專利名稱：低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水力發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種低水頭的水能發(fā)電系統(tǒng)。
技術(shù)背景在我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的進(jìn)程中，能源問題已成為我國經(jīng)濟(jì)能否保持可持續(xù) 發(fā)展的重要問題。因此，在燃料能源日益缺少的現(xiàn)在，開發(fā)和利用多種能源就 顯得越發(fā)重要。在我國成千上萬公里漫長(zhǎng)的江河湖泊中，具有高落差、能夠攔河筑壩安裝 中高水頭水力發(fā)電機(jī)發(fā)電的長(zhǎng)度還不到江河、湖泊總長(zhǎng)度的1%，這就意味著99%以上的江河、湖泊不能按照傳統(tǒng)的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)筑壩安裝發(fā)電機(jī)發(fā)電。而且傳統(tǒng)的攔河筑壩水利發(fā)電，不僅投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，造成一定的生 態(tài)破壞，更重要的是把絕大多數(shù)低落差而不能攔河筑壩發(fā)電的水利資源白白浪 費(fèi)了，使人類使用能源過度地依賴礦石能源，如石油、煤炭等，不僅給人類帶 來資源枯竭的壓力，更重要的是破壞了人類耐以生存的環(huán)境。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決目前不適宜筑壩安裝中高水頭發(fā)電機(jī)、占總長(zhǎng)度 99%以上的江河、湖泊的水力不能利用及攔河筑壩發(fā)電投資大、周期長(zhǎng)的問題， 提供一種投資小、周期短的低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，以上述原不能發(fā)電的江河、 湖泊蘊(yùn)含的能量能夠被開發(fā)出來供人們利用。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，包括設(shè)置在河流上的溢洪低壩，設(shè)置在溢洪低壩下 游側(cè)的水輪機(jī)，通過轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)，所述溢洪低壩上設(shè)置有 穿過其并與上游側(cè)河水相通的導(dǎo)流槽，水輪機(jī)的進(jìn)水口通過導(dǎo)流槽與溢洪低壩 的上游側(cè)河水相通，導(dǎo)流槽下側(cè)設(shè)置有與其固定連接的固定支架。所述水輪機(jī)設(shè)置在漏斗型水池的底部，發(fā)電機(jī)設(shè)置在位于下游側(cè)水面上方 的空中廠房?jī)?nèi)，空中廠房由固定在下游側(cè)河底上的立柱支撐，水輪機(jī)和發(fā)電機(jī) 通過豎直的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。當(dāng)豎直的轉(zhuǎn)軸超過兩個(gè)以上固定點(diǎn)時(shí)，可以采用萬 向節(jié)進(jìn)行連接。如果采用的水輪機(jī)是臥式結(jié)構(gòu)，則可以采用角齒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)方向 的轉(zhuǎn)變，使水輪機(jī)的水平轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的豎直轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。立軸 式空中發(fā)電廠房結(jié)構(gòu)主要是把現(xiàn)有水輪發(fā)電機(jī)一分為二，水輪機(jī)可以淹沒在水
中運(yùn)行，而發(fā)電機(jī)則遠(yuǎn)離水面避免洪水的沖擊而始終處于安全狀態(tài)下運(yùn)行。所述水輪機(jī)設(shè)置漏斗型水池的底部，漏斗型水池固定設(shè)置在兩個(gè)浮船之 間，浮船的一端通過連接架分別與豎直固定在河岸上的支架的立柱連接，浮船 的另一端分別與支架橫桿上的導(dǎo)管支柱活動(dòng)連接，水輪機(jī)、漏斗型水池隨浮船 可沿導(dǎo)管支柱上下移動(dòng)，發(fā)電機(jī)設(shè)置在浮船上或其船體內(nèi)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與水 輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過齒輪或皮帶輪或鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述水輪機(jī)的葉輪徑向與河流的水流方向一致，水輪機(jī)固定設(shè)置在兩個(gè)浮 船之間，浮船的一端通過連接架分別與豎直固定在河岸上的支架的立柱連接， 浮船的另一端分別與支架橫桿上的豎桿活動(dòng)連接，水輪機(jī)隨浮船可沿豎桿上下 移動(dòng)，發(fā)電機(jī)設(shè)置在浮船上或其船體內(nèi)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過齒 輪或角齒齒輪或鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述導(dǎo)流槽分為三段，第一段與溢洪低壩相通并設(shè)置在溢洪低壩上，第二 段是與第一段相通的橡膠連接段，第三段的兩端分別與第二段和水輪機(jī)的進(jìn)水 口連通。所述導(dǎo)流槽的第一段通過支撐架與浮船固定連接，該段的導(dǎo)流槽進(jìn)水口設(shè) 置有閘門，溢洪低壩的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)置有閘門滑槽，閘門上端通過鋼繩與支撐 架連接。在采用空中廠房結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案中，所述發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)之間的轉(zhuǎn)軸可以 采用平面軸承固定，即軸承的軸瓦為上下布置，其間為滾珠。將轉(zhuǎn)軸與軸瓦固 定，可以在保證其自由轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，使其上下竄動(dòng)被限定，避免了轉(zhuǎn)軸的這 種竄動(dòng)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型采用溢洪低壩在解決低水頭發(fā)電問題的同時(shí)，提高防洪能力， 避免洪水到來時(shí)沖擊發(fā)電系統(tǒng)，而且可以上游漲水時(shí)，使洪水自溢洪低壩上漫 過流入到下游；在導(dǎo)流槽中部設(shè)置橡膠連接段，避免了安裝在浮船上的發(fā)電系 統(tǒng)在水中擺動(dòng)對(duì)導(dǎo)流槽的影響，提高了整體系統(tǒng)的使用壽命；設(shè)置的閘門和閘 門滑槽結(jié)構(gòu)，可以在河水水位變化時(shí)解決導(dǎo)流槽進(jìn)水口和出水口同上同下的問 題，使兩者之間的落差保持相對(duì)穩(wěn)定，從而使水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，輸出電力平 穩(wěn)?？梢?，采用上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型，可以開發(fā)利用現(xiàn)有不能安裝發(fā)電機(jī)進(jìn) 行能源利用的中高水頭的江河、湖泊中蘊(yùn)藏的能量，而且還具有如下優(yōu)點(diǎn)-1、投資小，幾千元、幾萬元都可建成發(fā)電，而傳統(tǒng)的攔河筑壩每千瓦投資在五千到一萬元以上，而本實(shí)用新型投資每千瓦可降低一半左右。2、 本實(shí)用新型的建設(shè)周期短，傳統(tǒng)的攔河筑壩建設(shè)需要幾年到幾十年， 而本實(shí)用新型最快在一個(gè)小時(shí)內(nèi)可建成發(fā)電。3、 節(jié)約大量土地。4、 將帶來巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。由于本實(shí)用新型可以 將現(xiàn)有蘊(yùn)藏在江河湖泊中尚未利用的能源開發(fā)出來，其總發(fā)電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有 的水利發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘浚葴p輕了人類對(duì)礦石能源的過渡依賴，同時(shí)又保證了 人類的可持續(xù)發(fā)展，不但能夠產(chǎn)生較好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是將 產(chǎn)生很好的環(huán)境效益。本實(shí)用新型適用于各種低水頭的水域進(jìn)行水力發(fā)電。

圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1從空中廠房下方看的俯視示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2中的閘門結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號(hào)，l是溢洪低壩，2是閘門滑槽，3是導(dǎo)流槽，4是浮船，5是發(fā) 電機(jī)，6是橡膠連接段，7是導(dǎo)流槽后段支架，8是支撐架，9是下游水位線， IO是上游水位線，ll是漏斗型水池，12是水輪機(jī)，13是導(dǎo)管支柱，14是閘門， 15是鋼繩。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 實(shí)施例l:如圖2所示，低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)包括在河流中修建的溢洪低 壩l，在溢洪低壩1上設(shè)置有從其中穿過的導(dǎo)流槽3，導(dǎo)流槽3的前半段由固 定在下游河底的支撐架8支撐，后半段由固定在河岸上的導(dǎo)流槽后段支架7支 撐。如圖3所示，導(dǎo)流槽3的后段的出水口與設(shè)置在漏斗型水池11底部的水 輪機(jī)12的進(jìn)水口相通，漏斗型水池11設(shè)置在溢洪低壩1下游側(cè)的河流中。水輪機(jī)12的上方設(shè)置有空中廠房，空中廠房由固定在河底的立柱 支撐，發(fā)電機(jī)5設(shè)置在空中廠房?jī)?nèi)。水輪機(jī)12和發(fā)電機(jī)5之間通過豎直的 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，當(dāng)轉(zhuǎn)軸超過兩個(gè)以上的固定點(diǎn)時(shí)，可采用萬向節(jié)連接，如果安 裝臥式水輪機(jī)，則可以采用角齒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)變，使水輪機(jī)的水平轉(zhuǎn)軸的 轉(zhuǎn)動(dòng)能夠驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的豎直轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)之間的轉(zhuǎn)軸可以采用 平面軸承固定，即軸承的軸瓦為上下布置，其間為滾珠。將轉(zhuǎn)軸與軸瓦固定， 可以在保證其自由轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，使其上下竄動(dòng)被限定，避免了轉(zhuǎn)軸的這種竄 動(dòng)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。該軸承主要是承受水流對(duì)水輪葉片的沖擊力和豎直轉(zhuǎn)軸的重 量，同時(shí)遠(yuǎn)離水面便于更好地潤滑以減少摩擦阻力。發(fā)電機(jī)5與豎直轉(zhuǎn)軸之間可以通過皮帶輪、齒輪、鏈條和直聯(lián)等方式傳動(dòng)， 只要改變皮帶輪、齒輪、鏈條齒輪的比例關(guān)系就可將水輪機(jī)的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為中 高轉(zhuǎn)速，這樣就可以安裝中高速發(fā)電機(jī)。這種結(jié)構(gòu)的低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)解決了防洪和枯水季節(jié)河流水位漲跌的 問題。當(dāng)河流上游水位發(fā)生漲跌變化時(shí)，在河流寬度相等的情況下，其下游漲 跌幅度與上游相等(因?yàn)槎嘤嗨慷紡囊绾榈蛪?上漫到了下游)，這樣一來， 水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行和獲得的落差就不會(huì)過大地受到河水漲跌的影響。實(shí)施例2:如圖1所示，低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)包括在河流中修建的溢洪低 壩l，在溢洪低壩1上設(shè)置有從其中穿過的導(dǎo)流槽3，導(dǎo)流槽3的前半段由固 定在下游河底的支撐架8支撐，后半段由固定在河岸上的導(dǎo)流槽后段支架7支 撐。如圖4所示，水輪機(jī)12設(shè)置漏斗型水池11的底部，漏斗型水池11固定 設(shè)置在兩個(gè)浮船4之間，浮船4的一端通過連接架分別與豎直固定在河岸上的 支架的立柱連接，浮船4的另一端分別與支架橫桿上的導(dǎo)管支柱13活動(dòng)連接， 水輪機(jī)12、漏斗型水池11隨浮船4可沿導(dǎo)管支柱13上下移動(dòng)，發(fā)電機(jī)5設(shè)置 在浮船4上或其船體內(nèi)，發(fā)電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)12的轉(zhuǎn)軸通過齒輪或皮帶 輪或鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接。導(dǎo)流槽3分為三段，第一段與溢洪低壩1相通并設(shè)置在溢洪低壩1上，第 二段是與第一段相通的橡膠連接段，第三段的兩端分別與第二段和水輪機(jī)12 的進(jìn)水口連通。導(dǎo)流槽3的第一段通過支撐架8與浮船4固定連接，該段的導(dǎo) 流槽3進(jìn)水口設(shè)置有閘門14，溢洪低壩l的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)置有閘門滑槽2，閘 門14上端通過鋼繩15與支撐架8連接。水輪機(jī)12可采用立式或臥式，也可以安裝在浮船4上。發(fā)電機(jī)5可是風(fēng) 力發(fā)電機(jī)，也可以是現(xiàn)有的水力發(fā)電機(jī)，同時(shí)也可以將水輪機(jī)12和發(fā)電機(jī)5
組合安裝在浮船4上。浮船的河流下游方向通過鋼繩支架結(jié)構(gòu)固定在兩根固定樁上，其作用主要 是固定浮船尾部防止其左右擺動(dòng)，而鋼繩支架導(dǎo)管可通過浮船自由升降，以滿 足河面漲落的要求，做到水漲船高，能升能降，并保證水輪機(jī)在任何情況下都 保持固定的落差高度，不會(huì)因水流面的高度變化而影響水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。進(jìn)水結(jié)構(gòu)還可以將導(dǎo)流槽3改換為導(dǎo)流軟管，軟管可以直接接入水輪機(jī)的 進(jìn)水口，同時(shí)減掉漏斗型水池ll。由于閘門14與閘門滑槽2處于相對(duì)固定狀態(tài)，而浮船4固定支架和導(dǎo)流 槽等處于相對(duì)波動(dòng)搖擺狀態(tài)，通過鋼繩15及導(dǎo)流槽的橡膠連接段6的結(jié)構(gòu)， 就避免了因波動(dòng)搖擺而出現(xiàn)的破損，達(dá)到正常使用。浮船4的制作既可像造船一樣做成船形具有輪船的功能，也可用木材、塑 料、橡膠、鋼材等制作成其它幾何形狀的浮標(biāo)狀，以滿足大小河流的不同需要。 同時(shí)，可用單個(gè)水輪發(fā)電機(jī)與浮船組合，也可用多個(gè)水輪發(fā)電機(jī)與多個(gè)浮船組合。實(shí)施例3:如圖1所示，低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)包括在河流中修建的溢洪低壩1，在溢洪低壩1上設(shè)置有從其中穿過的導(dǎo)流槽3，導(dǎo)流槽3的前半段由固 定在下游河底的支撐架8支撐，后半段由固定在河岸上的導(dǎo)流槽后段支架7支 撐。如圖6所示，水輪機(jī)12為水車式，導(dǎo)流槽3的出水口位于水輪機(jī)12的水 平轉(zhuǎn)軸的下游側(cè)，即導(dǎo)流槽3的出水沖擊在水輪機(jī)12的后側(cè)葉輪上。 其它結(jié)構(gòu)如實(shí)施例2。
權(quán)利要求1. 低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，包括設(shè)置在河流上的溢洪低壩(1)，設(shè)置在溢洪低壩(1)下游側(cè)的水輪機(jī)(12)，通過轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)(12)轉(zhuǎn)動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)(5)，其特征在于所述溢洪低壩(1)上設(shè)置有穿過其并與上游側(cè)河水相通的導(dǎo)流槽(3)，水輪機(jī)(12)的進(jìn)水口通過導(dǎo)流槽(3)與溢洪低壩(1)的上游側(cè)河水相通，導(dǎo)流槽(3)下側(cè)設(shè)置有與其固定連接的固定支架(8)。
2、 如權(quán)利要求1所述低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述水輪機(jī)(12) 設(shè)置在漏斗型水池(11)的底部，發(fā)電機(jī)(5)設(shè)置在位于下游側(cè)水面上方的 空中廠房?jī)?nèi)，空中廠房由固定在下游側(cè)河底上的立柱支撐，水輪機(jī)(12)和 發(fā)電機(jī)(5)通過豎直的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
3、 如權(quán)利要求1所述低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述水輪機(jī)U2) 設(shè)置漏斗型水池(11)的底部，漏斗型水池(11)固定設(shè)置在兩個(gè)浮船(4) 之間，浮船(4)的一端通過連接架分別與豎直固定在河岸上的支架的立柱連 接，浮船(4)的另一端分別與支架橫桿上的導(dǎo)管支柱(13)活動(dòng)連接，水輪 機(jī)(12)、漏斗型水池(11)隨浮船(4)可沿導(dǎo)管支柱(13)上下移動(dòng)，發(fā)電 機(jī)(5)設(shè)置在浮船(4)上或其船體內(nèi)，發(fā)電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)(12) 的轉(zhuǎn)軸通過齒輪或皮帶輪或鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
4、 如權(quán)利要求1所述低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述水輪機(jī)(12) 的葉輪徑向與河流的水流方向一致，水輪機(jī)(12)固定設(shè)置在兩個(gè)浮船(4) 之間，浮船(4)的一端通過連接架分別與豎直固定在河岸上的支架的立柱連 接，浮船(4)的另一端分別與支架橫桿上的豎桿活動(dòng)連接，水輪機(jī)(12)隨 浮船(4)可沿豎桿上下移動(dòng)，發(fā)電機(jī)(5)設(shè)置在浮船(4)上或其船體內(nèi)， 發(fā)電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)(12)的轉(zhuǎn)軸通過齒輪或角齒齒輪或鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)連 接。
5、 如權(quán)利要求3或4所述低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)流 槽(3)分為三段，第一段與溢洪低壩(1)相通并設(shè)置在溢洪低壩(1)上， 第二段是與第一段相通的橡膠連接段，第三段的兩端分別與第二段和水輪機(jī)(12)的進(jìn)水口連通。
6、 如權(quán)利要求5所述低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)流槽(3) 的第一段通過支撐架(8)與浮船(4)固定連接，該段的導(dǎo)流槽(3)進(jìn)水口 設(shè)置有閘門(14)，溢洪低壩(l)的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)置有閘門滑槽(2)，閘門(14) 上端通過鋼繩(15)與支撐架(8)連接。
7、如權(quán)利要求2所述低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電機(jī)(5) 與水輪機(jī)(12)之間的轉(zhuǎn)軸可以采用平面軸承固定，即軸承的軸瓦為上下布置， 其間為滾珠。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低水頭水能發(fā)電系統(tǒng)，屬于水力發(fā)電系統(tǒng)，目的是解決目前不適宜筑壩安裝中高水頭發(fā)電機(jī)、占總長(zhǎng)度99％以上的江河、湖泊的水力不能利用及攔河筑壩發(fā)電投資大、周期長(zhǎng)的問題，包括設(shè)置在河流上的溢洪低壩，設(shè)置在溢洪低壩下游側(cè)的水輪機(jī)，通過轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)，所述溢洪低壩上設(shè)置有穿過其并與上游側(cè)河水相通的導(dǎo)流槽，水輪機(jī)的進(jìn)水口通過導(dǎo)流槽與溢洪低壩的上游側(cè)河水相通，導(dǎo)流槽下側(cè)設(shè)置有與其固定連接的固定支架。本實(shí)用新型適用于各種低水頭的水域進(jìn)行水力發(fā)電。
文檔編號(hào)F03B13/00GK201080887SQ200720080279
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者廖伯成 申請(qǐng)人:廖伯成