專利名稱：鏈板式水輪機發電裝置的制作方法
技術領域：
鏈板式水輪機發電裝置，屬于水輪機發電設備領域，具體涉及一種利用河流及海浪近岸波能量收集及發電的鏈板式水輪機發電裝置。
背景技術：
現在世界能源緊張，需要開發新的清潔能源，而江、河、海浪中存儲巨大的清潔能源，河流的徑流發電與風電比較運行更穩定，更容易并網發電，相同速度水的能量密度是風的1000倍，但從商業開發需要的能量來看，徑流能量密度相對小，設備工作條件差，費用高，雖一直采用流速轉換能量，卻一直沒有解決徑流的能量收集問題，總是得不到商業開發的能量，至今不能被很好的開發利用。其中，現在江河發電主要是筑壩發電，徑流由于壓頭小，能量難于收集，雖然帶有巨大的能量卻很難商業開發，現在已有人用巨大單槳水輪機收集的能量，主要的問題在于，單槳的水輪機工作槳葉與水的接觸水平推動時間短、面積小，工作不連續，單槳也不能做的無限巨大，所以單槳葉不會收集很多的能量，不具備商業開發的價值。第二，海浪，現在可利用的海浪能量是現有發電量的兩倍，海浪每平方米的推力是20-60噸，海水儲存大量的能量，但是海水水位變化大、周期性強、水流不連續、大小方向不穩定、海水的腐蝕性、海浪的作用時間短、再加上天氣狂風暴雨等條件限制，海水的能量雖然巨大，但是單位面積的能量不是很大，難以回收集中，也是最難利用的能源。近百年來，有許多形式的海浪發電裝置，有利用封閉空氣室倒扣在海面上，通過海浪起伏，空氣室中的容積不斷的發生改變，形成高壓氣流推動渦輪機帶動發電機發電；有利用海水周期浮力，通過水缸將海水提到高山水庫帶動水輪機發電；有利用海水的起伏，在封閉的空間形成水流，帶動油泵、水泵儲存發電，還有的是浪涌帶動水輪發電，這些裝置共同的特點是:能量轉換小，需要水下作業，設備造價高，維護維修困難，可以說讓海水發電是容易的，但能發出商業用電是困難的；再者，河流與海浪發電主要是利用流速與位差，由于流速低、位差小，能量密度小難以收集，現在世界上還沒有一家真正意義的商用江河徑流與海浪發電站，徑流發電沒有得到發展。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種能量收集效果好、提高流速、連續工作、運行穩定、適于商用發電的鏈板式水輪機發電裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:該鏈板式水輪機發電裝置，包括支架、安裝在支架上的轉子和定子以及固定在支架底部的浮體，其特征在于:在所述的轉子上增設多個隨轉子同步轉動的鏈板，相鄰的鏈板之間平行、等距設置，轉子一端聯接發電系統。通過在轉子上增設鏈板，增加了水流與轉子的接觸面積及水平推動時間，增加了能量收集的效率，可實現連續工作，實現商用價值。所述的定子為安裝在支架上部的主軸，轉子為安裝在主軸上的鏈輪鏈條機構。[0008]所述的鏈輪鏈條機構包括兩個內鏈輪、聯接兩內鏈輪的內鏈條、兩外鏈輪和聯接兩外鏈輪的外鏈條。通過內、外鏈條安裝固定鏈板。所述的外鏈輪的外徑尺寸大于內鏈輪的外徑尺寸，外鏈條設置在內鏈條的外側，在內鏈條和外鏈條之間固定安裝多個豎直設置的鏈板。所述的鏈板的截面呈梯形，迎水面呈凹型斗狀結構。凹型斗狀結構用來防止漏水，提聞水流的利用率。所述的鏈板迎水面上設有彈性護板，護板為弧形、向外凸起設置。護板可利用自身的彈性形變，保持兩側鏈條之間的距離，保證鏈板工作的穩定性。所述的鏈輪鏈條機構的下方設有支重防側向力的漲緊輪，漲緊輪固定安裝在支架上，內鏈條和外鏈條分別與漲緊輪的頂部相嚙合。漲緊輪用來防止出現水面在喇叭口的作用下提高，形成向上的沖擊，引起鏈板工作不穩的現象。所述的轉子和定子分別設有左右對稱的兩組，在兩組之間設有封閉設置的廠房，廠房內安裝發電系統，主軸一端伸入廠房內部聯接發電系統的動力輸入端。廠房可以使所有的工作設備避開惡劣天氣及水的影響有一個良好的工作環境，使設備運行更為可靠。所述的支架底部設有多個圓筒形的浮體，浮體一側設有浮體輸水管，浮體頂部設有浮體排氣管，浮體底部設有排空口。通過浮體內部蓄水室內的水量多少來實現支架升降。所述的浮體通過隔板分成多個空腔，形成蓄水室和配重室，每個蓄水室的底部都設有另一個排空口，配重室設有進水孔。與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是:1、能量收集效率高:通過在轉子上增設鏈板，增加了水流與轉子的接觸面積及增加了水平推動時間，增加了能量收集的效率，可實現連續工作，實現商用價值；且它是由兩側各有內外齒輪、支重漲緊輪、內外共四根鏈條固定多組鏈板及輸出軸組成，內外輪安裝在同一軸上使其同步轉動，在支架上，對稱制造兩組轉子和定子，結構更緊湊、占地面積小，收集能量的效率更高，可實現商用價值；2、鏈板承重能力強、使用壽命長:鏈板的迎水面采用凹型斗狀結構可防止漏水，鏈板采用尼龍布及其它輕型材料制作，同時因鏈板長，受水的的推力大易變形在鏈條產生側向力，鏈板采用弧形支撐，在支架上安裝防側鏈輪，減少了水流長期推力對鏈板的損傷，延長了鏈板的使用壽命；3、經濟效益巨大，環境效益明顯:利用的河流和海浪均是清潔能源，可以減少有害氣體的排放，可以降低水流速度，特別是高壩發電，如三峽大壩發電站水流出口流速快，沖擊岸壩，河道變窄，船逆流航行阻力增大不利通航，通過鏈板水輪機后，可以降低流速，減少損害，它具有巨大的商業開發價值。
圖1是鏈板式水輪機發電裝置主視圖示意圖。圖2是鏈板式水輪機發電裝置側視圖示意圖。圖3是鏈板式水輪機發電裝置俯視圖示意圖。圖4是鏈板式水輪機發電裝置的浮體主視圖剖視示意圖。圖5是鏈板式水輪機發電裝置的浮體俯視圖示意圖。[0025]圖6是鏈板式水輪機發電裝置鏈板主視圖示意圖。圖7是支架的離水面控制回路。其中:1、浮體輸水管2、浮體3、浮體排氣管4、支架擋水側板5、漲緊輪6、支架7、內鏈輪8、內鏈條9、鏈板10、測速傳感器11、發電系統12、廠房13、錨機14、進水孔15、水泵16、蓄水室17、排空口 18、配重室19、隔板20、外鏈輪21、外鏈條 22、主軸23、護板。
具體實施方式
以下結合附圖Γ6對本實用新型做進一步說明。參照附圖廣3:該鏈板式水輪機發電裝置，包括作為平臺的支架6、安裝在支架6上的轉子和定子、固定在支架6底部的浮體2、廠房12和廠房12內安裝的發電系統11，轉子一端聯接廠房12內的發電系統11。支架6具有承載重量與導流的作用，它的頭部為迎水面，采用矩形喇叭狀，抬高水面，增加水流的流速，中部設置支架擋水側板4，用支架擋水側板4構成導流裝置，可以減少鏈板9在運行中的能量衰減，其它所有的設備固定在支架6上面。支架6在徑流中的固定采用3組錨機13、錨鏈及水下固定錨點聯接固定。定子為安裝在支架6上部的主軸22，轉子為安裝在主軸22上的鏈輪鏈條機構。轉子和定子分別設有左右對稱的兩組，在兩組之間設有封閉設置的廠房12，廠房12內安裝發電系統11,主軸22 —端伸入廠房12內部聯接發電系統11的動力輸入端。鏈輪鏈條機構包括兩個內鏈輪7、聯接兩內鏈輪7的內鏈條8、兩外鏈輪20和聯接兩外鏈輪20的外鏈條21，兩個內鏈輪7和兩外鏈輪20對稱安裝在主軸22的兩端，內鏈輪7安裝在外鏈輪20的內側，外鏈輪20的外徑尺寸大于內鏈輪7的外徑尺寸，外鏈條21設置在內鏈條8的外側，在內鏈條8和外鏈條21之間固定安裝多個豎直設置的鏈板9。鏈輪鏈條機構的下方還設有支重防側側向力漲緊輪5，漲緊輪5豎直設有多個，固定安裝在支架6上，內鏈條8和外鏈條21分別與漲緊輪5的頂部相嚙合，用來保持內鏈條8和外鏈條21之間的間距并且不下垂，保證鏈板9的固定位置和工作狀態。參照附圖4飛:支架6底部設有多個圓筒形、采用防腐材料制作的浮體2，3個為最佳，浮體2 —側設有浮體輸水管1，浮體輸水管I用于向浮體2內進水或排水，浮體2頂部設有浮體排氣管3，浮體2通過隔板19分成多個空腔，形成蓄水室16和配重室18，每個蓄水室16的底部都設有一個排空口 17。為適應不同的水位，采用浮體2充排水來實現，浮體2采用三組，多個獨立倉為蓄水室16，與水泵15連接，通過進、排水來控制水位，控制整個系統離水面的高度，尾部的一個獨立空間作為配重室18，配重室18內設有進水孔14，配重室18起到配重作用，通過自動的控制水位，可以使支架6 —直處在水平位置，多個獨立空間可以克服支架6傾斜水流到一端。參照附圖6 7:在轉子上增設多個隨轉子同步轉動的鏈板9，鏈板9可以采用尼龍布及其它輕型材料制作，相鄰的鏈板9之間平行、等距設置，鏈板9的截面呈梯形，迎水面呈凹型斗狀結構，且 在鏈板9的迎水面上設有彈性護板23，護板23為弧形、向外凸起設置。發電系統11可用于河流發電和海浪發電,其中河流發電時,發電系統11包括離合器、力矩限制器、恒力矩蓄能器、變速器、發電機、變送、遙控和監測裝置，這些設備也可根據實際工況增加和減少。用于海浪近岸波發電時，發電系統11包括離合器、過載保護器、棘輪防倒器、恒力矩蓄能器、變速器、發電機、變送、遙控和監測裝置。變送系統可以根據水流情況自動調節輸出功率，使系統連續的發電。在用于岸基發電廠時，在多臺平臺上安裝高壓水泵，將高壓水送到岸上建罐收儲，帶動水輪機發電裝置進行發電。離合器可以使轉子和定子與發電系統脫離，便于維護、維修及一般應急處理，過載保護器可以防止系統過載保護設備，棘輪可以防止倒轉(在海浪發電中用)，恒力矩蓄能器可以克服水流不穩帶來的轉速不利于發電，變送系統把發出的電力按要求送出去。支架6上還設有輔助設備，輔助設備包括水泵15、錨機13、錨鏈、水下固定樁、鏈板測速傳感器10，自控、遙控、監控設備等。通過自動控制錨機13和錨鏈的長度、浮體2的配重室18的液位，可以實現支架6的水平及離水面的高低，遙控可以遠距離控制發電系統，系統根據水量的大小自動的調節輸出功率，可以實現連續發電。自動調節錨機13與固定錨點間的鏈條長度，使支架6穩定的漂浮在水面，支架6的離水面自動控制可用如圖7所示的控制回路來實現。此外，支架6上方還可固定安裝轉子防護罩，周圈可固定有水流防護欄或防護網。防風罩可防止風作用在鏈板9上產出的反向力，減少系統阻力、隔離噪音(根據具體情況選擇)，水流防護欄可以阻止雜物進入水輪機。工作過程如下:根據動能定律E=l/2Xmv2 ,流速小就不能用速度來實現能量的轉換，流量大是江河海浪共同的特點，也就是水的質量大，用大流量的水流，長時間水平推動適當面積鏈板、得到了可夠商業開發的能量，解決徑流的能量收集問題，得到不盡的清潔能源，并實現能量收集與應用設備分開工作。首先，本鏈板式水輪機發電裝置的安裝地點應選擇在水流潔凈、流量大、流速快的河面，如高壩發電站水流出口，水流質量高，也不影響通航，公用工程完善。浮體2采用鋼制或大口徑HDPE管道，鏈板9采用高強度塑料板及尼龍布等輕質材料，并固定在支架6上，這樣可以減輕整個系統的重量，減少制造成本也可以防腐。本鏈板式水輪機發電裝置在工作時，起到能量收集的作用，由多組鏈板9與兩側的內鏈條8和外鏈條21聯接，水流沖擊多組鏈板9，鏈板9帶動內鏈條8和外鏈條21同步移動，內鏈條8和外鏈條21帶動內鏈輪7和外鏈輪20同步轉動，通過兩主軸22的轉動把收集的能量傳給發電系統。該鏈板式水輪機發電裝置需要維護維修和特殊要求時，用水泵15排空浮體2內的水，使鏈板9離開水面停止工作。鏈板9的迎水面采用凹型斗狀結構，防止漏水，為防止水面在喇叭口的作用下提高形成向上的沖擊，引起鏈板9工作不穩，設計時應該保證鏈板9的H > h，同時因鏈板9長期受水的的大推力易變形，在鏈條9產生側向力，鏈板9采用弧形護板23，在支架6上安裝支重防側向力漲緊輪漲緊輪5解決這個問題。在水流推動護板23時，護板23依靠自身弧形機構的變化，對水力進行緩沖，并支撐在兩側的鏈條之間，保持兩側鏈條之間的間距，同時支重防側向力漲緊輪5內安裝止推軸承，抵消側向力，保證鏈板9工作的穩定性。本鏈板式水輪機發電裝置作為動力平臺還可實現海水淡化、揚水和清淤，海水淡化由轉子和定子帶動高壓水泵，產生高壓水(6兆帕)，通過反滲透膜完成；揚水通過水泵15完成，清淤通過高壓水泵完成。在用于岸基發電廠時，在多臺平臺上安裝高壓水泵，將高壓水送到岸上建罐收儲，帶動水輪機發電裝置進行發電。以江河徑流條件為例，設定(I )、水流有充足的流量，流速3米/秒(靜壓0.45噸/Hi2 )，鏈板9運行2.5米/秒；(2)、一塊鏈板9面積20 m2，雙側共有12塊工作，工作面積共240 m2 ; (3)、一年工作330天，(4)、每度電0.51元。通過計算可知，鏈板9的受力總和為240 Hl2 X0.45噸/ Hl2 =108噸，工作功率是ff=FV=108X9.8X2.5=2466 (千瓦)，一天的發電量:2466X 24=63504 (kwh)，每年帶來的經濟效益為:63504X0.51 元 X330 天=1068.772 (萬元)。以海浪近岸條件為例，海浪近岸波條件設定:每米海浪的功率是IOkwh,每年工作300天，兩次浪涌作用在4只鏈板9上，共4X20X 10 = 800kw，每天發電量:800X 24 =19200kwh，每年的產值 19200X300X0.51=293.76 (萬元)。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍。
權利要求1.鏈板式水輪機發電裝置，包括支架(6)、安裝在支架(6)上的轉子和定子以及固定在支架(6)底部的浮體(2)，其特征在于:在所述的轉子上增設多個隨轉子同步轉動的鏈板(9)，相鄰的鏈板(9)之間平行、等距設置，轉子一端聯接發電系統(11)。
2.根據權利要求1所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的定子為安裝在支架(6)上部的主軸(22)，轉子為安裝在主軸(22)上的鏈輪鏈條機構。
3.根據權利要求2所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的鏈輪鏈條機構包括兩個內鏈輪CO、聯接兩內鏈輪(7)的內鏈條(8)、兩外鏈輪(20)和聯接兩外鏈輪(20)的外鏈條(21)。
4.根據權利要求3所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的外鏈輪(20)的外徑尺寸大于內鏈輪(7)的外徑尺寸，外鏈條(21)設置在內鏈條(8)的外側，在內鏈條(8)和外鏈條(21)之間固定安裝多個豎直設置的鏈板(9)。
5.根據權利要求4所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的鏈板(9)的截面呈梯形，迎水面呈凹型斗狀結構。
6.根據權利要求5所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的鏈板(9)迎水面上設有彈性護板(23)，護板(23)為弧形、向外凸起設置。
7.根據權利要求2所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的鏈輪鏈條機構的下方設有支重防側向力的漲緊輪(5)，漲緊輪(5)固定安裝在支架(6)上，內鏈條(8)和外鏈條(21)分別與漲緊輪(5)的頂部相嚙合。
8.根據權利要求1所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的轉子和定子分別設有左右對稱的兩組，在兩組之間設有封閉設置的廠房(12)，廠房(12)內安裝發電系統，主軸(22) —端伸入廠房(12)內部聯接發電系統(11)的動力輸入端。
9.根據權利要求1所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的支架(6)底部設有多個圓筒形的浮體(2)，浮體(2)—側設有浮體輸水管(1)，浮體(2)頂部設有浮體排氣管(3)，浮體(2)底部設有排空口(17)。
10.根據權利要求9所述的鏈板式水輪機發電裝置，其特征在于:所述的浮體(2)通過隔板(19)分成多個空腔，形成蓄水室(16)和配重室(18)，每個蓄水室(16)的底部都設有另一個排空口( 17)，配重室(18)設有進水孔(14)。
專利摘要鏈板式水輪機發電裝置，屬于水輪機發電設備領域，具體涉及一種利用河流及海浪近岸波能量收集及發電的鏈板式水輪機發電裝置。包括支架(6)、安裝在支架(6)上轉子和定子以及固定在支架(6)底部的浮體(2)，其特征在于在所述的轉子上增設多個隨轉子同步轉動的鏈板(9)，相鄰的鏈板(9)之間平行、等距設置，轉子一端聯接發電系統。本實用新型具有結構緊湊、占地面積小、能量收集效率高、運行穩定等優點。
文檔編號F03B13/00GK203022959SQ201220718338
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者夏詩壯 申請人:夏詩壯