一种便携式水力平流发电机的制作方法

本发明属于水利工程领域，涉及水力平流发电机。

背景技术

水能为自然界的再生性能源，随着水文循环周而复始，重复再生。水力发电利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。利用水力推动水力机械转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。水力发电在水能转化为电能的过程中不发生化学变化，不排泄有害物质，对环境影响较小，因此水力发电所获得的是一种清洁的能源。

当前水力发电一般规模较大，虽然发电量较为可观，但需要修筑大坝，工程周期长，建造费用高，受地形限制，发电厂难以建造在地势复杂的山区。现在急需解决的是偏远地区小规模供电问题。

与传统发电机相比，这种便携式水力发电机无需修筑大坝，具有效率高、便于携带、适应性强、成本低等优点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种便携式水力平流发电机，适用于各复杂地形山区和供电困难农村，虽然发电总量有限，但轻质高强，机组启动快，调节容易，发电效率高，可基本满足小型农业生产和居民生活。结构科学合理，操作安全简便。

本发明是通过以下技术解决方案实现的。

本发明所述的一种便携式水力平流发电机，由装置主体和发电机组支架组成，装置主体分为转子和定子两部分，转子包括叶轮、齿轮组、桨叶，定子包括电气设备舱、叶轮罩、齿轮槽、叶轮舱；其特征在于：叶轮舱中安装叶轮，叶轮内设有三片桨叶，桨叶与叶轮舱圆柱体中轴线呈45°斜卧固结在叶轮舱内，在叶轮外部设有叶轮罩和齿轮槽，齿轮槽是连接在叶轮罩上的突出结构，叶轮舱是固定的。叶轮外固定的齿轮与上部电气设备舱中的齿轮相啮合，连接发电机转子，将动能转化为电能。机组内部设有散热器，可以将桨叶旋转产生的高温散去，避免结构烧坏。上部电气设备舱中设有发电机和变压器，发电机与外部控制面板电性连接，电气设备舱体表面贴有硅胶保护膜，密封性能较好。整个装置用两根支架固定在水底，支架固结于圆筒两侧同一高度。叶轮罩与支架可固紧式铰接，使叶轮罩可沿支架水平中轴转动，可根据水流方向调整进水口迎角，但无法产生相对位移。桨叶受轴向水力冲击沿着叶轮罩转动，带动叶轮和外侧固定的齿轮一起转动；电气设备舱与齿轮槽相连，齿轮槽套在叶轮外侧，位于圆筒端部，宽度50mm，厚度100mm，叶轮两侧同一高度固定两个发电机组支架；叶轮与叶轮罩之间用轴承连接，保证叶轮的自由滚动，又不影响整体稳定性和安全性。

进一步的，所述电气设备舱中设有发电机和变压器，发电机用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路。发电机和变压器采用采购型号，电气设备舱根据发电机和变压器具体型号进行设计。发电机用适当的导磁和导电材料以产生电磁功率，将机械能转化为电能；变压器将电压转化为实际使用所需的电压，可随时调节。

进一步的，所述电气设备舱表面设有硅胶保护膜；作用是密闭性能好，防止水渗入造成短路；且电气设备舱设有外接电线接口，通过电线将电流通往居住或生产用地。

进一步的，所述叶轮罩呈圆筒状，外围直径为400mm，长度为300mm，厚度为50mm。其材料选用塑料制作，轻质高强、化学性稳定、不会锈蚀、耐磨耗性能好、便于携带和安装。

进一步的，所述桨叶有三片，三片桨叶与叶轮舱圆柱体中轴线呈45°，相互交错，互不相交；桨叶成弓形，高度为50mm，厚度为10mm；压力水流以一定的速度流进转轮，受空间扭曲叶片所形成流道对水流的约束，使水流不断地改变其运动速度的大小和方向，因而水流给叶片以反作用力，迫使转轮旋转做功；所述桨叶固定在叶轮上，带动叶轮一起转动，叶轮外侧连接齿轮，叶轮带动齿轮转动。

进一步的，所述叶轮外侧有一圈齿轮槽，齿轮槽宽度为50mm，厚度为100mm，外围直径500mm，固定在叶轮表面的齿轮随转子被水流带动旋转，与电气设备舱中的齿轮咬合；齿轮槽用于保护固定在叶轮表面的齿轮，最大限度的利用水轮机转动的机械能。

进一步的，所述发电机组支架有两个，发电机组支架用不锈钢管制成，它们是两个可伸缩的套管，与装置主体两侧固结。可以根据水流状况和水底土质确定埋深和上部装置的高度，与主体两侧固结，具有一定的抗冲击和耐腐蚀能力，增强了整体结构的稳定性。

进一步的，所述便携式水力平流发电机固定于水落差较大的河流底部，获得水较大的位能，提高发电量。

本发明的优点在于：1.整个发电过程不发生化学变化，不排泄有害物质，对环境影响较小，因此水力发电所获得的是一种清洁的能源；2.整个装置体积小、质量轻，易于携带和安装，结构科学合理，操作安全简便；3.发电机桨叶的合理分布减少了水流进口的撞击损失和出口涡流损失，使发电机的效率大大提高；4.本发明不同于传统大规模发电站，传统发电站需要筑坝移民，工程量浩大成本极高，并且会造成一定的生态破坏，关键在于，修筑大坝难以在地形狭小的山区进行，本发明体小质轻，适用于各种地形、各种流域，且生产成本低，可广泛适用于偏远山区的生产生活，基本满足小型农业生产的用电需求。具有一定的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明整体示意图。

图2是本发明转子示意图。

图3是本发明定子示意图。

在图中，1为电气设备舱、2为叶轮罩、3为叶轮、4为齿轮槽、5为发电机组支架、6为齿轮组、7为桨叶、8为叶轮舱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例做进一步说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得更加深入且具体的了解，然而所附图式仅供参考及说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图1所示，一种便携式水力平流发电机，由装置主体和发电机组支架5组成，装置主体分为转子和定子两部分，转子包括叶轮3、齿轮组6、桨叶7，定子包括电气设备舱1、叶轮罩2、齿轮槽4；

叶轮舱8中安装叶轮，叶轮内设有三片桨叶7，桨叶7与叶轮舱8圆柱体中轴线呈45°斜卧固结在叶轮舱8内，在外叶轮部设有叶轮罩2和齿轮槽4，齿轮槽4是连接在叶轮罩2上的突出结构，叶轮舱8是固定的。叶轮3外固定的齿轮与上部电气设备舱1中的齿轮相啮合，带动发电机转子，将动能转化为电能。机组内部设有散热器，可以将桨叶7旋转产生的高温散去，避免结构烧坏。上部电气设备舱1中设有发电机和变压器，发电机与外部控制面板电性连接，电气设备舱1体表面贴有硅胶保护膜，密封性能较好。整个装置用两根支架固定在水底，支架固结于圆筒两侧同一高度。叶轮罩2与支架可固紧式铰接，使叶轮罩2可沿支架水平中轴转动，可根据水流方向调整进水口迎角，但无法产生相对位移。桨叶7受轴向水力冲击沿着叶轮罩2转动，带动叶轮3和外侧固定的齿轮一起转动；电气设备舱1与齿轮槽4相连，齿轮槽4套在叶轮3外侧，位于圆筒端部，宽度50mm，厚度100mm，叶轮两侧同一高度固定两个发电机组支架5；叶轮3与叶轮罩2之间用轴承连接，保证叶轮3的自由滚动，又不影响整体稳定性和安全性。结合图1，叶轮罩2与齿轮之间采用开口圆环压紧式连接，叶轮罩2外表面加工螺纹，与齿轮之间形成螺纹连接和锁紧连接，两者形成一个牢固的整体，可以一起转动且无相对滑动；

齿轮槽4、叶轮罩2、电气设备舱1之间采用热空气焊接法，焊接前在板面做双面坡口，坡脚角度为70-90°，钝边尺寸为1.5mm；

电气设备舱1上表面成半圆形，最大限度的减少水流阻力，减小水对其冲击。

安装过程：（1）选取安装点，安装点应选取地基牢固、水位落差大、水中杂物较少的河段；（2）调整支架埋深和水轮机高度；（3）调试桨叶（7）角度，使水轮机达到最佳工作效率；（4）安插支架并固定；（5）从发电机电线接口引出电线；（6）铺设地面电线。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润色，这些改进和润色也应视为本发明的保护范围。