一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置

本技术涉及流体发电装置，特别是涉及一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置。

背景技术：

1、耙吸式挖泥船是疏浚作业的主要设备之一，耙吸式挖泥船在施工作业的过程中会将泥沙与海水的混合物从海底通过泥泵抽吸进入泥舱中，在泥舱中，一部分泥沙受重力作用自然沉降，另一部分泥沙与海水的混合物则会通过溢流筒流回环境水域，这一混合液体被称为溢流，溢流筒是耙吸式挖泥船工作的主要构件，溢流筒通常位于耙吸式挖泥船的船舱内，并与海平面连通，溢流筒内部具有一个液压油缸，为调节挖泥船的吃水，可以根据工作需要升降溢流筒的高度，根据土质控制溢流流速，提升泥舱内泥沙混合液的浓度，溢流筒的最大高度一般可达10m以上，含有泥沙与海水的混合液体以一定的初始流速从溢流筒的入口流回环境水域，在这一过程中受重力的影响，溢流会得到充分地加速，因此挖泥船在施工作业时产生的溢流具有十分可观的重力势能，是一种不可忽视的能量。

2、在目前的疏浚作业中，溢流所蕴含的这部分能量没能得到回收和利用，且溢流浊液常常会携带一部分空气流入环境水域，排入环境水域的空气以气泡的形式浮于溢流浊液表面，使得浊液长时间停留在海面上而不会沉降，造成环境污染。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，用于解决现有技术中溢流所蕴含的这部分能量没能得到回收和利用的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，包括涡轮机机构和发电机机构，所述涡轮机机构包括安装溢流筒管道底部的转轴、支撑组件和涡轮机叶片，所述涡轮机叶片的数量为三个，三个所述涡轮机叶片通过支撑组件均匀间隔的安装在所述转轴上，所述发电机机构包括安装在溢流筒管道底部的发电机箱、位于发电机箱内的发电机和齿轮组件，所述发电机的输出轴通过齿轮组件与所述转轴连接，该技术方案中涡轮机叶片数量为三个能够使得涡轮机获得最大的能量利用系数，达到了最大的发电效率和较低的成本。

4、于本实用新型的一实施例中，所述支撑组件包括支撑柱、支撑杆和套设在涡轮机叶片表面的连接件，所述支撑杆和连接件的数量均为三个，三个所述支撑杆沿着所述支撑柱的周向均匀间隔的安装在支撑柱周向侧面上，三个所述支撑杆远离所述支撑柱的那一端安装在所述连接件上，该技术方案通过支撑柱、支撑杆和连接件固定了涡轮机叶片的其他自由度，使得三个涡轮机叶片能够平稳地围绕着转轴做旋转运动。

5、于本实用新型的一实施例中，所述支撑柱的中心位置开设用于所述转轴穿过的通孔，所述连接件上开设有用于所述涡轮机叶片穿过并与所述涡轮机叶片形状相匹配的通口。

6、于本实用新型的一实施例中，所述齿轮组件包括安装在所述发电机箱内的齿轮箱，所述齿轮箱内设有相互啮合或通过皮带传动连接的主动轮和从动轮，所述主动轮与所述转轴连接，所述从动轮与所述发电机的输出轴连接。

7、于本实用新型的一实施例中，所述发电机箱朝向所述转轴的那一侧设有第一轴承，所述齿轮箱朝向所述转轴的那一侧设有第二轴承，所述转轴穿过第一轴承和第二轴承与所述主动轮连接，该技术方案中第一轴承和第二轴承能够使得转轴转动的更加稳定。

8、如上所述，本实用新型的一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，具有以下有益效果：

9、本实用新型中涡轮机叶片在溢流的作用下会带动转轴进行转动，在齿轮组件传动的作用下会使得发电机的输出轴进行转动，从而能够充分地回收水流动能，同时可以最大限度地利用水流的能量，保证了该流体发电装置的发电效益和能量回收的效率，并在水流的能量被回收之后，流体的速度下降，减少了空气随着溢流流入环境水域内，使得该流体发电装置在一定程度上起到了环保阀的作用，故而节省了安装和使用环保阀的成本，同时保护了环境水域。

技术特征：

1.一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，其特征在于：包括涡轮机机构(2)和发电机机构(3)，所述涡轮机机构(2)包括安装溢流筒管道(1)底部的转轴(201)、支撑组件(202)和涡轮机叶片(203)，所述涡轮机叶片(203)的数量为三个，三个所述涡轮机叶片(203)通过支撑组件(202)均匀间隔的安装在所述转轴(201)上，所述发电机机构(3)包括安装在溢流筒管道(1)底部的发电机箱(301)、位于发电机箱(301)内的发电机(302)和齿轮组件(303)，所述发电机(302)的输出轴通过齿轮组件(303)与所述转轴(201)连接。

2.根据权利要求1所述的一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，其特征在于：所述支撑组件(202)包括支撑柱(2021)、支撑杆(2022)和套设在涡轮机叶片(203)表面的连接件(2023)，所述支撑杆(2022)和连接件(2023)的数量均为三个，三个所述支撑杆(2022)沿着所述支撑柱(2021)的周向均匀间隔的安装在支撑柱(2021)周向侧面上，三个所述支撑杆(2022)远离所述支撑柱(2021)的那一端安装在所述连接件(2023)上。

3.根据权利要求2所述的一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，其特征在于：所述支撑柱(2021)的中心位置开设用于所述转轴(201)穿过的通孔(2024)，所述连接件(2023)上开设有用于所述涡轮机叶片(203)穿过并与所述涡轮机叶片(203)形状相匹配的通口(2025)。

4.根据权利要求1所述的一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，其特征在于：所述齿轮组件(303)包括安装在所述发电机箱(301)内的齿轮箱(3031)，所述齿轮箱(3031)内设有相互啮合或通过皮带传动连接的主动轮和从动轮，所述主动轮与所述转轴(201)连接，所述从动轮与所述发电机(302)的输出轴连接。

5.根据权利要求4所述的一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，其特征在于：所述发电机箱(301)朝向所述转轴(201)的那一侧设有第一轴承，所述齿轮箱(3031)朝向所述转轴(201)的那一侧设有第二轴承，所述转轴(201)穿过第一轴承和第二轴承与所述主动轮连接。

技术总结本技术提供一种考虑溢流作用的垂直轴管道流体发电装置，包括涡轮机机构和发电机机构，所述涡轮机机构包括安装溢流筒管道底部的转轴、支撑组件和涡轮机叶片，所述涡轮机叶片的数量为三个，三个所述涡轮机叶片通过支撑组件均匀间隔的安装在所述转轴上，所述发电机机构包括安装在溢流筒管道底部的发电机箱、位于发电机箱内的发电机和齿轮组件，所述发电机的输出轴通过齿轮组件与所述转轴连接；本技术的具有以下有益效果：本技术中能够充分地回收水流动能，同时可以最大限度地利用水流的能量，保证了该流体发电装置的发电效益和能量回收的效率，并在水流的能量被回收之后，流体的速度下降，减少了空气随着溢流流入环境水域内。技术研发人员：张家墅,余龙受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：20231204技术公布日：2024/6/23