CN101701565B - 一种漂浮式叶轮串联水轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：包括浮体(1)、变速齿轮箱(2)、发电机(3)、锥齿轮箱(4)、传动轴(5)和叶轮组(6)；叶轮组(6)包括若干个相互串联连接的串联轴(61)，各串联轴(61)上分别设有若干个叶轮(62)；传动轴(5)的一端通过万向联轴器与位于叶轮组(6)一端的串联轴(61)连接、另一端与锥齿轮箱(4)的输入轴(41)连接；锥齿轮箱(4)的输入轴(41)通过锥齿轮(7a)与垂直输出轴(42)连接，垂直输出轴(42)通过锥齿轮(7b)与变速齿轮箱(2)的低速轴(21)连接，变速齿轮箱(2)的高速轴(22)与电机(3)的输入轴连接。本发明具有可靠性高，使用寿命长和应用范围广的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水轮机，特别是一种可以安装在小落差的江河湖海水面上用来发电或压缩空气的漂浮式叶轮串联水轮机，属于可再生能源中的海流能、潮流能和江河流能的利用技术领域。
背景技术
目前，现有的水力发电站是建在拦河坝上，由拦河坝汇集并抬高河流的水位，利用泻水时的水位落差驱动发电站的叶片式水轮机转动，再驱动发电机产生电能。此种固定式发电站具有发电量大的优点，但这样的方法还存在投资巨大，建设周期长，且对航运和生态环境有一定的影响，还会产生大量移民，因而限制了水电的发展。现有技术中，出现了一些利用海流能，潮流能和江河流能进行直接发电的装置，一种是安装固定于水底下的利用装置，由于建造成本高，维护管理不便，可靠性差，所以还有待技术的突破；一种是能够漂浮在水面上的发电装置，中国专利号为“03236760.0”的实用新型专利公开了一种浮子式水利发电机。它由浮子、支撑架平台、叶片水轮机、传动机构、发电机和调压器组成。所述浮子固定于支撑架平台两侧，为端部锥状结构。叶片水轮机可为单组叶片结构。发电机可选用风力式发电机。本装置利用定桩或水上其它固定物，通过链绳牵引固定在水中。该装置具有发电成本低、运用灵活、不受河流条件限制和无噪声及环境污染等优点。但是它还存在如下问题：1、叶片水轮机为单组叶片结构，使得装置的功率随之较小，而满足不了人们的需要。2、单组叶片结构的直径较大，在一些水流较浅的地方不能使用，使用范围小。3、存在维护管理不便的问题。
发明内容
本发明的目的，是为了克服现有的利用海流能，潮流能和江河流能的发电装置存在的上述问题，提供一种漂浮式叶轮串联水轮机，它具有建造成本低，可靠性高，便于维护和管理，发电功率高和适用范围广的特点。
本发明的目的可以通过如下技术方案达到：
一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特点是：它包括浮体，设置在浮体上的变速齿轮箱、发电机，设置在浮体底部的锥齿轮箱，以及传动轴和叶轮组；所述叶轮组包括一个或一个以上相互串联连接的串联轴，各串联轴上均设有多个叶轮；传动轴的一端通过万向联轴器与叶轮组一端的串联轴连接、其另一端与锥齿轮箱的输入轴连接；锥齿轮箱的输入轴通过锥齿轮与垂直输出轴连接，垂直输出轴通过锥齿轮与变速齿轮箱的低速轴连接，所述变速齿轮箱的高速轴与电机的输入轴连接。
实际应用中，所述浮体由一条或一条以上的铁链、钢丝绳或尼龙绳通过牢固的固定物连接而浮于水面上，叶轮组漂浮在水中。工作时，当有一定速度的水流通过漂浮在水中的叶轮组时，叶轮组的叶轮在水流的驱动下旋转而把水的动能转换成机械能，机械能依次通过传动轴、锥齿轮箱传递到变速齿轮箱，再经过变速齿轮箱提速后到达发电机，最终将机械能转换成电能。
本发明的目的还可以通过如下技术方案达到：
本发明的一种实施方案是：所述串联轴由密封不透水的空心管构成，所述空心管的两端接驳有万向半联轴器，串联轴的整体能浮于水中。
本发明的一种实施方案是：所述叶轮由连接盘、两个叶片和压环构成，连接盘安装在串联轴上，连接盘上设有两个叶片和一个压环。
本发明的一种实施方案是：所述变速齿轮箱为一种圆柱齿轮箱，圆柱齿轮箱的高速轴的一端通过挠性联轴器与发电机连接。
本发明的一种实施方案是：所述水轮机还包括制动器、防转动装置，所述制动器设置在圆柱齿轮箱的高速轴一侧；所述防转动装置设置在锥齿轮的方形防护罩上。
本发明的一种实施方案是：所述制动器为一种盘式制动器，它包括壳体，设置在壳体内部的带刹车皮的移动盘，以及设置在壳体外部的手轮，手轮的一端穿入壳体内部与移动盘接触，转动手轮可驱动移动盘与高速轴上的转盘接触、并使高速轴慢慢刹停；或者是所述制动器为一种电力液压块式制动器。
本发明的一种实施方案是：所述防转动装置包括壳体，设置在壳体内部的内齿卡，以及设置在壳体外部的手轮，手轮的一端穿入壳体内部与内齿卡接触，转动手轮可驱动内齿卡将与锥齿轮连在一起的圆柱齿轮卡住；或者是所述防转动装置为一种电动控制的防转动装置。
本发明的一种实施方案是：所述浮体的外形为双体船，其两边设有浮筒或浮箱，中间设有用于容置机组设备的机舱，机舱的底部通过两块支撑板与锥齿轮箱固定连接，锥齿轮箱为整体密封不透水结构。
本发明的一种实施方案是：所述变速齿轮箱为一种行星齿轮箱。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用由多个叶轮串联而成的叶轮组，能大大地增加水流对其施加的驱动力，而不是依靠一个直径较大的叶轮来提高功率，这样能减低制造的难度和成本，而且还因叶轮的直径较小，可在水流较浅的水道里使用，扩大水轮机的使用范围。
2、本发明的叶轮组的个数和叶轮的个数可以根据需要增加或减少。在水流较弱的时期或时段，可增加叶轮的数量来确保发电机此时的功率不至于太低，相反，在水流较强的时期或时段可减少叶轮的数量来确保发电机此时的功率不至于太高，及避免水轮机受损或被水冲走，这样能使水轮机的利用效率和安全性都有所提高。
3、本发明的水轮机机组的主要设备都设置在浮体上，加上既有盘式制动器又有防转动装置，两者配合操作可以控制机组在必要时停止运行，来进行维护或调整叶轮的数量。它具有方便维护和管理，可靠性高，延长使用寿命的优点。
4、本发明也可以通过安装空气压缩机代替电机，并利用浮筒或浮箱储气，具有应用范围广的优点。
附图说明
图1为具体实施例1的整体结构主视图。
图2为具体实施例1的整体结构俯视图。
图3为具体实施例1中的锥齿轮箱的结构示意图。
图4为具体实施例1中的盘式制动器的结构示意图。
图5为具体实施例1中的防转动装置的俯视图。
图6为具体实施例1中的防转动装置的主视图。
具体实施方式
具体实施例1：
图1至图6构成本发明的具体实施例1。
参照图1、图2和图3，本实施例包括浮体1，设置在浮体1上的变速齿轮箱2、发电机3，设置在浮体底部的锥齿轮箱4，以及传动轴5和叶轮组6；所述叶轮组6包括两个相互连接的串联轴61，各串联轴61上均设有3个叶轮63；传动轴5的一端通过万向联轴器与叶轮组6一端的串联轴61连接、其另一端与锥齿轮箱4的输入轴41连接，锥齿轮箱4的输入轴41通过锥齿轮7与垂直输出轴42连接；垂直输出轴42通过锥齿轮7与变速齿轮箱2的低速轴21连接，所述变速齿轮箱2的高速轴22与电机3的输入轴连接。所述串联轴61为一条两头都接驳有万向半联轴器61a、且密封不透水的空心管，其整体能浮于水中。所述叶轮63由连接盘63a、两个叶片63b和压环63c构成，连接盘63a安装在串联轴61上，连接盘63a上设有两个叶片63b和一个压环63c。所述变速齿轮箱2为一种圆柱齿轮箱，圆柱齿轮箱的高速轴42的一端通过挠性联轴器10与发电机3连接。所述水轮机还包括盘式制动器8、防转动装置9，所述盘式制动器8设置在圆柱齿轮箱的高速轴22一侧；所述防转动装置9设置在锥齿轮7b的方形防护罩7c上。
参照图4，所述盘式制动器8包括壳体81，设置在壳体81内部的带刹车皮82的移动盘83，以及设置在壳体81外部的手轮84，手轮84的一端穿入壳体内部与移动盘83接触，转动手轮84可驱动移动盘83与高速轴22上的转盘23接触、并使高速轴22慢慢刹停。
参照图5和图6，所述防转动装置9的外形与升降螺杆式闸门阀相同，其包括壳体91，设置在壳体91内部的内齿卡92，以及设置在壳体91外部的手轮93，手轮93的一端穿入壳体内部与内齿卡92接触，转动手轮93可驱动内齿卡92将与锥齿轮7连在一起的圆柱齿轮24卡住。
本实施例中，所述浮体1的外形为双体船，其两边设有浮筒或浮箱，中间设有用于容置机组设备的机舱11，机舱11的底部通过两块支撑板12与锥齿轮箱4固定连接，锥齿轮箱4为整体密封不透水结构。实际应用中，所述浮体由一条或一条以上的铁链、钢丝绳或尼龙绳通过牢固的固定物连接而浮于水面上，叶轮组漂浮在水中。
本发明的工作原理如下：
工作时，当有一定速度的水流通过漂浮在水中的叶轮组时，叶轮组的多个叶轮共同将水流的动能转换成机械能传送到通过万向联轴器连接的传动轴，传动轴将机械能传递到锥齿轮箱的输入轴，经过变速齿轮箱的垂直输出轴换向后，再传递给变速齿轮箱的低速轴，最后经过变速齿轮箱提速后到达发电机，最终将机械能转换成电能，整个运转过程是由低速转向高速。在工作工程中如果需要对机器进行维护或需要调整叶轮的数量，只需要通过转动盘式制动器的手轮便可驱动移动盘与高速轴上的转盘接触、并使高速轴慢慢刹停；然后转动防转动装置的手轮可驱动内齿卡将与锥齿轮连在一起的圆柱齿轮卡住。然后就可以对机器进行维护或需要调整叶轮的数量。
具体实施例2：
本实施例的特点是：所述制动器8为一种电力液压块式制动器。其他与具体实施例1相同。
具体实施例3：
本实施例的特点是：所述防转动装置9为一种电动控制的防转动装置。其他与具体实施例1或2相同。
其他实施例：
所述变速齿轮箱也可以采用行星齿轮箱，所述叶轮组6的串联轴的数量为1个、3个、4个、5个或6，串联轴上的叶轮63数量为2个、4个、5个或6个；改变串联轴的数量、尺寸大小或者是改变叶轮的数量、尺寸大小都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：包括浮体(1)，设置在浮体(1)上的变速齿轮箱(2)、发电机(3)，设置在浮体(1)底部的锥齿轮箱(4)，以及传动轴(5)和叶轮组(6)；所述叶轮组(6)包括若干个相互串联连接的串联轴(61)，各串联轴(61)上分别设有若干个叶轮(62)；传动轴(5)的一端通过万向联轴器与位于叶轮组(6)一端的串联轴(61)连接、其另一端与锥齿轮箱(4)的输入轴(41)连接；锥齿轮箱(4)的输入轴(41)通过锥齿轮(7a)与垂直输出轴(42)连接，垂直输出轴(42)通过锥齿轮(7b)与变速齿轮箱(2)的低速轴(21)连接，变速齿轮箱(2)的高速轴(22)与电机(3)的输入轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述串联轴(61)由密封不透水的空心管构成，所述空心管的两端接驳有万向半联轴器(61a)，串联轴(61)的整体能浮于水中。
3.根据权利要求1或2所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述叶轮(62)由连接盘(62a)、两个叶片(62b)和压环(62c)构成，连接盘(62a)安装在串联轴(61)上，连接盘(62a)上设有两个叶片(62b)和一个压环(62c)。
4.根据权利要求1或2所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述变速齿轮箱(2)为一种圆柱齿轮箱，圆柱齿轮箱的高速轴(42)的一端通过挠性联轴器(10)与发电机(3)连接。
5.根据权利要求4所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述水轮机还包括制动器(8)、防转动装置(9)，所述制动器(8)设置在圆柱齿轮箱的高速轴(22)一侧；所述防转动装置(9)设置在锥齿轮(7b)的方形防护罩(7c)上。
6.根据权利要求5所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述制动器(8)为一种盘式制动器，它包括壳体(81)，设置在壳体(81)内部的带刹车皮(82)的移动盘(83)，以及设置在壳体(81)外部的手轮(84)，手轮(84)的一端穿入壳体内部与移动盘(83)接触，转动手轮(84)可驱动移动盘(83)与高速轴(22)上的转盘(23)接触、并使高速轴(22)慢慢刹停；或者是所述制动器(8)为一种电力液压块式制动器。
7.根据权利要求5所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述防转动装置(9)包括壳体(91)，设置在壳体(91)内部的内齿卡(92)，以及设置在壳体(91)外部的手轮(93)，手轮(93)的一端穿入壳体内部与内齿卡(92)接触，转动手轮(93)可驱动内齿卡(92)将与锥齿轮(7b)连在一起的圆柱齿轮(24)卡住；或者是所述防转动装置(9)为一种电动控制的防转动装置。
8.根据权利要求1或2所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述浮体(1)的外形为双体船，其两边设有浮筒或浮箱，中间设有用于容置机组设备的机舱(11)，机舱(11)的底部通过两块支撑板(12)与锥齿轮箱(4)固定连接，锥齿轮箱(4)为整体密封不透水结构。
9.根据权利要求1或2所述的一种漂浮式叶轮串联水轮机，其特征是：所述变速齿轮箱(2)为一种行星齿轮箱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130313 Termination date: 20151113 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |