節能風力/水力組合發電裝置及系統的製作方法

2023-05-02 07:37:02

本發明涉及利用自然力的發電裝置，尤其是一種節能風力/水力組合發電裝置及風力/水力發電系統。

背景技術：
目前的風力或水力發電，都是風輪或水輪機單獨與發電機構成發電系統，由於風輪或水輪機受到風力或水流的影響，發電機的轉速不穩定，電壓不穩，需要電能儲存裝置（蓄電池），通過轉換才能接入電網，而無法直接接入電網。另外，由於風輪或水輪機都是單層設置，風力或水力的利用率低，通常只有30-50%；在水力或風力突然增大的情況下，會因為轉速過高，造成發電系統損壞。

技術實現要素：
為了顯著提高風力或水力的利用率，使發出的電壓穩定，在風力突或水力增大的情況下不損壞發電系統，本發明提出一種節能風力/水力組合發電裝置及系統，既可以作為風力發電裝置，也可以作為水力發電裝置。本發明的技術方案之一：節能風力/水力組合發電裝置，包括支撐架，在支撐架上至少有四個發電單元，其特徵在於：所述發電單元的結構，由上葉片輪、下葉片輪、溢流變速發電裝置組成，上葉片輪、下葉片輪的轉動方向相反，上葉片輪、下葉片輪的結構是對稱的，上葉片輪、下葉片輪同軸安裝在支撐架的立柱上；上葉片輪包括中心支撐柱、沿中心支撐柱呈圓周均布的3-6個上葉片支撐架，葉片支撐架由上下對應的上葉片支撐架、下葉片支撐架組成；所述上葉片支撐架及下葉片支撐架內對應設有滑動槽，滑動槽內沿徑向設有1-4個滑座，1-4個葉片的上、下兩端能擺動地連接在滑座上；上下對應設有的1-4個滑座通過鋼絲繩串聯，鋼絲繩的一端與配重物連接，鋼絲繩的另一端與設置在溢流變速發電裝置內的配重接鬥連接，實現滑座的運動；從而實現葉片的自動伸縮；上葉片輪與下葉片輪之間設有同向輸出變換裝置，同向輸出變換裝置與溢流變速發電裝置傳動連接；同向輸出變換裝置的具體結構：上葉片輪的下端同軸連接有輸入內齒輪，下葉片輪的上端同軸連接有輸入外齒輪，在上葉片輪的、下葉片輪之間的支撐架的外側通過軸承沿垂直方向支撐有輸入轉軸，輸入轉軸的上端設有外齒輪與輸入內齒輪嚙合；輸入轉軸的下端設有外齒輪與輸入外齒輪嚙合；輸入轉軸與溢流變速發電裝置傳動連接；相鄰發電單元的結構對稱，相鄰發電單元之間的對應關係：對應的兩個上葉片輪轉向相反，對應的兩個下葉片輪轉向相反；所述溢流變速發電裝置的結構：包括箱體，箱體內支撐有輸入軸、過渡軸、輸出軸，輸入軸上支撐有輸入大齒輪；過渡軸上固定連接有多級過渡變速齒輪，輸入大齒輪與過渡軸上的第一級過渡齒輪常嚙合，多級過渡變速齒輪分別與輸出軸的多級輸出齒輪嚙合；多級輸出齒輪空套在輸出軸上，輸出軸的一端固定連接有傳動輸出端，輸出軸的一端固定連接有傳動輸出端與發電機傳動連接；輸入大齒輪沿外圓周設有多個提升槽，大齒輪的旁邊設有接料漏鬥，接料漏鬥與提升槽對應；每級輸出齒輪與輸出軸之間設有單向離合器，每級輸出齒輪的側邊分別設有接料鬥，接料鬥分別固定連接在多個撥杆的一端，撥杆的中部轉動的支撐在固定軸上，多個撥杆是單向離合器的觸發開關；接料鬥上設有輸送漏鬥，輸送漏鬥的可調漏口與接料鬥對應；多個輸送漏鬥通過管路串聯，輸送漏鬥的進口通過管路與接料漏鬥連通，多個輸送漏鬥處於同一水平位置，接料漏鬥的位置比輸送漏鬥高，最後一個輸送漏鬥的出口通過管路至配重接鬥，配重接鬥的位置比輸送漏鬥的位置低，配重接鬥設有回位裝置；當上葉片輪或下葉片輪的轉速超過設定轉速（在風力過大或水力過大的情況下），配重接鬥會有油流入，會克服配重物的重力，帶動滑座向中心移動，從而帶動葉片向中心收縮，減小迎風/迎水面積，決定溢流變速發電裝置的工作狀態；所述接料鬥、配重接鬥上都設有溢流口。本發明的技術方案之一：節能風力/水力發電系統，其特徵在於：由上述的多個風力/水力發電裝置沿垂直方向或水平方向或垂直方向上與水平方向的結合方式通過過渡連接架疊加連接而成。上述的風力/水力發電系統，由風力/水力發電裝置沿垂直方向疊加1-100層連接而成。上述的風力/水力發電系統，由1-1000個風力/水力發電裝置沿水平方向疊加連接而成。上述的風力/水力發電系統，是由多個風力/水力發電裝置沿垂直方向與水平方向的結合方式疊加連接而成，其中水平方向設置1-100風力/水力發電裝置，垂直方向設置1-100層風力/水力發電裝置。有益效果：本發明的結構設置，既可以作為風力發電裝置或水力發電裝置，也可以是下部水力發電、上部風力發電的組合裝置；既可以在常年風力比較大的環境使用，也可以在河流（大河、小河）、海洋中使用；具備以下優點：1、按風區，根據現有技術水平安裝製造，能達到100-600米高，可抵禦沙塵暴，在有沙塵暴的環境下使用，葉片輪的迎風面積可以變化；2、放置在河流或海洋上，不需要設置水壩，水面下的葉片輪可以利用水力，水面上的葉片輪可以利用風力；放置在河流或海洋上，增加固定力或牽引力，支撐架全密封，當作漂浮物；3、可以充分利用自然能源，節約土地資源；4、本發明可大可小，只要在有風/有水的環境下都可以使用；5、在風力或水流過大的情況下，配油接鬥的油流入量增大，配重接鬥的重量加大，帶動配重物上移，葉片可以自動縮回，減小迎風/水面積；在風力或水流恢復正常後，配重接鬥的重量減輕，配重物下移，使葉片延伸出來，從而決定發電單元的工作狀態；6、由於上葉片輪、下葉片輪採用正、反向設置，在轉動時，受力均衡，穩定性好；也由於這種設置，提高了單位面積內的迎風/水面積，增加了扭轉力；通過同向輸出變換裝置，實現同一旋轉方向輸出至溢流變速發電裝置；7、現有的普通材料就可以製作出本發明的裝置和系統；8、可以多組沿水平方向交錯疊加或多層疊加使用，也可以一組單獨使用。本發明的主要創新在於：上、下葉片輪作為一組單元，轉動正、反方向對應設置，受力均衡，可以達到多層疊加的目的；通過專門設計的溢流變速發電裝置，使發電機的轉速穩定，發電電壓穩定，不再需要蓄電池，可以直接使用或併入電網。附圖說明圖1是本發明節能風力/水力發電裝置的主視圖。圖2本發明節能風力/水力發電裝置的俯視圖。圖3是圖1中C處局部放大圖。圖4是上葉輪的主視圖。圖5是上葉輪的俯視圖。圖6本發明中溢流變速發電裝置的結構布置圖。圖7是圖6中D向視圖（放大圖，以表達單向離合器的結構）。圖8是圖7的側視圖。圖9是輸送漏鬥的一種結構圖。圖10是節能風力/水力發電系統的水平方向結構布置圖。在附圖1-10中，各附圖標記對應的名稱為：1、支撐架；2、上葉片輪；3、下葉片輪；4、溢流變速發電裝置；5、配重物；6、輸入內齒輪；7、輸入轉軸；8、輸入外齒輪；201、中心支撐柱；202、上葉片支撐架；203、下葉片支撐架；204、滑動槽；205、滑座；206、葉片；207、鋼絲繩；208、橫向連杆；401、箱體；402、輸入軸；403、過渡軸；404、輸入大齒輪；405、提升槽；406、接料漏鬥；407、過渡變速齒輪；408、固定軸；409、輸出齒輪；410、輸出軸；411、傳動輸出端；412、單向離合器；413、接料鬥；414、輸送漏鬥；415、撥杆；416、發電機；417、配重接鬥；418、回位裝置；410-1、傳動槽；412-1、復位彈簧；412-2、支撐轉軸；412-3、擺杆；414-1、調節閥門；A、節能風力/水力發電裝置；B、過渡連接架。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。參照附圖1-9所示：節能風力/水力組合發電裝置，包括支撐架1，在支撐架上至少有四個發電單元，所述發電單元的結構，由上葉片輪2、下葉片輪3、溢流變速發電裝置4組成，上葉片輪2、下葉片輪3的轉動方向相反，上葉片輪、下葉片輪的結構是對稱的，上葉片輪2、下葉片輪3同軸安裝在支撐架的立柱上；上葉片輪包括中心支撐柱201、沿中心支撐柱呈圓周均布的3-6個葉片支撐架（本實施例為5個），葉片支撐架由上下對應的上葉片支撐架202、下葉片支撐架203組成，上葉片支撐架202之間也設有橫向連杆208，下葉片支撐架203之間設有橫向連杆208；所述上葉片支撐架及下葉片支撐架內對應設有滑動槽204，滑動槽內沿徑向設有1-4個滑座205，1-4個葉片206的上、下兩端能擺動地連接在滑座205上；上下對應設有的1-4個滑座205通過一根鋼絲繩207串聯，鋼絲繩207的一端與配重物5連接，鋼絲繩的一端與設置在溢流變速發電裝置4內的配油漏鬥417連接，實現滑座的運動；從而實現葉片的自動伸縮；上葉片輪與下葉片輪之間設有同向輸出變換裝置，同向輸出變換裝置與溢流變速發電裝置傳動連接；同向輸出變換裝置的具體結構：上葉片輪的下端同軸連接有輸入內齒輪6，下葉片輪的上端同軸連接有輸入外齒輪8，在上葉片輪的、下葉片輪之間的支撐架的外側通過軸承沿垂直方向支撐有輸入轉軸7，輸入轉軸的上端設有外齒輪與輸入內齒輪6嚙合；輸入轉軸的下端設有外齒輪9與輸入外齒輪8嚙合；輸入轉軸與溢流變速發電裝置傳動連接；所述溢流變速發電裝置4的結構：包括箱體401，箱體內支撐有輸入軸402、過渡軸403，輸出軸410，輸入軸上支撐有輸入大齒輪404，輸入大齒輪404與過渡軸上的多級過渡變速齒輪407常嚙合（與第一級過渡變速齒輪），多級過渡變速齒輪407分別與輸出軸的多級輸出齒輪409嚙合；多級輸出齒輪409空套在輸出軸410上，輸出軸的一端固定連接有傳動輸出端411，傳動輸出端411與發電機416傳動連接；輸入大齒輪404沿外圓周設有多個提升槽405，大齒輪的旁邊設有接料漏鬥406，接料漏鬥與提升槽對應；每級輸出齒輪與輸出軸之間設有單向離合器412，每級輸出齒輪的側邊分別設有接料鬥413，接料鬥413分別固定連接在多個撥杆415的一端，撥杆415的中部轉動的支撐在固定軸408上，多個撥杆是單向離合器412的觸發開關；接料鬥上設有輸送漏鬥414，輸送漏鬥414的漏口處裝有調節閥門414-1，輸送漏鬥的漏口與接料鬥413對應；多個輸送漏鬥414通過管路串聯，輸送漏鬥的進口通過管路與接料漏鬥406連通，多個輸送漏鬥416處於同一水平位置，接料漏鬥406的位置比輸送漏鬥414高，最後一個輸送漏鬥的出口通過管路至配重接鬥417，配重接鬥417的位置比輸送漏鬥414的位置低，配重接鬥設有回位裝置418；當上葉片輪或下葉片輪的轉速超過設定轉速（在風力過大或水流過大的情況下），配重接鬥417會有油流入，會克服配重物5的重力（圖5所示，配重物5不是溢流變速發電裝置的一部分，而是為了清楚表達，刻意放在圖上），帶動滑座向上葉片輪或下葉片輪的中心移動，從而帶動葉片向中心收縮，減小迎風/迎水面積，決定溢流變速發電裝置的工作狀態；所述接料鬥413、配重接鬥417上都設有溢流口。如附圖7-8所示，單向離合器412的一種結構：包括復位彈簧412-1、支撐轉軸412-2、擺杆412-3，在輸出齒輪409上設有凹腔，支撐轉軸412-2沿軸向裝在輸出齒輪409上，擺杆412-3套裝在支撐轉軸412-2的徑向孔中，復位彈簧412-1裝在擺杆412-3的一端之上，擺杆415的觸頭頂在擺杆412-3的一端之下；輸出軸410上設有傳動槽410-1；復位狀態下，擺杆412-3的另一端脫離傳動槽410-1；工作狀態下，擺杆412-3的另一端卡入傳動槽410-1。如圖9所示，輸送漏鬥414上設有閥門414-1。如圖10所示，是節能風力/水力發電系統的水平方向布置示意圖，由多個節能風力/水力發電裝置A沿水平方向通過過渡連接架B交錯疊加連接而成；圖10中所示，過渡連接架B是一個階梯狀連接架，多個節能風力/水力發電裝置A通過階梯狀連接架交錯疊加連接後，構成S形排列布局。本發明中，節能風力/水力發電系統，由多個風力/水力發電裝置沿垂直方向或水平方向或垂直方向與水平方向的結合方式通過過渡連接架疊加連接而成。圖10所示，是多個風力/水力發電裝置在水平方向上的布置，既適合單純水平疊加連接的方式，也適合垂直方向與水平方向的結合方式，這種S形排列布局連接，具有很好的穩定性。圖10所示，是多個風力/水力發電裝置在水平方向上的最優化布置。只要能達到目的，多個風力/水力發電裝置在水平方向上的布置有多種情形選擇，不局限於圖10所表達的S形排列布局。理論上，在本發明中，多個風力/水力發電裝置在垂直向上方向疊加層數不受限制，多個風力/水力發電裝置沿水平方向疊加數量不受限制；實際操作中，多個風力/水力發電裝置在垂直方向的疊加層數可為1-100層，由1-1000個風力/水力發電裝置沿水平方向疊加連接。