CN211202186U - 一种联轴式潜水发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种联轴式潜水发电装置，包括若干水轮机组件、发电组件和若干传动组件，所述若干水轮机组件通过所述传动组件与所述发电组件连接；每个所述水轮机组件包括壳体以及设置在壳体内的若干叶轮和主轴，所述若干叶轮依次套设在所述主轴上；相邻两个水轮机组件中的主轴之间相互平行且位于同一平面上；所述发电组件包括发电机和与发电机连接的传动轴，所述传动轴与所述主轴垂直，所述传动轴与所述主轴垂直，所述传动轴设置在所述主轴的末端，并通过若干所述传动组件同时与多个主轴连接。本实用新型通过多个主轴与一个传动轴的联轴设置，使得多个主轴获得的动能叠加并带动单个传动轴转动，使传动轴获得更多的动能，进而提高发电效率。

Description

一种联轴式潜水发电装置

技术领域

本实用新型涉及水力发电技术领域，特别是涉及一种联轴式潜水发电装置。

背景技术

发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，目前，水力发电已经成为一种主流的发电方式，其利用河流、胡泊等位于高处具有势能的水流引至低处并通过水轮机，将水流的势能转变为机械能，水轮机转动且作为原动力推动发电机产生电能，此时，机械能转变为电能。但是，现有的水力发电装置要通过筑堤坝、将水位提升并通过水位差的势能转化为机械能，机械能又通过发电装置转化为电能。然而筑堤坝的成本高、难度大，不适于大规模推广应用。

现有技术，中国专利ZL201920271782.0公开了一种潜水发电装置，包括水轮机组件、连接支架以及发电机，其中水轮机组件包括集流管、主轴以及叶轮，在集流管对水流的引导作用下，使其能在潜水状态下发电。但是，现有技术中的潜水发电装置中，仅利用单个水轮机组件中的主轴传递动能从而带动发电机转动，由于该潜水发电装置是用于在落差较小的水流中进行发电，水流的动能不足，使得主轴获得的动能较小，进而导致发电效率低。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种联轴式潜水发电装置，其结构设计巧妙，发电效率高，适用范围广。

本实用新型是基于以下构思实现的：一种联轴式潜水发电装置，包括若干水轮机组件、发电组件和若干传动组件，所述若干水轮机组件通过所述传动组件与所述发电组件连接；每个所述水轮机组件包括壳体以及设置在壳体内的若干叶轮和主轴，所述若干叶轮依次套设在所述主轴上；相邻两个水轮机组件中的主轴之间相互平行且位于同一平面上；所述发电组件包括发电机和与发电机连接的传动轴，所述传动轴与所述主轴垂直，所述传动轴设置在所述主轴的末端并通过若干所述传动组件连接。

相对于现有技术，本实用新型提供了一种联轴式潜水发电装置，其通过设置多个水轮机组件，并使多个主轴与一个传动轴连接，即将多个主轴与传动轴“联轴”设置。使得多个水轮机组件可以同时潜入到水中，水流分别进入多个水轮机组件中冲击叶轮并带动主轴转动，多个主轴获得的动能叠加并带动单个传动轴转动，使得该传动轴获得更多的动能，进而提高发电机的发电效率。

进一步地，每个所述传动组件包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮设置在所述主轴的末端，所述第二锥齿轮套设在所述锥齿轮上，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合；多个所述传动组件中的多个第二锥齿轮依次套设在所述传动轴上。通过设置相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，可将相交设置的传动轴和主轴进行动力传输。

进一步地，每个所述传动组件还包括密封箱，所述密封箱与所述壳体连接，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮设置在所述密封箱内；所述主轴和所述传动轴分别插入所述密封箱中，并分别与所述第一锥齿轮和第二锥齿轮连接。该密封箱防止水进入第一锥齿轮和第二锥齿轮中，从而防止第一锥齿轮和第二锥齿轮因生锈或腐蚀引起的传动效率下降，同时，也减小第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的传动阻力。

进一步地，所述传动组件还包括密封环，所述密封环填充在所述主轴和所述传动轴与所述密封箱连接处的间隙中。

进一步地，每个所述水轮机组件还包括导流单元，所述导流单元设置在所述壳体内部，所述导流单元中设有引流管，所述引流管的横截面积沿其入口端至出口端方向逐渐减小。由于导流管的横截面积从入口端至出口端逐渐减小，水流在导流管中的流速逐渐增加，动能增加，冲击叶轮时获得更多的机械能，从而使得该联轴式潜水发电装置能够在自然水流中使用。

进一步地，所述导流单元还包括集流管，所述集流管与所述引流管的出口端连接，所述集流管罩设在所述若干叶轮外部。

进一步地，所述壳体的入口处设有滤网。滤网的设置能够过滤掉水流中的杂质，防止杂质进入叶轮中造成堵塞或叶轮损毁，进而延长了叶轮的使用寿命。

进一步地，还包括固定组件，多个所述水轮机组件设置在所述固定组件上，所述固定组件将多个所述水轮机组件潜入水流中并固定其位置。

进一步地，所述传动轴为发电机的输入轴。通过简单的传动结构即可将传动轴的机械能传递给发电机从而转化为电能。

进一步地，所述发电机的机轴与所述传动轴垂直连接。通过将水轮机组件的主轴和发电组件的传动轴相交设置，即非同轴设置，在使用时仅需将水轮机组件潜入水流中，而发电组件中的发电机可以外露在水面上，降低了发电组件的密封和防水要求，从而降低了制造成本；同时，也方便发电机的更换与检修。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的单个水轮机组件剖视结构图；

图2为本实用新型实施例1的联轴式潜水发电装置俯视结构图；

图3为本实用新型实施例2的联轴式潜水发电装置的机轴与传动轴连接结构图。

附图说明：

A-第一水轮机组件、B-第二水轮机组件、C-第三水轮机组件、11-壳体、111-入口、112-出口、113-滤网、13-主轴、131-第一主轴、132-第二主轴、133-第三主轴、14-叶轮、121-导流箱、122-引流管、123-集流管、21-发电机、22-传动轴、23-轴套、24-刹车轮壳、31-密封箱、32-第一锥齿轮、33-第二锥齿轮、41-支架、42-锚链、50-连杆、60-机轴、61-第三锥齿轮、62-第四锥齿轮、63-密封壳体。

具体实施方式

实施例1

请同时参考图1和图2，本实施例1提供了一种联轴式潜水发电装置，包括若干水轮机组件、发电组件、若干传动组件和固定组件，所述若干水轮机组件通过所述传动组件与所述发电组件连接；若干所述水轮机组件设置在所述固定组件上。

每个所述水轮机组件包括壳体11以及设置在壳体11内的导流单元、主轴13和若干叶轮14；所述壳体11为一中空的外壳，其上开设有入口111和出口112，所述入口111设置有滤网113，用于阻隔水流中的杂质，水流从入口111流入经过其内部的导流单元、主轴13和若干叶轮14后从出口112流出。

所述导流单元包括导流箱121、引流管122和集流管123，所述导流箱121、引流管122和导流管沿着所述壳体11的入口111至出口112的方向依次排列，且所述导流箱121的出口112端与所述引流管122的入口111端连接，所述引流管122的出口112端与所述导流管的入口111端连接，所述集流管123的出口112端与所述壳体11的出口112连通。具体地，所述导流箱121为一中空的箱体，其用于将水流引入至所述引流管122中；所述引流管122为一中空的管道，其各个位置的横截面为圆，且横截面积沿着引流管122的入口111端至出口112端逐渐减小；所述集流管123为一中空管道，作为优选地，其为一截面直径恒定的均匀管道。

所述主轴13沿着所述集流管123的中心轴方向穿设在所述集流管123中，并通过若干轴承固定；所述若干叶轮14沿着所述集流管123的中心轴方向依次套设在所述主轴13上，并且所述叶轮14的直径略小于所述集流管123的直径，使得所述叶轮14可以设置在所述集流管123内部；在本实施例1中，所述叶轮14的数量多于三个。

进一步，在本实施例1中包括多个水轮机组件，可以设置1-n个水轮机组件，在本实施例1中，水轮机组件设置有3个，分别为第一水轮机组件A、第二水轮机组件B和第三水轮机组件C。所述第一水轮机组件A、第二水轮机组件B和第三水轮机组件C分别设置有第一主轴131、第二主轴132和第三主轴133，所述第一主轴131、第二主轴132和第三主轴133相互平行设置并位于同一个平面。

进一步，所述主轴13通过若干所述传动组件与所述发电组件连接。所述发电组件包括一个传动轴22，所述传动轴22同时与三个水轮机组件的主轴13垂直所述传动轴22设置在所述主轴13的末端，并通过若干所述传动组件同时与多个主轴13连接。所述传动组件的数量与所述水轮机组件的数量相等。

具体地，每个所述传动组件包括密封箱31以及设置在所述密封箱31中的第一锥齿轮32和第二锥齿轮33；所述密封箱31的一端通过若干连杆50与所述壳体11的出口112连接，所述若干连杆50绕着周向排列，中部形成一空间，相邻两根连杆50之间的空隙形成水流流出的出口112；所述主轴13穿过所述若干连杆50之间形成的空间，使得所述主轴13的末端穿设在所述密封箱31中，并通过轴承固定在所述密封箱31上，且所述主轴13的末端伸入所述密封箱31中与所述第一锥齿轮32连接。所述传动轴22穿过多个密封箱31并通过轴承可转动地固定在所述密封箱31上，且分别位于多个密封箱31中多个所述第二锥齿轮33同时套设在所述传动轴22上。进一步，所述第一锥齿轮32与所述第二锥齿轮33啮合，具体地，所述第一锥齿轮32和第二锥齿轮33上分别设有若干沿着锥面环形开设的齿槽，所述第一锥齿轮32和第二锥齿轮33的中心轴所在直线相互垂直，使得第一锥齿轮32的齿槽与所述第二锥齿的齿槽啮合，当主轴13转动时带动第一锥齿轮32转动，第一锥齿轮32上的齿在第二锥齿轮33的齿槽中滑动，进而带动所述第二锥齿轮33和与第二锥齿轮33固定连接的传动轴22传动。由此，位于多个水轮机组件中的多个主轴13转动，同时带动传动轴22转动。进一步，所述传动组件还包括密封环(图未示)，所述密封环填充在所述主轴13和所述传动轴22与所述密封箱31连接处的间隙中，从而防止水进入所述密封箱31中。

所述发电组件还包括发电机21，轴套23和刹车轮壳24；所述发电机21设置在所述传动轴22的一端，所述传动轴22即为所述发电机21的输入轴，用于给发电机21提供发电的动力，基于此，所述发电机21与所述传动轴22在同一个平面上；所述发电机21还设有电能输出端，所述发电机21的输入轴提供机械能，在发电机21内部将机械能转变为电能，最终从所述发电机21的电能输出端输出；作为优选地，所述发电机21外部还套设有防水装置(图未示)，防止发电机21因渗水导致损毁。所述轴套23套设在所述传动轴22外部，使得所述传动轴22可以在所述轴套23中转动；所述刹车轮壳24设置在所述传动轴22上部，其为一圆盘状的外壳，所述刹车轮壳24用于通过外力作用紧急将传动轴22制停。

所述固定组件固定设置在多个所述水轮机组件和多个所述密封箱31的底部，具体地，所述固定组件包括支架41、锚链42，所述支架41固定在多个所述壳体11的底部，使得多个壳体11在所述支架41上平行排列；所述支架41优选为“田”字型支架41，其由轻质材料制成；所述锚链42的一端与所述支架41固定连接，另一端用于固定在河床中；所述锚链42的长度可以根据河流的深度进行设置。由此，所述锚链42将所述水轮机组件潜入至水流中，并牵引所述水轮机组件使其漂在水流中，从而使支架41以及固定在支架41上的水轮机组件可以随着水流方向的变化转变方向。

使用时，将多个所述水轮机组件同时沉入至水流中，使其漂浮在水面以下，调节锚链42的长度，将所述锚链42抛设在河床中固定。水流经过滤网113时，将大量的杂质和颗粒物阻挡，水流经过所述导流箱121进入所述引流管122中，由于所述引流管122的横截面积逐渐减小，水流在所述引流管122中的流速逐渐增大，且使得水流加快进入至所述集流管123中，并在集流管123中冲击若干叶轮14，叶轮14在水流的冲击下转动，从而带动所述主轴13转动，并通过第一锥齿轮32和第二锥齿轮33的啮合，将所述主轴13的动力传输给所述传动轴22，同时，多个主轴13同时给一个传动轴22传输动力，使得传动轴22获得的动能叠加，进而使发电机21产生更多的电能。在这个过程中，水流从所述壳体11的出口112以及所述连杆50之间的间隙中流出，另外，当水流的流向发生变化时，所述支架41以及固定在支架41上的水轮机组件可以随着水流方向的变化转变方向。

相对于现有技术，本实用新型提供了一种联轴式潜水发电装置，其通过设置多个水轮机组件，并使多个主轴与一个传动轴连接，即将多个主轴与传动轴“联轴”设置。多个水轮机组件可以同时潜入到水中，水流分别进入多个水轮机组件中冲击叶轮并带动主轴转动，多个主轴获得的动能叠加并带动单个传动轴转动，使得该传动轴获得更多的动能，进而提高发电机的发电效率。此外，所述联轴式潜水发电装置通过“牵引”的方式固定在河床中，使其能够应用到河流等水流方向变化较多的环境中，适用性和适应性强。

实施例2

本实用新型实施例2提供的联轴式潜水发电装置与实施例1基本相同，其区别仅在于：还包括一机轴60，所述机轴60作为所述发电机21的输入轴，所述机轴60与所述传动轴22垂直连接，并且，所述机轴60相对于水平面为竖直状态。

具体地，请参考图3，所述机轴60与所述传动轴22通过第三锥齿轮61和第四锥齿轮62连接，所述第三锥齿轮61设置在所述传动轴22的端部，所述第四锥齿轮62设置在所述机轴60端部，使得所述第三锥齿轮61和第四锥齿轮62啮合，使得传动轴22带动发电机21的机轴60转动；所述第三锥齿轮61和第四锥齿轮62设置在一密封壳体6311中。基于此，发电机21的机轴60相对于水平面呈竖直方向，使用时，可以将其外露在水面上。

相对于现有技术，本实用新型提供了一种联轴式潜水发电装置，通过将传动轴和机轴相交设置，即非同轴设置，在使用时仅需将水轮机组件潜入水流中，而发电组件中的发电机可以外露在水面上，降低了发电组件的密封和防水要求，从而降低了制造成本；同时，也方便发电机的更换与检修。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种联轴式潜水发电装置，其特征在于：包括若干水轮机组件、发电组件和若干传动组件，所述若干水轮机组件通过所述传动组件与所述发电组件连接；每个所述水轮机组件包括壳体以及设置在壳体内的若干叶轮和主轴，所述若干叶轮依次套设在所述主轴上；相邻两个水轮机组件中的主轴之间相互平行且位于同一平面上；所述发电组件包括发电机和与发电机连接的传动轴，所述传动轴与所述主轴垂直，所述传动轴设置在所述主轴的末端，并通过若干所述传动组件同时与多个主轴连接。

2.根据权利要求1所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：每个所述传动组件包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮设置在所述主轴的末端，所述第二锥齿轮套设在所述锥齿轮上，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合；多个所述传动组件中的多个第二锥齿轮依次套设在所述传动轴上。

3.根据权利要求2所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：每个所述传动组件还包括密封箱，所述密封箱与所述壳体连接，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮设置在所述密封箱内；所述主轴和所述传动轴分别插入所述密封箱中，并分别与所述第一锥齿轮和第二锥齿轮连接。

4.根据权利要求3所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：所述传动组件还包括密封环，所述密封环填充在所述主轴和所述传动轴与所述密封箱连接处的间隙中。

5.根据权利要求1所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：每个所述水轮机组件还包括导流单元，所述导流单元设置在所述壳体内部，所述导流单元中设有引流管，所述引流管的横截面积沿其入口端至出口端方向逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：所述导流单元还包括集流管，所述集流管与所述引流管的出口端连接，所述集流管罩设在所述若干叶轮外部。

7.根据权利要求1所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：所述壳体的入口处设有滤网。

8.根据权利要求1所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：还包括固定组件，多个所述水轮机组件设置在所述固定组件上，所述固定组件将多个所述水轮机组件潜入水流中并固定其位置。

9.根据权利要求1-8任一所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：所述传动轴为发电机的输入轴。

10.根据权利要求1-8任一所述的联轴式潜水发电装置，其特征在于：所述发电机的机轴与所述传动轴垂直连接。

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