水流發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水流發(fā)電裝置，該裝置包括位于水面的安裝平臺(tái)、安裝平臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和位于水中的塔筒、機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、葉輪，塔筒的上端部固定于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，發(fā)電機(jī)和齒輪箱設(shè)置于機(jī)艙一側(cè)，葉輪由輪轂和若干葉片構(gòu)成，輪轂的中心軸通過(guò)齒輪箱與發(fā)電機(jī)連接，葉片遠(yuǎn)離輪轂中心的遠(yuǎn)心端套接有輪環(huán)，輪環(huán)為側(cè)壁空心的圓筒結(jié)構(gòu)，輪環(huán)的空心結(jié)構(gòu)使得葉輪在水中獲得的浮力抵消葉輪自身的重量，從而使葉輪成為零重量的葉輪，安裝平臺(tái)固定于由浮筒構(gòu)成的懸浮框架上，懸浮框架通過(guò)拉繩和地錨固定漂浮在水面上。本發(fā)明的水流發(fā)電裝置，葉輪在水流的沖擊下無(wú)需克服自身的重量而快速旋轉(zhuǎn)，由這種快速旋轉(zhuǎn)獲得的功全部轉(zhuǎn)化為發(fā)電的動(dòng)力，因而大大提高發(fā)電的效率。
【專利說(shuō)明】水流發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種水力發(fā)電裝置，更具體是涉及一種利用 潮水、海流或河川的水流水平流動(dòng)的動(dòng)能來(lái)發(fā)電的水流發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 利用天然能量的發(fā)電有風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電,一般的水力發(fā)電是在江河中筑壩， 將水位抬高，利用水的勢(shì)能帶動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電，這種利用水流的垂直落差形成的勢(shì)能來(lái)發(fā)電 的水力發(fā)電必須具有一定的水位差，因此設(shè)置條件受到限制。中國(guó)有廣闊的海域和內(nèi)河流 域面積，每時(shí)每刻，江海里的水不停歇的流動(dòng)著，這些水流蘊(yùn)含著巨大的能量，但目前這種 巨大的能量并沒(méi)有得到充分的利用，而是任其自己消失浪費(fèi)掉。隨著能源的不斷減少以及 環(huán)境的不斷污染，環(huán)保型的新能源成為人們期待和渴望的需求，而利用潮水、海流或河川的 水流發(fā)電，不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物，是一種有很好發(fā)展前景的環(huán)保發(fā)電方式。最近幾年，水力發(fā) 電技術(shù)的探索和研發(fā)正方興未艾，從已公開的資料可以看出，利用水流水平流動(dòng)的動(dòng)能發(fā) 電的發(fā)電裝置，基本都是采用在水中設(shè)置旋轉(zhuǎn)體，利用旋轉(zhuǎn)體在自然水流作用下的旋轉(zhuǎn)來(lái) 發(fā)電，結(jié)構(gòu)大體可以分為兩類，一類是旋轉(zhuǎn)軸與水平面平行的發(fā)電裝置，另一類是旋轉(zhuǎn)軸與 水平面垂直的發(fā)電裝置，由于旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中需要克服自身的重量，需要較大的水 流動(dòng)能才能啟動(dòng)發(fā)電，因此這些水流發(fā)電裝置的發(fā)電效率并不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決以上存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種利用潮水、海流或河川的水流 發(fā)電且發(fā)電效率高的水流發(fā)電裝置。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的水流發(fā)電裝置，包括位于水面的安裝平臺(tái)、變頻器和變 壓器，安裝平臺(tái)下面設(shè)置有葉輪、發(fā)電機(jī)和齒輪箱，其特征在于：所述水流發(fā)電裝置還包括 位于安裝平臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和倒置于水中的塔筒及機(jī)艙，機(jī)艙位于塔筒遠(yuǎn)離水面的一端， 塔筒接近水面的上端部固定于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；所述發(fā)電機(jī)和齒輪箱設(shè)置于機(jī)艙一側(cè)；所述葉 輪是由輪轂和若干葉片構(gòu)成，輪轂的中心軸與水面平行且通過(guò)齒輪箱與發(fā)電機(jī)連接，葉片 遠(yuǎn)離輪轂中心的遠(yuǎn)心端套接有輪環(huán)，輪環(huán)為側(cè)壁空心的圓筒結(jié)構(gòu)，輪環(huán)的空心結(jié)構(gòu)使得葉 輪在水中獲得的浮力抵消葉輪自身的重量，從而使葉輪成為零重量的葉輪；所述安裝平臺(tái) 固定于由浮筒構(gòu)成的懸浮框架上，懸浮框架通過(guò)拉繩和地錨固定漂浮在水面上；發(fā)電機(jī)通 過(guò)位于塔筒內(nèi)的電纜線將電輸送到變頻器和變壓器，經(jīng)變頻、變壓后并入電網(wǎng)。
[0005] 為了減少水流進(jìn)入葉輪受到的阻力，同時(shí)加快水流進(jìn)入葉輪后的速度，更好提高 葉片的轉(zhuǎn)速，上述輪環(huán)的側(cè)壁與中心軸平行的截面為直角三角形，該直角三角形呈前端尖 后端寬的結(jié)構(gòu)。
[0006] 為了使進(jìn)入葉輪的水流全部用于做功發(fā)電，上述葉片的遠(yuǎn)心端以一定角度的扭角 與輪環(huán)的側(cè)壁連接，葉片前緣與遠(yuǎn)心端的交點(diǎn)和輪環(huán)前端沿保持一定的距離。
[0007] 為了防止安裝平臺(tái)的漂移和轉(zhuǎn)動(dòng)，上述浮筒為長(zhǎng)條狀圓形浮筒，懸浮框架包括由 若干內(nèi)置浮筒縱橫交錯(cuò)形成的"井"字架和由若干外置浮筒圍成的方形架，內(nèi)置浮筒遠(yuǎn)離 "井"字架中心的一端固定于外置浮筒的側(cè)壁上，安裝平臺(tái)位于"井"字架的井口，方形架的 四個(gè)角各連接一組拉繩和地錨。
[0008] 為了便于根據(jù)水流方向和流速的大小及時(shí)調(diào)整葉輪的轉(zhuǎn)向，以達(dá)到穩(wěn)定發(fā)電，同 時(shí)也為了檢修和清洗葉輪需要，上述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定座、軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)座、固定頂板、電機(jī)和 減速機(jī)；固定座為筒狀體，其底部與安裝平臺(tái)連接、頂部與固定頂板連結(jié)；轉(zhuǎn)動(dòng)座也為筒狀 體，轉(zhuǎn)動(dòng)座通過(guò)軸承與固定座連接，轉(zhuǎn)動(dòng)座的底部與塔筒上端部連接、上部外側(cè)面設(shè)有可與 小齒輪相嚙合的大輪齒；減速機(jī)安裝于固定頂板上，電機(jī)安裝于減速機(jī)上，小齒輪套接在減 速機(jī)的輸出軸上。
[0009] 上述安裝平臺(tái)為中心開設(shè)有可供塔筒上端部通過(guò)的圓孔的金屬板，該金屬板的外 邊緣固定于"井"字架上、內(nèi)邊緣與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的固定座連接。
[0010] 上述塔筒的高度優(yōu)選10 - 55米，葉輪葉片的直徑優(yōu)選9 一 100米，葉片的數(shù)量?jī)?yōu) 選4 一 50片，輪環(huán)的高度為0. 5 - 8米。
[0011] 由于葉輪轉(zhuǎn)軸與齒輪箱處于動(dòng)密封狀態(tài)且在深水中承受很大的壓力，為了減少其 壓力且達(dá)到齒輪箱內(nèi)的油不向外滲漏，上述塔筒內(nèi)接近水面但低于水面處設(shè)置一個(gè)儲(chǔ)油 灌，該儲(chǔ)油灌通過(guò)補(bǔ)油管與齒輪箱相連，使齒輪箱內(nèi)的壓力略低于同位置的外部壓力，確保 葉輪轉(zhuǎn)軸與齒輪箱之間的密封圈承受最小的壓力，保證齒輪箱里的油不會(huì)向外滲漏。
[0012] 為了消除齒輪箱內(nèi)因溫度變化而改變齒輪箱內(nèi)的壓力造成滲油或滲水，上述儲(chǔ)油 罐的頂部設(shè)有用于調(diào)節(jié)儲(chǔ)油罐體積的膨脹器。
[0013] 由于葉輪轉(zhuǎn)軸與密封圈不斷摩擦，時(shí)間長(zhǎng)密封圈受損而產(chǎn)生齒輪箱內(nèi)滲水，為了 避免滲水后影響齒輪箱的工作，上述齒輪箱的底部開設(shè)有排水孔，該排水孔通過(guò)一出水管 與設(shè)置于機(jī)艙底部的集水槽連接，排水孔處設(shè)置有水分探測(cè)傳感器，出水管上設(shè)置有電磁 閥，集水槽設(shè)置有抽水裝置。
[0014] 為了防止發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)和齒輪箱的噪音影響水中的生物，上述發(fā)電機(jī)外面嵌有磁 場(chǎng)隔離層，齒輪箱外面嵌有隔音層。
[0015] 上述變頻器位于控制箱內(nèi)，控制箱內(nèi)還設(shè)置有計(jì)算機(jī)、開關(guān)柜、配電箱、電能表、無(wú) 功補(bǔ)償、應(yīng)急電源、監(jiān)控設(shè)備、通訊設(shè)備和各種控制設(shè)備；控制箱和變壓器位于兩互相垂直 的內(nèi)置浮筒之間所設(shè)的平臺(tái)上。
[0016] 為了能及時(shí)檢測(cè)水流的方向和流速，在輪環(huán)與水面之間還設(shè)置一水流方向和水流 速度傳感器，該傳感器與控制室中的計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后及時(shí) 調(diào)整水輪方向，從而達(dá)到穩(wěn)定發(fā)電。
[0017] 由于變頻器在工作的過(guò)程中會(huì)發(fā)出大量的熱，為了對(duì)變頻器進(jìn)行冷卻，上述變頻 器發(fā)熱元件的冷卻液進(jìn)液口連接有一進(jìn)水管，該進(jìn)水管的進(jìn)水口位于水面下2-3米處，進(jìn) 水管連接有水泵，變頻器發(fā)熱元件的冷卻液出液口連接有出水管，該出水管的出水口位于 水面上,將熱水引出。
[0018] 為了便于發(fā)電機(jī)或齒輪箱的維修，上述塔筒內(nèi)設(shè)有從水面到機(jī)艙的爬梯。
[0019] 本發(fā)明的水流發(fā)電裝置，與現(xiàn)有水流發(fā)電裝置比較，具有如下的優(yōu)點(diǎn)： 1、利用浮筒搭建的懸浮框架和架設(shè)于框架上的倒置塔筒，使發(fā)電機(jī)和葉輪懸置于水 中，通過(guò)在葉輪的葉片遠(yuǎn)心端套接輪環(huán)，并將輪環(huán)的側(cè)壁掏空，使葉輪在水中具有的浮力足 以抵消葉輪自身的重力，葉輪在水流的沖擊下無(wú)需克服自身的重量而快速旋轉(zhuǎn)，由這種快 速旋轉(zhuǎn)獲得的功全部轉(zhuǎn)化為發(fā)電的動(dòng)力，因而大大提高發(fā)電的效率。
[0020] 2、葉輪在失重的情況下旋轉(zhuǎn)，離心力為零，可大大減少塔筒的振動(dòng)，使葉輪的旋轉(zhuǎn) 更加平穩(wěn)，這不僅可減少整個(gè)發(fā)電裝置的維護(hù)時(shí)間和費(fèi)用，在提高發(fā)電量的同時(shí)，也可大大 節(jié)省發(fā)電的成本。
[0021] 3、整個(gè)發(fā)電裝置，除了葉輪的中心軸與齒輪箱連接的部分需要?jiǎng)用芊?，其他部?不需要，因此密封性能易于滿足。
[0022] 4、利用輪環(huán)對(duì)葉片的固定，使葉片以最少的材料獲得足夠的剛度，大大降低水能 發(fā)電機(jī)的成本。
[0023] 5、由于輪環(huán)的作用，使進(jìn)入輪環(huán)的水全部對(duì)發(fā)電機(jī)做功，避免了由于葉片的阻力 使部分水流徑向流失，使水能發(fā)電機(jī)效率更高。
[0024] 6、本發(fā)明的水流發(fā)電裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)電效率高，在水流速度只有0.3米/秒的 情況下就可發(fā)電，特別適合于在江、河、海里有定向水流流動(dòng)的地方進(jìn)行發(fā)電。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明水流發(fā)電裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2是水流發(fā)電裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖3是葉輪正面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖4是葉片與輪環(huán)側(cè)壁連接的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 如圖1、2、3所示，本發(fā)明的水流發(fā)電裝置，包括懸浮框架1、安裝平臺(tái)2、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 3、塔筒4、機(jī)艙5、發(fā)電機(jī)6、齒輪箱7、葉輪8、控制室9和變壓器10 ; 懸浮框架1包括由若干個(gè)內(nèi)置浮筒11通過(guò)相互焊接搭建而成的"井"字架和由若干個(gè) 外置浮筒12圍成的方形架，浮筒為長(zhǎng)條狀的圓形浮筒，內(nèi)置浮筒遠(yuǎn)離"井"字架中心的一端 固定于外置浮筒的側(cè)壁上，方形架的四個(gè)角各連接一組拉繩13和地錨，地錨拋設(shè)于水下的 地面，使框架固定漂浮在水面上； 安裝平臺(tái)2為方形金屬板21，金屬板的中心開設(shè)有可供塔筒上端部通過(guò)的圓孔211，金 屬板的外邊緣通過(guò)螺栓212固定于"井"字架的井口邊； 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括固定座31、軸承32、轉(zhuǎn)動(dòng)座33、電機(jī)34、減速機(jī)35和固定頂板36 ;固 定座為圓筒狀，固定座的下端面向外徑向延伸有環(huán)狀下邊沿311，固定座的下邊沿通過(guò)螺栓 312固定于金屬板中心圓孔的圓周邊上，固定座的頂部與固定頂板37連結(jié)；轉(zhuǎn)動(dòng)座為外徑 小于固定座內(nèi)徑的圓筒狀，轉(zhuǎn)動(dòng)座通過(guò)上下軸承32與固定座連接，轉(zhuǎn)動(dòng)座的下端面向內(nèi)徑 向延伸有環(huán)狀下邊沿331，轉(zhuǎn)動(dòng)座上部的外側(cè)面設(shè)有可與小齒輪38相嚙合的大輪齒39 ;減 速機(jī)安裝于固定頂板上，電機(jī)安裝于減速機(jī)上，小齒輪套接在減速機(jī)的輸出軸上； 塔筒4倒置于水中，塔筒上端面向內(nèi)徑向延伸有環(huán)狀上邊沿41，該上邊沿通過(guò)螺栓42 與轉(zhuǎn)動(dòng)座的下邊沿331固定連接，塔筒內(nèi)接近水面但低于水面的地方設(shè)置有一個(gè)儲(chǔ)油罐 43,該儲(chǔ)油灌底部通過(guò)補(bǔ)油管431與齒輪箱頂部相連，這樣就能使齒輪箱內(nèi)的壓力略低于 同位置的外部壓力，確保葉輪轉(zhuǎn)軸與齒輪箱之間的密封圈承受最小的壓力，保證齒輪箱里 的油不會(huì)向外滲漏，儲(chǔ)油罐的頂部還設(shè)有用于調(diào)節(jié)儲(chǔ)油罐體積的膨脹器432和電磁閥433， 塔筒內(nèi)還設(shè)有從水面到塔架底部的爬梯44 ; 機(jī)艙5位于塔筒遠(yuǎn)離水面的一端，發(fā)電機(jī)6和齒輪箱7位于機(jī)艙一側(cè)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與 齒輪箱連接，機(jī)艙的底部開設(shè)有集水槽51，集水槽設(shè)置有抽水裝置52,該抽水裝置通過(guò)抽 水管521將水引至塔筒外，為了防止發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)和齒輪箱的噪音對(duì)水中生物的影響，發(fā) 電機(jī)和齒輪箱外面嵌有磁場(chǎng)隔離層61和隔音層71，齒輪箱底部開設(shè)有排水孔711，該排水 孔通過(guò)一出水管712與集水槽連接，排水孔處設(shè)置有水分探測(cè)傳感器713,出水管上設(shè)置有 電磁閥714 ; 葉輪8是由輪轂81和葉片82構(gòu)成，輪轂的軸線與水面平行，輪轂的中心軸83與齒輪 箱的轉(zhuǎn)軸連接，葉片遠(yuǎn)離輪轂中心的遠(yuǎn)心端套接有輪環(huán)84,葉片的遠(yuǎn)心端是以25° - 85° 的扭角與輪環(huán)的側(cè)壁連接，葉片前緣與遠(yuǎn)心端的交點(diǎn)到輪環(huán)前端沿的距離a為輪環(huán)高度d 的3/4 - 1/3,如圖4所示，輪環(huán)的側(cè)壁為空心結(jié)構(gòu)841，該空心結(jié)構(gòu)與中心軸平行的截面為 直角三角形，該直角三角形使輪環(huán)側(cè)壁呈前端薄后端厚的結(jié)構(gòu)，空心結(jié)構(gòu)的大小要根據(jù)葉 輪自身的重量來(lái)確定，以使輪環(huán)在水中獲得的浮力可以抵消葉輪自身的重量為準(zhǔn)； 在互相垂直的兩內(nèi)置浮筒之間設(shè)置一平臺(tái)14,控制室9和變壓器10安放在該平臺(tái)上， 變頻器位于控制室中，控制室內(nèi)還設(shè)置有計(jì)算機(jī)、開關(guān)柜、配電箱、電能表、無(wú)功補(bǔ)償、應(yīng)急 電源、監(jiān)控設(shè)備、通訊設(shè)備和各種控制設(shè)備，為了能及時(shí)檢測(cè)水流的方向和流速，在輪環(huán)與 水面之間還設(shè)置一水流方向和水流速度傳感器（圖中無(wú)標(biāo)出），該傳感器與控制室中的計(jì)算 機(jī)連接，計(jì)算機(jī)對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后及時(shí)調(diào)整水輪方向，從而達(dá)到穩(wěn)定發(fā)電。
[0030] 由于變頻器在工作的過(guò)程中會(huì)發(fā)出大量的熱，通常需要采用冷卻系統(tǒng)對(duì)變頻器進(jìn) 行冷卻，冷卻系統(tǒng)是由冷卻液管道、冷卻液、冷卻泵、散熱片、散熱風(fēng)扇等構(gòu)成，本發(fā)明為了 對(duì)變頻器進(jìn)行冷卻，在上述變頻器發(fā)熱元件的冷卻液進(jìn)液口連接有一進(jìn)水管，該進(jìn)水管的 進(jìn)水口位于水面下2米左右處，進(jìn)水管連接有水泵，變頻器發(fā)熱元件的冷卻液出液口連接 有出水管，該出水管的出水口位于水面上，將熱水引出；利用海水(江水）對(duì)變頻器的發(fā)熱元 件進(jìn)行冷卻，不僅節(jié)省了設(shè)備的成本、節(jié)省了設(shè)備運(yùn)行時(shí)的用電，還減少了維修工作。
[0031] 本發(fā)明水流發(fā)電裝置的工作原理：正常工作時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)水面上轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)座 的旋轉(zhuǎn)角度，使塔筒轉(zhuǎn)動(dòng)到葉輪正對(duì)水流的方向，源源不斷的水流進(jìn)入葉輪，驅(qū)動(dòng)葉片轉(zhuǎn) 動(dòng)，由于葉片上套接的輪環(huán)具有的浮力足以抵消葉輪自身的重量，葉片在無(wú)需克服自身重 量的情況下快速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)獲得的機(jī)械能全部通過(guò)齒輪箱和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，電能經(jīng)變 頻器變頻和變壓器變壓后并入電網(wǎng)；當(dāng)傳感器檢測(cè)到水流的方向和流速發(fā)生變化時(shí)，計(jì)算 機(jī)對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并及時(shí)調(diào)節(jié)水面上轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)座的旋轉(zhuǎn)角度，改變水流流 過(guò)葉輪的面積，從而到達(dá)穩(wěn)定發(fā)電；當(dāng)需要對(duì)葉輪進(jìn)行檢修時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)水面上轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn) 動(dòng)座的旋轉(zhuǎn)角度，使塔筒轉(zhuǎn)動(dòng)到葉輪正面朝向與水流垂直，葉片沒(méi)有受到水流的沖擊，處于 靜止?fàn)顟B(tài)；由于水流會(huì)夾雜異物，當(dāng)需要清除葉輪中的異物時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)水面上轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn) 動(dòng)座的旋轉(zhuǎn)角度，使塔筒轉(zhuǎn)動(dòng)到葉輪背面正對(duì)水流，源源不斷的水流會(huì)對(duì)葉輪起到很好的 沖洗作用。
[0032] 當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)軸與密封圈長(zhǎng)期摩擦造成密封圈會(huì)磨損時(shí)，少許外面的水滲向齒輪箱， 由于水的比重比油重，水進(jìn)入齒輪箱后會(huì)沉到底部的出水管，當(dāng)水積累到一定程度到達(dá)水 分探測(cè)傳感器位置時(shí)被傳感器讀出，通過(guò)電腦控制電磁閥，打開電磁閥，把水排向集水槽， 集水槽的水積累到一定的位置，抽水裝置將水抽出，送至塔筒外，大大減少維修的頻率；當(dāng) 齒輪箱中因齒輪嚙合產(chǎn)生的摩擦使齒輪箱中的潤(rùn)滑油變質(zhì)時(shí)，只要同時(shí)打開儲(chǔ)油罐和出水 管上的電磁閥，齒輪箱中的油就排出，再?gòu)某鏊芩瓦M(jìn)新油，換油就完成，大大減低了維修 的成本。
[0033] 本發(fā)明的水流發(fā)電裝置，在水流速度為0. 3米/秒、發(fā)電機(jī)為轉(zhuǎn)速16轉(zhuǎn)/分的永 磁發(fā)電機(jī)的條件下，采用不同直徑的葉輪、不同升速比的齒輪箱在不同的水深中，獲得的發(fā) 電量如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種水流發(fā)電裝置，包括位于水面的安裝平臺(tái)、變頻器和變壓器，安裝平臺(tái)下面設(shè)置 有葉輪、發(fā)電機(jī)和齒輪箱，其特征在于，其特征在于：所述水流發(fā)電裝置還包括位于安裝平 臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和倒置于水中的塔筒及機(jī)艙，機(jī)艙位于塔筒遠(yuǎn)離水面的一端，塔筒接近水 面的上端部固定于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；所述發(fā)電機(jī)和齒輪箱設(shè)置于機(jī)艙一側(cè)；所述葉輪是由輪轂 和若干葉片構(gòu)成，輪轂的中心軸與水面平行且通過(guò)齒輪箱與發(fā)電機(jī)連接，葉片遠(yuǎn)離輪轂中 心的遠(yuǎn)心端套接有輪環(huán)，輪環(huán)為側(cè)壁空心的圓筒結(jié)構(gòu)，輪環(huán)的空心結(jié)構(gòu)使得葉輪在水中獲 得的浮力抵消葉輪自身的重量，從而使葉輪成為零重量的葉輪；所述安裝平臺(tái)固定于由浮 筒構(gòu)成的懸浮框架上，懸浮框架通過(guò)拉繩和地錨固定漂浮在水面上；發(fā)電機(jī)通過(guò)位于塔筒 內(nèi)的電纜線將電輸送到變頻器和變壓器，經(jīng)變頻、變壓后并入電網(wǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述輪環(huán)的側(cè)壁與中心軸平行 的截面為直角三角形，該直角三角形呈前端尖后端寬的結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述葉片的遠(yuǎn)心端以一定 角度的扭角與輪環(huán)的側(cè)壁連接，葉片前緣與遠(yuǎn)心端的交點(diǎn)和輪環(huán)前端沿保持一定的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述浮筒為長(zhǎng)條狀圓形 浮筒，懸浮框架包括由若干內(nèi)置浮筒縱橫交錯(cuò)形成的"井"字架和由若干外置浮筒圍成的方 形架，內(nèi)置浮筒遠(yuǎn)離"井"字架中心的一端固定于外置浮筒的側(cè)壁上，安裝平臺(tái)位于"井"字 架的井口，方形架的四個(gè)角各連接一組拉繩和地錨。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 4所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定座、 軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)座、固定頂板、電機(jī)和減速機(jī)；固定座為筒狀體，其底部與安裝平臺(tái)連接、頂部與 固定頂板連結(jié)；轉(zhuǎn)動(dòng)座也為筒狀體，轉(zhuǎn)動(dòng)座通過(guò)軸承與固定座連接，轉(zhuǎn)動(dòng)座的底部與塔筒上 端部連接、上部外側(cè)面設(shè)有可與小齒輪相嚙合的大輪齒；減速機(jī)安裝于固定頂板上，電機(jī)安 裝于減速機(jī)上，小齒輪套接在減速機(jī)的輸出軸上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述安裝平臺(tái)為中心開設(shè)有可 供塔筒上端部通過(guò)的圓孔的金屬板，該金屬板的外邊緣固定于"井"字架上、內(nèi)邊緣與轉(zhuǎn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)的固定座連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 6所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述塔筒的高度為10 - 55 米，葉輪葉片的直徑為9 一 100米，葉片的數(shù)量為4 一 50片，輪環(huán)的高度為0. 5 - 8米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 7所述任一水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述塔筒內(nèi)接近水面但 低于水面處設(shè)置一個(gè)儲(chǔ)油灌，該儲(chǔ)油灌通過(guò)補(bǔ)油管與齒輪箱相連，使齒輪箱內(nèi)的壓力略低 于同位置的外部壓力，確保葉輪轉(zhuǎn)軸與齒輪箱之間的密封圈承受最小的壓力，保證齒輪箱 里的油不會(huì)向外滲漏。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述齒輪箱的底部開設(shè)有排水 孔，該排水孔通過(guò)一出水管與設(shè)置于機(jī)艙底部的集水槽連接，排水孔處設(shè)置有水分探測(cè)傳 感器，出水管上設(shè)置有電磁閥，集水槽設(shè)置有抽水裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述變頻器位于控制箱內(nèi)，控 制箱內(nèi)還設(shè)置有計(jì)算機(jī)、開關(guān)柜、配電箱、電能表、無(wú)功補(bǔ)償、應(yīng)急電源、監(jiān)控設(shè)備、通訊設(shè)備 和各種控制設(shè)備；控制箱和變壓器位于兩互相垂直的內(nèi)置浮筒之間所設(shè)的平臺(tái)上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述輪環(huán)與水面之間還設(shè)置 一水流方向和水流速度傳感器，該傳感器與控制室中的計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)對(duì)傳感器的數(shù) 據(jù)進(jìn)行計(jì)算后及時(shí)調(diào)整水輪方向，從而達(dá)到穩(wěn)定發(fā)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述變頻器發(fā)熱元件的冷卻 液進(jìn)液口連接有一進(jìn)水管，該進(jìn)水管的進(jìn)水口位于水面下2-3米處，進(jìn)水管連接有水泵，變 頻器發(fā)熱元件的冷卻液出液口連接有出水管，該出水管的出水口位于水面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的水流發(fā)電裝置，其特征在于：所述發(fā)電機(jī)外面嵌有磁場(chǎng)隔 離層，齒輪箱外面嵌有隔音層。
【文檔編號(hào)】F03B3/12GK104329205SQ201410580612
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】王承輝, 王世全, 王世一 申請(qǐng)人:王承輝