專利名稱：一種水流發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，尤其是一種水流發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
中國的水能資源豐富，優(yōu)先發(fā)展水電已成為我國能源發(fā)展的重要方針。在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，中國水利資源開發(fā)潛力巨大。傳統(tǒng)的水利發(fā)電方式為壩式水電站、引水式水電站和壩一引水混合式水電站。這幾種方式均需建壩、蓄水，投資大，見效慢，甚至需要大規(guī)模移民。這就是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種不需要建壩、蓄水，投資少，見效快，大小流量的河水、洋流、平流水、垂直流水均可適用的水流發(fā)電裝置，該裝置能有效地利用水能進(jìn)行發(fā)電，且發(fā)電效率較高。本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的該水流發(fā)電裝置包括支架、水輪及由水輪驅(qū)動(dòng)的變速器和發(fā)電機(jī)，通過變速器來改變和調(diào)整水輪傳遞給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足發(fā)電機(jī)發(fā)電的工作需要。所述支架至少有一個(gè)，且該支架包括上支架和下支架，變速器和發(fā)電機(jī)位于上支架上方，上支架與下支架之間固定有至少兩個(gè)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪，且相鄰水輪的葉片相互交錯(cuò)排列，各水輪的相同端分別固定安裝有能相互嚙合的同步齒輪，所述上支架與下支架之間位于水輪的進(jìn)水端固定連接有尖角狀的整流體A。上述水輪的葉片中，其能量轉(zhuǎn)換面為內(nèi)凹曲面，這樣使葉片能夠截取利用更多的流水，并使順?biāo)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換面產(chǎn)生的扭矩力大于逆水方向轉(zhuǎn)動(dòng)面(能量轉(zhuǎn)換面的背面)產(chǎn)生的阻力，從而使水輪兩側(cè)順?biāo)较蚝湍嫠较虻娜~片端產(chǎn)生壓力差，從而保證兩個(gè)水輪能正常的逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。上述上支架與下支架之間位于水輪的出水端固定連接有流線型的整流體B，整流體B既可以有效地支撐上支架與下支架；還能有效地防止水流在水輪的出水端形成旋渦， 旋渦一方面增大了水輪轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，使整個(gè)發(fā)電裝置不穩(wěn)定，另一方面會(huì)使聚集在旋渦區(qū)域的污物被葉片旋入水輪，影響水輪的作業(yè)效率，從而導(dǎo)致整個(gè)裝置的發(fā)電效率降低。上述尖角狀的整流體A沿其軸線對(duì)稱的兩側(cè)邊為直線或內(nèi)凹的弧線，整流體A尖角端軸線部位的正面水流在該結(jié)構(gòu)的整流體A的作用下改變方向，使改向水流和整流體A 兩側(cè)的正面水流斜向沖擊各自方向的水輪葉片的能量轉(zhuǎn)換面(內(nèi)凹曲面)，有效地提高了水流對(duì)水輪葉片的沖擊力，使水輪的順?biāo)伺c逆水端之間的壓力差增大，從而使兩水輪能克服阻力逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生扭矩力，并通過水輪軸和變速器將扭矩力傳遞給發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，有效地提高了發(fā)電效率。上述尖角狀的整流體A的底邊為內(nèi)凹弧線或由兩段沿其軸線對(duì)稱、并內(nèi)凹的弧線組成，其中兩段內(nèi)凹弧線分別與兩個(gè)水輪對(duì)應(yīng)。這種形狀的整流體A為水輪轉(zhuǎn)動(dòng)留出轉(zhuǎn)動(dòng)空間，以防整流體A的底端會(huì)增大水輪轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，而導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電裝置的發(fā)電效率降低。
根據(jù)不同的工作需要，可以在上述其中一個(gè)水輪的水輪軸輸出端連接有變速器和發(fā)電機(jī)，這樣兩個(gè)水輪的扭矩力通過兩個(gè)相互嚙合的同步齒輪均能傳遞給變速器，再通過變速器傳遞給發(fā)電機(jī)，用于發(fā)電，其發(fā)電效率較高；也可以在兩個(gè)水輪的水輪軸輸出端分別連接有變速器和發(fā)電機(jī)，這樣兩個(gè)水輪的扭矩力分別通過水輪軸傳遞給相應(yīng)的變速器，再通過變速器傳遞給相應(yīng)的發(fā)電機(jī)用于發(fā)電，水能的利用率和發(fā)電效率均較高。該裝置中沿垂直方向設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的支架，發(fā)電機(jī)固定于最上層支架中的上支架上方，使整個(gè)發(fā)電裝置可以沿垂直方向延伸，從而能夠更有效地利用水能，成倍地提高了水輪的扭矩力和發(fā)電效率。該裝置中沿水平方向設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的支架，發(fā)電機(jī)固定于各支架中的上支架上方，使整個(gè)發(fā)電裝置可以根據(jù)需要沿水平方向延伸，從而沿水平方向形成發(fā)電排陣， 有效地提高了水能的利用率和發(fā)電效率。上述流線型的整流體B的底邊為內(nèi)凹弧線或由兩段沿其軸線對(duì)稱、并內(nèi)凹的弧線組成，其中的兩段弧線分別與兩個(gè)水輪對(duì)應(yīng)。這種形狀的整流體B為水輪轉(zhuǎn)動(dòng)留出足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)空間，以防整流體B的底端會(huì)增大水輪轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，而導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電裝置的發(fā)電效率降低。上述上支架、整流體A和下支架上設(shè)置有同心的定位孔，安裝時(shí)，定位樁依次穿過上支架、整流體A和下支架上的定位孔，從而將整個(gè)發(fā)電裝置串接在一起，定位樁的底端打入河床中，將整個(gè)發(fā)電裝置定位固定。為了達(dá)到更好的定位固定效果，在上述上支架、整流體B和下支架上設(shè)置有同心的定位孔，定位樁依次穿過上支架、整流體B和下支架上的定位孔，從而將整個(gè)發(fā)電裝置串接在一起，定位樁的底端打入河床中，將整個(gè)發(fā)電裝置固定。本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，該水流發(fā)電裝置中，至少設(shè)置有一個(gè)支架，且該支架包括上支架和下支架，上支架與下支架之間位于水輪的進(jìn)水端固定連接有尖角狀的整流體A，整流體A、上支架和下支架形成安裝框架，用于固定安裝水輪，并能使整個(gè)發(fā)電裝置穩(wěn)定的漂浮在水中或者通過牽引固定件牢固的固定在水中。變速器和發(fā)電機(jī)位于上支架上方，上支架與下支架之間固定有至少兩個(gè)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪，且相鄰水輪的葉片相互交錯(cuò)排列，各水輪的相同端分別固定安裝有能相互嚙合的同步齒輪，發(fā)電機(jī)通過變速器及水輪軸與同步齒輪和水輪相連。由于相鄰水輪的葉片初始狀態(tài)是交錯(cuò)排列的，有效的縮小了水輪葉片逆水方向轉(zhuǎn)動(dòng)的迎流面積和阻力，增大了水輪順?biāo)较蚝湍嫠较虻膲毫Σ?，且在同步齒輪的作用下，使各個(gè)水輪可以同時(shí)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，且不會(huì)出現(xiàn)相鄰兩水輪的葉片相互碰撞和干擾的情況，使各個(gè)水輪可以同時(shí)獨(dú)立的工作，這樣，各個(gè)水輪同時(shí)工作，且各個(gè)水輪的扭矩力也均能傳遞給發(fā)電機(jī)用于發(fā)電，既可以提高水能的利用率，還可以提高發(fā)電效率，且整個(gè)發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)制造成本低，安裝方便，可以廣泛適用于各種水流(如溪流、江河、洋流和潮汐等)，既可以使其漂浮作業(yè)，也可將裝置底部固定于河 (海)床，使發(fā)電裝置在水上工作，也可全水下安裝作業(yè)。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中A-A向的剖視示意圖。圖3為本發(fā)明沿垂直方向延伸使用的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為上支架，2為同步齒輪，3為發(fā)電機(jī)，4為變速器，5為水輪軸，6為整流體 B，7為水輪，8為下支架，9為整流體A，10為水輪，11為同步齒輪，12為水輪軸，13為定位孔， 14為定位孔。
具體實(shí)施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。一種水流發(fā)電裝置，如圖1和圖2所示，它包括支架、水輪7、水輪10和由水輪7和水輪10驅(qū)動(dòng)的變速器4和發(fā)電機(jī)3，所述支架至少有一個(gè)，且該支架包括上支架1和下支架 8，變速器4和發(fā)電機(jī)3位于上支架1上方。上支架1與下支架8之間位于水輪7和水輪10 的進(jìn)水端固定連接有尖角狀的整流體A9，上支架1與下支架8之間位于水輪7和水輪10的出水端固定連接有流線型的整流體B6，整流體A9的軸線、整流體B6的軸線與水輪7和水輪 10圓心連線的中垂線共線，上支架1、下支架8、整流體A9和整流體B6組成固定安裝框架， 通過上支架1和下支架8將水輪軸5和水輪軸12固定定位，從而保證水輪7和水輪10穩(wěn)定的工作。上支架1與下支架8之間固定有至少兩個(gè)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪水輪7和水輪10，水輪 7和水輪10的各葉片中的能量轉(zhuǎn)換面(即順?biāo)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的葉片中的迎水面)為內(nèi)凹曲面，且相鄰的水輪7和水輪10的葉片相互交錯(cuò)排列，水輪7和水輪10的相同端分別固定安裝有能相互嚙合的同步齒輪2和同步齒輪11，發(fā)電機(jī)3通過變速器4、水輪軸5和水輪軸12與同步齒輪2、同步齒輪11、水輪7和水輪10相連，發(fā)電機(jī)3的設(shè)置方式可以采用兩種形式 (一)水輪軸5或水輪軸12的輸出端連接有變速器4和發(fā)電機(jī)3 ； (二)水輪軸5和水輪軸12 的輸出端分別連接有變速器4和發(fā)電機(jī)3。其中，尖角狀的整流體A9沿其軸線對(duì)稱的兩側(cè)邊為直線或內(nèi)凹的弧線，其底邊為內(nèi)凹弧線或由兩段沿其軸線對(duì)稱、并內(nèi)凹的弧線組成。整流體A9尖角端的軸線部位的正面水流在整流體A9的兩側(cè)邊的作用下改變方向，改向水流和整流體A9兩側(cè)的正面水流沿傾斜方向沖擊水輪7和水輪10的葉片的內(nèi)凹曲面的底部，通過整流體A9的兩側(cè)邊及水輪7 和水輪10的內(nèi)凹曲面葉片結(jié)構(gòu)，可以有效地提高水流對(duì)水輪7和水輪10的葉片的沖擊力， 以提高水能的利用率和發(fā)電效率；整流體B6呈流線型，且其底邊為內(nèi)凹弧線或由兩段沿其軸線對(duì)稱、并內(nèi)凹的弧線組成。為了更好的固定整個(gè)發(fā)電裝置，在水輪7和水輪10的進(jìn)水端上支架1、整流體A9 和下支架8上設(shè)置有同心的定位孔13 ；在水輪7和水輪10的出水端上支架1、整流體B6 和下支架8上設(shè)置有同心的定位孔14。這種結(jié)構(gòu)形式可以實(shí)現(xiàn)沿垂直方向，一根定位樁依次穿過各上支架1、整流體A9和下支架8上的定位孔13，另一根定位樁依次穿過上支架1、 整流體B6和下支架8上的定位孔14，兩定位樁的下端打入河床中，從而將沿垂直方向設(shè)置的一組或多組發(fā)電裝置串接在一起并牢固的定位。兩定位樁的上端可以通過牽引繩與位于發(fā)電裝置上游的固定樁連接，從而可以將整個(gè)發(fā)電裝置更好的定位固定。整個(gè)發(fā)電裝置可以根據(jù)需要沿垂直方向和水平方向延伸，形成梳網(wǎng)狀的發(fā)電網(wǎng)陣，以最大限度地利用水能進(jìn)行發(fā)電，并在發(fā)電網(wǎng)陣的上游通過水下固定樁和錨鏈固定有牽引網(wǎng)架，發(fā)電網(wǎng)陣通過牽引繩與牽引網(wǎng)架相連，牽引網(wǎng)架還可以對(duì)發(fā)電網(wǎng)陣上游的大型漂浮物進(jìn)行攔截。發(fā)電網(wǎng)陣具體可以采用如下方式實(shí)現(xiàn)(一)垂直方向如圖3所示，沿垂直方向設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的支架，變速器4和發(fā)電機(jī)3固定于最上層支架中的上支架 1的上方，水輪軸5和水輪軸12沿垂直方向延伸至最下層的支架中，使水輪7和水輪10的扭矩力可以同時(shí)通過水輪軸5、水輪軸12傳遞給變速器4，再通過變速器4傳遞給發(fā)電機(jī)3 ； (二)水平方向在平流或水面斜度較小的水流中，沿水平方向設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的支架，變速器4和發(fā)電機(jī)3固定于各支架中的上支架1的上方，從而在水平方向形成多個(gè)并列的發(fā)電裝置，以最大限度地截取水流能，利用水流進(jìn)行發(fā)電。本發(fā)電裝置可以采用如下三種安裝方式(一)漂浮作業(yè)在水下設(shè)置固定樁，通過牽引繩將本發(fā)電裝置與固定樁相連，使本發(fā)電裝置漂浮作業(yè)，此時(shí)，變速器4和發(fā)電機(jī)3漂浮在水面以上，整流體A和整流體B可以采用空心結(jié)構(gòu)或輕體材料(如泡沫)制成，以使本發(fā)電裝置能更好的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定漂浮作業(yè)；(二)沉底安裝將本發(fā)電裝置底部固定于河(海)床， 變速器4和發(fā)電機(jī)3在水上工作。此時(shí)，整流體A和整流體B可以采用實(shí)心結(jié)構(gòu)或空心結(jié)構(gòu)內(nèi)灌注重體材料(如沙子等)，以增加整個(gè)裝置的穩(wěn)定性；(三)全水下安裝作業(yè)，此時(shí)，防水技術(shù)可以采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。本發(fā)電裝置可以應(yīng)用在多種場合(一)在平流或水面斜度較小的水流，此時(shí)可以采用上述任意一種固定安裝方式；(二)對(duì)于垂直水流(如瀑布)和水面斜度較大的水流，采用將本發(fā)電裝置的底部固定安裝于平水流以上的側(cè)壁上，上部用牽引索牽引固定，使裝置保持與水流方向垂直；(三)對(duì)于深度較大的水流(如洋流)，可采用全水下安裝使用。本發(fā)明并不僅限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種水流發(fā)電裝置，它包括支架、水輪及由水輪驅(qū)動(dòng)的變速器和發(fā)電機(jī)，其特征是 所述支架至少有一個(gè)，且該支架包括上支架和下支架，變速器和發(fā)電機(jī)位于上支架上方，上支架與下支架之間固定有至少兩個(gè)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪，且相鄰水輪的葉片相互交錯(cuò)排列，各水輪的相同端分別固定安裝有能相互嚙合的同步齒輪，所述上支架與下支架之間位于水輪的進(jìn)水端固定連接有尖角狀的整流體A。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流發(fā)電裝置，其特征是所述水輪的葉片中，其能量轉(zhuǎn)換面為內(nèi)凹曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流發(fā)電裝置，其特征是所述上支架與下支架之間位于水輪的出水端固定連接有流線型的整流體B。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是所述尖角狀的整流體A沿其軸線對(duì)稱的兩側(cè)邊為直線或內(nèi)凹的弧線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水流發(fā)電裝置，其特征是所述尖角狀的整流體A的底邊為內(nèi)凹弧線或由兩段沿其軸線對(duì)稱、并內(nèi)凹的弧線組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是其中一個(gè)水輪的水輪軸輸出端連接有變速器和發(fā)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是兩個(gè)水輪的水輪軸輸出端分別連接有變速器和發(fā)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是沿垂直方向設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的支架，發(fā)電機(jī)固定于最上層支架中的上支架上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是沿水平方向設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的支架，發(fā)電機(jī)固定于各支架中的上支架上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是所述流線型的整流體B的底邊為內(nèi)凹弧線或由兩段沿其軸線對(duì)稱、并內(nèi)凹的弧線組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是所述上支架、整流體A和下支架上設(shè)置有同心的定位孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水流發(fā)電裝置，其特征是所述上支架、整流體B和下支架上設(shè)置有同心的定位孔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水流發(fā)電裝置，它包括支架、水輪和由水輪驅(qū)動(dòng)的變速器和發(fā)電機(jī)，所述支架至少有一個(gè)，且該支架包括上支架和下支架，上支架與下支架之間位于水輪的進(jìn)水端固定連接有尖角狀的整流體A，上支架與下支架之間固定有至少兩個(gè)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪，且相鄰水輪的葉片相互交錯(cuò)排列，各水輪的相同端分別連接有能相互嚙合的同步齒輪，發(fā)電機(jī)通過變速器與水輪軸、同步齒輪和水輪相連。在同步齒輪的作用下，使各水輪可以同時(shí)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，且不會(huì)出現(xiàn)相鄰水輪的葉片相互碰撞和干擾的情況，各個(gè)水輪的扭矩力也均能傳遞給發(fā)電機(jī)用于發(fā)電，既可以提高水能的利用率，還可以提高發(fā)電效率，且整個(gè)發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)制造成本低，安裝方便，可以廣泛適用于各種水流。
文檔編號(hào)F03B3/12GK102182609SQ20111009287
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者張群 申請(qǐng)人:張群