一种mw级高效环保水车车轮发电装置的制造方法
【专利摘要】一种MW级高效环保水车车轮发电装置，包括水车车轮（1）、轮轴（3）、刹车片（4）、增速器（6）、发电机（10）、水流引导渠（13）；水车车轮（1）由轮毂（1?3）、叶片（1?2）和轮幅（1?1）组成，轮幅（1?1）上安装挡水板（1?2），水车叶片（1?2）与水流引导渠（13）流过的水接触；轮辐（1?1）成辐射状安装于轮毂（1?3）上，轮毂（1?3）安装在轮轴（3）上，轮轴（3）由两对轴承（2?3）与（2?4）通过轴承座（2?1）与（2?2）固定安装在由混凝土砌成的台架上；轮轴（3）的另一端与增速器（6）的第一级行星架（6?3）通过胀紧套联结，轮轴（3）右端与增速器（6）连接的部分由轴承座（5）支撑，水车车轮（1）的停车由安装在轮轴（3）上面的刹车片（4）以及控制水的流速来实现。
【专利说明】
一种MW级高效环保水车车轮发电装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及水力发电技术领域。
【背景技术】
[0002]水力发电作为当今世界一种重要的发电形式，是一种取之不尽、用之不竭的清洁、可持续能源。一般水力发电需要在大江大河截流建坝，建设水力发电站，投资巨大技术要求高、建设周期长，而且对建坝的水流落差要求高。水车作为一种古老的提灌机械，历史悠久，技术成熟。巧妙地利用水车进行发电，使古代水车的生命力重新激发出来，并且可以大规模应用，使之实用价值大于观赏价值。
[0003]现有技术中，由于用于发电的水车的驱动转矩弱，发电规模小，发电功率低，所以不适宜于连入电网，难以得到实用的电力。因此，针对我国存在着丰富的水能资源，且没有充分利用这一现状及现有的水力发电装置中水轮所存在的问题，在小溪、河流等具有一定落差的水流域中，由于一定的时间段内水流的速度是比较稳定的，所以能够获得高质量稳定的电能。提出一种MW级高效环保水力车轮发电装置，有计划的增大对河流域小落差段的开发与利用，开辟另一种高效环保无污染的水能资源利用的研究，可以根据需要，修建规模化的水车车轮群，增大电能的输出功率，对我国环境保护及可再生资源的利用具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种MW级高效环保水车车轮发电装置。
[0005]本发明是一种Mff级高效环保水车车轮发电装置，包括水车车轮1、轮轴3、刹车片4、增速器6、发电机10、水流引导渠13;所述的水车车轮I由轮毂1-3、叶片1-2和轮幅1-1组成，轮幅1-1上安装挡水板1-2，相当于水车车轮的叶片，水车叶片1-2与水流引导渠13流过的水接触;所述的轮辐1-1成辐射状安装于轮毂1-3上，轮毂1-3安装在轮轴3上，轮轴3由两对轴承2-3与2-4通过轴承座2-1与2-2固定安装在由钢筋混凝土砌成的台架上;所述的轮轴3的另一端与增速器6的第一级行星架6-3通过胀紧套联结，轮轴3右端与增速器6连接的部分由轴承座5支撑，水车车轮I的停车由安装在轮轴3上面的刹车片4以及控制水的流速来实现；所述的增速器6由两级行星加一级锥齿轮组成，第一级行星齿轮的太阳轮轴6-7与第二级行星齿轮的行星架6-8通过花键连接，第二级太阳轮轴6-9上安装大锥齿轮6-16，大锥齿轮6-16与一组对称布置的第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18啮合。整个增速器6固定安装在弹性减震器11上;所述的竖直轴7的下端通过联轴器8与发电机轴9连接;发电机10竖直固定安装在地面。
[0006]本发明的有益之处是:1.本发明相比于现有技术:传统的水力发电，对河流落差有严格的要求，需要截流建坝，投资高、建设周期长等许多客观限制条件。本发明利用水车原理，不影响河流的自然生态及通航。具有结构简单，设计科学，投资小，简单易行，便于推广实施。
[0007]2.本发明相比于同类发电设备:相比于太阳能及风力发电技术，本发明发电不受天气制约，具有连续性，并且发电质量高，电流稳定。相比于火力发电设备，本发明不消耗化石能源和不污染环境，具有可持续性。
[0008]3.本发明的有益效果是:本发明利用水车车轮和风力发电原理，能够产生稳定的电流，能够实现MW级的发电。水车车轮这种结构简单，操作性强的技术发明，为我国水能资源的利用提供了一种新型清洁、高效利用方式。具有可持续发展性和环境友好型。
【附图说明】
[0009]图1是MW级高效环保水车车轮发电装置结构简图，图2是MW级高效环保水车车轮发电装置整体示意图，图3是MW级高效环保水车车轮发电装置增速器结构图，图4是MW级高效环保水车车轮发电装置水车车轮结构图。
【具体实施方式】
[0010]如图1、图2、图4所示，本发明是MW级高效环保水力车轮发电装置，其特征在于:包括水车车轮1、轮轴3、刹车片4、增速器6、发电机10、水流引导渠13;所述的水车车轮I由轮毂1-3、叶片1-2和轮幅1-1组成，轮幅1-1上安装挡水板1-2，相当于水车车轮的叶片，水车叶片1-2与水流引导渠13流过的水接触;所述的轮辐1-1成辐射状安装于轮毂1-3上，轮毂1-3安装在轮轴3上，轮轴3由两对轴承2-3与2-4通过轴承座2-1与2-2固定安装在由钢筋混凝土砌成的台架上;所述的轮轴3的另一端与增速器6的第一级行星架6-3通过胀紧套联结，轮轴3右端与增速器6连接的部分由轴承座5支撑，水车车轮I的停车由安装在轮轴3上面的刹车片4以及控制水的流速来实现;所述的增速器6由两级行星加一级锥齿轮组成，第一级行星齿轮的太阳轮轴6-7与第二级行星齿轮的行星架6-8通过花键连接，第二级太阳轮轴6-9上安装大锥齿轮6-16，大锥齿轮6-16与一组对称布置的第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18啮合。整个增速器6固定安装在弹性减震器11上;所述的竖直轴7的下端通过联轴器8与发电机轴9连接;发电机10竖直固定安装在地面。
[0011]如图2、图所述的风车车轮I，其特征在于:水车叶片1-2安装在轮幅1-1上，可以根据需要增加轮辐和叶片的数量，也可以把叶片的形状做成凹槽性，增大与水流的接触面积。
[0012]如图1、图3所述的增速器6为两级行星加一级锥齿轮传动齿轮箱，其特征在于:增速器6包括第一级行星齿轮，第二级行星齿轮，第三级锥齿轮和箱体6-10。其中第一级行星齿轮包括第一级行星架6-3、第一级外齿圈6-1、第一级行星轴6-2、第一级行星齿轮6-5、第一级太阳轮6-6、第一级太阳轮轴6-7;第一级太阳轮6-6固定安装在第一级太阳轮轴6-7上，第一级太阳轮6-6与第一级行星齿轮6-5啮合，第一级行星轮数n=3，每个第一级行星轮6-5通过一对调心滚子轴承6-4支撑安装于每根第一级行星轴6-2上，第一级行星轮6-5分别与第一级外齿圈6-1啮合，第一级外齿圈6-1固定安装于箱体6-10内部。第二级行星齿轮包括第二级行星架6-8、第二级太阳轮轴6-9、第二级外齿圈6-11、第二级行星轴6-14、第二级行星齿轮6-12、第二级太阳轮6-15;第二级太阳轮6-15固定安装在第二级太阳轮轴6-9上，第二级太阳轮6-15与第二级行星齿轮6-12啮合，第二级行星轮数n=3，每个第二级行星轮6-12通过一对调心滚子轴承6-13支撑安装于每根第二级行星轴6-14上，第二级行星轮6-12分别与第二级外齿圈6-11啮合，第二级外齿圈6-11固定安装于箱体6-10内部。第三级锥齿轮包括安装在第二级太阳轮轴6-9上的大锥齿轮6-16和安装在竖直轴7上的第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18，大锥齿轮6-16分别与第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18啮合。两级太阳轴浮动且两级太阳轴同心安装，第二级太阳轴上安装大锥齿轮6-16，两级太阳轴一端固定，一端浮动，第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18对称布置于大锥齿轮6-16两端。
[0013]下面结合实施例和附图对本发明做一个详细的说明。
[0014]根据图示1、图示2的MW级高效环保水力车轮发电装置，包括水车车轮1、轮轴3、刹车片4、增速器6、发电机10、水流引导渠13;所述的水车车轮I由轮毂1-3、叶片1-2和轮幅1-1组成，轮幅1-1上安装挡水板1-2，相当于水车车轮的叶片，水车叶片1-2与水流引导渠13流过的水接触;所述的轮辐1-1成辐射状安装于轮毂1-3上，轮毂1-3安装在轮轴3上，轮轴3由两对轴承2-3与2-4通过轴承座2-1与2-2固定安装在由钢筋混凝土砌成的台架上;所述的轮轴3的另一端与增速器6的第一级行星架6-3通过胀紧套联结，轮轴3右端与增速器6连接的部分由轴承座5支撑，轴承座主要作用是使水轮轴3和增速箱6对中，减小水轮传动系统的振动;水车车轮I的停车由安装在轮轴3上面的刹车片4及控制水的流速来实现，水车停车时，为提高刹车片寿命，刹车顺序是先关闭水流引导渠上游的闸，待水流流速减小后，再启动刹车装置;所述的增速器6由两级行星加一级锥齿轮组成，增速器6主要作用是增速和换向，使水车车轮产生的旋转速度增加到适合发电机发电的转速，为节约空间，使传动系统结构紧凑，第三级增速为锥齿轮增速，使发电机成竖直布置;第一级行星齿轮的太阳轮轴6-7与第二级行星齿轮的行星架6-8通过花键连接，第二级太阳轮轴6-9上安装大锥齿轮6-16，为了减小传动过程中的冲击载荷和载荷分布不均，大锥齿轮6-16与一组对称布置的第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18啮合。整个增速器6固定安装在弹性减震器11上;弹性减震器11的主要作用是减小整个传动系统的振动冲击，增加齿轮箱的寿命。所述的竖直轴7的下端通过联轴器8与发电机轴9连接;发电机10竖直固定安装在地面。其具体实施方案如下:当水流流过水轮叶片1-2时，在水力的作用下，叶片1-2开始转动，叶片1-2的转动带动轮轴3作旋转转动，轮轴3的旋转运动通过增速器6的增速和换向后，通过联轴器8由竖直轴7传递到竖直布置的发电机10的输入轴9，再传递到发电机10，使机械能转化为电能，最终通过输电电线输入到电网。本发明利用水车车轮和风力发电原理，能够产生稳定的电流，能够实现Mff级的发电，可以根据需求，延河流域建立规模化的水车车轮群，增加输出电能功率。
[0015]水车叶片1-2安装在轮幅1-1上，可以根据需要增加轮辐和叶片的数量，也可以把叶片的形状做成凹槽形，增大与水流的接触面积。
[0016]所述的增速器6为两级行星加一级锥齿轮传动齿轮箱，增速器6包括第一级行星齿轮，第二级行星齿轮，第三级锥齿轮和箱体6-10。其中第一级行星齿轮包括第一级行星架6-
3、第一级外齿圈6-1、第一级行星轴6-2、第一级行星齿轮6-5、第一级太阳轮6-6、第一级太阳轮轴6-7;第一级太阳轮6-6固定安装在第一级太阳轮轴6-7上，第一级太阳轮6-6与第一级行星齿轮6-5嗤合，第一级行星轮数n=3，每个第一级行星轮6-5通过一对调心滚子轴承6-4支撑安装于每根第一级行星轴6-2上，第一级行星轮6-5分别与第一级外齿圈6-1啮合，第一级外齿圈6-1固定安装于箱体6-10内部。第二级行星齿轮包括第二级行星架6-8、第二级太阳轮轴6-9、第二级外齿圈6-11、第二级行星轴6-14、第二级行星齿轮6-12、第二级太阳轮6-15;第二级太阳轮6-15固定安装在第二级太阳轮轴6-9上，第二级太阳轮6-15与第二级行星齿轮6-12啮合，第二级行星轮数n=3，每个第二级行星轮6-12通过一对调心滚子轴承6-13支撑安装于每根第二级行星轴6-14上，第二级行星轮6-12分别与第二级外齿圈6-11啮合，第二级外齿圈6-11固定安装于箱体6-10内部。第三级锥齿轮包括安装在第二级太阳轮轴6-9上的大锥齿轮6-16和安装在竖直轴7上的第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18，大锥齿轮6-16分别与第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18啮合。两级太阳轴浮动且两级太阳轴同心安装，第二级太阳轴上安装大锥齿轮6-16，两级太阳轴一端固定，一端浮动，第一小锥齿轮6-17和第二小锥齿轮6-18对称布置于大锥齿轮6-16两端。增速器6主要功用是将水轮在水力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。
[0017]所述的增速器6也可以为两级行星轴加一级圆柱齿轮传动齿轮箱，第三级圆柱齿轮输入轴与第二级太阳轮轴之间用花键连接，第三级圆柱齿轮的输出轴与发电机10的输入轴8通过联轴器9连接，发电机10水平布置。
[0018]所述的水流引导渠13起始地址选在河流的上游具有一定落差的地方，并增加引导渠的落差，为使水流流速平稳且在发洪水时能够对水车紧急起停，并在水流引导渠的起始端修建水流控制闸，水流控制闸与水车刹车装置配合使用。
【主权项】
1.一种MW级高效环保水车车轮发电装置，其特征在于:包括水车车轮(I)、轮轴(3)、刹车片(4)、增速器(6)、发电机(10)、水流引导渠(13);所述的水车车轮(I)由轮毂(1-3)、叶片(1-2)和轮幅(1-1)组成，轮幅(1-1)上安装挡水板(1-2)，相当于水车车轮的叶片，水车叶片(1-2 )与水流引导渠(13 )流过的水接触;所述的轮辐(1-1)成辐射状安装于轮毂(1-3 )上，轮毂(1-3)安装在轮轴(3)上，轮轴(3)由两对轴承(2-3)与(2-4)通过轴承座(2-1)与(2-2)固定安装在由混凝土砌成的台架上;所述的轮轴(3)的另一端与增速器(6)的第一级行星架(6-3)通过胀紧套联结，轮轴(3)右端与增速器(6)连接的部分由轴承座(5)支撑，水车车轮(I)的停车由安装在轮轴(3)上面的刹车片(4)以及控制水的流速来实现;所述的增速器(6)由两级行星加一级锥齿轮组成，第一级行星齿轮的太阳轮轴(6-7)与第二级行星齿轮的行星架(6-8)通过花键连接，第二级太阳轮轴(6-9)上安装大锥齿轮(6-16)，大锥齿轮(6-16)与一组对称布置的第一小锥齿轮(6-17)和第二小锥齿轮(6-18)啮合;整个增速器(6)固定安装在弹性减震器(11)上;所述的竖直轴(7)的下端通过联轴器(8)与发电机轴(9)连接;发电机(10)竖直固定安装在地面。2.根据权利要求书I所述的MW级高效环保水车车轮发电装置，其特征在于:水车叶片(1-2)安装在轮幅(1-1)上，能够根据需要增加轮辐和叶片的数量，或把叶片的形状做成凹槽形，增大与水流的接触面积。3.根据权利要求书I所述的MW级高效环保水车车轮发电装置，增速器(6)为两级行星加一级锥齿轮传动齿轮箱，其特征在于:所述的增速器(6)包括第一级行星齿轮，第二级行星齿轮，第三级锥齿轮和箱体(6-10);其中第一级行星齿轮包括第一级行星架(6-3)、第一级外齿圈(6-1)、第一级行星轴(6-2)、第一级行星齿轮(6-5)、第一级太阳轮(6-6)、第一级太阳轮轴(6-7);第一级太阳轮(6-6)固定安装在第一级太阳轮轴(6-7)上，第一级太阳轮(6-6)与第一级行星齿轮(6-5)啮合，第一级行星轮数n=3，每个第一级行星轮(6-5)通过一对调心滚子轴承(6-4)支撑安装于每根第一级行星轴(6-2)上，第一级行星轮(6-5)分别与第一级外齿圈(6-1)啮合，第一级外齿圈(6-1)固定安装于箱体(6-10)内部;第二级行星齿轮包括第二级行星架(6-8)、第二级太阳轮轴(6-9)、第二级外齿圈(6-11)、第二级行星轴(6-14)、第二级行星齿轮(6_12)、第二级太阳轮(6_15)； 第二级太阳轮(6-15)固定安装在第二级太阳轮轴(6-9)上，第二级太阳轮(6-15)与第二级行星齿轮(6-12)啮合，第二级行星轮数n=3，每个第二级行星轮(6-12)通过一对调心滚子轴承(6-13)支撑安装于每根第二级行星轴(6-14)上，第二级行星轮(6-12)分别与第二级外齿圈(6-11)嗤合，第二级外齿圈(6-11)固定安装于箱体(6-10)内部； 第三级锥齿轮包括安装在第二级太阳轮轴(6-9)上的大锥齿轮(6-16)和安装在竖直轴(7)上的第一小锥齿轮(6-17)和第二小锥齿轮(6-18)，大锥齿轮(6-16)分别与第一小锥齿轮(6-17)和第二小锥齿轮(6-18)啮合； 两级太阳轴浮动且两级太阳轴同心安装，第二级太阳轴上安装大锥齿轮(6-16)，两级太轴一端固定，一端浮动，第一小锥齿轮(6-17)和第二小锥齿轮(6-18)对称布置于大锥齿轮(6-16)两端。4.根据权利要求书I或4所述的MW级高效环保水车车轮发电装置，其特征在于:所述的增速器(6)为两级行星加一级圆柱齿轮传动齿轮箱，第三级圆柱齿轮输入轴与第二级太阳轮轴之间用花键连接，第三级圆柱齿轮输出轴与发电机(10)的输入轴(8)通过联轴器(9)连接，发电机(10)水平布置。5.根据权利要求书I所述的MW级高效环保水车车轮发电装置，其特征在于:水流引导渠(13)起始地址选在河流的上游具有一定落差的地方，并增加引导渠的落差，并在水流引导渠的起始端修建水流控制闸。
【文档编号】F03B11/00GK105971807SQ201610532333
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】剡昌锋, 高刚刚, 韦尧兵, 吴黎晓, 马兴瑞, 严斌, 胡世军
【申请人】兰州理工大学