一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，包括發(fā)電模塊、蓄電模塊，所述發(fā)電模塊與蓄電模塊為組裝式連接，其特征在于還包括可折疊的類橢圓形導(dǎo)流罩和懸浮導(dǎo)向固定裝置；所述可折疊類橢圓形導(dǎo)流罩包括設(shè)有進(jìn)水口和出水口的水流道所述水流道的橫截面為類橢圓形，該橫截面的長(zhǎng)軸平行于水流方向的水平面，水流道的進(jìn)水口的橫截面呈類橢圓形，該橫截面的短軸與長(zhǎng)軸之比為黃金分割比；所述懸浮導(dǎo)向固定裝置包括懸浮板、豎直肋板和拴繩，該懸浮板的外形為等邊三角形，該豎直肋板正對(duì)水來(lái)流方向的橫截面為流線尖翼型。本發(fā)明能夠在野外旅行時(shí)，將附近的河流中水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為蓄電池中的電能，供電子產(chǎn)品充電和滿足小型用電器的用電。
【專利說(shuō)明】
一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于流體機(jī)械及水利水電工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的依賴程度不斷加大，能源已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)能源主要是煤炭、石油、天然氣等不可再生的能源，占全球能源消費(fèi)總量重達(dá)80%以上，但石化能源供應(yīng)也日趨緊張，與此同時(shí)，石化能源的開(kāi)發(fā)利用也改變了人類賴以生存的自然環(huán)境，因此，可再生的清潔能源已成為能源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。
[0003]我國(guó)水能資源居世界首位，相對(duì)于其他清潔能源而言，水電資源開(kāi)發(fā)成本低，開(kāi)發(fā)技術(shù)成熟，機(jī)組水力性能好，出力較高，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的首選能源。
[0004]外出旅游、探險(xiǎn)、科考、作業(yè)時(shí)，受環(huán)境影響需要攜帶發(fā)電設(shè)備，然而公知的一些發(fā)電設(shè)備往往體積較大，比較笨重，不利于隨身攜帶，而適用于野外的便攜式發(fā)電設(shè)備因主要依靠太陽(yáng)能發(fā)電，往往功率較小，當(dāng)光照不足時(shí)容易受到限制。
[0005]中國(guó)專利201410063582.8公開(kāi)了“一種野外便攜式水力風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電裝置”，它包括用于水力發(fā)電的水輪機(jī)和用于風(fēng)力發(fā)電的垂直軸風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī)裝置，水輪機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)不同時(shí)使用;所述水輪機(jī)包括進(jìn)水流道、出水流道、水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪;所述轉(zhuǎn)輪包括導(dǎo)水錐、輪轂、水輪機(jī)葉片;所述水輪機(jī)葉片安裝在輪轂上;所述垂直軸風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸、葉輪;所述葉輪包括多個(gè)風(fēng)力機(jī)葉片、兩個(gè)葉片固定架;所述發(fā)電機(jī)主體的轉(zhuǎn)子與水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸相連;所述水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸和風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器相連。雖然該裝置具有可實(shí)時(shí)實(shí)地地將水力或風(fēng)力轉(zhuǎn)化為電能，操作簡(jiǎn)單，很適合野外照明、煮飯、手機(jī)充電使用的優(yōu)點(diǎn)，但還存在以下明顯的不足:一是該裝置所使用的材料主要是金屬，且整個(gè)裝置通過(guò)焊接成型，不易拆卸，體積大，重量大，對(duì)于野外攜帶而言存在較大難度;二是該裝置固定方式為選用棍狀物體插入水輪機(jī)固定裝置或垂直軸風(fēng)力機(jī)固定裝置的孔口進(jìn)行固定，通過(guò)人為的方式在湍急的河道中將發(fā)電裝置固定在河底存在較大難度，且該種固定方式不能在水流流動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)做出相應(yīng)的角度調(diào)整，使水流能難以得到充分的利用。
[0006]中國(guó)專利201120212958.9公開(kāi)了“一種便攜式水力發(fā)電設(shè)備”，它包括葉輪機(jī)、動(dòng)力傳遞部件、發(fā)電機(jī)、支架體和圓桶結(jié)構(gòu)的氣囊;氣囊為兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置在支架體的兩端底部;葉輪機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在支架體的下方，發(fā)電機(jī)設(shè)置在支架體上方，葉輪機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過(guò)動(dòng)力傳遞部件與發(fā)電機(jī)的動(dòng)力輸入軸連接。雖然該設(shè)備具有制造成本低廉和安裝調(diào)試簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但還存在以下明顯的不足:一是由于河流中的水流速度一般不高，在沒(méi)有導(dǎo)流罩集聚能量時(shí)直接利用其沖擊葉輪所發(fā)出的電量較小，難以滿足用電需求;二是采用氣囊結(jié)構(gòu)來(lái)懸浮設(shè)備，存在設(shè)備固定的難題，且氣囊結(jié)構(gòu)本身還存在一定隱患，其使用壽命較短。
[0007]因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足已是當(dāng)今流體機(jī)械及水利水電工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的重點(diǎn)難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足而提供一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，本發(fā)明能夠在野外旅行時(shí)，將附近的河流中水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為蓄電池中的電能，供電子產(chǎn)品充電和滿足小型用電器的用電。
[0009]根據(jù)本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，它包括發(fā)電模塊、蓄電模塊，所述發(fā)電模塊與蓄電模塊為組裝式連接，其特征在于，還包括可折疊的類橢圓形導(dǎo)流罩和懸浮導(dǎo)向固定裝置，其中:
[0010]所述可折疊類橢圓形導(dǎo)流罩包括設(shè)有進(jìn)水口和出水口的水流道、吊耳;所述水流道為光滑的內(nèi)表面，水流道的外表面設(shè)有折疊褶皺;所述水流道的橫截面為類橢圓形，該橫截面的長(zhǎng)軸平行于水流方向的水平面;水流道的進(jìn)水口的橫截面呈類橢圓形，該橫截面的短軸與長(zhǎng)軸之比為黃金分割比；水流道的出水口的橫截面為圓形;在所述進(jìn)水口的類橢圓形橫截面至出水口的圓形橫截面之間，短軸與長(zhǎng)軸之比呈線性遞增，即由類橢圓形橫截面漸變?yōu)閳A形橫截面;所述進(jìn)水口類橢圓形橫截面的長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度為2a = 33.6cm、短軸的長(zhǎng)度為2b = 20.8cm，且a/b = 0.618;所述進(jìn)水流道與發(fā)電模塊的轉(zhuǎn)輪室連接處的圓形橫截面的直徑為d= 12cm ；所述進(jìn)水流道的軸向長(zhǎng)度為I = 36cm ；所述懸浮導(dǎo)向固定裝置與所述可折疊類橢圓形導(dǎo)流罩上端的吊耳以及轉(zhuǎn)輪室上端的吊耳為組裝式連接。
[0011 ]所述懸浮導(dǎo)向固定裝置包括懸浮板、豎直肋板和拴繩;所述懸浮板的外形為等邊三角形，其邊長(zhǎng)為60cm、其中心厚度為30mm，懸浮板的一角正對(duì)水來(lái)流方向設(shè)置，其縱向截面為流線尖翼型；所述豎直肋板垂直設(shè)置于懸浮板的下部，該豎直肋板在懸浮板的豎直投影與懸浮板的頂角角平分線重合;所述豎直肋板外形為五邊形、其中心厚度為20mm;所述豎直肋板的下端設(shè)有與吊耳孔相同大小的圓孔，且圓孔的相對(duì)位置與導(dǎo)流罩吊耳及轉(zhuǎn)輪室吊耳的位置相向?qū)ΨQ;所述豎直肋板正對(duì)水來(lái)流方向的橫截面為流線尖翼型;所述拴繩的一端與吊耳拴接，其另一端與河岸拴接;所述導(dǎo)流罩吊耳、轉(zhuǎn)輪室吊耳分別與懸浮導(dǎo)向固定裝置構(gòu)成組裝式連接。
[0012]本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的進(jìn)一步的優(yōu)選方案是:
[0013]所述發(fā)電模塊包括轉(zhuǎn)輪室、吊耳、導(dǎo)葉、水輪機(jī)葉輪、轉(zhuǎn)軸、軸承、永磁發(fā)電機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)防水罩和隔水橡膠;所述轉(zhuǎn)輪室為兩端開(kāi)口的圓柱形空筒，該轉(zhuǎn)輪室的進(jìn)水端與進(jìn)水流道的圓形截面連接;所述轉(zhuǎn)輪室的底面直徑為d= 12cm、高h(yuǎn)= 18cm;所述導(dǎo)葉設(shè)置在轉(zhuǎn)輪室的進(jìn)水口；所述水輪機(jī)葉輪包括導(dǎo)水錐、葉片以及轉(zhuǎn)軸，在導(dǎo)葉與永磁發(fā)電機(jī)之間設(shè)置水輪機(jī)葉輪;所述轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)葉輪通過(guò)轉(zhuǎn)軸與永磁發(fā)電機(jī)連接;所述軸承為轉(zhuǎn)軸的徑向和軸向的限位;所述永磁發(fā)電機(jī)防水罩中設(shè)置永磁發(fā)電機(jī);所述發(fā)電機(jī)防水罩與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置隔水橡膠;所述轉(zhuǎn)輪室的正上方設(shè)置與轉(zhuǎn)輪室連接一體的吊耳。
[0014]所述水輪機(jī)葉輪的導(dǎo)水錐的外輪廓為紡錘形。
[0015]所述的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述葉片為扭曲形狀、其翼型從葉根至葉緣呈逐漸增大的形狀、其數(shù)量為6片。
[0016]所述的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述發(fā)電機(jī)防水罩的外形沿水流流動(dòng)方向的橫截面的尺寸由小變大，其曲面方程為一個(gè)拋物面方程，該曲面方程的公式為z = 2(x2+y2)/3，其中坐標(biāo)系建立如下:z軸與轉(zhuǎn)輪室圓筒的中心線重合且以水流動(dòng)方向?yàn)槠湔较?，x軸和y軸建立在與轉(zhuǎn)輪室底面平行且過(guò)防水罩頂點(diǎn)的平面內(nèi)，其中X軸和y軸相互正交于防水罩的頂點(diǎn)處。
[0017]所述蓄電模塊包括整流器、濾波器、穩(wěn)壓器和蓄電池；所述整流器、濾波器、穩(wěn)壓器、蓄電池和永磁發(fā)電機(jī)依次串聯(lián)連接;所述蓄電池的容量為15000mA。
[0018]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理是:本發(fā)明運(yùn)用可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩、發(fā)電模塊、蓄電模塊和懸浮導(dǎo)向固定裝置的協(xié)同作用來(lái)集聚水流機(jī)械能，并將其以較高效率轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中。具體作用原理是:所述懸浮導(dǎo)向固定裝置使發(fā)電設(shè)備漂浮在河面上，并通過(guò)拴繩將其固定于岸邊；由流體力學(xué)可知，河流中的最大流速一般位于河面上，且由于豎直肋板的存在，在水流的沖擊下，使得整個(gè)裝置自始至終都正對(duì)來(lái)流方向，以獲取最多的水流能量;所述可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩將水流的流速在呈逐漸變窄的流道中不斷被放大，在水輪機(jī)的導(dǎo)葉處匯合并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊轉(zhuǎn)輪葉片，通過(guò)轉(zhuǎn)輪葉片轉(zhuǎn)換能量帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，將水流機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)動(dòng)能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；所述蓄電模塊將發(fā)電機(jī)所發(fā)出的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波及穩(wěn)壓以后存入蓄電池，供電子設(shè)備充電等。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020]—是本發(fā)明的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，充分體現(xiàn)了便攜這一特性，其折疊存放時(shí)的長(zhǎng)度不超過(guò)20cm、寬度不超過(guò)35cm、高度不超過(guò)25cm;所述轉(zhuǎn)輪室采用高強(qiáng)度PVC塑料制成，減輕了整個(gè)裝置的重量;所述轉(zhuǎn)輪室采用高強(qiáng)度PVC塑料，減輕了整個(gè)裝置的質(zhì)量;所述懸浮導(dǎo)向固定裝置邊緣處采用流線尖翼型設(shè)計(jì)，改善了水流的流態(tài)，進(jìn)一步提高了發(fā)電效率;本發(fā)明的導(dǎo)流罩吊耳、轉(zhuǎn)輪室吊耳分別與懸浮導(dǎo)向固定裝置構(gòu)成組裝式連接，以便可拆卸，大大減小存放所需空間。
[0021]二是本發(fā)明的進(jìn)水流道為橢圓形截面，進(jìn)水口橢圓形截面的短軸與長(zhǎng)軸之比為黃金分割比；進(jìn)水口的橢圓截面到出水口橢圓截面的短軸與長(zhǎng)軸之比線性遞增，在出水口處截面短軸與長(zhǎng)軸之比轉(zhuǎn)變?yōu)镮，即由橢圓形截面轉(zhuǎn)變?yōu)閳A形截面，大大降低了三維建模及制造難度，從而保證水流在橢圓形流道中平滑、順暢和流動(dòng)對(duì)稱，使得總體發(fā)電效率進(jìn)一步提尚O
[0022]三是本發(fā)明的水輪機(jī)葉片采用6個(gè)扭曲葉片，由于葉片翼型從葉根至葉緣逐漸增大，因此能夠產(chǎn)生較大的葉片扭矩，從而提高出力，正對(duì)河流水流的特點(diǎn)，當(dāng)水流流速在
0.2m/s以上就可產(chǎn)生發(fā)電效果。
[0023]四是本發(fā)明的攜帶和使用十分方便，實(shí)現(xiàn)了對(duì)野外河流中水流的機(jī)械能的利用并將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電力輸出，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、裝置有效工作時(shí)間長(zhǎng)和穩(wěn)定性好等顯著效果。適用于替代現(xiàn)有各種野外水能發(fā)電設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0025]圖2是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0026]圖3是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電模塊結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩的示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩工作狀態(tài)時(shí)的空間結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0029]圖6是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩折疊后結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0030]圖7是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖8是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的懸浮導(dǎo)向固定裝置的空間結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0032]圖9是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的懸浮導(dǎo)向固定裝置懸浮板的示意圖。
[0033]圖10是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的懸浮導(dǎo)向固定裝置懸浮板頂角角平分線處的縱向截面圖。
[0034]圖11是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的懸浮導(dǎo)向固定裝置豎直肋板的示意圖。
[0035]圖12是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的懸浮導(dǎo)向固定裝置豎直肋板的中間橫截面的示意圖。
[0036]圖13是本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備蓄電模塊的電路圖。
[0037]附圖標(biāo)記說(shuō)明:可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩(1)、發(fā)電模塊(2)、蓄電模塊(3)和懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)、進(jìn)水流道(1-1)、吊耳(1-2)、折疊褶皺(1-3)、進(jìn)水口(1-4)、出水口(1-5)、轉(zhuǎn)輪室(2-1)、吊耳(2-2)、導(dǎo)葉(2-3)、水輪機(jī)葉輪(2-4)、轉(zhuǎn)軸(2_5)、軸承(2_6)、永磁發(fā)電機(jī)(2-7)、發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)、隔水橡膠(2-9)、整流器(3-1)、濾波器(3-2)、穩(wěn)壓器(3-3)、蓄電池(3-4)、懸浮板(4-1)、豎直肋板(4-2)、繩子(4-3)。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0039]結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，它包括發(fā)電模塊(2)、蓄電模塊(3)，所述發(fā)電模塊(2)與蓄電模塊(3)為組裝式連接，還包括可折疊的類橢圓形導(dǎo)流罩(I)和懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)，其具體裝配及要求進(jìn)一步公開(kāi)如下。
[0040]實(shí)施例1。結(jié)合圖4、圖5和圖6，所述可折疊類橢圓形導(dǎo)流罩(I)包括設(shè)有進(jìn)水口(1-4)和出水口(1-5)的水流道(1-1)、吊耳(1-2);所述水流道(1-1)為光滑的內(nèi)表面，水流道(1-1)的外表面設(shè)有折疊褶皺(1-3);所述水流道(1-1)的橫截面為類橢圓形，該橫截面的長(zhǎng)軸平行于水流方向的水平面;水流道(1-1)的進(jìn)水口(1-4)的橫截面呈類橢圓形，該橫截面的短軸與長(zhǎng)軸之比為黃金分割比；水流道(1-1)的出水口(1-5)的橫截面為圓形;在所述進(jìn)水口(1-4)的類橢圓形橫截面至出水口(1-5)的圓形橫截面之間，短軸與長(zhǎng)軸之比呈線性遞增，即由類橢圓形橫截面漸變?yōu)閳A形橫截面;所述進(jìn)水口(1-4)類橢圓形橫截面的長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度為2a = 33.6cm、短軸的長(zhǎng)度為2b = 20.8cm，且a/b = 0.618;所述進(jìn)水流道(1-1)與發(fā)電模塊(2)的轉(zhuǎn)輪室(2-1)連接處的圓形橫截面的直徑為d=12cm;所述進(jìn)水流道(1-1)的軸向長(zhǎng)度為l = 36cm;所述懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)與所述可折疊類橢圓形導(dǎo)流罩(I)上端的吊耳(1-
2)以及轉(zhuǎn)輪室(2-1)上端的吊耳(2-2)為組裝式連接。所述可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩(I)橢圓形截面端正對(duì)水來(lái)流方向，其進(jìn)水口( 1-4)、出水口( 1-5)處與轉(zhuǎn)輪室(2-1)膠連，不可拆卸。
[0041]結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖7，所述發(fā)電模塊(2)包括轉(zhuǎn)輪室(2-1)、吊耳(2-2)、導(dǎo)葉(2-
3)、水輪機(jī)葉輪(2-4)、轉(zhuǎn)軸(2-5)、軸承(2-6)、永磁發(fā)電機(jī)(2-7)、發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)和隔水橡膠(2-9);所述轉(zhuǎn)輪室(2-1)為兩端開(kāi)口的圓柱形空桶，其一端與進(jìn)水流道(1-1)的圓形截面連接，其內(nèi)安放發(fā)電部件;所述導(dǎo)葉(2-3)安裝在轉(zhuǎn)輪室(2-1)的進(jìn)水口；所述水輪機(jī)葉輪(2-4)安裝在導(dǎo)葉后3?5cm處;所述水輪機(jī)葉輪(2-4)包括導(dǎo)水錐(2-4-1)、葉片(2-4-2)以及轉(zhuǎn)軸(2-5)，在導(dǎo)葉(2-3)與永磁發(fā)電機(jī)(2-7)之間安裝水輪機(jī)葉輪(2-4);所述導(dǎo)水錐(2-4-1)外輪廓為紡錘形;所述葉片(2-4-2)呈扭曲狀，葉片數(shù)為6片，葉片翼型從葉根到葉緣逐漸增大，用于增大扭矩;所述轉(zhuǎn)軸(2-5)與葉輪(2-4)和永磁發(fā)電機(jī)(2-7)連接，葉輪(2-
4)通過(guò)轉(zhuǎn)軸(2-5)帶動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)(2-7)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電;所述軸承(2-6)為轉(zhuǎn)軸(2-5)的徑向和軸向限位;所述發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)中設(shè)置永磁發(fā)電機(jī)(2-7);所述發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)夕卜形沿水流動(dòng)方向橫截面由小變大，其曲面方程為一個(gè)拋物面，用于改善轉(zhuǎn)輪后水的流態(tài);所述發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)與轉(zhuǎn)軸(2-5)之間設(shè)置密封水橡膠(2-9)，避免發(fā)電機(jī)進(jìn)水損壞;所述轉(zhuǎn)輪室(2-1)的正上方設(shè)置與轉(zhuǎn)輪室(2-1)—體的吊耳(2-2)，用于安裝懸浮導(dǎo)向固定裝置
(4)；
[0042]結(jié)合圖8、圖9、圖10、圖11和圖12，所述懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)包括懸浮板(4-1)、豎直肋板(4-2)和拴繩(4-3);所述懸浮板(4-1)的外形為等邊三角形，其邊長(zhǎng)為60cm、其中心厚度為30mm，懸浮板(4-1)的一角正對(duì)水來(lái)流方向設(shè)置，其縱向截面為流線尖翼型;所述豎直肋板(4-2)垂直設(shè)置于懸浮板(4-1)的下部，該豎直肋板(4-2)在懸浮板(4-1)的豎直投影與懸浮板(4-1)的頂角角平分線重合;所述豎直肋板(4-2)外形為五邊形、其中心厚度為20mm;所述豎直肋板(4-2)的下端設(shè)有與吊耳孔相同大小的圓孔，且圓孔的相對(duì)位置與導(dǎo)流罩吊耳(1-2)及轉(zhuǎn)輪室吊耳(2-2)的位置相向?qū)ΨQ;所述豎直肋板(4-2)正對(duì)水來(lái)流方向的橫截面為流線尖翼型;所述拴繩(4-3)的一端與吊耳(1-2)拴接，其另一端與河岸拴接;所述導(dǎo)流罩吊耳(1-2)、轉(zhuǎn)輪室吊耳(2-2)分別與懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)構(gòu)成組裝式連接。
[0043]結(jié)合圖13，所述蓄電模塊(3)包括整流器(3-1)、濾波器(3-2)、穩(wěn)壓器(3-3)和蓄電池(3-4);所述整流器(3-1)、濾波器(3-2)、穩(wěn)壓器(3-3)、蓄電池(3-4)和永磁發(fā)電機(jī)(2-7)依次串聯(lián)連接;所述蓄電池(3-4)容量為15000mA。
[0044]實(shí)施例2。本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備的應(yīng)用方式及要求進(jìn)一步公開(kāi)如下:
[0045]本發(fā)明所述懸浮導(dǎo)向固定裝置使發(fā)電設(shè)備漂浮在河面上，并通過(guò)拴繩(4-3)將其固定于岸邊，由流體力學(xué)可知，河流中的最大流速一般位于河面上;且由于豎直肋板(4-2)的作用，使得整個(gè)裝置自始至終都正對(duì)水來(lái)流方向，裝置能最大化的獲取水流能量;所述可折疊的類橢圓導(dǎo)流罩(I)將水流的流速在逐漸變窄的流道中不斷被放大，在水輪機(jī)的導(dǎo)葉(2-3)處匯合并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室(2-1)，水流沖擊水輪機(jī)葉輪(2-4)，通過(guò)水輪機(jī)葉輪(2-4)轉(zhuǎn)換能量帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，將水流機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)動(dòng)能帶動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)(2-7)發(fā)電；所述蓄電模塊(3)將永磁發(fā)電機(jī)(2-7)所發(fā)出的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波及穩(wěn)壓以后存入蓄電池(3-4)，供電子設(shè)備充電及一些常規(guī)用電。
[0046]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中未涉及的說(shuō)明屬于本領(lǐng)域公知的技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。
[0047]本發(fā)明經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了滿意的試用效果。
[0048]以上【具體實(shí)施方式】及實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明提出的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動(dòng)，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，它包括發(fā)電模塊(2)、蓄電模塊(3)，所述發(fā)電模塊(2)與蓄電模塊(3)為組裝式連接，其特征在于，還包括可折疊的類橢圓形導(dǎo)流罩(I)和懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)，其中: 所述可折疊類橢圓形導(dǎo)流罩(I)包括設(shè)有進(jìn)水口(1-4)和出水口(1-5)的水流道(1-1)、吊耳(1-2);所述水流道(1-1)為光滑的內(nèi)表面，水流道(1-1)的外表面設(shè)有折疊褶皺(1-3);所述水流道(1-1)的橫截面為類橢圓形，該橫截面的長(zhǎng)軸平行于水流方向的水平面;水流道(1-1)的進(jìn)水口(1-4)的橫截面呈類橢圓形，該橫截面的短軸與長(zhǎng)軸之比為黃金分割比；水流道(1-1)的出水口(1-5)的橫截面為圓形;在所述進(jìn)水口(1-4)的類橢圓形橫截面至出水口(1-5)的圓形橫截面之間，短軸與長(zhǎng)軸之比呈線性遞增，即由類橢圓形橫截面漸變?yōu)閳A形橫截面;所述進(jìn)水口(1-4)類橢圓形橫截面的長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度為2a = 33.6cm、短軸的長(zhǎng)度為2b =20.8 cm，且a/b = 0.618;所述進(jìn)水流道(I _ I)與發(fā)電模塊(2)的轉(zhuǎn)輪室(2-1)連接處的圓形橫截面的直徑為d=12cm;所述進(jìn)水流道(1-1)的軸向長(zhǎng)度為l = 36cm;所述懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)與所述可折疊類橢圓形導(dǎo)流罩上端的吊耳(1-2)以及轉(zhuǎn)輪室(2-1)上端的吊耳(2-2)為組裝式連接。 所述懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)包括懸浮板(4-1)、豎直肋板(4-2)和拴繩(4-3);所述懸浮板(4-1)的外形為等邊三角形，其邊長(zhǎng)為60cm、其中心厚度為30mm，懸浮板(4-1)的一角正對(duì)水來(lái)流方向設(shè)置，其縱向截面為流線尖翼型;所述豎直肋板(4-2)垂直設(shè)置于懸浮板(4-1)的下部，該豎直肋板(4-2)在懸浮板(4-1)的豎直投影與懸浮板(4-1)的頂角角平分線重合；所述豎直肋板(4-2)外形為五邊形、其中心厚度為20mm;所述豎直肋板(4-2)的下端設(shè)有與吊耳孔相同大小的圓孔，且圓孔的相對(duì)位置與導(dǎo)流罩吊耳(1-2)及轉(zhuǎn)輪室吊耳(2-2)的位置相向?qū)ΨQ;所述豎直肋板(4-2)正對(duì)水來(lái)流方向的橫截面為流線尖翼型;所述拴繩(4-3)的一端與吊耳(1-2)拴接，其另一端與河岸拴接;所述導(dǎo)流罩吊耳(1-2)、轉(zhuǎn)輪室吊耳(2-2)分別與懸浮導(dǎo)向固定裝置(4)構(gòu)成組裝式連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)電模塊(2)包括轉(zhuǎn)輪室(2-1)、吊耳(2-2)、導(dǎo)葉(2-3)、水輪機(jī)葉輪(2-4)、轉(zhuǎn)軸(2_5)、軸承(2-6)、永磁發(fā)電機(jī)(2-7)、永磁發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)和隔水橡膠(2-9);所述轉(zhuǎn)輪室(2-1)為兩端開(kāi)口的圓柱形空筒，該轉(zhuǎn)輪室(2-1)的進(jìn)水端與進(jìn)水流道(1-1)的圓形截面連接；所述轉(zhuǎn)輪室(2-1)的底面直徑為d= 12cm、高h(yuǎn) = 18cm;所述導(dǎo)葉(2-3)設(shè)置在轉(zhuǎn)輪室(2-1)的進(jìn)水口 ；所述水輪機(jī)葉輪(2-4)包括導(dǎo)水錐(2-4-1)、葉片(2-4-2)以及轉(zhuǎn)軸(2-5)，在導(dǎo)葉(2-3)與永磁發(fā)電機(jī)(2-7)之間設(shè)置水輪機(jī)葉輪(2-4);所述轉(zhuǎn)軸(2-5)與水輪機(jī)葉輪(2-4)通過(guò)轉(zhuǎn)軸(2-5)與永磁發(fā)電機(jī)(2-7)連接;所述軸承(2-6)為轉(zhuǎn)軸(2-5)的徑向和軸向的限位;所述永磁發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)中設(shè)置永磁發(fā)電機(jī)(2-7);所述發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)與轉(zhuǎn)軸(2-5)之間設(shè)置隔水橡膠(2-9);所述轉(zhuǎn)輪室(2-1)的正上方設(shè)置與轉(zhuǎn)輪室(2-1)連接一體的吊耳(2-2)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述水輪機(jī)葉輪(2-4)的導(dǎo)水錐(2-4-1)的外輪廓為紡錘形。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述葉片(2-4-2)為扭曲形狀、其翼型從葉根至葉緣呈逐漸增大的形狀、其數(shù)量為6片。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述發(fā)電機(jī)防水罩(2-8)的外形沿水流流動(dòng)方向的橫截面的尺寸由小變大，其曲面方程為一個(gè)拋物面方程，該曲面方程的公式為z = 2(x2+y2)/3，其中坐標(biāo)系建立如下:z軸與轉(zhuǎn)輪室圓筒的中心線重合且以水流動(dòng)方向?yàn)槠湔较?，X軸和y軸建立在與轉(zhuǎn)輪室底面平行且過(guò)防水罩頂點(diǎn)的平面內(nèi)，其中X軸和y軸相互正交于防水罩的頂點(diǎn)處。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于野外充電的便攜式微型水力發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述蓄電模塊(3)包括整流器(3-1)、濾波器(3-2)、穩(wěn)壓器(3-3)和蓄電池(3-4);所述整流器(3-1)、濾波器(3-2)、穩(wěn)壓器(3-3)、蓄電池(3-4)和永磁發(fā)電機(jī)(2-7)依次串聯(lián)連接;所述蓄電池(3-4)的容量為15000mA。
【文檔編號(hào)】F03B3/12GK105909454SQ201610279716
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】闞闞, 陳榮杰, 鄭源, 劉珂, 楊光, 林國(guó)朋, 陳宇杰, 張偉婷
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)