸盤和電磁控制 器組成，制動吸盤是中心設(shè)有軸孔的輪盤，制動吸盤安裝在第η個發(fā)條儲能單元的被動/主 動輪的軸套上，與被動/主動輪的軸套間隙連接，電磁控制器控制對制動吸盤磁力大小。所 述儲能部分的η個發(fā)條儲能單元的η的取值范圍為1 一 100的整數(shù)。所述電磁控制器由置于 線圈內(nèi)的鐵芯和直流電源調(diào)節(jié)器組成，線圈通過直流電源調(diào)節(jié)器與外部直流電源連接，鐵 芯與制動吸盤接靠，直流電源調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)線圈的直流電的大小，控制對制動吸盤磁力大小。
[0026] 橫臥式平水流發(fā)電系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：1、導(dǎo)流罩；2、勺狀水輪葉片； 3、葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；4、轉(zhuǎn)動轂。
[0027] 發(fā)電系統(tǒng)各部分尺度數(shù)據(jù)如表1所示。
[0028] 導(dǎo)流罩1由導(dǎo)流槽9與擋板外殼8組成：（圖1、2、4、5)
[0029] 導(dǎo)流槽9 :其截面面積逐漸由大變小，水流由大截面處進入導(dǎo)流槽9,由小截面處 流出沖擊水輪葉片2,目的是增大沖擊水輪葉片2的流速且調(diào)整水流的流向。
[0030] 擋板外殼8 :擋住橫向流場流向葉片2的水流，減小其對葉片2轉(zhuǎn)動的影響，即減 小阻力。水流出口處設(shè)計成90°的開口而非180°的開口，可以使水流作用于水輪葉片2 的時間更長，并且可避免橫流的影響。
[0031] 仿弓形機翼形的勺狀水輪葉片2 :(圖2)
[0032] 我們將發(fā)電系統(tǒng)的水輪葉片2設(shè)計成仿弓形機翼的勺狀，在水流沖擊葉片2正面 (勺內(nèi)面）時，葉片2的受力面積大，可有效地兜住水流，帶動轉(zhuǎn)動轂4旋轉(zhuǎn)；水流沖擊葉片 2背面（勺外面）時，勺狀葉片2的流線型設(shè)計可使葉片2受到的阻力減小。
[0033] 葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)：（圖2、3)
[0034] 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置有擋板外殼8和勺狀水輪葉片2以減少水流對反側(cè)葉片2背面的沖 擊，但仍有較大的阻力，于是我們設(shè)計了葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，以進一步減少水流沖擊反側(cè)葉片 2產(chǎn)生的阻力。在葉片2與轉(zhuǎn)軸5連接處設(shè)計了特制的轉(zhuǎn)動轂4,轉(zhuǎn)動轂4上有90°的弧 形槽10和弧形彈簧11。當阻力大于動力時，葉片2在阻力的作用下沿弧形槽旋轉(zhuǎn)，使得葉 片2有效受阻面積減小，對減阻有著明顯效果；當阻力小于動力時，弧形槽10及彈簧11可 使葉片2重新回到初始狀態(tài)，帶動轉(zhuǎn)動轂4旋轉(zhuǎn)。
[0035] 橫臥式平水流發(fā)電系統(tǒng)利用天然水流能源進行高效發(fā)電，而橫臥式的結(jié)構(gòu)設(shè)計使 本裝置占用空間小，易于安放，且不影響航道，所以除了安裝在躉船船底，本系統(tǒng)還可安裝 于其它水上平臺或者可利用本發(fā)電系統(tǒng)進行新型水上平臺的開發(fā)，為綠色化海洋與內(nèi)河作 出貢獻。
[0036] 此外，本系統(tǒng)可根據(jù)水流特點多方位調(diào)節(jié)導(dǎo)流罩1進口方向，達到更高效的發(fā)電。 本系統(tǒng)能夠針對不同水域、不同流速進行發(fā)電。
[0037] 表1發(fā)電系統(tǒng)各部分尺度數(shù)據(jù)
[0038]
【主權(quán)項】
1. 一種新型橫臥式平水流發(fā)電裝置，其特征在于：包括相連的水輪葉片（2)和轉(zhuǎn)動轂 (4)，水輪葉片（2)外罩有導(dǎo)流罩（1)，水輪葉片（2)通過葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接轉(zhuǎn)動轂（4)， 轉(zhuǎn)動轂（4)的插槽連接轉(zhuǎn)軸（5)，轉(zhuǎn)軸（5)再連接儲能與發(fā)電裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：導(dǎo)流罩（1)包括擋板外殼（8)和設(shè)置在 擋板外殼（8)兩端的導(dǎo)流槽（9)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：入水口處的導(dǎo)流槽（9)的截面面積大于 出水口處的導(dǎo)流槽（9)的截面面積。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：擋板外殼（8)入水口敞開度為120度，擋 板外殼⑶出水口敞開度為90度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：水輪葉片（2)包括多片，每片為弓形機翼 的勺狀。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：轉(zhuǎn)動轂（4)的葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括弧形 槽（10)，弧形槽（10)內(nèi)設(shè)有弧形彈簧（11)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于：弧形槽（10)和弧形彈簧（11)均為90度 弧狀。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：儲能與發(fā)電裝置包括相連的多發(fā)條儲能 釋能裝置（6)和發(fā)電機（7)。
【專利摘要】本實用新型一種新型橫臥式平水流發(fā)電裝置，其包括相連的水輪葉片(2)和轉(zhuǎn)動轂(4)，水輪葉片(2)外罩有導(dǎo)流罩(1)，水輪葉片(2)通過葉片自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接轉(zhuǎn)動轂(4)，轉(zhuǎn)動轂(4)的插槽連接轉(zhuǎn)軸(5)，轉(zhuǎn)軸(5)再連接儲能與發(fā)電裝置。該裝置能為躉船提供電能，不用再依賴柴油發(fā)電機，占用空間小，發(fā)電效率高。
【IPC分類】F03B3/00, F03B3/12, F03B3/18, F03B13/00
【公開號】CN204677357
【申請?zhí)枴緾N201520251028
【發(fā)明人】周利蘭, 王錢, 汪皓
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年4月23日