齿轮组电梯式水力发电装置的制作方法

本发明涉水力发电，具体是一种将水力发电的效率平均提高30%，同时保证三相相序一致或正负极一致的齿轮组电梯式水力发电装置，属于水力发电领域。

背景技术：

现用的水力发电装置是将水位抬高，利用具有的位能或动能冲击水轮机，水轮机即开始转动，将发电机连接到水轮机上，发电机即开始发电。由于具有动能的水需通过管道和水轮机将动能传递给发电机组，同时尾水还造成一定的能量损失，造成发电装置的效率只有80%左右，水头越低，效率越低，以至于只有40%左右。

技术实现要素：

本发明为了解决目前水力发电效率低下的问题提供了一种齿轮组电梯式水力发电装置，能够大幅度的提高水力发电的效率，特别是低水头的水力发电，同时由于采用齿轮组与棘轮机构相结合的动力传输装置对电机进行发电，发出的电能够保证三相相序一致或正负极一致。

本发明是由以下技术方案实现的：一种齿轮组电梯式水力发电装置，结构包括：高位水输水管安装有输水管自动阀门和输水管阀门，棘轮机构Ⅰ的棘轮安装在定滑轮Ⅰ轴上，棘轮机构Ⅱ的棘轮安装在定滑轮Ⅱ轴上，棘轮机构Ⅰ的棘爪固定在定滑轮Ⅰ上形成单向驱动，棘轮机构Ⅰ的棘轮相对于定滑轮Ⅰ可旋转方向为顺时针，棘轮机构Ⅱ的棘爪固定在定滑轮Ⅱ上形成单向驱动，棘轮机构Ⅱ的棘轮相对于定滑轮Ⅱ可旋转方向为逆时针，齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ相互啮合，皮带Ⅲ安装在齿轮Ⅰ和定滑轮Ⅰ上，皮带Ⅰ安装在齿轮Ⅱ和发电机轴上，皮带Ⅱ安装在定滑轮Ⅱ和发电机轴上，水箱配重、水箱悬挂在水箱悬吊钢丝两头，水箱底部开有出水口，逆止阀安装在水箱出水口上，水箱悬吊钢丝安装在棘轮机构Ⅰ的棘轮和棘轮机构Ⅱ的棘轮上，阀门控制杆、推杆固定架、滑动片固定杆、上行制动定滑轮、上行制动销滑槽、下行制动销滑槽、下行制动定滑轮、固定在水箱上，下行制动销安装在下行制动销滑槽内，下行制动销与下行制动销滑槽之间安装下行制动销弹簧，推杆安装在推杆固定架上，下行制动销和推杆固定在下行制动钢丝两端，下行制动钢丝安装在下行制动定滑轮上，浮筒、放置在水箱内，滑动片安装在滑动片固定杆上，上行制动销安装在上行制动销滑槽内，上行制动销与上行制动销滑槽之间安装上行制动销弹簧，滑动片和上行制动销固定在上行制动钢丝两端，上行制动钢丝安装在上行制动定滑轮上。

本发明的特点是动能转化装置由传统的水轮机改为水箱通过齿轮组合及棘轮机构形成电梯式的能量转化装置，高水位的水通过高位水输水管将水流入水箱内，水箱内的水在重力的作用下向下移动，带动水箱悬吊钢丝向下，发电机在水箱悬吊钢丝的驱动下旋转进行发电。

本发明结构简单，易于制造，采用的材料极其普通，能够有效的提高水力发电的效率。

附图说明

图1为齿轮组电梯式水力发电装置结构图

图2为齿轮组电梯式水力发电装置水箱进水示意图

图3为齿轮组电梯式水力发电装置水箱放水示意图

图中：1-推杆固定架、2-水箱、3-浮筒、4-逆止阀、5-出水口、6-滑动片、7-滑动片固定杆、8-上行制动钢丝、9-上行制动定滑轮、10-上行制动销滑槽、11-上行制动销弹簧、12-上行制动销、13-上行拦阻块、14-下行制动销、15-下行制动销弹簧、16-下行制动销滑槽、17-下行制动钢丝、18-下行制动定滑轮、19-推杆、20-水箱悬吊钢丝、21-下行拦阻块、22-高位水输水管、23-齿轮Ⅰ、24-棘轮机构Ⅰ、25-棘轮机构Ⅱ、26-水箱配重、27-输水管自动阀门、28-阀门控制杆、29-输水管阀门、30-皮带Ⅰ、31-发电机、32-齿轮Ⅱ、33-皮带Ⅱ、34-皮带Ⅲ、35-定滑轮Ⅰ、36-定滑轮Ⅱ。

具体实施方式

如图1所示，一种电梯式水力发电装置，包括以下部件：推杆固定架（1）、水箱（2）、浮筒（3）、逆止阀（4）、出水口（5）、滑动片（6）、滑动片固定杆（7）、上行制动钢丝（8）、上行制动定滑轮（9）、上行制动销滑槽（10）、上行制动销弹簧（11）、上行制动销（12）、上行拦阻块（13）、下行制动销（14）、下行制动销弹簧（15）、下行制动销滑槽（16）、下行制动钢丝（17）、下行制动定滑轮（18）、推杆（19）、水箱悬吊钢丝（20）、下行拦阻块（21）、高位水输水管（22）、齿轮Ⅰ（23）、棘轮机构Ⅰ（24）、棘轮机构Ⅱ（25）、水箱配重（26）、输水管自动阀门（27）、阀门控制杆（28）、输水管阀门（29）、皮带Ⅰ（30）、发电机（31）、齿轮Ⅱ（32）、皮带Ⅱ（33）、皮带Ⅲ（34），定滑轮Ⅰ（35）、定滑轮Ⅱ（36），其中棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮安装在定滑轮Ⅰ（35）轴上，棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮安装在定滑轮Ⅱ（36）轴上，棘轮机构Ⅰ（24）的棘爪固定在定滑轮Ⅰ（35）上形成单向驱动，棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮相对于定滑轮Ⅰ（35）可旋转方向为顺时针，棘轮机构Ⅱ（25）的棘爪固定在定滑轮Ⅱ（36）上形成单向驱动，棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮相对于定滑轮Ⅱ（36）可旋转方向为逆时针，齿轮Ⅰ（23）和齿轮Ⅱ（32）相互啮合，皮带Ⅲ（34）安装在齿轮Ⅰ（23）和定滑轮Ⅰ（35）上，皮带Ⅰ（30）安装在齿轮Ⅱ（32）和发电机（31）轴上，皮带Ⅱ（33）安装在定滑轮Ⅱ（36）和发电机（31）轴上，高位水输水管（22）安装有输水管阀门（29）和输水管自动阀门（27），水箱（2）底部开有出水口（5），逆止阀（4）安装在水箱（2）上，水箱配重（26）、水箱（2）悬挂在水箱悬吊钢丝（20）两端，水箱悬吊钢丝（20）安装在棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮和棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮上，阀门控制杆（28）、推杆固定架（1）、滑动片固定杆（7）、上行制动定滑轮（9）、上行制动销滑槽（10）、下行制动销滑槽（16）、下行制动定滑轮（18）固定在水箱（2）上，下行制动销（14）安装在下行制动销滑槽（16）内，下行制动销（14）与下行制动销滑槽（16）之间安装下行制动销弹簧（15），推杆（19）安装在推杆固定架（1）上，下行制动销（14）和推杆（19）固定在下行制动钢丝（17）两端，下行制动钢丝（17）安装在下行制动定滑轮（18）上，浮筒（3）、放置在水箱（2）内，滑动片（6）安装在滑动片固定杆（7）上，上行制动销（12）安装在上行制动销滑槽（10）内，上行制动销（12）与上行制动销滑槽（10）之间安装上行制动销弹簧（11），滑动片（6）和上行制动销（12）固定在上行制动钢丝（8）两端，上行制动钢丝（8）安装在上行制动定滑轮（9）上。

投运前，将发电机（31）、上行拦阻块（13）、下行拦阻块（21）、固定在主体建筑物上，定滑轮Ⅰ（35）、定滑轮Ⅱ（36）、齿轮Ⅰ（23）、齿轮Ⅱ（32）安装在主体建筑物上，高位水输水管（22）安装在水箱（2）的上部与高位水源连接，发电装置停止使用时，在水箱配重（26）的重力作用下，水箱（2）位于接近于高位水输水管（22）的地方，输水管自动阀门（27）在阀门控制杆（28）的控制下处于开启状态，逆止阀（4）在重力状态下处于关闭状态，上行制动销（12）在滑动片（6）控制下退回上行制动销滑槽（10）内如图1。

发电时，如图2打开输水管阀门（29），具有势能的水通过高位水输水管（22）进入水箱（2），水箱（2）内的水逐步装满，浮筒（3）随着水面的升高而升高，滑动片（6）脱离浮筒（3）控制，上行制动销（12）在上行制动销弹簧（11）作用下复位，当水升高到推杆（19）处时，推杆（19）向上移动，拉动下行制动钢丝（17），下行制动钢丝（17）通过下行制动定滑轮（18），使下行制动销（14）退回下行制动销滑槽（16）内，水箱（2）失去下行制动销（14）的控制，在水的重力作用下向下运动，水箱悬吊钢丝（20）随水箱（2）的向下移动而移动，水箱悬吊钢丝（20）向下移动时带动棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮和棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮旋转，由于棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮相对于定滑轮Ⅰ（35）可旋转方向为顺时针，棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮相对于定滑轮Ⅱ（36）可旋转方向为逆时针，棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮通过带动定滑轮Ⅰ（35）旋转，定滑轮Ⅰ（35）通过皮带Ⅲ（34）、齿轮Ⅱ（32）、齿轮Ⅰ（23）、皮带Ⅰ（30）驱动发电机（31）发电，皮带Ⅱ（33）和定滑轮Ⅱ（36）通过棘轮机构Ⅱ（25）脱离水箱悬吊钢丝（20）的驱动逆时针旋转，水箱配重（26）在水箱悬吊钢丝（20）的作用下向上移动，当水箱（2）向下移动时，上行制动销（12）滑过上行拦阻块（13）时，上行制动销（12）在上行制动销弹簧（11）的作用下复位，控制水箱（2）向上移动，同时由于水箱（2）的底部与主体建筑底部接触，逆止阀（4）打开，水箱（2）内的水通过出水口（5）放出如图3，浮筒（3）下移，下行制动销（14）在下行制动销弹簧（15）的作用下复位，在当水箱（2）内的水放完后，浮筒（3）压动滑动片（6）向下移动，滑动片（6）通过安装在上行制动定滑轮（9）上的上行制动钢丝（8），将上行制动销（12）拉至上行制动销滑槽（10）内，水箱（2）脱离上行制动销（12）的控制，在水箱配重（26）重力的牵引下，开始上升，逆止阀（4）脱离主体建筑底部接触进行关闭，水箱悬吊钢丝（20）向上移动时带动棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮和棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮旋转，由于棘轮机构Ⅰ（24）的棘轮相对于定滑轮Ⅰ（35）可旋转方向为顺时针，棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮相对于定滑轮Ⅱ（36）可旋转方向为逆时针，棘轮机构Ⅱ（25）的棘轮通过带动定滑轮Ⅱ（36）旋转，定滑轮Ⅱ（36）通过皮带Ⅱ（33）驱动发电机（31）发电，皮带Ⅲ（34）和定滑轮Ⅰ（35）通过棘轮机构Ⅰ（24）脱离水箱悬吊钢丝（20）的驱动顺时针旋转，当水箱下行制动销（14）滑过下行拦阻块（21）后，停止上升，同时阀门控制杆（28）打开输水管自动阀门（27），高位处的水开始再次进入水箱（2）内，浮筒（3）开始上升，上行制动销（12）在上行制动销弹簧（11）的作用下复位，水位上升直至再次启动下行制动销（14）退回下行制动销滑槽（16）内，关闭输水管自动阀门（27）进行第二个发电循环。