環保型水面水力發電站的製作方法

2023-06-06 06:32:06

本實用新型屬水力發電技術領域，具體涉及一種環保型水面水力發電站。

背景技術：

水力發電是人類利用水能的最主要形式，水力發電是一種無汙染的可再生清潔能源，但是現在建造水力發電站時要花費巨大的堵壩投資，淹沒大片農田土地，導致大量移民搬遷，並且因蓄水而引發的泥沙淤積，以及對河流生態環境所產生的負面影響很大，尤其在不宜建壩的西南、西北生態環境十分脆弱的江河流域和複雜地質區域，堵壩對生態環境和自然條件造成的累積損害不可忽視。為了解決上述因堵壩發電暴露出來的諸多問題，需要尋找一種環保經濟、可長久持續的新的河流水能發電方式。因此提出改進。

技術實現要素：

本實用新型解決的技術問題：提供一種環保型水面水力發電站，本實用新型將水輪上的葉片做成凹槽型葉片，能夠使葉片對水流呈攬性接觸，受力集中，能最大限度接納流體勢能，增加水輪和水輪中軸的旋轉扭力，達到節能增效、提高發電效率的目的，並且本實用新型中水輪中軸兩端通過升降機構實現上下移動，水輪中軸端部採用曲柄式傳動裝置與減速機連接輸出動力，曲柄式傳動裝置能夠隨著水輪中軸高度變化而調節其上三個轉動點位置角度，保證水輪中軸不同高度下動力的正常傳動，從而能夠實現河流水位上漲和下降時調節水輪上的葉片伸入水中的深度，避免浪大流急時河流中的漂浮物對葉片造成衝擊損壞，並有效保證發電站在極端水文條件下的發電和生存能力，結構簡單，實用性強，建造維修成本低。

本實用新型採用的技術方案：環保型水面水力發電站，包括設於河道兩邊河提上的鐵塔架、通過水輪中軸支撐於鐵塔架頂部的水輪、減速機和發電機，所述水輪上均勻設有多個凹槽型葉片，所述水輪中軸兩端分別通過升降機構支撐於對應的鐵塔架頂部並實現上下移動調節水輪高度，所述水輪中軸一端通過曲柄式傳動裝置與減速機輸入端連接，所述減速機輸出端與發電機輸入端連接。

其中，所述水輪包括其中心與水輪中軸固定連接的圓形水輪支架，所述水輪支架上以其圓心為基點向其圓周均勻分布有多個等分放射筋條，所述多個凹槽型葉片下端分別與對應的多個等分放射筋條端頭固定連接，所述凹槽型葉片包括其一端與等分放射筋條固定連接的弧形底板和設於弧形底板兩側的側板，所述側板是以向弧形底板兩邊折起30度的角度與弧形底板連接。

進一步地，所述凹槽型葉片上設有儲水鬥，所述儲水鬥一端與弧形底板背面固定連接，所述儲水鬥另一端設有開口。

進一步地，所述水輪中軸上橫排設有一個或兩個以上水輪。

其中，所述鐵塔架頂部上下滑動安裝有軸承座，所述水輪中軸兩端通過軸承支撐於對應的軸承座上，所述升降機構包括一端固定於鐵塔架內部的液壓缸，所述液壓缸另一端與軸承座底面固定連接並驅動其能夠上下移動。

其中，所述曲柄式傳動裝置包括轉動升降固定支架、第一傳動組、第二傳動組、中間軸和下部固定軸，所述轉動升降固定支架一端轉動套於水輪中軸端部並與鐵塔架頂端側部固定連接，所述轉動升降固定支架中部與中間軸轉動連接，所述轉動升降固定支架另一端與下部固定軸轉動套合併與鐵塔架下部固定連接；所述第一傳動組一端與水輪中軸端部固定連接，所述第一傳動組另一端與第二傳動組連一端固定連接後且與中間軸轉動連接，所述第二傳動組另一端與下部固定軸轉動連接。

進一步地，所述轉動升降固定支架包括方鋼骨架Ⅰ和方鋼骨架Ⅱ，所述方鋼骨架Ⅰ一端與水輪中軸端部轉動套合且與鐵塔架頂端側部進行可拆卸式固定連接，所述方鋼骨架Ⅱ一端與下部固定軸一端轉動套合且鐵塔架下部可拆卸式固定連接，所述方鋼骨架Ⅰ另一端和方鋼骨架Ⅱ另一端側面相貼後轉動套於中間軸上一端且其兩者之間進行固定連接。

進一步地，所述第一傳動組包括與水輪中軸上套裝方鋼骨架Ⅰ對應的一端固定連接的鏈輪Ⅰ和轉動套於中間軸另一端上的雙鏈輪Ⅰ，所述鏈輪Ⅰ通過鏈條Ⅰ與雙鏈輪Ⅰ一側齒圈連接，所述第二傳動組包括轉動套於下部固定軸另一端上的雙鏈輪Ⅱ，所述雙鏈輪Ⅱ一側齒圈通過鏈條Ⅱ與雙鏈輪Ⅰ另一側齒圈連接，所述雙鏈輪Ⅱ另一側齒圈通過鏈條Ⅲ與設於減速機輸入端的鏈輪Ⅱ連接。

進一步地，所述方鋼骨架Ⅰ和方鋼骨架Ⅱ均包括有中部支撐杆，所述中部支撐杆兩端均設有連接盤，所述連接盤上設有供螺栓穿過將連接盤與鐵塔架固定連接或將兩個連接盤固定連接的圓弧條形孔。

本實用新型與現有技術相比的優點：

1、本方案中將水輪上的葉片做成凹槽型葉片，凹槽型葉片的弧形底板前受力面為凹形拋物面，兩邊的側板呈30度的傾角折起，此結構使葉片對水流呈攬性接觸，受力集中，能最大限度接納流體勢能，增加水輪和水輪中軸的旋轉扭力，達到節能增效、提高發電效率的目的；

2、本方案中在水輪中軸上橫排設有兩個以上水輪，能夠增大單個電站的發電容量，提高發電效率；

3、本方案中在凹槽型葉片上後部加裝一個儲水鬥，能夠使水輪在利用水力發電的同時兼具車水提灌的功能，增加設備功能，提高設備利用率；

4、本方案中水輪中軸兩端能夠通過升降機構實現上下移動，當河流水位上漲和下降時能夠調節水輪上的葉片伸入水中的深度，避免浪大流急時河流中的漂浮物對葉片造成衝擊損壞，並有效保證發電站在極端水文條件下的發電和生存能力；

5、本方案中水輪中軸端部採用曲柄式傳動裝置與減速機連接，曲柄式傳動裝置中的轉動升降固定支架採用方鋼骨架Ⅰ和方鋼骨架Ⅱ端部分別繞著水輪中軸、中間軸及下部固定軸轉動，曲柄式傳動裝置中第一傳動組端部和第二傳動組端部也與中間軸和下部固定軸轉動連接，這樣在升降機構驅動水輪中軸上下調節時，能夠使曲柄式傳動裝置中的第一傳動組和第二傳動組之間的夾角隨著水輪中軸高度的變化而改變，當位置確定後，通過方鋼骨架Ⅰ和方鋼骨架Ⅱ之間的固定連接及與鐵塔架的固定連接將曲柄式傳動裝置進行定位，從而能夠實現水輪中軸高度變化的情況下曲柄式傳動裝置正常傳動的功能；

6、本方案裝置簡單，安裝方便，維修容易，經濟實用性強，建造成本低，建造周期短，本方案避免在河道修建堵水大壩，不阻斷河流，無泥沙淤積，不淹沒土地，不搬遷移民，不影響河流生態環境，不影響流域人文自然景觀，不影響兩岸人民正常生活及發展，是一種原創性河流水水面力發電方法，是電力領域現代化新型分布式能源系統，大小河流和引水渠道均可使用。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構主視圖；

圖2為本實用新型的結構左視圖；

圖3為本實用新型中水輪的結構主視圖；

圖4為本實用新型中水輪的結構左視圖；

圖5為本實用新型中凹槽型葉片的結構主視圖；

圖6為本實用新型中凹槽型葉片的結構左視圖；

圖7為本實用新型中凹槽型葉片的結構仰視圖；

圖8為本實用新型中曲柄式傳動裝置的結構示意圖；

圖9為本實用新型中方鋼骨架Ⅰ和方鋼骨架Ⅱ的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1-9描述本實用新型的實施例。

環保型水面水力發電站，如圖1所示，包括設於河道兩邊河提上的鐵塔架1、通過水輪中軸3支撐於鐵塔架1頂部的水輪2、減速機23和發電機25。

所述水輪2上均勻設有多個凹槽型葉片202。具體的，如圖3和4所示，所述水輪2包括其中心與水輪中軸3固定連接的圓形水輪支架201，所述水輪支架201上以其圓心為基點向其圓周均勻分布有多個等分放射筋條205，所述多個凹槽型葉片202下端分別與對應的多個等分放射筋條205端頭固定連接，如圖5、6和7所示，所述凹槽型葉片202包括其一端與等分放射筋條205固定連接的弧形底板203和設於弧形底板203兩側的側板204，所述側板204是以向弧形底板203兩邊折起30度的角度與弧形底板203連接；此結構使水輪2的葉片對水流呈攬性接觸，受力集中，能最大限度接納流體勢能，增加水輪和水輪中軸的旋轉扭力，達到節能增效、提高發電效率的目的。其中，所述凹槽型葉片202上設有儲水鬥206，所述儲水鬥206一端與弧形底板203背面固定連接，所述儲水鬥206另一端設有開口207，儲水鬥206能夠使水輪2在利用水力發電的同時兼具車水提灌的功能，增加設備功能，提高設備利用率。所述水輪中軸3上橫排設有一個或兩個以上水輪2，當在水輪中軸3上設有兩個以上水輪2時，能夠增大單個電站的發電容量，提高發電效率。

所述水輪中軸3兩端分別通過升降機構6支撐於對應的鐵塔架1頂部並實現上下移動調節水輪2高度。具體的，所述鐵塔架1頂部上下滑動安裝有軸承座4，所述水輪中軸3兩端通過軸承5支撐於對應的軸承座4上，所述升降機構6包括一端固定於鐵塔架1內部的液壓缸7，所述液壓缸7另一端與軸承座4底面固定連接並驅動其能夠上下移動。本實用新型通過升降機構6支撐水輪中軸3，當河流水位上漲和下降時，升降機構6驅動水輪中軸3的升降能夠帶動水輪2上下移動，從而調節水輪2上的凹槽型葉片202伸入水中的深度，避免浪大流急時河流中的漂浮物對凹槽型葉片202造成衝擊損壞，並有效保證發電站在極端水文條件下的發電和生存能力；當遇到乾旱枯水期河道水位下降時，河道水位深度變淺，凹槽型葉片202與水面接觸面減少或與水面脫離接觸，影響電站正常發電時，通過升降機構6降低水輪2，使凹槽型葉片202保持和河道水流的正常接觸，從而保障電站發電效率。

所述水輪中軸3一端通過曲柄式傳動裝置8與減速機23輸入端連接，所述減速機23輸出端通過聯軸器24與發電機25輸入端連接。其中，所述曲柄式傳動裝置8包括轉動升降固定支架9、第一傳動組10、第二傳動組11、中間軸15和下部固定軸21。所述轉動升降固定支架9一端轉動套於水輪中軸3端部並與鐵塔架1頂端側部固定連接，所述轉動升降固定支架9中部與中間軸15轉動連接，所述轉動升降固定支架9另一端與下部固定軸21轉動套合併與鐵塔架1下部固定連接；具體的，如圖8所示，所述轉動升降固定支架9包括方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17，所述方鋼骨架Ⅰ16一端與水輪中軸3端部轉動套合且與鐵塔架1頂端側部進行可拆卸式固定連接，其中水輪中軸3此端為一可升降的連接點；所述方鋼骨架Ⅱ17一端與下部固定軸21一端轉動套合且鐵塔架1下部可拆卸式固定連接，其中下部固定軸21為一固定不動的連接點；所述方鋼骨架Ⅰ16另一端和方鋼骨架Ⅱ17另一端側面相貼後轉動套於中間軸15上一端且其兩者之間進行固定連接，其中中間軸15為隨著水輪中軸3的升降而呈扇形軌跡移動的連接點；所述方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17均包括有中部支撐杆1601，如圖9所示，所述中部支撐杆1601兩端均設有連接盤1602，所述連接盤1602上設有供螺栓穿過將連接盤1602與鐵塔架1固定連接或將兩個連接盤1602固定連接的圓弧條形孔1603。

所述曲柄式傳動裝置8中的第一傳動組10一端與水輪中軸3端部固定連接，所述第一傳動組10另一端與第二傳動組11一端固定連接後且與中間軸15轉動連接，所述第二傳動組11另一端與下部固定軸21轉動連接；具體的，所述第一傳動組10包括與水輪中軸3上套裝方鋼骨架Ⅰ16對應的一端固定連接的鏈輪Ⅰ12和轉動套於中間軸15另一端上的雙鏈輪Ⅰ14，所述鏈輪Ⅰ12通過鏈條Ⅰ13與雙鏈輪Ⅰ14一側齒圈連接，所述第二傳動組11包括轉動套於下部固定軸21另一端上的雙鏈輪Ⅱ19，所述雙鏈輪Ⅱ19一側齒圈通過鏈條Ⅱ18與雙鏈輪Ⅰ14另一側齒圈連接，所述雙鏈輪Ⅱ19另一側齒圈通過鏈條Ⅲ20與設於減速機23輸入端的鏈輪Ⅱ22連接。

當需要對水輪中軸3的高度進行調節時，先將方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17之間及兩者與鐵塔架1之間固定用的螺栓鬆開，這時由於方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17兩端頭連接盤1602的圓弧條形孔1603的存在，方鋼骨架Ⅰ16會隨著水輪中軸3高度的變化而其一端繞水輪中軸3轉動且另一端繞中間軸15轉動，方鋼骨架Ⅱ17會隨著水輪中軸3高度的變化而其一端繞下部固定軸21轉動且另一端套中間軸15轉動，由於中間軸15是一根沒有與鐵塔架1進行連接且只對方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17進行支撐的軸，所以中間軸15在水輪中軸3高度的變化時會呈扇形軌跡移動；上述的方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17隨著水輪中軸3高度的變化分別繞水輪中軸3、中間軸15及下部固定軸21的轉動，而曲柄式傳動裝置8中的第一傳動組10和第二傳動組11同樣也會相對與三個連接點轉動，這樣能夠使曲柄式傳動裝置8適應於傳動不同高度下水輪中軸3動力的輸出，當水輪中軸3高度確定後，將方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17通過連接盤1602上的圓弧條形孔1603與螺栓配合進行固定，將方鋼骨架Ⅰ16和方鋼骨架Ⅱ17通過圓弧條形孔1603與螺栓配合分別對應與鐵塔架1相應位置進行固定連接。這種採用曲柄式傳動裝置8的傳動方式能夠很好的實現水輪中軸3高度變化的情況下發電站動力的傳動功能。

本實用新型裝置簡單，安裝方便，維修容易，經濟實用性強，建造成本低，建造周期短，本方案不用在河道修建堵水大壩，不阻斷河流，無泥沙淤積，不淹沒土地，不搬遷移民，不影響河流生態環境，不影響河流水系生物活動，不影響流域人文自然景觀，不影響兩岸人民正常生活及發展，是一種原創性河流水面水力發電方法，是電力領域現代化新型分布式能源系統，大小河流和引水渠道均可使用。

本實用新型可通過在河流岸邊順流開挖修築一條和河流相向的發電引水渠道，渠道兩邊安裝本實用新型，同樣能夠實現環保型水面水力發電。

也可在有河流水資源的旅遊景區設置本實用新型，既能發電車水，實現旅遊景區用電自給，餘電上網，增加景區經濟收入，降低旅遊成本，又能為景區增加創新性旅遊景點，吸引更多遊客觀賞，提高景區旅遊價值，一舉多得。

上述實施例，只是本實用新型的較佳實施例，並非用來限制本實用新型實施範圍，故凡以本實用新型權利要求所述內容所做的等效變化，均應包括在本實用新型權利要求範圍之內。