专利名称：滚筒水力发电机及发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水力发电,尤其与一种滚筒水力发电机及ー种使用该滚筒水力发电机的发电系统有夫。
背景技术：
随着社会的发展，能源的需求随之増加，随着人们环保意识的增强，清洁能源的开发越来越受到人们的重视。水力发电是一种清洁能源的重要提供方式。拦河筑坝是现今水力发电的主流形式，长江三峡、溪洛渡、向家坝等一大批水电站相继进行建设，为缓解能源紧张以及调蓄洪水、防汛抗旱等做出了重大的贡献，但随之而来的生态问题也值得人们进行相应的思考。拦河筑坝对库区生态、鱼类回游、船舶通航等造成了一定影响，而ー些跨国河流，也对上游国 家的拦河筑坝有一定的限制。另外，在一些较小流量的河流以及大型河流的低落差地帯，并不具备拦河筑坝的条件，也没有一种其他的现成可用的水力发电设备。有的河流的水位会根据季节而变化，一般的发电设备也不能应用。还有，在ー些交通不便的地区，由于电カ设施建设的滞后，居民用电很不方便，也需要向他们提供一种低成本的发电设施，以提高他们的生活质量。
实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供ー种适用于在不具有或不适合通过拦河筑坝进行水力发电的地区应用的滚筒水力发电机，以解决现有技术中水力发电中存在的技术问题。本实用新型的另一目的在于提供ー种具有本实用新型滚筒水力发电机的发电系统。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种滚筒水力发电机，包括滚筒，所述滚筒的两端中至少一端的中心位置设置有固定轴；所述滚筒能够绕所述固定轴旋转，所述滚筒通过浮体或设置于所述滚筒内的密封空腔提供所述滚筒漂浮于水面上的浮力；叶轮，设置于所述滚筒的外周；变速箱，设置于所述滚筒内，具有外壳、输入端和输出端，所述变速箱的输入端连接于能够转动的所述滚筒；发电机，设置于所述滚筒内，包括壳体和在所述壳体内设置的线圈，所述线圈与所述变速箱的输出端相连接并在所述输出端的带动下转动，所述壳体一端与所述变速箱的所述外壳固定连接，所述壳体另一端与所述固定轴相连接；线缆，连接于所述发电机，从滚筒内延伸至所述滚筒外以向外供电。本实用新型的滚筒水力发电机，优选的，所述滚筒为圆柱状。本实用新型的滚筒水力发电机，优选的，所述浮体设置于所述滚筒轴向两端或设置于所述滚筒内。[0012]本实用新型的滚筒水力发电机，优选的，所述变速箱为ー级行星变速箱或ニ级行
星变速箱。本实用新型的滚筒水力发电机，优选的，设置于所述滚筒轴向两端的所述浮体为圆柱状，圆柱状的所述浮体的外径等于所述叶轮的外径。本实用新型的发电系统，具有本实用新型的滚筒水力发电机。本实用新型的发电系统，优选的，所述滚筒水力发电机为多个，设置在水面的一侦れ本实用新型的发电系统，优选的，所述滚筒水力发电机由一根或多根支撑杆固定，所述支撑杆具有将所述支撑杆铰接于河岸上的一固定点的第一铰接点和靠近所述滚筒水力发电机设置的第二铰接点。 本实用新型的发电系统，优选的，所述第二铰接点上铰接有支撑架，所述滚筒水力发电机两端的两固定轴由支撑架提供或者由支撑架固定支撑。本实用新型的发电系统，优选的，所述滚筒水力发电机两端分别固定连接有垂直于河道流向设置的第一钢缆和第二钢缆，所述第一钢缆和所述第二钢缆的另一端分别固定于所述河道的两岸；所述滚筒水力发电机两端分别固定连接有将所述滚筒水力发电机在流向上进行固定的第三钢缆和第四钢缆。本实用新型的有益效果在于以下几个方面，本实用新型的滚筒水力发电机以及发电系统，避免了拦河筑坝对库区生态、鱼类回游等造成的影响，鱼类可以在河流的流域内自由的回游，并且也可不影响船舶通航。在适合或不适合进行拦河筑坝的地区，均能够对水力进行有效利用。同时，本实用新型也不受河流水位的季节性变化的影响，能够持续的提供清洁能源。也为交通不便的地区提供了一种低成本的发电设施，提高了他们的生活质量。
图I为本实用新型第一实施例的滚筒水力发电机的截面示意图。图2为图I中的A-A截面图。图3为图I中的B-B截面图。图4为本实用新型第二实施例的滚筒水力发电机的截面示意图。图5-图8为本实用新型实施例的发电系统中的滚筒水力发电机的不同固定方式示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本实用新型进行进一歩详细说明。应当指出，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型各实施例的滚筒水力发电机，均可用于本实用新型实施例的发电系统。本实用新型实施例的发电系统，具有本实用新型实施例的其中一种或多种滚筒水力发电机。一、本实用新型第一实施例的滚筒水力发电机。如图I-图3所示，本实用新型第一实施例的滚筒水力发电机，主要包括滚筒I、叶轮2、浮体3、变速箱4和发电机5。如图I和图2所示，叶轮2设置于滚筒I的外周，叶轮2的作用是直接与水流相接触，将水流对叶轮2的推力转换为带动滚筒I旋转的动カ，从而通过变速箱4传动来带动发电机5发电。滚筒I的形状优选的是圆柱形，但不限于此，也可以是纺锤形等。发电机5包括外壳52和线圈51，线圈51的两端分别通过轴承48、49支承在变速箱的外壳40和发电机的壳体52内，线圈51的一端与变速箱的输出轴(或称输出端)连接，以通过变速箱4的传动而带动线圈51转动，切割磁力线做功发电。如图3所示，浮体3优选的为圆柱状，设置于滚筒I的两端，为整个滚筒水力发电机提供漂浮在水面上的浮力。浮力的大小，以水流能够推动叶轮2从而带动滚筒I转动为准，可根据实际情况设定。浮体3的形状也可以为其他形状，浮体3也可设置在滚筒I的内部空间中，或者在滚筒I的内部形成密封空腔来为滚筒I提供浮力。圆柱状的浮体3的外径优选的等于叶轮2的外径。本实施例中，如图I所示，变速箱4为ニ级行星变速箱，与滚筒I相固定，随滚筒I转动，变速箱4的作用是起到加速的作用，由于水流对叶轮2的推动所产生的转动还远小于发电机发电所需的转速，因此需由变速箱4来起到加速的作用。本实施例中，变速箱由前级和次级两个行星齿轮串联形成，形成两级变速，前级行星变速箱包括行星架42、内齿轮43和太阳轮41，次级行星齿轮包括行星架45、内齿轮46和太阳轮47，太阳轮41的轮轴通过轴承44支承，并与行星架45连接，本实施例中，变速箱4的输入端，也即输入轴为行星架42，而输出端，也即输出轴为太阳轮47的轮轴。对于行星轮与太阳轮之间的齿数比，可按照实际所需的传动比来设定。如图I所示，本实用新型第一实施例的滚筒水力发电机，其滚筒I可以通过浮体3提供的浮力而漂浮于水面上，滚筒I的两端连接有共直线的固定轴61、62，固定轴61、62的两相对内侧分别通过轴承71、72支承，轴承71设置在浮体3的相对外侧，而轴承72即设置于浮体3的圆心处。轴承71、72的作用是支承滚筒I转动，以使滚筒I能够绕固定轴61、62旋转。固定轴61、62向内分别进ー步与轴座91、92相连接，轴座91固定设置于滚筒I的左端圆心处，滚筒I的左端的浮体3固定套设在轴座91的外周；轴座92设置于滚筒I内；轴座91进ー步与变速箱4的行星架42相连，轴座92进ー步与发电机5的壳体52相连接，轴座92的内端部设置有轴承49以支承线圈51进行转动。本实施例中，壳体52进ー步与变速箱4的外壳固定连接，以使变速箱4的内齿轮43、46不进行公转。本实施例的滚筒水力发电机，如图I所示，左端的固定轴61和轴承71均可省略，只由右侧的固定轴62进行支撑即可。在两侧均设置固定轴的时候，可以增加稳定性。发电机5的输出端还连接有线缆(图中未示出)，线缆可为电线或电缆。在发电功率较小时，线缆可为电线，功率较大时，需使用电缆，线缆延伸出滚筒I以向外供电。ニ、第二实施例的滚筒水力发电机。上述第一实施例的滚筒水力发电机为ニ级变速，而本实用新型的滚筒水力发电机，既可以为ー级变速，也可以为多级变速。本实用新型第二实施例即为具有ー级变速变速箱的滚筒水力发电机。将多个行星齿轮串联，即可实现多级变速。也可以通过定轴齿轮系来实现变速。如图4所示，本实用新型第二实施例的滚筒水力发电机，其滚筒I、叶轮2、浮体3和发电机5与第一实施例相同。与第一实施例不同的是变速箱4为定轴的行星齿轮，其包括行星架401、内齿轮402和太阳轮403。此时，变速箱4的输入端在内齿轮402，输出端或输出轴仍为太阳轮403的轮轴。太阳轮403轮轴通过轴承404支承，以带动发电机5的线圈转动，线圈的另一端由轴承405支承。滚筒I转动直接带动内齿轮402转动，此时行星架401并不进行转动，行星架401的一端406甚至可以直接固定于发电机5的壳体52。本实施例中，支承滚筒I转动的轴承72、73均设置于浮体3的圆心处。本实施例的滚筒水力发电机，通过ー级变速即可达到所需的传动比。本实用新型实施例的滚筒水力发电机的工作过程，以设置第一实施例的滚筒水力发电机为例，包括以下步骤首先是设置能够漂浮于水面上的滚筒1，在滚筒I的两侧圆心设置固定轴61、62，在滚筒I内设置变速箱4、发电机5和线缆(图中未示出)，将变速箱4的输入端连接于滚筒I 圆心处的轴座92，将发电机5的线圈51与变速箱4的输出轴，即太阳轮47的轮轴相连接，将发电机5的外壳52连接于固定轴62和变速箱4的外壳,将发电机5的输出端连接于延伸出滚筒I的线缆。然后，在所述滚筒外设置叶轮2，在叶轮2受水力推动时，带动滚筒I绕固定轴61、62转动。变速箱4将滚筒I的转动加速后带动发电机的线圈切割磁力线做功,发电机5发电，由所述电缆向外输出以向外供电。下面再介绍本实用新型实施例的发电系统本实用新型实施例的发电系统，可以由ー个或多个本实用新型各实施例的滚筒水カ发电机连接所构成。除滚筒水力发电机外，还包括固定钢缆、支撑杆、支撑架及输电线路。本实用新型实施例的发电系统，在滚筒水力发电机为多个时，可串联设置在水面的ー侧，而空出水面的另ー侧，以供船舶通航。如图5所示，串联在水面一侧的滚筒水力发电机8、10可通过支撑杆11固定连接，支撑杆11具有两个铰接点12、13，铰接点12将支撑杆11的一端铰接于河岸上的一固定点，使得支撑杆12能够上下转动一定角度，如图5中箭头所示的方向。铰接点13靠近滚筒水力发电机8的一端设置，可以使滚筒水力发电机8、10能够适应水面涨落的变化。本实施例中，滚筒水力发电机8的固定轴62由支撑杆11提供或者由支撑杆11支撑，而滚筒水力发电机8的固定轴62则由滚筒水力发电机8与滚筒水力发电机10之间的连接杆提供或支撑。本实用新型实施例的发电系统中滚筒水力发电机的固定方式，也可如图6所示，图6-图8中的箭头表示水流的方向，滚筒水力发电机8两端的固定轴分别固定连接有垂直于所述河流流向设置的钢缆65和钢缆66，以及大致在河道流向的方向上设置的钢缆63、64。当然，每ー位置的钢缆的数量可为ー根或多根。钢缆65和钢缆66将滚筒水力发电机8的两端在轴向上固定，而钢缆63、64则将滚筒水力发电机8的两端在流向上固定。本实用新型实施例的发电系统中滚筒水力发电机的固定方式，还可如图7所示，在滚筒水力发电机8设置在水面的ー侧，而空出水面的另ー侧，以供船舶通航。如图7所示，滚筒水力发电机8通过支撑杆76固定，支撑杆76具有两个铰接点75、77，铰接点75将支撑杆76的一端铰接于河岸上的一固定点，使得支撑杆76能够上下转动一定角度。铰接点77靠近滚筒水力发电机8的一端设置，可以使滚筒水力发电机8能够适应水面涨落的变化。本实施例中，滚筒水力发电机8与铰接点77之间通过支撑架78相连接，支撑架78为刚性材质，滚筒水力发电机8两端的固定轴61、62由支撑架78提供或者由支撑架78固定支撑。而支撑架78可再由钢缆79进行流向上的固定。 还可如图8所示，将两个滚筒水力发电机8在流向上一上ー下设置，而两个滚筒水力发电机8分别由各自的支撑杆94、97支撑，支撑杆94具有铰接点93、95 ;支撑杆97具有铰接点96、98。但两个滚筒水力发电机8共用一个支撑架99，支撑架99由钢缆90在流向上进行固定。本实用新型实施例的发电系统，在将多个滚筒水力发电机串联或并联后，将线缆连接于输电线路，通过架设电杆等方式向外供电。至此本文所述的实施方式应该理解为是对本实用新型的解释，而非对本实用新型的限制。本实用新型的范围不是由以上说明书来说明，而是由专利的权利要求来限定，本实用新型意欲包括与本专利权利要求的意义和范围等同的所有修正。
权利要求1.一种滚筒水力发电机，包括 滚筒，所述滚筒的两端中至少一端的中心位置设置有固定轴；所述滚筒能够绕所述固定轴旋转，所述滚筒通过浮体或设置于所述滚筒内的密封空腔提供所述滚筒漂浮于水面上的浮力； 叶轮，设置于所述滚筒的外周； 变速箱，设置于所述滚筒内，具有外壳、输入端和输出端，所述变速箱的输入端连接于能够转动的所述滚筒； 发电机，设置于所述滚筒内，包括壳体和在所述壳体内设置的线圈，所述线圈与所述变速箱的输出端相连接并在所述输出端的带动下转动，所述壳体一端与所述变速箱的所述外壳固定连接，所述壳体另一端与所述固定轴相连接； 线缆，连接于所述发电机，从滚筒内延伸至所述滚筒外以向外供电。
2.如权利要求1所述的滚筒水力发电机，其特征在于，所述滚筒为圆柱状。
3.如权利要求1所述的滚筒水力发电机，其特征在于，所述浮体设置于所述滚筒轴向两端或设置于所述滚筒内。
4.如权利要求1所述的滚筒水力发电机，其特征在于，所述变速箱为一级行星变速箱或二级行星变速箱。
5.如权利要求4所述的滚筒水力发电机，其特征在于，设置于所述滚筒轴向两端的所述浮体为圆柱状，圆柱状的所述浮体的外径等于所述叶轮的外径。
6.一种发电系统，其特征在于，所述发电系统具有权利要求1-5任一所述的滚筒水力发电机。
7.如权利要求6所述的发电系统，其特征在于，所述滚筒水力发电机为多个，设置在水面的一侧。
8.如权利要求6所述的发电系统，其特征在于，所述滚筒水力发电机由一根或多根支撑杆固定，所述支撑杆具有将所述支撑杆铰接于河岸上的一固定点的第一铰接点和靠近所述滚筒水力发电机设置的第二铰接点。
9.如权利要求8所述的发电系统，其特征在于，所述第二铰接点上铰接有支撑架，所述滚筒水力发电机两端的两固定轴由支撑架提供或者由支撑架固定支撑。
10.如权利要求6所述的发电系统，其特征在于，所述滚筒水力发电机两端分别固定连接有垂直于河道流向设置的第一钢缆和第二钢缆，所述第一钢缆和所述第二钢缆的另一端分别固定于所述河道的两岸；所述滚筒水力发电机两端分别固定连接有将所述滚筒水力发电机在流向上进行固定的第三钢缆和第四钢缆。
专利摘要本实用新型公开了一种滚筒水力发电机及发电系统，滚筒水力发电机包括滚筒，其两端中至少一端的中心位置设置有固定轴；滚筒能够绕固定轴旋转，通过浮体或设置于滚筒内的密封空腔提供滚筒漂浮于水面上的浮力；叶轮，设置于滚筒外周；变速箱，设置于滚筒内，具有外壳、输入端和输出端，变速箱的输入端连接于能够转动的滚筒；发电机，设置于滚筒内，包括壳体和在壳体内设置的线圈，线圈与变速箱的输出端相连接并在输出端的带动下转动，壳体一端与变速箱的外壳固定连接，壳体另一端与固定轴相连接；线缆，连接于发电机，从滚筒内延伸至滚筒外以向外供电。本实用新型滚筒水力发电机，在适合或不适合进行拦河筑坝的地区均能对水力进行有效利用。
文档编号F03B3/00GK202645826SQ20122032183
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者杨永顺 申请人:杨永顺