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CN102900589A - 一种转轮水力发电系统 - Google Patents

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CN102900589A CN2012104223387A CN201210422338A CN102900589A CN 102900589 A CN102900589 A CN 102900589A CN 2012104223387 A CN2012104223387 A CN 2012104223387A CN 201210422338 A CN201210422338 A CN 201210422338A CN 102900589 A CN102900589 A CN 102900589A
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Abstract

本发明提供了一种能将转轮提升离开水面、且能提高转轮发电功率的转轮水力发电系统，它包括转轮装置、发电装置及引流装置，转轮装置包括转轮、转轮轴、转轮轴承及转轮升降机构，转轮与发电机通过离合传动装置相连接，离合传动装置与发电机之间设有加速器；引流装置包括左导流闸门、右导流闸门、第一蜗杆、左蜗轮、右涡轮及左闸门顶杆和右闸门顶杆，第一蜗杆一端连接第一摇臂，第一蜗杆在两侧具有不同旋向的螺旋齿。本发明所使用的转轮升降机构来转动丝杆，带动丝杆螺母和转轮轴承提升架一起将转轮轴承上下运动，从而使得转轮可控制的脱离和进入水面。本发明还采用了导流闸门来控制水流的流速用以增加动能从而提高发电功率，操作简单，灵活多变。

Description

一种转轮水力发电系统
技术领域
本发明涉及水力发电系统，尤其涉及运用转轮的水力发电系统。
背景技术
利用转轮力矩实现水能转化为电能的发电装置被广泛应用于能源领域，水能是可循环利用的环保能源之一，充分利用水力产生的能源，是实现能源可持续发展的重要途径。运用转轮的水力发电装置运用在水源充足、落水差小的水渠，既不影响水渠原本的作用，又充分利用自然能源，经济环保。但是，转轮的使用在水渠冬季被冰冻或者其他水渠无法推动转轮的情况下就失去作用，且会损坏或污染转轮。此外，水渠的水流一般较小，水流所产生的动能有限，使得运用转轮的水力发电功率不高，发电效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能将转轮提升离开水面、且能提高转轮发电功率的转轮水力发电系统，为此，本发明采用以下技术方案：它包括转轮装置、发电装置及引流装置，所述发电装置包括发电机、镇流器、电功率稳定器及逆变器，所述转轮装置包括转轮、转轮轴、转轮轴承及与转轮轴承相连接的转轮升降机构，所述转轮升降机构包括丝杆、丝杆螺母、与丝杆螺母固定的转轮轴承提升架及丝杆驱动装置，所述转轮与发电机通过离合传动装置相连接，所述离合传动装置与发电机之间设有一加速器；
所述引流装置包括左导流闸门、右导流闸门、第一蜗杆、左蜗轮、右涡轮及用于分别开合左导流闸门和右导流闸门的的左闸门顶杆和右闸门顶杆，所述第一蜗杆一端连接第一摇臂，第一蜗杆在两侧具有不同旋向的螺旋齿，所述左涡轮及右涡轮在两侧分别对应不同旋向的螺旋齿，所述导流闸门为可转动的闸门，所述左闸门顶杆和右闸门顶杆的一端分别固定在左蜗轮的轴和右蜗轮的轴上。
在采用以上技术方案的基础上，本发明还可以采用以下进一步方案：
所述离合传动装置包括相互啮合的主动件及从动件，所述主动件与转轮轴连接，所述从动件与发电机的转轴相连接。
所述丝杆驱动装置包括第二蜗杆、连接在第二蜗杆轴向上的第二摇臂及与丝杆同轴固定的第二蜗轮，摇臂驱动第二蜗杆与第二蜗轮配合转动丝杆。
所述转轮轴承提升架的表面标有刻度。
所述转轮包括多个叶片、转轮架，所述叶片在顶端部分具有同向的倾斜部分。
所述转轮均布了12-18个叶片。
所述倾斜部分与叶片的夹角为120°-160°。
所述叶片的宽度为2m-20m，转轮的直径为5m-60m。
所述转轮还包括径向上的三层轮毂条及与叶片个数相同的周向上的幅条。
相邻的内侧的两层轮毂条与幅条之间具有斜向的撑杆。
由于采用了本发明的技术方案，本发明所使用的转轮升降机构通过转动丝杆驱动装置的第二摇臂来转动丝杆，进而带动丝杆螺母和转轮轴承提升架一起将转轮轴承上下运动，从而使得转轮可控制的脱离和进入水面。同时，本发明还采用了导流闸门来控制水流的流速用以增加动能从而提高发电功率。本实用新型操作简单，灵活多变，具有较强的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明不包含引流装置的示意图。
图2为转轮的侧面示意图。
图3为转轮的主视图。
图4为引流装置的示意图。
具体实施方式
参考附图。
本发明包括转轮装置1、发电装置及引流装置，所述发电装置包括发电机21、镇流器22、电功率稳定器23及逆变器24，所述转轮装置1包括转轮11、转轮轴12、转轮轴承13及与转轮轴承13相连接的转轮升降机构，所述转轮升降机构包括丝杆141、丝杆螺母142、与丝杆螺母142固定的转轮轴承提升架143及丝杆驱动装置144，所述转轮11与发电机21通过离合传动装置25相连接，所述离合传动装置25与发电机21之间设有一加速器26；所述离合传动装置25包括相互啮合的主动件201及从动件202，所述主动件201与转轮轴12连接，所述从动件202与发电机21的转轴211相连接。
所述丝杆驱动装置包括第二蜗杆301、连接在第二蜗杆301轴向上的第二摇臂302及与丝杆同轴固定的第二蜗轮303，第二摇臂302驱动第二蜗杆301与第二蜗轮303配合转动丝杆141。
本发明所述的水力发电系统需要工作时，可以将离合传动装置25的主动件201及202啮合，当转轮由于水渠中水流的冲击下翻转时，带动转轮轴12和发电机21转轴211旋转从而发电，实现动能到电能的转化，经过镇流器22、电功率稳定器23及逆变器24将电能输入电网；而当天气条件变化或者环境条件变化有必要让本发明所述的水力发电系统不需要工作时，诸如冰雪天气、洪灾、水流被污染等需要让转轮脱离水面才可以让转轮不受损坏或其他不利影响的，可以先将离合传动装置22的主动件201及从动件202分离，再通过摇动第二摇臂302驱动第二蜗杆301与第二蜗轮303，第二蜗轮303同轴固定的丝杆141就随其共同旋转，从而带动丝杆螺母142和与其固定的转轮轴承提升架143一起上下移动，最终实现转轮的上下移动。同时，所述转轮轴承提升架143的表面标有刻度，可以根据水渠的水面高度情况来精确控制转轮的上下移动量。
此外，由于转轮在水渠水流中转动力矩巨大，停止转轮转动用刹车不理想，在转轮工作的维护过程中，人员工作不安全，转轮升降机构的使用可以克服上述缺点，工作人员可以在转轮脱离水面停止转动的情况下进行维修养护及其他工程操作。
当发电机不能使用或者其他不能进行发电的情况发生时，也可以通过离合传动装置25的分离实现。
所述引流装置包括左导流闸门100、右导流闸门110、第一蜗杆101、左蜗轮102、右涡轮120及用于分别开合左导流闸门100和右导流闸门110的的左闸门顶杆103和右闸门顶杆130，所述第一蜗杆101一端连接第一摇臂104，第一蜗杆101在两侧具有不同旋向的螺旋齿，所述左涡轮102及右涡轮120在两侧分别对应不同旋向的螺旋齿，所述导流闸门为可转动的闸门，导流闸门的一端可旋转的固定在水渠岸上，所述左闸门顶杆103和右闸门顶杆130的一端分别固定在左蜗轮102的轴和右蜗轮120的轴上，所述左蜗轮102和右蜗轮120与第一蜗杆101传动配合驱动闸门顶杆103开合导流闸门100。由于第一蜗杆101在两侧具有不同旋向的螺旋齿，使得在用第一摇臂104转动第一蜗杆101时，河岸两侧的闸门顶杆可以同时向内或者向外将导流闸门顶开或合住，通过控制水流出口的大小来控制流速，进而调节水流的动能。当水流出口变小时，水流的流速增加，即动能增加，冲击转轮的动能增加后，转轮的转速加快，即可实现发电机发电功率的增大。
所述转轮11包括多个叶片500、转轮架501，所述叶片500在顶端部分具有同向的倾斜部分502。所述倾斜部分502应与水流的流动方向相反，进一步使转轮的转速加快，从而使得发电机发电功率增大。
所述叶片500的数量在12-18片。叶片的数量应合适，数量过多时，转轮11本身重量加大，影响转速；数量过少时，转轮11重量小，抗冲击能力较小，更重要的是，叶片500在水中的数量过少影响动能的传递及转化。转轮11本身的重量以及叶片在水中的数量刚好适宜。
所述倾斜部分与叶片500的夹角为120°-160°。
所述叶片500的宽度为2m-20m。所述转轮11的直径为5m-60m。叶片的宽度及转轮的直径根据水渠的大小、水深及其他因素决定。
所述转轮架501包括径向上的三层轮毂条510及与叶片个数相同的周向上的幅条511，使得转轮架牢固性好，抗击力强。
相邻的内侧的两层轮毂条510与幅条511之间具有斜向的撑杆520，更进一步强化了转轮架的牢固性。

Claims (10)

1.一种转轮水力发电系统，包括转轮装置、发电装置及引流装置，所述发电装置包括发电机、镇流器、电功率稳定器及逆变器，其特征在于所述转轮装置包括转轮、转轮轴、转轮轴承及与转轮轴承相连接的转轮升降机构，所述转轮升降机构包括丝杆、丝杆螺母、与丝杆螺母固定的转轮轴承提升架及丝杆驱动装置，所述转轮与发电机通过离合传动装置相连接，所述离合传动装置与发电机之间设有一加速器；
所述引流装置包括左导流闸门、右导流闸门、第一蜗杆、左蜗轮、右涡轮及用于分别开合左导流闸门和右导流闸门的的左闸门顶杆和右闸门顶杆，所述第一蜗杆一端连接第一摇臂，第一蜗杆在两侧具有不同旋向的螺旋齿，所述左涡轮及右涡轮在两侧分别对应不同旋向的螺旋齿，所述导流闸门为可转动的闸门，所述左闸门顶杆和右闸门顶杆的一端分别固定在左蜗轮的轴和右蜗轮的轴上，另一端设置在导流闸门在水渠下游侧的背面，用于顶合导流闸门背面。
2.根据权利要求1所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述离合传动装置包括相互啮合的主动件及从动件，所述主动件与转轮轴连接，所述从动件与发电机的转轴相连接。
3.根据权利要求1所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述丝杆驱动装置包括第二蜗杆、连接在第二蜗杆轴向上的第二摇臂及与丝杆同轴固定的第二蜗轮，摇臂驱动第二蜗杆与第二蜗轮配合转动丝杆。
4.根据权利要求1所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述转轮轴承提升架的表面标有刻度。
5.根据权利要求1所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述转轮包括多个叶片、转轮架，所述叶片在顶端部分具有同向的倾斜部分。
6.根据权利要求5所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述转轮均布了12-18个叶片。
7.根据权利要求5所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述倾斜部分与叶片的夹角为120°-160°。
8.根据权利要求5所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述叶片的宽度为2m-20m，转轮的直径为5m-60m。
9.根据权利要求5或6所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于所述转轮架包括径向上的三层轮毂条及与叶片个数相同的周向上的幅条。
10.根据权利要求9所述的一种转轮水力发电系统，其特征在于相邻的内侧的两层轮毂条与幅条之间具有斜向的撑杆。
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