CN108266305A - 水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水力发电装置，包括水动力装置、转轴、动力输入轮、杠杆、动力输出轮、发电机、动力输入臂和动力输出臂，水动力装置与转轴连接，转轴的一端与动力输入轮连接，杠杆的长臂与动力输入臂的一端铰接，动力输入臂的另一端与动力输入轮偏心连接，杠杆的短臂与动力输出臂的一端铰接，动力输出臂的另一端与动力输出轮偏心连接，动力输出轮与发电机传动连接。由此，水动力装置为动力输入端，而发电机为动力输出端，而杠杆两端分别连接动力输入轮和动力输出轮，将传统的杠杆左右摆动的运动形式改为适用于发电动力装置使用的圆周运动形式，有效的降低了发电装置的动力源的要求，适用性强，结构简单，成本低。

Description

水力发电装置
技术领域
本发明涉及发电设备领域，特别涉及一种水力发电装置。
背景技术
目前，洁净能源的开发已经成为发展的趋势，尤其是风能、水能等，而目前的水力发电机，其原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力，但是建厂期间长，建造费用高。
目前水力发电大多使用水轮机发电装置来实现，但现有的水轮机发电装置结构复杂，而且对水力动力源的要求较高，只适用于水电站使用，维修和使用成本较高，此外，对于水流较缓慢的河流，现有的发电装置基本上无法正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种水力发电装置，至少能够解决上述问题之一。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水力发电装置，包括水动力装置、转轴、动力输入轮、杠杆、动力输出轮、发电机、动力输入臂和动力输出臂，水动力装置与转轴连接，转轴的一端与动力输入轮连接，杠杆的长臂一端与动力输入臂的一端铰接，动力输入臂的另一端与动力输入轮偏心连接，杠杆的短臂一端与动力输出臂的一端铰接，动力输出臂的另一端与动力输出轮偏心连接，动力输出轮与发电机传动连接。
由此，水动力装置为动力输入端，而发电机为动力输出端，而杠杆两端分别连接动力输入轮和动力输出轮，将传统的杠杆左右摆动的运动形式改为适用于发电动力装置使用的圆周运动形式，利用杠杆原理，能够实现大力矩传动，提高传动效率，有效的降低了发电装置的动力源的要求，使得发电装置的实用性得到了提高，进而使得发电装置更加适于推广应用，适用于河流、水坝、变电所、发电厂等发电场所，适用性强，而且结构简单，成本低。
在一些实施方式中，水动力装置为水车。由此，水车结构简单，制作成本低，但是能有效的利用水资源产生动力。
在一些实施方式中，杠杆上设有定位支点。由此，定位支点的设置确定了杠杆的长臂和短臂，还对杠杆具有定位作用。
在一些实施方式中，水动力装置为一个或多个。由此，可根据动力源的情况来选择水动力装置的数量，水动力装置数量越多，动力输入也就越大，进而可以增大发电量，大大提高了发电效率。
在一些实施方式中，水力发电装置还包括托力轮，托力轮设于杠杆的长臂上，并套设于杠杆的外周。由此，托力轮用于支撑杠杆的重量，同时还有助于杠杆的摆动。
在一些实施方式中，水力发电装置还包括限位槽，限位槽与托力轮相配合。由此，限位槽与托力轮相配合可以对杠杆的位置进行限制，防止杠杆摆动不稳定影响使用寿命。
在一些实施方式中，动力输出轮与发电机之间为皮带传动连接。由此，皮带传动结构简单、成本较低、维护方便，而且运行平稳、噪声小。
本发明的有益效果为：水动力装置为动力输入端，而发电机为动力输出端，而杠杆两端分别连接动力输入轮和动力输出轮，将杠杆原理应用于发电动力装置内，将传统的杠杆左右摆动的运动形式改为适用于发电动力装置使用的圆周运动形式，能够实现大力矩传动，提高传动效率，有效的降低了发电装置的动力源的要求，使得发电装置的实用性得到了提高，进而使得发电装置更加适于推广应用；水力发电装置能够实现水资源的循环使用，绿色环保，提高了发电效率，降低了发电的造价，适用于河流、水坝、变电所、发电厂等发电场所，适用性强，可以随时发电，哪里需要用电，就可以利用发电装置立刻发电。因此，本发明具有发电效率高、传动效率高、实用性强等优点。
附图说明
图1为本发明一实施方式的水力发电装置的结构示意图；
图2为图1所示的水力发电装置的水动力装置安装在河流上的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1～2示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的水力发电装置。
如图1和图2所示，该水力发电装置包括水动力装置1、转轴2、动力输入轮3、动力输入臂7、杠杆4、动力输出轮5、动力输出臂8和发电机6。本实施方式的水动力装置1为水车，水车结构简单，制作成本低，但是能有效的利用水资源产生动力。水动力装置1套设于转轴2的外周，且水动力装置1的中心开孔的内壁与转轴2的外壁贴合固定连接。水动力装置1 放置在河流上，且水动力装置1的中部通过固定装置固定于河流的底层。此外，还可以在水动力装置1中部的固定装置上加上高度调节装置，使得水动力装置1可以根据河流的水流大小以及水量进行相应的调节，从而增强本实施方式的水力发电装置的适用性。转轴2的一端与动力输入轮3的中心轴承垂直固定连接，使得动力输入轮3的中心轴承套设于转轴2的外周，并且使得中心转轴的内壁与转轴2的外壁紧密贴合。由此，转轴2转动可以带动与转轴固定连接的动力输入轮3转动，实现了将水的动能或势能转化为机械能的功能，完成了动力的输入。
在本实施方式中，杠杆4包括长臂42、短臂43以及定位支点41，定位支点41用于确定杠杆4的长臂42和短臂42的长度，而且杠杆4的长臂 42和短臂43可以绕定位支点41摆动。本实施方式中，定位支点41的下方还设有第一固定支架11，定位支点41为轴承结构，第一固定支架11用于支撑和安装定位支点41，避免定位支点41移动，影响正常运行。固定时，定位支点41的中心轴固定于第一固定支架11上，然后杠杆4就能绕定位支点41转动了。
动力输入臂7设于动力输入轮3与杠杆4之间，而动力输出臂8设于杠杆4与动力输出轮5之间。杠杆4的长臂42的一端与动力输入臂7的一端铰接，而动力输入臂7的另一端与动力输入轮3偏心连接，即动力输入臂7的另一端位于动力输入轮3的边缘并且与动力输入轮3铰接。动力输入臂7的设置使得动力输入轮3能够驱动杠杆4摆动，进而实现动力输入轮3与杠杆4之间的动力输入。同理，杠杆4的短臂43的一端与动力输出臂8的一端铰接，而动力输出臂8的另一端与动力输出轮5偏心连接，即动力输出臂8的另一端位于动力输出轮5的边缘并且与动力输出轮5铰接。动力输出臂8的设置使得杠杆4能够带动动力输出轮5旋转，进而实现杠杆4的动力输出。本实施方式的水力发电装置的发电机6上设有电机动力输入轮61以及电力输出端62。动力输出轮5与发电机6上的电机动力输入轮61传动连接，本实施方式中，动力输出轮5与发电机6上的电机动力输入轮61之间通过皮带传动连接。皮带传动结构简单、成本较低、维护方便，而且运行平稳、噪声小。电力输出端62用于外接用电设备，进而使得发电机6产生的电能得到利用，完成电能的输出。
本实施方式的水力发电装置的动力输入轮3与动力输入臂7的连接点距其中心点的距离为L1，动力输出轮5与动力输出臂8的连接点距其中心点的距离为L2，L1大于L2。由此，本实施方式的杠杆4为省力杠杆，可以实现力矩的倍增，进而实现大力矩的传动，有效降低动力输入源的要求，使得水力发电装置具有更强的适用性。
本实施方式的水力发电装置还包括托力轮9和限位槽10。托力轮9设于杠杆4的长臂42上，限位槽10设于托力轮9的下方。托力轮9套设于杠杆4的长臂42的外周，且托力轮9的中心轴承的内壁与杠杆4的长臂42 的外壁紧密贴合。本实施方式的限位槽10为弧形槽，限位槽10与托力轮9 相配合，弧形限位槽10的形状与托力轮9的运动轨迹相同。托力轮9用于支撑杠杆4的重量，同时还有助于杠杆4的摆动，而限位槽10与托力轮9 相配合可以对杠杆4的位置进行限制，防止杠杆4摆动不稳定而影响装置的使用寿命。
本实施方式的水力发电装置还包括第二固定支架12，第二固定支架12 设于限位槽10的下方，第二固定支架12用于支撑限位槽10以及托力轮9，进而支撑整个杠杆4。
本实施方式的水力发电装置的水动力装置1为一个或多个。由此，可根据河流的宽度或者其他实际情况来选择水动力装置1的数量，水动力装置1数量越多，动力输入也就越大，进而可以增大发电量，提高发电效率。
本实施方式的水力发电装置的工作原理为：
设置在河流中的水动力装置1，由于河流的水流流动产生的动力使得水动力装置1旋转，水动力装置1旋转带动与之固定连接的转轴2旋转，转轴2带动动力输入轮3转动，动力输入臂7一端同时在动力输入轮3上转动，通过动力输入臂7另一端带动杠杆4一端的长臂42绕定位支点41摆动，则杠杆4的另一端的短臂43随之摆动并通过动力输出臂8带动动力输出轮5转动，动力输出轮5通过皮带带动与之传动连接的发电机6上的电机动力输入轮61转动，电机动力输入轮61转动实现了发电机6动力的输入，发电机6工作产生电能，完成机械能与电能的转化，通过发电机6上的输出端62外接用电设备即可完成电能的输出，达到水力发电的最终目的。本实施方式的水力发电装置充分利用河流的水资源，通过水动力装置1产生动力输入，再通过杠杆4实现动力的传动，杠杆4两端分别连接动力输入轮3和动力输出轮5，利用杠杆原理将传统的杠杆4左右摆动的运动形式改为适用于发电动力装置使用的圆周运动形式，实现了大力矩传动，提高了传动效率，有效的降低了发电装置的动力源的要求，使得发电装置的实用性得到了提高，进而使得发电装置更加适于推广应用。
本实施方式的水力发电装置利用杠杆原理，能够实现水资源的循环使用，绿色环保，而且有效的降低了发电装置对于动力源的最低要求，使得发电装置的适用性更强，适用于河流、水坝、变电所、发电厂等发电场所，可以随时发电，哪里需要用电，就可以利用发电装置立刻发电，而且结构简单、成本低。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.水力发电装置，其特征在于，包括水动力装置(1)、转轴(2)、动力输入轮(3)、杠杆(4)、动力输出轮(5)、发电机(6)、动力输入臂(7)和动力输出臂(8)，所述水动力装置(1)与转轴(2)连接，所述转轴(2)的一端与动力输入轮(3)连接，所述杠杆(4)的长臂一端与动力输入臂(7)的一端铰接，所述动力输入臂(7)的另一端与动力输入轮(3)偏心连接，所述杠杆(4)的短臂一端与动力输出臂(8)的一端铰接，所述动力输出臂(8)的另一端与动力输出轮(5)偏心连接，所述动力输出轮(5)与发电机(6)传动连接。
2.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述水动力装置(1)为水车。
3.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述杠杆(4)上设有定位支点(41)。
4.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述水动力装置(1)为一个或多个。
5.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，还包括托力轮(9)，所述托力轮(9)设于杠杆(4)的长臂上，并套设于杠杆(4)的外周。
6.根据权利要求5所述的水力发电装置，其特征在于，还包括限位槽(10)，所述限位槽(10)与托力轮(9)相配合。
7.根据权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于，所述动力输出轮(5)与发电机(6)之间为皮带传动连接。
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