可充分利用水流动能的水轮发电机的制作方法

1.本实用新型涉及发电设备领域，特别是一种可充分利用水流动能的水轮发电机。


背景技术：

2.水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。是水电站生产电能的主要动力设备。
3.但现有的水轮发电机存在以下不足之处：1、需要通过筑坝来实现高水位落差，进而通过水流动能带动水轮机发电，筑坝淹没良田绿洲，占地面积大，影响船舶航行，安装成本非常高；2、水轮的叶片需要朝向水流的冲击方向才能更大程度上利用到水的动能，但当叶片朝向水流的冲击方向布置时，其在水面上方转动时受到的空气阻力较大。3、水轮的叶片从水面上方向下转动进入水中时，叶片表面与水面形成一个面接触，入水阻力较大，降低了水轮的转速。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种可充分利用水流动能的水轮发电机。它解决了现有的水轮发电机安装成本高和水轮转动阻力大的问题。
5.本实用新型的技术方案是：可充分利用水流动能的水轮发电机，包括浮体、水轮轴、水轮、发电机及传动机构；浮体两侧设有对称布置的浮箱，浮箱内设有安装腔，两个浮箱之间设有水流通道，水流通道的两端分别为进水端和排水端；水轮轴呈水平布置，其两端分别活动安装在两个浮箱的上端；水轮安装在水轮轴上，并位于水流通道的中部，其下部位于水流通道中，其上部从水流通道上端伸出；两个发电机分别安装在两个浮箱的安装腔中；传动机构设在发电机与水轮轴之间，其用于将水轮轴的动力传递至发电机的机轴；
6.水轮包括转筒和呈环形均布安装在转筒外圆面上的多组叶片组件；转筒上设有供水轮轴穿过的轴孔；叶片组件包括叶片轴、第一叶片、第二叶片和扭簧；叶片轴一端可拆卸的安装在转筒的外圆面上，另一端向转筒的径向外侧伸出；第一叶片和第二叶片均可转动的安装在叶片轴上；扭簧安装在叶片轴上，其一端与第一叶片连接，另一端与第二叶片连接，扭簧通过弹力迫使第一叶片和第二叶片处于合拢状态；水轮通过转筒上的轴孔固定安装在水轮轴上。
7.本实用新型进一步的技术方案是：第一叶片的两端均固设有第一斜折端板，第二叶片的两端均固设有第二斜折端板，第一叶片的第一斜折端板朝向第二叶片的第二斜折端板；当第一叶片与第二叶片合拢时，第一叶片的第一斜折端板与第二叶片的第二斜折端板共同形成斗形仓。
8.本实用新型再进一步的技术方案是：转筒的外壁上固设有用于限制第一叶片和第二叶片最大张开角度的限位柱，限位柱两个为一组，每组限位柱分别一组叶片组件相对应，一组限位柱中的两个限位柱分布在相对应的一组叶片组件的两侧。
9.本实用新型再进一步的技术方案是：叶片轴在远离转筒的一端固设有用于限制第一叶片和第二叶片最大张开角度的限位杈。
10.本实用新型更进一步的技术方案是：传动机构包括齿轮a和齿轮b；齿轮a分别固定安装在水轮轴的两端，齿轮b分别安装在两个发电机的机轴上，并分别与两个齿轮a相啮合；传动机构的增速比不低于1：3。
11.本实用新型更进一步的技术方案是：水流通道的进水端和排水端均呈外扩的喇叭口形。
12.本实用新型更进一步的技术方案是：水流通道的进水端处固定安装有防护网罩。
13.本实用新型更进一步的技术方案是：两个浮箱的外侧表面上设有钢锚连接环。
14.本实用新型更进一步的技术方案是：两个浮箱上端固设有用于笼罩水轮的水轮罩和用于笼罩传动机构的变速箱。
15.本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
16.1、叶轮转动时，叶片组件能根据其所处位置适应性改变形态，在合拢状态与打开状态之间切换，从而实现在水面下方具有相对较大的迎接水流冲击面积，能更多地承接流水的冲击，更充分利用水流动能，在水面上方具有相对较小的迎风面积，以减小空气阻力。
17.2、水轮发电机在安装时无需建造水坝，通过钢锚连接环连接铁链，将水轮发电机固定在河中央的桩柱上(桩柱下端固定安装在河床底部)，安装成本较低，不会对自然环境造成破坏。
18.3、叶片组件的第一叶片和第二叶片在合拢状态下形成斗形仓，当叶片组件位于水面下方时，斗形仓的结构能更好的接受水流冲击，同时利用到水的动能和重量来驱动叶轮转动。
19.4、水轮可等效视为一个杠杆，水轮轴为杠杆的支点，位于水面上的叶片组件和和水面下的叶片组件因重量明显不同，可视为杠杆的两端。位于水面下的叶片组件通过斗形仓承受水的重量和水流冲击，利用杠杆效应增加水的冲击力，加速水轮转动，以提升发电效率。
20.5、叶片组件从水面上方向下转动进入水中时，第一叶片和第二叶片端部的转折线(所述转折线位于叶片和斜折端板的交界处)能轻易破开水面，减小叶片组件的入水阻力，降低了入水阻力对水轮转速的影响。
21.以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。
附图说明
22.图1为本实用新型的外观结构示意图；
23.图2为图1的a
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a剖视图；
24.图3为叶片组件的结构示意图。
25.图例说明：浮箱11；安装腔111；钢锚连接环112；水流通道12；进水端121；排水端122；底板13；行走轮14；防护网罩15；水轮罩16；变速箱17；水轮轴2；转筒31；限位柱311；叶片轴32；限位杈321；第一叶片33；第一斜折端板331；第二叶片34；第二斜折端板341；扭簧35；斗形仓36；发电机4。
具体实施方式
26.实施例1：
27.如图1
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3所示，可充分利用水流动能的水轮发电机，包括浮体、水轮轴2、水轮、发电机4及传动机构。
28.浮体两侧设有对称布置的浮箱11，浮箱11内设有安装腔111，两个浮箱11之间设有水流通道12，水流通道12的两端分别为进水端121和排水端122。
29.水轮轴2呈水平布置，其两端分别通过轴承和轴承座活动安装在两个浮箱11的上端。
30.水轮包括转筒31和呈环形均布安装在转筒外圆面上的多组叶片组件。转筒31上设有供水轮轴2穿过的轴孔。叶片组件包括叶片轴32、第一叶片33、第二叶片34和扭簧35。叶片轴32一端可拆卸的安装在转筒31的外圆面上，另一端向转筒31的径向外侧伸出。第一叶片33和第二叶片34均可转动的安装在叶片轴32上。扭簧35安装在叶片轴32上，其一端与第一叶片33连接，另一端与第二叶片34连接，扭簧35通过弹力迫使第一叶片33和第二叶片34处于合拢状态。当水轮的第一叶片33和第二叶片34合拢时，在第一叶片33和第二叶片34之间形成斗形仓36。水轮通过转筒31上的轴孔固定安装在水轮轴2上，并位于水流通道12的中部，水轮下部位于水流通道12中，水轮上部从水流通道12上端伸出。
31.两个发电机4分别安装在两个浮箱11的安装腔111中。
32.传动机构包括齿轮a51和齿轮b52。齿轮a51分别固定安装在水轮轴2的两端，齿轮b52分别安装在两个发电机4的机轴上，并分别与两个齿轮a51相啮合。传动机构用于将水轮轴2的动力传递至发电机4的机轴。传动机构的增速比不低于1：3。
33.优选，两个浮箱11的下端设有底板13，两个浮箱11均固定安装在底板13上，底板13下端两侧分别设有行走轮14，行走轮14沿水流通道12对称布置。行走轮的设置便于将水轮发电机在陆地上进行搬运和移动。
34.优选，水流通道12的进水端121和排水端122均呈外扩的喇叭口形。该结构可起到汇聚水流，提升水流流速，加速水轮转动的效果。
35.优选，水流通道12的进水端121处固定安装有防护网罩15，防护网罩15可避免杂物和水生动物进入水流通道12内，确保水轮发电机的工作稳定性和可靠性。
36.优选，两个浮箱11的外侧表面上设有钢锚连接环112。通过钢锚连接环112连接铁链，将水轮发电机固定在河中央的桩柱上(桩柱下端固定安装在河床底部)。
37.优选，两个浮箱11上端固设有用于笼罩水轮的水轮罩16和用于笼罩传动机构的变速箱17。水轮罩16可减少风对水轮附加的转动阻力。
38.优选，两个浮箱11上端设有横跨水流通道12布置的横梁18，横梁18的两端分别与两个浮箱11固定连接。横梁18可增强浮体的结构稳定性。
39.优选，第一叶片33的两端均固设有第一斜折端板331，第二叶片34的两端均固设有第二斜折端板341，第一叶片33的第一斜折端板331朝向第二叶片34的第二斜折端板341。当第一叶片33与第二叶片34合拢时，第一叶片33的第一斜折端板331与第二叶片34的第二斜折端板341共同形成斗形仓36。
40.优选，转筒31的外壁上固设有用于限制第一叶片33和第二叶片34最大张开角度的限位柱311，限位柱311两个为一组，每组限位柱分别一组叶片组件相对应，一组限位柱中的
两个限位柱311分布在相对应的一组叶片组件的两侧。
41.优选，叶片轴32在远离转筒31的一端固设有用于限制第一叶片33和第二叶片34最大张开角度的限位杈321。
42.简述本实用新型的使用：水轮发电机可安装在江河溪流中，并通过浮箱11提供浮力，使水轮浮于水面上，水轮的下部位于水面下方，水轮的上部位于水面上方。当水流冲击在水轮的斗形仓36中时，驱动水轮绕水轮轴2转动，水轮轴2通过齿轮a51和齿轮b52带动电动机4的机轴转动，产生电能。
43.水轮转动过程中：当叶片组件从水面上方转动进入水面下方时，第一叶片33和第二叶片34在水流的冲击下变为打开状态，使迎接水流冲击的面积增大，能更多地承接流水的冲击，进而更大程度上利用水的动能。当叶片组件从水面下方转动进入水面上方时，第一叶片33和第二叶片34在扭簧35的弹力作用下变为合拢状态，使第一叶片33和第二叶片34之间的迎风面积缩小，以减小转动时受到的空气阻力。