專利名稱：鏈板式水輪機發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鏈板式水輪機發(fā)電裝置，屬于水輪機發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種利用河流及海浪近岸波能量收集及發(fā)電的鏈板式水輪機發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在世界能源緊張，需要開發(fā)新的清潔能源，而江、河、海浪中存儲巨大的清潔能源，河流的徑流發(fā)電與風電比較運行更穩(wěn)定，更容易并網(wǎng)發(fā)電，相同速度水的能量密度是風的1000倍，但從商業(yè)開發(fā)需要的能量來看，徑流能量密度相對小，設(shè)備工作條件差，費用高，雖一直采用流速轉(zhuǎn)換能量，卻一直沒有解決徑流的能量收集問題，總是得不到商業(yè)開發(fā)的能量，至今不能被很好的開發(fā)利用。其中，現(xiàn)在江河發(fā)電主要是筑壩發(fā)電，徑流由于壓頭小，能量難于收集，雖然帶有巨大的能量卻很難商業(yè)開發(fā)，現(xiàn)在已有人用巨大單槳水輪機收集的能量，主要的問題在于，單槳的水輪機工作槳葉與水的接觸水平推動時間短、面積小，工作不連續(xù)，單槳也不能做的無限巨大，所以單槳葉不會收集很多的能量，不具備商業(yè)開發(fā)的價值。第二，海浪，現(xiàn)在可利用的海浪能量是現(xiàn)有發(fā)電量的兩倍，海浪每平方米的推力是20-60噸，海水儲存大量的能量，但是海水水位變化大、周期性強、水流不連續(xù)、大小方向不穩(wěn)定、海水的腐蝕性、海浪的作用時間短、再加上天氣狂風暴雨等條件限制，海水的能量雖然巨大，但是單位面積的能量不是很大，難以回收集中，也是最難利用的能源。近百年來，有許多形式的海浪發(fā)電裝置，有利用封閉空氣室倒扣在海面上，通過海浪起伏，空氣室中的容積不斷的發(fā)生改變，形成高壓氣流推動渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電；有利用海水周期浮力，通過水缸將海水提到高山水庫帶動水輪機發(fā)電；有利用海水的起伏，在封閉的空間形成水流，帶動油泵、水泵儲存發(fā)電，還有的是浪涌帶動水輪發(fā)電，這些裝置共同的特點是:能量轉(zhuǎn)換小，需要水下作業(yè)，設(shè)備造價高，維護維修困難，可以說讓海水發(fā)電是容易的，但能發(fā)出商業(yè)用電是困難的；再者，河流與海浪發(fā)電主要是利用流速與位差，由于流速低、位差小，能量密度小難以收集，現(xiàn)在世界上還沒有一家真正意義的商用江河徑流與海浪發(fā)電站，徑流發(fā)電沒有得到發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能量收集效果好、提高流速、連續(xù)工作、運行穩(wěn)定、適于商用發(fā)電的鏈板式水輪機發(fā)電裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該鏈板式水輪機發(fā)電裝置，包括支架、安裝在支架上的轉(zhuǎn)子和定子以及固定在支架底部的浮體，其特征在于:在所述的轉(zhuǎn)子上增設(shè)多個隨轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動的鏈板，相鄰的鏈板之間平行、等距設(shè)置，轉(zhuǎn)子一端聯(lián)接發(fā)電系統(tǒng)。通過在轉(zhuǎn)子上增設(shè)鏈板，增加了水流與轉(zhuǎn)子的接觸面積及水平推動時間，增加了能量收集的效率，可實現(xiàn)連續(xù)工作，實現(xiàn)商用價值。所述的定子為安裝在支架上部的主軸，轉(zhuǎn)子為安裝在主軸上的鏈輪鏈條機構(gòu)。[0008]所述的鏈輪鏈條機構(gòu)包括兩個內(nèi)鏈輪、聯(lián)接兩內(nèi)鏈輪的內(nèi)鏈條、兩外鏈輪和聯(lián)接兩外鏈輪的外鏈條。通過內(nèi)、外鏈條安裝固定鏈板。所述的外鏈輪的外徑尺寸大于內(nèi)鏈輪的外徑尺寸，外鏈條設(shè)置在內(nèi)鏈條的外側(cè)，在內(nèi)鏈條和外鏈條之間固定安裝多個豎直設(shè)置的鏈板。所述的鏈板的截面呈梯形，迎水面呈凹型斗狀結(jié)構(gòu)。凹型斗狀結(jié)構(gòu)用來防止漏水，提聞水流的利用率。所述的鏈板迎水面上設(shè)有彈性護板，護板為弧形、向外凸起設(shè)置。護板可利用自身的彈性形變，保持兩側(cè)鏈條之間的距離，保證鏈板工作的穩(wěn)定性。所述的鏈輪鏈條機構(gòu)的下方設(shè)有支重防側(cè)向力的漲緊輪，漲緊輪固定安裝在支架上，內(nèi)鏈條和外鏈條分別與漲緊輪的頂部相嚙合。漲緊輪用來防止出現(xiàn)水面在喇叭口的作用下提高，形成向上的沖擊，引起鏈板工作不穩(wěn)的現(xiàn)象。所述的轉(zhuǎn)子和定子分別設(shè)有左右對稱的兩組，在兩組之間設(shè)有封閉設(shè)置的廠房，廠房內(nèi)安裝發(fā)電系統(tǒng)，主軸一端伸入廠房內(nèi)部聯(lián)接發(fā)電系統(tǒng)的動力輸入端。廠房可以使所有的工作設(shè)備避開惡劣天氣及水的影響有一個良好的工作環(huán)境，使設(shè)備運行更為可靠。所述的支架底部設(shè)有多個圓筒形的浮體，浮體一側(cè)設(shè)有浮體輸水管，浮體頂部設(shè)有浮體排氣管，浮體底部設(shè)有排空口。通過浮體內(nèi)部蓄水室內(nèi)的水量多少來實現(xiàn)支架升降。所述的浮體通過隔板分成多個空腔，形成蓄水室和配重室，每個蓄水室的底部都設(shè)有另一個排空口，配重室設(shè)有進水孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果是:1、能量收集效率高:通過在轉(zhuǎn)子上增設(shè)鏈板，增加了水流與轉(zhuǎn)子的接觸面積及增加了水平推動時間，增加了能量收集的效率，可實現(xiàn)連續(xù)工作，實現(xiàn)商用價值；且它是由兩側(cè)各有內(nèi)外齒輪、支重漲緊輪、內(nèi)外共四根鏈條固定多組鏈板及輸出軸組成，內(nèi)外輪安裝在同一軸上使其同步轉(zhuǎn)動，在支架上，對稱制造兩組轉(zhuǎn)子和定子，結(jié)構(gòu)更緊湊、占地面積小，收集能量的效率更高，可實現(xiàn)商用價值；2、鏈板承重能力強、使用壽命長:鏈板的迎水面采用凹型斗狀結(jié)構(gòu)可防止漏水，鏈板采用尼龍布及其它輕型材料制作，同時因鏈板長，受水的的推力大易變形在鏈條產(chǎn)生側(cè)向力，鏈板采用弧形支撐，在支架上安裝防側(cè)鏈輪，減少了水流長期推力對鏈板的損傷，延長了鏈板的使用壽命；3、經(jīng)濟效益巨大，環(huán)境效益明顯:利用的河流和海浪均是清潔能源，可以減少有害氣體的排放，可以降低水流速度，特別是高壩發(fā)電，如三峽大壩發(fā)電站水流出口流速快，沖擊岸壩，河道變窄，船逆流航行阻力增大不利通航，通過鏈板水輪機后，可以降低流速，減少損害，它具有巨大的商業(yè)開發(fā)價值。

圖1是鏈板式水輪機發(fā)電裝置主視圖示意圖。圖2是鏈板式水輪機發(fā)電裝置側(cè)視圖示意圖。圖3是鏈板式水輪機發(fā)電裝置俯視圖示意圖。圖4是鏈板式水輪機發(fā)電裝置的浮體主視圖剖視示意圖。圖5是鏈板式水輪機發(fā)電裝置的浮體俯視圖示意圖。[0025]圖6是鏈板式水輪機發(fā)電裝置鏈板主視圖示意圖。圖7是支架的離水面控制回路。其中:1、浮體輸水管2、浮體3、浮體排氣管4、支架擋水側(cè)板5、漲緊輪6、支架7、內(nèi)鏈輪8、內(nèi)鏈條9、鏈板10、測速傳感器11、發(fā)電系統(tǒng)12、廠房13、錨機14、進水孔15、水泵16、蓄水室17、排空口 18、配重室19、隔板20、外鏈輪21、外鏈條 22、主軸23、護板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖Γ6對本實用新型做進一步說明。參照附圖廣3:該鏈板式水輪機發(fā)電裝置，包括作為平臺的支架6、安裝在支架6上的轉(zhuǎn)子和定子、固定在支架6底部的浮體2、廠房12和廠房12內(nèi)安裝的發(fā)電系統(tǒng)11，轉(zhuǎn)子一端聯(lián)接廠房12內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)11。支架6具有承載重量與導(dǎo)流的作用，它的頭部為迎水面，采用矩形喇叭狀，抬高水面，增加水流的流速，中部設(shè)置支架擋水側(cè)板4，用支架擋水側(cè)板4構(gòu)成導(dǎo)流裝置，可以減少鏈板9在運行中的能量衰減，其它所有的設(shè)備固定在支架6上面。支架6在徑流中的固定采用3組錨機13、錨鏈及水下固定錨點聯(lián)接固定。定子為安裝在支架6上部的主軸22，轉(zhuǎn)子為安裝在主軸22上的鏈輪鏈條機構(gòu)。轉(zhuǎn)子和定子分別設(shè)有左右對稱的兩組，在兩組之間設(shè)有封閉設(shè)置的廠房12，廠房12內(nèi)安裝發(fā)電系統(tǒng)11,主軸22 —端伸入廠房12內(nèi)部聯(lián)接發(fā)電系統(tǒng)11的動力輸入端。鏈輪鏈條機構(gòu)包括兩個內(nèi)鏈輪7、聯(lián)接兩內(nèi)鏈輪7的內(nèi)鏈條8、兩外鏈輪20和聯(lián)接兩外鏈輪20的外鏈條21，兩個內(nèi)鏈輪7和兩外鏈輪20對稱安裝在主軸22的兩端，內(nèi)鏈輪7安裝在外鏈輪20的內(nèi)側(cè)，外鏈輪20的外徑尺寸大于內(nèi)鏈輪7的外徑尺寸，外鏈條21設(shè)置在內(nèi)鏈條8的外側(cè)，在內(nèi)鏈條8和外鏈條21之間固定安裝多個豎直設(shè)置的鏈板9。鏈輪鏈條機構(gòu)的下方還設(shè)有支重防側(cè)側(cè)向力漲緊輪5，漲緊輪5豎直設(shè)有多個，固定安裝在支架6上，內(nèi)鏈條8和外鏈條21分別與漲緊輪5的頂部相嚙合，用來保持內(nèi)鏈條8和外鏈條21之間的間距并且不下垂，保證鏈板9的固定位置和工作狀態(tài)。參照附圖4飛:支架6底部設(shè)有多個圓筒形、采用防腐材料制作的浮體2，3個為最佳，浮體2 —側(cè)設(shè)有浮體輸水管1，浮體輸水管I用于向浮體2內(nèi)進水或排水，浮體2頂部設(shè)有浮體排氣管3，浮體2通過隔板19分成多個空腔，形成蓄水室16和配重室18，每個蓄水室16的底部都設(shè)有一個排空口 17。為適應(yīng)不同的水位，采用浮體2充排水來實現(xiàn)，浮體2采用三組，多個獨立倉為蓄水室16，與水泵15連接，通過進、排水來控制水位，控制整個系統(tǒng)離水面的高度，尾部的一個獨立空間作為配重室18，配重室18內(nèi)設(shè)有進水孔14，配重室18起到配重作用，通過自動的控制水位，可以使支架6 —直處在水平位置，多個獨立空間可以克服支架6傾斜水流到一端。參照附圖6 7:在轉(zhuǎn)子上增設(shè)多個隨轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動的鏈板9，鏈板9可以采用尼龍布及其它輕型材料制作，相鄰的鏈板9之間平行、等距設(shè)置，鏈板9的截面呈梯形，迎水面呈凹型斗狀結(jié)構(gòu)，且 在鏈板9的迎水面上設(shè)有彈性護板23，護板23為弧形、向外凸起設(shè)置。發(fā)電系統(tǒng)11可用于河流發(fā)電和海浪發(fā)電,其中河流發(fā)電時,發(fā)電系統(tǒng)11包括離合器、力矩限制器、恒力矩蓄能器、變速器、發(fā)電機、變送、遙控和監(jiān)測裝置，這些設(shè)備也可根據(jù)實際工況增加和減少。用于海浪近岸波發(fā)電時，發(fā)電系統(tǒng)11包括離合器、過載保護器、棘輪防倒器、恒力矩蓄能器、變速器、發(fā)電機、變送、遙控和監(jiān)測裝置。變送系統(tǒng)可以根據(jù)水流情況自動調(diào)節(jié)輸出功率，使系統(tǒng)連續(xù)的發(fā)電。在用于岸基發(fā)電廠時，在多臺平臺上安裝高壓水泵，將高壓水送到岸上建罐收儲，帶動水輪機發(fā)電裝置進行發(fā)電。離合器可以使轉(zhuǎn)子和定子與發(fā)電系統(tǒng)脫離，便于維護、維修及一般應(yīng)急處理，過載保護器可以防止系統(tǒng)過載保護設(shè)備，棘輪可以防止倒轉(zhuǎn)(在海浪發(fā)電中用)，恒力矩蓄能器可以克服水流不穩(wěn)帶來的轉(zhuǎn)速不利于發(fā)電，變送系統(tǒng)把發(fā)出的電力按要求送出去。支架6上還設(shè)有輔助設(shè)備，輔助設(shè)備包括水泵15、錨機13、錨鏈、水下固定樁、鏈板測速傳感器10，自控、遙控、監(jiān)控設(shè)備等。通過自動控制錨機13和錨鏈的長度、浮體2的配重室18的液位，可以實現(xiàn)支架6的水平及離水面的高低，遙控可以遠距離控制發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)水量的大小自動的調(diào)節(jié)輸出功率，可以實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。自動調(diào)節(jié)錨機13與固定錨點間的鏈條長度，使支架6穩(wěn)定的漂浮在水面，支架6的離水面自動控制可用如圖7所示的控制回路來實現(xiàn)。此外，支架6上方還可固定安裝轉(zhuǎn)子防護罩，周圈可固定有水流防護欄或防護網(wǎng)。防風罩可防止風作用在鏈板9上產(chǎn)出的反向力，減少系統(tǒng)阻力、隔離噪音(根據(jù)具體情況選擇)，水流防護欄可以阻止雜物進入水輪機。工作過程如下:根據(jù)動能定律E=l/2Xmv2 ,流速小就不能用速度來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，流量大是江河海浪共同的特點，也就是水的質(zhì)量大，用大流量的水流，長時間水平推動適當面積鏈板、得到了可夠商業(yè)開發(fā)的能量，解決徑流的能量收集問題，得到不盡的清潔能源，并實現(xiàn)能量收集與應(yīng)用設(shè)備分開工作。首先，本鏈板式水輪機發(fā)電裝置的安裝地點應(yīng)選擇在水流潔凈、流量大、流速快的河面，如高壩發(fā)電站水流出口，水流質(zhì)量高，也不影響通航，公用工程完善。浮體2采用鋼制或大口徑HDPE管道，鏈板9采用高強度塑料板及尼龍布等輕質(zhì)材料，并固定在支架6上，這樣可以減輕整個系統(tǒng)的重量，減少制造成本也可以防腐。本鏈板式水輪機發(fā)電裝置在工作時，起到能量收集的作用，由多組鏈板9與兩側(cè)的內(nèi)鏈條8和外鏈條21聯(lián)接，水流沖擊多組鏈板9，鏈板9帶動內(nèi)鏈條8和外鏈條21同步移動，內(nèi)鏈條8和外鏈條21帶動內(nèi)鏈輪7和外鏈輪20同步轉(zhuǎn)動，通過兩主軸22的轉(zhuǎn)動把收集的能量傳給發(fā)電系統(tǒng)。該鏈板式水輪機發(fā)電裝置需要維護維修和特殊要求時，用水泵15排空浮體2內(nèi)的水，使鏈板9離開水面停止工作。鏈板9的迎水面采用凹型斗狀結(jié)構(gòu)，防止漏水，為防止水面在喇叭口的作用下提高形成向上的沖擊，引起鏈板9工作不穩(wěn)，設(shè)計時應(yīng)該保證鏈板9的H > h，同時因鏈板9長期受水的的大推力易變形，在鏈條9產(chǎn)生側(cè)向力，鏈板9采用弧形護板23，在支架6上安裝支重防側(cè)向力漲緊輪漲緊輪5解決這個問題。在水流推動護板23時，護板23依靠自身弧形機構(gòu)的變化，對水力進行緩沖，并支撐在兩側(cè)的鏈條之間，保持兩側(cè)鏈條之間的間距，同時支重防側(cè)向力漲緊輪5內(nèi)安裝止推軸承，抵消側(cè)向力，保證鏈板9工作的穩(wěn)定性。本鏈板式水輪機發(fā)電裝置作為動力平臺還可實現(xiàn)海水淡化、揚水和清淤，海水淡化由轉(zhuǎn)子和定子帶動高壓水泵，產(chǎn)生高壓水(6兆帕)，通過反滲透膜完成；揚水通過水泵15完成，清淤通過高壓水泵完成。在用于岸基發(fā)電廠時，在多臺平臺上安裝高壓水泵，將高壓水送到岸上建罐收儲，帶動水輪機發(fā)電裝置進行發(fā)電。以江河徑流條件為例，設(shè)定(I )、水流有充足的流量，流速3米/秒(靜壓0.45噸/Hi2 )，鏈板9運行2.5米/秒；(2)、一塊鏈板9面積20 m2，雙側(cè)共有12塊工作，工作面積共240 m2 ; (3)、一年工作330天，(4)、每度電0.51元。通過計算可知，鏈板9的受力總和為240 Hl2 X0.45噸/ Hl2 =108噸，工作功率是ff=FV=108X9.8X2.5=2466 (千瓦)，一天的發(fā)電量:2466X 24=63504 (kwh)，每年帶來的經(jīng)濟效益為:63504X0.51 元 X330 天=1068.772 (萬元)。以海浪近岸條件為例，海浪近岸波條件設(shè)定:每米海浪的功率是IOkwh,每年工作300天，兩次浪涌作用在4只鏈板9上，共4X20X 10 = 800kw，每天發(fā)電量:800X 24 =19200kwh，每年的產(chǎn)值 19200X300X0.51=293.76 (萬元)。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求1.鏈板式水輪機發(fā)電裝置，包括支架(6)、安裝在支架(6)上的轉(zhuǎn)子和定子以及固定在支架(6)底部的浮體(2)，其特征在于:在所述的轉(zhuǎn)子上增設(shè)多個隨轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動的鏈板(9)，相鄰的鏈板(9)之間平行、等距設(shè)置，轉(zhuǎn)子一端聯(lián)接發(fā)電系統(tǒng)(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的定子為安裝在支架(6)上部的主軸(22)，轉(zhuǎn)子為安裝在主軸(22)上的鏈輪鏈條機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的鏈輪鏈條機構(gòu)包括兩個內(nèi)鏈輪CO、聯(lián)接兩內(nèi)鏈輪(7)的內(nèi)鏈條(8)、兩外鏈輪(20)和聯(lián)接兩外鏈輪(20)的外鏈條(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的外鏈輪(20)的外徑尺寸大于內(nèi)鏈輪(7)的外徑尺寸，外鏈條(21)設(shè)置在內(nèi)鏈條(8)的外側(cè)，在內(nèi)鏈條(8)和外鏈條(21)之間固定安裝多個豎直設(shè)置的鏈板(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的鏈板(9)的截面呈梯形，迎水面呈凹型斗狀結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的鏈板(9)迎水面上設(shè)有彈性護板(23)，護板(23)為弧形、向外凸起設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的鏈輪鏈條機構(gòu)的下方設(shè)有支重防側(cè)向力的漲緊輪(5)，漲緊輪(5)固定安裝在支架(6)上，內(nèi)鏈條(8)和外鏈條(21)分別與漲緊輪(5)的頂部相嚙合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子和定子分別設(shè)有左右對稱的兩組，在兩組之間設(shè)有封閉設(shè)置的廠房(12)，廠房(12)內(nèi)安裝發(fā)電系統(tǒng)，主軸(22) —端伸入廠房(12)內(nèi)部聯(lián)接發(fā)電系統(tǒng)(11)的動力輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的支架(6)底部設(shè)有多個圓筒形的浮體(2)，浮體(2)—側(cè)設(shè)有浮體輸水管(1)，浮體(2)頂部設(shè)有浮體排氣管(3)，浮體(2)底部設(shè)有排空口(17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鏈板式水輪機發(fā)電裝置，其特征在于:所述的浮體(2)通過隔板(19)分成多個空腔，形成蓄水室(16)和配重室(18)，每個蓄水室(16)的底部都設(shè)有另一個排空口( 17)，配重室(18)設(shè)有進水孔(14)。
專利摘要鏈板式水輪機發(fā)電裝置，屬于水輪機發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種利用河流及海浪近岸波能量收集及發(fā)電的鏈板式水輪機發(fā)電裝置。包括支架(6)、安裝在支架(6)上轉(zhuǎn)子和定子以及固定在支架(6)底部的浮體(2)，其特征在于在所述的轉(zhuǎn)子上增設(shè)多個隨轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動的鏈板(9)，相鄰的鏈板(9)之間平行、等距設(shè)置，轉(zhuǎn)子一端聯(lián)接發(fā)電系統(tǒng)。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、能量收集效率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。
文檔編號F03B13/00GK203022959SQ201220718338
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者夏詩壯 申請人:夏詩壯