本發(fā)明涉及水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種潛流式外置自控發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界各國(guó)對(duì)能源需求的不斷增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的日益加強(qiáng)，清潔能源的推廣已成必然趨勢(shì)；水力發(fā)電作為一種清潔能源，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

河道水力能源的利用一般需要筑壩提升水位，再利用水的勢(shì)能發(fā)電，但筑壩提升水位會(huì)對(duì)區(qū)域生態(tài)造成一定影響。

我國(guó)山地面積廣闊，存在眾多的山地河流，很多的河流流量不大，不存在筑壩發(fā)電的條件；并且山地河流的流量受降雨的影響，流量變化大，呈現(xiàn)非常明顯的季節(jié)性特點(diǎn)，夏季河水暴漲，冬季枯水甚至無(wú)水。

山地河流的水能是一筆寶貴的能源，如何利用山地河流的水力進(jìn)行發(fā)電，目前還沒(méi)有見(jiàn)到相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種潛流式外置自控發(fā)電系統(tǒng)，利用眾多山地河流或其他具有高程差的河流的水力發(fā)電，不需要攔河筑壩，保護(hù)了環(huán)境生態(tài)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

本發(fā)明一種潛流式外置自控發(fā)電系統(tǒng)，包括進(jìn)水單元、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)；

所述進(jìn)水單元為喇叭狀，喇叭開(kāi)口方向?yàn)閬?lái)水方向；所述進(jìn)水單元與所述水輪機(jī)進(jìn)水一端固定連接；

所述水輪機(jī)尾端設(shè)置有輪體，所述輪體與水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸或水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)漿片外緣固定連接；所述輪體與所述水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述輪體外周緣設(shè)置有輪齒；所述輪體直徑大于發(fā)電機(jī)齒輪直徑；

所述發(fā)電機(jī)與所述輪體傳動(dòng)連接。

進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)齒輪與所述輪齒直接嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)齒輪與所述輪齒通過(guò)鏈條實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水單元包括位于該單元上方的第一部，所述第一部為上下可調(diào)結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一部可改變所述進(jìn)水單元的迎水面積。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水單元還包括位于下方的第二部，所述第二部固定于河道底部。

進(jìn)一步的，所述水輪機(jī)出水端設(shè)置有后擴(kuò)部，所述后擴(kuò)部為喇叭狀，所述后擴(kuò)部與所述水輪機(jī)外殼組裝為一體或一體成型。

進(jìn)一步的，所述輪體直徑大于所述后擴(kuò)部的最大截面尺寸。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)槳葉的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)所述第一部，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述進(jìn)水單元的迎水面積，使所述水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)槳葉的轉(zhuǎn)速保持在設(shè)定范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水單元的迎水面積通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一部與水流方向的夾角實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)的發(fā)電功率為0.6-6kw。

本發(fā)明的有益效果為：適用于山地河流或具有高程差的河流，對(duì)流量限制小，適用范圍廣；不需要攔河筑壩，系統(tǒng)的主要部分設(shè)置于水下，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境；模塊化，多個(gè)系統(tǒng)可串聯(lián)使用，提高發(fā)電能力；設(shè)計(jì)新穎、合理，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種潛流式外置自控發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為第一部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3所示為輪體與發(fā)電機(jī)齒輪嚙合示意圖。

圖4所示為輪體與發(fā)電機(jī)齒輪通過(guò)鏈條傳動(dòng)示意圖。

其中：1-進(jìn)水單元、2-水輪機(jī)、3-后擴(kuò)部、4-輪體、5-發(fā)電機(jī)、11-第一部、12-第二部、21-水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸、41-輪齒、51-發(fā)電機(jī)齒輪、6-鏈條。

具體實(shí)施方式

下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。在下述實(shí)施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號(hào)代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實(shí)施例中。

如圖1-4所示（圖1-4中，水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)漿片均未示出，水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)漿片可采用任何公知的旋轉(zhuǎn)漿片），本發(fā)明實(shí)施例一種潛流式外置自控發(fā)電系統(tǒng)，包括進(jìn)水單元1、水輪機(jī)2、發(fā)電機(jī)5；

所述進(jìn)水單元1為喇叭狀，喇叭開(kāi)口方向?yàn)閬?lái)水方向；所述進(jìn)水單元1與所述水輪機(jī)2進(jìn)水一端固定連接；

所述水輪機(jī)2尾端設(shè)置有輪體4，所述輪體4與水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸21或水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)漿片外緣固定連接；所述輪體4與所述水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸21同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述輪體4外周緣設(shè)置有輪齒41；所述輪體4直徑大于發(fā)電機(jī)齒輪51直徑；

所述發(fā)電機(jī)5與所述輪體4傳動(dòng)連接。

如圖3-4所示，所述發(fā)電機(jī)齒輪51與所述輪齒41可以直接嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，也可以通過(guò)鏈條6實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

優(yōu)選的，所述進(jìn)水單元1包括位于該單元上方的第一部11，所述第一部11為上下可調(diào)結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一部11可改變所述進(jìn)水單元1的迎水面積。

優(yōu)選的，所述進(jìn)水單元1還包括位于下方的第二部12，所述第二部12固定于河道底部。

優(yōu)選的，所述水輪機(jī)2出水端設(shè)置有后擴(kuò)部3，所述后擴(kuò)部3為喇叭狀，所述后擴(kuò)部3與所述水輪機(jī)2外殼組裝為一體或一體成型。

優(yōu)選的，所述輪體4直徑大于所述后擴(kuò)部3的最大截面尺寸，通過(guò)增大輪體4與發(fā)電機(jī)齒輪51的直徑比提高整體系統(tǒng)的發(fā)電效率。

優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述水輪機(jī)2旋轉(zhuǎn)槳葉的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)所述第一部11，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述進(jìn)水單元1的迎水面積，使所述水輪機(jī)2旋轉(zhuǎn)槳葉的轉(zhuǎn)速保持在設(shè)定范圍內(nèi)。所述進(jìn)水單元1的迎水面積可通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一部11與水流方向的夾角實(shí)現(xiàn)。

所述系統(tǒng)的發(fā)電功率為0.6-6kw。

在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)水單元1為喇叭狀即可，圖2的實(shí)施例中截面形狀為長(zhǎng)方形，并不作為截面形狀的限制，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成圓形、橢圓形、多邊形等多種形狀。進(jìn)水單元1的迎水面積為固定或可調(diào)節(jié)均可；若為可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一部11調(diào)節(jié)進(jìn)水單元1的迎水面，第一部11可設(shè)置成繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)向下旋轉(zhuǎn)時(shí)，迎水面減小，當(dāng)向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迎水面增大。第二部12用于固定本發(fā)明系統(tǒng)，其具體形式可以多種多樣，圖2中的第二部12僅作為示例。

作為優(yōu)選項(xiàng)的后擴(kuò)部3，其功能是利用虹吸原理，加快水輪機(jī)2內(nèi)水流速度，提高旋轉(zhuǎn)槳葉的旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而提高發(fā)電效率。

水輪機(jī)2與發(fā)電機(jī)之5間的傳動(dòng)方式，本發(fā)明給出了2種實(shí)施例：

1、輪體4與發(fā)電機(jī)齒輪51直接嚙合傳動(dòng)；

2、輪體4與發(fā)電機(jī)齒輪51通過(guò)鏈條6傳動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例中的控制模塊，其作用是保持旋轉(zhuǎn)槳葉的旋轉(zhuǎn)速度（或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速）在設(shè)定的范圍內(nèi)；旋轉(zhuǎn)槳葉的旋轉(zhuǎn)速度與河道來(lái)水速度、進(jìn)水單元1的迎水面積有關(guān)；具體控制程序?yàn)椋嚎刂颇K采集旋轉(zhuǎn)槳葉（或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速）的旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值（區(qū)間）時(shí)，控制模塊對(duì)第一部11發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)第一部11以減少迎水面積，迎水面積的減小會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入水輪機(jī)2的水量減小，流速降低，進(jìn)而會(huì)降低旋轉(zhuǎn)槳葉的轉(zhuǎn)速；當(dāng)轉(zhuǎn)速小于設(shè)定值（區(qū)間）時(shí)，控制模塊對(duì)第一部11發(fā)出控制信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)第一部11以增大迎水面積，迎水面積的增大會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入水輪機(jī)2的水量增加，流速提高，進(jìn)而會(huì)提高旋轉(zhuǎn)槳葉的轉(zhuǎn)速。上述控制過(guò)程周而復(fù)始，可將旋轉(zhuǎn)槳葉的轉(zhuǎn)速控制在設(shè)定的區(qū)間內(nèi)，保證了發(fā)電功率的穩(wěn)定。

對(duì)于較寬的河流，本發(fā)明一種潛流式外置自控發(fā)電系統(tǒng)可以模塊化，多個(gè)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)串聯(lián)成一個(gè)大的發(fā)電系統(tǒng)，更充分利用水力。

發(fā)電機(jī)的功率可以根據(jù)河流的季節(jié)性來(lái)水規(guī)律進(jìn)行匹配，當(dāng)來(lái)水量少，水速低時(shí)，采用較低功率的發(fā)電機(jī)5；當(dāng)來(lái)水量大，水速高時(shí)，采用較高功率的發(fā)電機(jī)5。具體發(fā)電機(jī)功率的選擇，根據(jù)每條河流的的季節(jié)性特點(diǎn)確定。由于本發(fā)明發(fā)電機(jī)5與水輪機(jī)2采用齒輪或鏈條傳動(dòng)，彼此相對(duì)獨(dú)立，不同功率發(fā)動(dòng)機(jī)的更換很方便。

本發(fā)明的進(jìn)水單元1、水輪機(jī)2均設(shè)置于水下，突破了山地河流不適于筑壩的瓶頸，且不改變?cè)瓉?lái)的生態(tài)環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)了能源的綠色環(huán)保。

本發(fā)明可以因地制宜，就地取材，例如，廢舊的自行車(chē)車(chē)輪可以作為輪體4使用。

本發(fā)明的有益效果為：適用于山地河流或具有高程差的河流，對(duì)流量限制小，適用范圍廣；不需要攔河筑壩，系統(tǒng)的主要部分設(shè)置于水下，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境；模塊化，多個(gè)系統(tǒng)可串聯(lián)使用，提高發(fā)電能力；設(shè)計(jì)新穎、合理，應(yīng)用前景廣闊。

本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。