本發(fā)明涉及一種用于河道水土保持的裝置，特別涉及一種齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置。

背景技術(shù)：

丘陵山區(qū)水土流失非常嚴(yán)重，造成下游河床不斷升高，甚至因此引起決堤，我國的黃河為典型案例。為此，國家花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力用于水土保持。目前，防治水土流失的方法主要有植被措施和工程措施，而減少水流對(duì)下游的沖刷也是工程措施的一部分，這就要對(duì)流水進(jìn)行消能，特別是河流轉(zhuǎn)彎處的水頭直沖對(duì)岸處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置，該裝置利用水的沖力讓滾輪旋轉(zhuǎn)，而滾輪上安裝的切水板可以改變水的流向和減小水的沖擊力，達(dá)到消能效果，并且可以發(fā)電等綜合利用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置，包括消能、發(fā)電裝置和沉砂裝置，消能、發(fā)電裝置包括中心軸，動(dòng)力板、切水板和發(fā)電機(jī)，沉砂裝置包括沉砂池和撈砂設(shè)備，其特征在于：中心軸橫向設(shè)置在兩個(gè)支架上，中心軸上設(shè)有動(dòng)力板，動(dòng)力板外端連接切水板，中心軸一端設(shè)有輸出齒輪，輸出齒輪與發(fā)電機(jī)的齒輪嚙合，支架下部設(shè)有固定塊；所述的沉砂裝置為設(shè)置在消能、發(fā)電裝置下游的沉砂池，沉砂池為圓形，所述的沉砂池設(shè)有監(jiān)控器和撈砂設(shè)備，水流推動(dòng)動(dòng)力板使中心軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)切水板剪切水流改變水的流向，以達(dá)到消能作用，同時(shí)順流的河砂沉淀在沉砂池內(nèi)，監(jiān)控器監(jiān)測到沉砂池滿后打開撈砂設(shè)備。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的動(dòng)力板為兩個(gè)梯形板組成的端面呈V形，并與中心軸圓心發(fā)散狀設(shè)置數(shù)排，其與中心軸連接端為短邊，其與切水板連接端為長邊，其夾角為90°-135°。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，在所述的發(fā)電機(jī)下部設(shè)有支撐。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的切水板為矩形板，固定在一排動(dòng)力板的V形端頭，使動(dòng)力板形成V形腔。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的支架為正三角形，在支架的上角設(shè)有軸承座，所述的中心軸兩端設(shè)有軸承并卡設(shè)在所述的軸承座內(nèi)，在所述的支架下部連接固定塊。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的沉砂池上壁設(shè)有監(jiān)控器，沉砂池底部為向下的錐形底，所述的撈砂設(shè)備的進(jìn)砂口設(shè)置在所述的錐形底部。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的監(jiān)控器設(shè)有中空的矩形或圓形腔，內(nèi)部設(shè)有橫板和與橫板連接的電子開關(guān)，在橫板上沉淀河砂達(dá)到一定重量時(shí)橫板傾斜將河砂卸下并自動(dòng)彈起復(fù)位，在沉砂池裝滿時(shí)，河砂頂住傾斜的橫板，上面的河砂不能卸下，橫板不能復(fù)位，電子開關(guān)發(fā)出撈砂信號(hào)。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的撈砂設(shè)備為履帶卷揚(yáng)機(jī)或吸砂泵，所述的履帶卷揚(yáng)機(jī)或吸砂泵的進(jìn)砂口設(shè)置在沉砂池的錐形底部，履帶卷揚(yáng)機(jī)在沉砂池內(nèi)設(shè)置在管道內(nèi)，可以預(yù)防河砂壓住履帶和防止水流沖走履帶上的河砂，上面的河砂可以自動(dòng)下落到履帶上或者吸砂泵進(jìn)砂口處。

本發(fā)明還公開了上述的齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置的制造方法，其特征包括如下步驟：

A消能、發(fā)電裝置制作：

1)截取一段圓鋼或鋼管作中心軸，一般直徑5-10cm，長度200-500cm；

2)以不銹鋼鋼板制作動(dòng)力板：切割兩塊相同形狀的直角梯形板，梯形板的短邊長度同配套的中心軸直徑，梯形板的長邊長度是短邊的2-3倍，梯形板高度為50-100cm，兩塊梯形板的直角邊焊接在一起，其以直角邊為軸線兩邊對(duì)稱，夾角為90°-135°，焊接后一端大一端小，并端面呈V形；

3)以不銹鋼鋼板制作切水板：切水板為矩形，長度與動(dòng)力板沿軸的長度一致，寬度為動(dòng)力板大頭即長邊的長度一致；

4)支架制作：用角鐵焊接成兩個(gè)正三角支架，在支架的上角設(shè)置軸承座；

5)固定塊制作：固定塊為矩形體，采用水泥混凝土預(yù)制；

6)消能、發(fā)電裝置的組裝：將動(dòng)力板以小頭即短邊沿中心軸焊接成3排，每排夾角為120°，兩個(gè)相鄰動(dòng)力板之間距離根據(jù)需要設(shè)定，一般20-100cm，將切水板焊接在動(dòng)力板外端，在中心軸兩端設(shè)置軸承，然后設(shè)置在兩個(gè)支架的軸承座內(nèi)，在中心軸的凸出支架的一端設(shè)置輸出齒輪，輸出齒輪與設(shè)置在上部的發(fā)電機(jī)齒輪嚙合，發(fā)電機(jī)下部支撐與支架固定連接，將支架固定在固定塊上即可。

B沉砂裝置制作：

1)沉砂池為矩形或圓形，沉砂池底部為向下的錐形底；

2)在監(jiān)控器內(nèi)部設(shè)置中空的矩形或圓形腔，在內(nèi)部中間設(shè)置橫板，橫板一側(cè)與側(cè)壁彈性連接，在橫板設(shè)置電子開關(guān)，在橫板平行或傾斜卸下河砂時(shí)，開關(guān)不打開，在沉砂池河砂滿時(shí)，傾斜的橫板上面的河砂不能卸下，橫板不能復(fù)位，電子開關(guān)打開發(fā)出撈砂信號(hào)；

3)撈砂設(shè)備為履帶卷揚(yáng)機(jī)或吸砂泵，將履帶卷揚(yáng)機(jī)或吸砂泵的進(jìn)砂口設(shè)置在沉砂池的錐形底部，履帶卷揚(yáng)機(jī)在沉砂池內(nèi)設(shè)置在管道內(nèi)。

本發(fā)明還公開了上述的齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置的施工方法，其特征在于如下工藝和步驟：

1)在河道兩側(cè)或轉(zhuǎn)彎處，根據(jù)需要將一至數(shù)組固定塊設(shè)置在河床底部，將一套或數(shù)套齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置通過支架固定在固定塊上，將配套的發(fā)電機(jī)設(shè)置在支撐上，支撐與支架固定連接，中心軸尾端的輸出齒輪與設(shè)置在上部的發(fā)電機(jī)齒輪嚙合，將發(fā)電機(jī)輸出線連接存儲(chǔ)設(shè)備或連接輸出線路；

2)在一套或數(shù)套齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電裝置的下游5-20米處設(shè)置沉砂裝置，沉砂裝置包括沉砂池和監(jiān)控器和撈砂設(shè)備；撈砂設(shè)備為履帶卷揚(yáng)機(jī)或吸砂泵，將履帶卷揚(yáng)機(jī)或吸砂泵的進(jìn)砂口設(shè)置在沉砂池的錐形底部，履帶卷揚(yáng)機(jī)在沉砂池內(nèi)設(shè)置在管道內(nèi)；

3)上游水流順河道流下，在河道轉(zhuǎn)彎處沖擊本消能發(fā)電裝置的V形動(dòng)力板，因動(dòng)力板夾角內(nèi)角向著迎水面產(chǎn)生阻力，從而導(dǎo)致中心軸在水流中不斷地旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，切水板對(duì)水流進(jìn)行切割，導(dǎo)致水流方向的改變，從而降低水流對(duì)河道兩岸或?qū)Π兜臎_刷能量，并且旋轉(zhuǎn)的中心軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，同時(shí)順流的河砂沉淀在沉砂池內(nèi)，監(jiān)控器監(jiān)測到沉砂池裝滿后打開履帶卷揚(yáng)機(jī)將河砂運(yùn)送到岸上或打開吸砂泵將河砂泵送到岸上。

本發(fā)明的有益效果

1.可以通過水流沖擊自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到消能作用，減少對(duì)下游的沖刷，可以并排使用若干組，直到能量減少到設(shè)定值；

2.可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組，把水的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?/p>

3.可以將沉砂打撈上來利用，減少下游河床升高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中動(dòng)力板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1的右視結(jié)構(gòu)示意圖，圖中帶有支架與固定塊連接結(jié)構(gòu)示意；

圖4是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖1的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的應(yīng)用示意圖；

圖7是本發(fā)明的沉砂池及履帶卷揚(yáng)機(jī)設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明的沉砂池及吸砂泵設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明的設(shè)置在沉砂池內(nèi)的監(jiān)控器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖9的監(jiān)控器打開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-中心軸，2-切水板，3-動(dòng)力板，4-齒輪，5-發(fā)電機(jī)，6-支撐，7-輸出齒輪，8-支架，9-固定塊，10-沉砂池，11-監(jiān)控器，12-履帶卷揚(yáng)機(jī)，13-管道，14-河砂，15-進(jìn)砂口，16-吸砂泵，17-橫板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例，參考附圖：一種齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置，包括消能、發(fā)電裝置和沉砂裝置，消能、發(fā)電裝置包括中心軸1，動(dòng)力板3、切水板2和發(fā)電機(jī)5，沉砂裝置包括沉砂池10和撈砂設(shè)備，中心軸1橫向設(shè)置在兩個(gè)支架8上，中心軸1上設(shè)有動(dòng)力板3，動(dòng)力板3外端連接切水板2，中心軸1一端設(shè)有輸出齒輪7，輸出齒輪7與發(fā)電機(jī)5的齒輪4嚙合，發(fā)電機(jī)5下部設(shè)有支撐6連接支架8，支架8為正三角形，在支架8的上角設(shè)有軸承座，中心軸1兩端設(shè)有軸承并卡設(shè)在所述的軸承座內(nèi)，在所述的支架8下部連接固定塊9；所述的沉砂裝置為設(shè)置在消能、發(fā)電裝置下游的沉砂池10，所述的沉砂池10設(shè)有監(jiān)控器11和撈砂設(shè)備，水流推動(dòng)動(dòng)力板3使中心軸1旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)切水板2剪切水流改變水的流向，以達(dá)到消能作用，同時(shí)順流的河砂14沉淀在沉砂池10內(nèi)，監(jiān)控器11監(jiān)測到沉砂池10滿后打開撈砂設(shè)備。所述的動(dòng)力板3為兩個(gè)梯形板組成的端面呈V形，并與中心軸1圓心發(fā)散狀設(shè)置數(shù)排，其與中心軸1連接端為短邊，其與切水板2連接端為長邊，其夾角為90°-135°。

進(jìn)一步的，所述的切水板2為矩形板，固定在一排動(dòng)力板3的V形端頭，使動(dòng)力板3形成V形腔。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述的沉砂池10為圓形，沉砂池10上壁設(shè)有監(jiān)控器11，沉砂池10底部為向下的錐形底，所述的撈砂設(shè)備的進(jìn)砂口15設(shè)置在所述的錐形底部；監(jiān)控器11設(shè)有中空的矩形或圓形腔，內(nèi)部設(shè)有橫板17和與橫板17連接的電子開關(guān)，在橫板17上沉淀河砂14達(dá)到一定重量時(shí)橫板17傾斜將河砂14卸下并自動(dòng)彈起復(fù)位，在沉砂池10裝滿時(shí)，河砂14頂住傾斜的橫板17，上面的河砂14不能卸下，橫板17不能復(fù)位，電子開關(guān)發(fā)出撈砂信號(hào)；撈砂設(shè)備為履帶卷揚(yáng)機(jī)12或吸砂泵16，所述的履帶卷揚(yáng)機(jī)12或吸砂泵16的進(jìn)砂口15設(shè)置在沉砂池10的錐形底部，履帶卷揚(yáng)機(jī)12在沉砂池10內(nèi)設(shè)置在管道13內(nèi)。

本實(shí)施例還公開了一種齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置的制造方法，其特征包括如下步驟：

A消能、發(fā)電裝置制作：

1)截取一段圓鋼或鋼管作中心軸1，一般直徑5-10cm，長度200-500cm；

2)以不銹鋼鋼板制作動(dòng)力板3：切割兩塊相同形狀的直角梯形板，梯形板的短邊長度同配套的中心軸1直徑，梯形板的長邊長度是短邊的2-3倍，梯形板高度為50-100cm，兩塊梯形板的直角邊焊接在一起，其以直角邊為軸線兩邊對(duì)稱，夾角為90°-135°，焊接后一端大一端小，并端面呈V形；

3)以不銹鋼鋼板制作切水板2：切水板2為矩形，長度與動(dòng)力板3沿軸的長度一致，寬度為動(dòng)力板2大頭即長邊的長度一致；

4)支架制作：用角鐵焊接成兩個(gè)正三角支架8，在支架8的上角設(shè)置軸承座；

5)固定塊制作：固定塊9為矩形體，采用水泥混凝土預(yù)制；

6)消能、發(fā)電裝置的組裝：將動(dòng)力板3以小頭即短邊沿中心軸1焊接成3排，每排夾角為120°，兩個(gè)相鄰動(dòng)力板3之間距離根據(jù)需要設(shè)定，一般20-100cm，將切水板2焊接在動(dòng)力板3外端，在中心軸1兩端設(shè)置軸承，然后設(shè)置在兩個(gè)支架8的軸承座內(nèi)，在中心軸1的凸出支架8的一端設(shè)置輸出齒輪7，輸出齒輪7與設(shè)置在上部的發(fā)電機(jī)5齒輪4嚙合，發(fā)電機(jī)5下部支撐6與支架8固定連接，將支架8固定在固定塊9上即可；

B沉砂裝置制作：

1)沉砂池10為矩形或圓形，沉砂池10底部為向下的錐形底；

2)在監(jiān)控器11內(nèi)部設(shè)置中空的矩形或圓形腔，在內(nèi)部中間設(shè)置橫板17，橫板17一側(cè)與側(cè)壁彈性連接，在橫板17設(shè)置電子開關(guān)，在橫板17平行或傾斜卸下河砂14時(shí)，開關(guān)不打開，在沉砂池10河砂14滿時(shí)，傾斜的橫板17上面的河砂14不能卸下，橫板17不能復(fù)位，電子開關(guān)打開發(fā)出撈砂信號(hào)；

3)撈砂設(shè)備為履帶卷揚(yáng)機(jī)12或吸砂泵16，將履帶卷揚(yáng)機(jī)12或吸砂泵16的進(jìn)砂口15設(shè)置在沉砂池10的錐形底部，履帶卷揚(yáng)機(jī)12在沉砂池10內(nèi)設(shè)置在管道13內(nèi)。

本實(shí)施例還公開了一種齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置的施工方法，其特征在于如下工藝和步驟：

1)在河道兩側(cè)或轉(zhuǎn)彎處，根據(jù)需要將一至數(shù)組固定塊9設(shè)置在河床底部，將一套或數(shù)套齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電、沉砂裝置通過支架8固定在固定塊9上，將配套的發(fā)電機(jī)5設(shè)置在支撐上，支撐6與支架8固定連接，中心軸1尾端的輸出齒輪7與設(shè)置在上部的發(fā)電機(jī)齒輪4嚙合，將發(fā)電機(jī)5輸出線連接存儲(chǔ)設(shè)備或連接輸出線路；

2)在一套或數(shù)套齒輪傳動(dòng)水流消能、發(fā)電裝置的下游5-20米處設(shè)置沉砂裝置，沉砂裝置包括沉砂池10和監(jiān)控器11和撈砂設(shè)備；撈砂設(shè)備為履帶卷揚(yáng)機(jī)12或吸砂泵16，將履帶卷揚(yáng)機(jī)12或吸砂泵16的進(jìn)砂口15設(shè)置在沉砂池10的錐形底部，履帶卷揚(yáng)機(jī)12在沉砂池10內(nèi)設(shè)置在管道13內(nèi)；

3)上游水流順河道流下，在河道轉(zhuǎn)彎處沖擊本消能發(fā)電裝置的V形動(dòng)力板3，因動(dòng)力板3夾角內(nèi)角向著迎水面產(chǎn)生阻力，從而導(dǎo)致中心軸在水流中不斷地旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，切水板2對(duì)水流進(jìn)行切割，導(dǎo)致水流方向的改變，從而降低水流對(duì)河道兩岸或?qū)Π兜臎_刷能量，并且旋轉(zhuǎn)的中心軸1帶動(dòng)發(fā)電機(jī)5產(chǎn)生電能，同時(shí)順流的河砂14沉淀在沉砂池10內(nèi)，監(jiān)控器11監(jiān)測到沉砂池10裝滿后打開履帶卷揚(yáng)機(jī)12將河砂運(yùn)送到岸上或打開吸砂泵16將河砂泵送到岸上，可以就行綜合利用。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，該裝置的旋轉(zhuǎn)半徑由水深決定。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。