橫臥式垂直軸低速平水流發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種橫臥式垂直軸低速平水流發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)水能資源的開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)利用方式單一、利用率低的特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)多建壩蓄水利用水頭勢(shì)能發(fā)電，對(duì)于那些水能資源豐富但不宜修建水電站的區(qū)域，其低速平水流能源一直未得到很好的開(kāi)發(fā)利用。
[0003]躉船被用作內(nèi)河港口錨地中船舶的系泊、上下船的接駁平臺(tái)、貨物轉(zhuǎn)駁或橫水渡等，在內(nèi)河航運(yùn)業(yè)中充當(dāng)了重要的一環(huán)，其工作地點(diǎn)正是低速平水流能源豐富的地方。但躉船現(xiàn)多采用柴油機(jī)發(fā)電，既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。且現(xiàn)有的躉船新型發(fā)電裝置存在以下缺點(diǎn):躉船風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)(一種利用風(fēng)能和光能的發(fā)電裝置)設(shè)備成本高，維修費(fèi)用高，且發(fā)電效率受天氣制約；軸流式發(fā)電裝置(一種水平軸水輪發(fā)電機(jī))的水輪直徑受水深限制，在躉船?？吭跍\水區(qū)時(shí)無(wú)法正常使用；躉船水輪機(jī)(一種利用水流發(fā)電的躉船)，它需要將躉船進(jìn)行改造，整個(gè)躉船均會(huì)成為發(fā)電設(shè)備的一部分，導(dǎo)致了設(shè)備龐大，占用空間大，影響航道。
[0004]基于上述情況以及目前內(nèi)河航道綠色發(fā)展的需要，有必要開(kāi)發(fā)出一種可以代替柴油機(jī)供電，節(jié)能環(huán)保，發(fā)電效率高的躉船發(fā)電裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是要提供一種橫臥式垂直軸低速平水流發(fā)電裝置，該裝置體積小，不影響航道及躉船作業(yè)、綠色環(huán)保、發(fā)電效率高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的橫臥式垂直軸低速平水流發(fā)電裝置，它包括導(dǎo)流罩、多個(gè)機(jī)翼型水輪葉片、葉輪導(dǎo)流室、傳動(dòng)部件、發(fā)電機(jī)和安裝在葉輪導(dǎo)流室內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)流罩的輸入端為入水口，導(dǎo)流罩的輸出端連接葉輪導(dǎo)流室的輸入口，葉輪導(dǎo)流室的輸出口為出水口，自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括凸輪、葉片支承座、與機(jī)翼型水輪葉片個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的從動(dòng)擺桿、固定在每個(gè)從動(dòng)擺桿上的偏心軸、設(shè)在每個(gè)偏心軸上的滾子，葉片支承座套在凸輪上，且葉片支承座的底部與凸輪的底座之間通過(guò)推力軸承旋轉(zhuǎn)連接，凸輪的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有圓柱凸輪槽，凸輪的底部與葉輪導(dǎo)流室的底面固定連接，葉片支承座的頂部固定有傳動(dòng)軸，葉片支承座的側(cè)壁均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)葉片安裝孔，每個(gè)機(jī)翼型水輪葉片的軸部均通過(guò)軸承與對(duì)應(yīng)的葉片安裝孔旋轉(zhuǎn)連接，每個(gè)機(jī)翼型水輪葉片的軸部末端均固定有對(duì)應(yīng)的從動(dòng)擺桿，每個(gè)從動(dòng)擺桿的偏心軸上的滾子均位于上述圓柱凸輪槽內(nèi)，所述傳動(dòng)軸通過(guò)傳動(dòng)部件連接發(fā)電機(jī)的動(dòng)力輸入端。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)效果與現(xiàn)有躉船發(fā)電裝置相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、本發(fā)明采用的橫臥式小型化設(shè)計(jì)使其能應(yīng)用于躉船，安裝于躉船船底，占用空間小，不影響航道作業(yè)，可推廣到其他水上平臺(tái)。
[0009]2、本發(fā)明采用橫臥式小型化設(shè)計(jì)，并將傳動(dòng)軸與葉輪導(dǎo)流室垂直布置，使發(fā)電水輪能水平布置，與傳統(tǒng)的發(fā)電水輪垂直布置相比，本發(fā)明中的發(fā)電水輪(由自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和多個(gè)機(jī)翼型水輪葉片組成)直徑不受水深限制，最大程度利用低速平水流能源。
[0010]3、本發(fā)明的所述機(jī)翼型水輪葉片配合自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行高效發(fā)電；所述自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的從動(dòng)擺桿與圓柱凸輪上的圓柱凸輪槽配合來(lái)調(diào)整葉片迎流的姿態(tài)，達(dá)到有效吸收順流水流動(dòng)能、減小葉片受單向水流逆流阻力的效果，使水輪機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，提高了本發(fā)明發(fā)電效果。
[0011]4、本發(fā)明能很好的代替躉船上的柴油發(fā)電機(jī)，利用天然水能進(jìn)行發(fā)電，降低了能源消耗，減少了污染物排放，綠色環(huán)保，節(jié)能減排。
[0012]本發(fā)明為新型水流能利用以及躉船用電方式提供了新的思路和研究方向，具有創(chuàng)新性與可行性等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖(將導(dǎo)流罩和葉輪導(dǎo)流室的頂部做透明處理)。
[0014]圖2為本發(fā)明中自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的剖面圖。
[0015]圖3為本發(fā)明中機(jī)翼型水輪葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明中從動(dòng)擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明中圓柱凸輪槽與導(dǎo)流罩和葉輪導(dǎo)流室相對(duì)位置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7為本發(fā)明中凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3中fM為機(jī)翼型水輪葉片的拱度，b為機(jī)翼型水輪葉片的弦長(zhǎng)。
[0021]圖4中橫坐標(biāo)Θ表示機(jī)翼型水輪葉片繞凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度，縱坐標(biāo)S (單位為mm)為圓柱凸輪槽路徑在豎直方向的偏移量。圖中曲線(xiàn)表示圓柱凸輪槽展開(kāi)為平面后的路徑。圖中菱形圖案為從動(dòng)擺桿示意圖，其下方的圓表示對(duì)應(yīng)滾子所在位置；機(jī)翼型水輪葉片軸線(xiàn)通過(guò)該菱形擺桿的形心。機(jī)翼型水輪葉片安裝在葉片支承座上，故在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，該菱形擺桿的形心的豎直方向位置恒定，只能產(chǎn)生繞形心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。
[0022]其中、I一導(dǎo)流罩、1.1一導(dǎo)流罩的輸入端、1.2—導(dǎo)流罩的輸出端、2—機(jī)翼型水輪葉片、3—發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓模塊、4一傘形齒輪箱、5—加速齒輪箱、6—自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、6.1一凸輪、6.2 —葉片支承座、6.3—從動(dòng)擺桿、6.4—偏心軸、6.5—滾子、6.6 —葉片安裝孔、6.7—軸承、6.8—圓柱凸輪槽、7—發(fā)電機(jī)、8—葉輪導(dǎo)流室、8.1—葉輪導(dǎo)流室的輸入口、8.2—葉輪導(dǎo)流室的輸出口、8.3—通孔、9一傳動(dòng)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0024]如圖1?7所述的橫臥式垂直軸低速平水流發(fā)電裝置，該裝置安裝于躉船船底，將躉船船底的低速平水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)翼型水輪葉片機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從而達(dá)到發(fā)電的目的。該裝置包括導(dǎo)流罩1、多個(gè)機(jī)翼型水輪葉片2、葉輪導(dǎo)流室8、傳動(dòng)部件、發(fā)電機(jī)7和安裝在葉輪導(dǎo)流室8內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6，其中，所述導(dǎo)流罩I的輸入端1.1為入水口，導(dǎo)流罩I的輸出端1.2連接葉輪導(dǎo)流室8的輸入口 8.1，葉輪導(dǎo)流室8的輸出口 8.2為出水口，自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6包括凸輪6.1、葉片支承座6.2、與機(jī)翼型水輪葉片2個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的從動(dòng)擺桿6.3、固定在每個(gè)從動(dòng)擺桿6.3上的偏心軸6.4、設(shè)在每個(gè)偏心軸6.4上的滾子6.5，葉片支承座6.2套在凸輪6.1上，且葉片支承座6.2的底部與凸輪6.1的底座之間通過(guò)推力軸承14旋轉(zhuǎn)連接(葉片支承座6.2、凸輪6.1和傳動(dòng)軸9同軸布置)，凸輪6.1的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有圓柱凸輪槽6.8，凸輪6.1的底部與葉輪導(dǎo)流室8的底面固定連接，葉片支承座6.2的頂部固定有傳動(dòng)軸9，葉片支承座6.2的側(cè)壁均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)葉片安裝孔6.6，每個(gè)機(jī)翼型水輪葉片2的軸部均通過(guò)軸承6.7與對(duì)應(yīng)的葉片安裝孔6.6旋轉(zhuǎn)連接，每個(gè)機(jī)翼型水輪葉片2的軸部末端均固定有對(duì)應(yīng)的從動(dòng)擺桿6.3，每個(gè)從動(dòng)擺桿6.3的偏心軸6.4上的滾子6.5均位于上述圓柱凸輪槽6.8內(nèi)，所述傳動(dòng)軸9通過(guò)傳動(dòng)部件連接發(fā)電機(jī)7的動(dòng)力輸入端。
[0025]上述技術(shù)方案中，圓柱凸輪槽6.8與從動(dòng)擺桿6.3的偏心軸6.4相配合，使機(jī)翼型水輪葉片2在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中不斷調(diào)整工作角度。達(dá)到有效吸收順流水流動(dòng)能、減小葉片受單向水流逆流阻力的效果，使水輪機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，其中，在水流做正功的一側(cè)(順流側(cè))，機(jī)翼型水輪葉片2為垂直于來(lái)流姿態(tài)，水流沖擊機(jī)翼型水輪葉片2正面，機(jī)翼型水輪葉片2的受力面積大，可利用凹面有效地兜住水流，帶動(dòng)水輪旋轉(zhuǎn)；在水流做負(fù)功的一側(cè)(逆流側(cè))，葉片在水流的作用下，通過(guò)自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繞自身軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)90° (即在圓柱凸輪槽6.8與從動(dòng)擺桿6.3的偏心軸6.4相配合的作用下)，此時(shí)機(jī)翼型水輪葉片2呈平行于來(lái)流姿態(tài)，機(jī)翼型設(shè)計(jì)可減小逆流阻力。由此，水流在順流側(cè)對(duì)葉片的推動(dòng)力遠(yuǎn)大于在逆流側(cè)對(duì)葉片的阻力，可帶動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行發(fā)電。
[0026]上述技術(shù)方案中，低速平水流通過(guò)橫臥式導(dǎo)流罩的導(dǎo)流槽I進(jìn)行加速，并以較規(guī)整的速度沖擊所述機(jī)翼型水