一种利用水力做功并可回收水中砂子的装置的制作方法

本实用新型涉及能源领域，特别是一种适用于山区河流段的利用水力做功并可回收水中砂子的装置。

背景技术：

在工业飞速发展的今天，人们对电力的需求越来越大，火力发电对环境造成了极为严重的破坏，空气污染，雾霾肆虐，随着人们对物质生活的提高，用电量也在持续升高，因此需要大力发展诸如水力发电等绿色能源，走可持续发展道路。目前常见的水电站都需要修筑大坝，将水拦截之后在此基础上修建水力发电设施，存在造价高，建设周期长等问题。很多山区的河流虽然流速很快，但是高度差不够大，且由于环境、地质等原因不能筑坝蓄水用常规发电设备发电，能量没法得到充分利用，通过调查我国这种能量90％以上还未得到利用。授权公告号为CN103912437B的发明专利申请公开了一种水力发电装置，包括机房(2)、变速器(3)、发电机(4)、水槽(10)、横梁(5)和挡水板组合件(8)，该采用了不需要修筑大坝，只建渠道即可蓄水发电的水力发电装置，可以应用于对河流流速要求不大的山区，对未得到利用的能源进行开采利用，缓解能源问题，但是在该发明中既不能避免在发电站的水流出口处发生砂子或淤泥沉积堵塞出水口，又存在能源利用率低的问题，因此该发明中的技术还有待进一步完善改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种利用水力做功同时可回收水中砂子的装置。

本实用新型的利用水力做功并可回收水中砂子的装置，包括圆柱形围堰，设于围堰内的轴向凸轮以及位于围堰和轴向凸轮之间、且与进水口和出水口连通的螺旋形导流槽，轴向凸轮上设有通过稳定架固定的负载，迎水板组件包括摆杆，其一端与稳定架铰接，另一端通过迎水板稳定部件与迎水板组件的滚轮A转轴铰接，滚轮A转轴可限位地逐级铰接有第一迎水板和第二迎水板，两级铰接的转动范围都为90°-180°，所述的螺旋形导流槽包括长度为一个圆周且截面为半圆形凹槽的明槽和位于明槽下的底部为内高外低斜面的暗槽，设于滚轮A转轴两端的迎水板滚轮A可沿轴向凸轮的表面起伏运动从而带动迎水板组件在明槽内运动，暗槽内以及出水口还设有砂子回收装置。本装置中，水流推动迎水板，通过摆杆带动负载做功，一方面，迎水板组件中铰接摆杆、夹角可改变的第一迎水板、第二迎水板以及迎水板滚轮A三者的配合设计，可以保证在工作过程中，即使在水流的作用下，迎水板也可以柔性地一直贴合于螺旋形导流槽内，既有利于提高工作效率，又可以避免各部件之间的刚性接触，延长装置的使用寿命。另一方面，本装置中的砂子回收装置不仅可以回收利用河流中的水洗砂，还解决了普遍存在于水轮发电装置中水流出口处的砂子淤泥堵塞通道的问题。

进一步，本实用新型的利用水力做功并可回收水中砂子的装置，所述的砂子回收装置包括位于暗槽段内、暗槽外径端最低处的流砂槽、设于出水口左下角的出砂口，通过连接闸阀与出砂口连接的软管。当水流进入螺旋形导流槽的暗槽段之后，即同时进入砂子回收装置，暗槽及流砂槽的截面均为斜三角形设计，这是因为水流在螺旋形导流槽中快速流动时会产生离心力，水中所含的砂子在离心力的作用下会进入流砂槽，从而最终经出砂口流出，还可通过软管将砂子根据所需放置。

进一步，本实用新型的利用水力做功并可回收水中砂子的装置，所述砂子回收装置的流砂槽内还固定有万向节疏通装置。该装置可以进一步防止工作时中砂子淤泥的沉积，确保整个装置正常工作。

进一步，本实用新型的利用水力做功并可回收水中砂子的装置，所述的围堰上还设有棚顶，围堰的的高度为轴向凸轮高度的2倍。该设计不仅可以防御洪水等的冲击，还可以保温防冻，抵御外界的干扰。

进一步，本实用新型的利用水力做功并可回收水中砂子的装置，所述的迎水板滚轮A表面可装有柔性材料。

进一步，本实用新型的利用水力做功并可回收水中砂子的装置，所述的流砂槽的长度为四分之一圆周长。

进一步，本实用新型的利用水力做功并可回收水中砂子的装置，所述的负载可以为变速器，变速器包括外设稳定架的大齿圈，与大齿圈啮合的小齿轮，通过转轴与小齿轮同轴转动的三角带轮以及由三角带轮带动转动的发电机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型的一种利用水力做功并可回收水中砂子的装置，一方面，本装置中的迎水板组件中铰接摆杆、夹角可改变的第一迎水板、第二迎水板以及迎水板滚轮A三者的配合设计，可以保证在工作过程中，即使在水流的作用下，迎水板也可以柔性地一直贴合于螺旋形导流槽内，既有利于提高工作效率，又可以避免各部件之间的刚性接触，延长装置的使用寿命。另一方面，本装置中的砂子回收装置不仅可以回收利用河流中的水洗砂，还解决了普遍存在于水轮发电装置中水流出口处的砂子淤泥堵塞通道的问题。整个装置结构设计紧凑合理，效率较高，使用方便，寿命长，成本低，适合山区河流地段大规模推广应用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型部分砂子回收装置示意图。

图3为围堰内部结构示意图。

图4为迎水板组件结构示意图。

图5为本实用新型内部结构俯视图。

图中：1迎水板组件，2变速器，3螺旋形导流槽，4出水口，5出砂口，6螺栓，7流砂槽，8进水口，9围堰，10棚顶，11水量调节闸阀，12迎水板轨道A，13挡水墙，14轴向凸轮，15连接闸阀，16软管；

其中1-1第一迎水板，1-2第二迎水板，1-3迎水板稳定部件，1-4迎水板滚轮A，1-5摆杆,1-6滚轮A转轴；2-1中间轴，2-2连接环，2-3臂杆，2-4大齿圈，2-5稳定架，2-6平台B，2-7稳定架滚轮B，2-8小齿轮，2-9三角带轮，2-10发电机。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

本实用新型的一种利用水力做功并可回收水中砂子的装置，包括圆柱形围堰9、设于围堰9内的轴向凸轮14以及位于两者之间且与进水口8和出水口4连通的螺旋形导流槽3，进水口8处还设有水量调节闸阀11，出水口4处也设有可控制其开关的闸阀。围堰9上还设有棚顶10，棚顶10可采用彩钢板，通过拉绳从上部固定，围堰9的的高度为轴向凸轮14高度的2倍。将整个装置特意设计为防洪水厂房。首先：在有高差的河道中，先修一段水平渠道制造高差，一般在普通山区河流中一到二公里内就可找到一段水流勇急的河段，在1至200m的距离中有1.5至2.5的水落差即可，然后将圆柱形围堰9的切线方向修筑于水平渠道末端，使水流从进水口8流入螺旋形导流槽3中，由于设于螺旋形导流槽3内对应进水口8处的挡水墙13，水流只能沿着螺旋形导流槽3斜向下流动。

螺旋形导流槽3包括长度为一个圆周且截面为半圆形凹槽的明槽和位于明槽下的底部为内高外低斜面的暗槽，设于滚轮A转轴1-6两端的迎水板滚轮A 1-4可沿轴向凸轮14的表面起伏运动从而带动迎水板组件1在明槽内运动，出水口4即暗槽出口端还设有砂子回收装置。砂子回收装置包括位于暗槽段内、暗槽外径端最低处的流砂槽7、设于出水口4左下角的出砂口5，以及通过连接闸阀15与出砂口5连接的软管16。当水流从入水口8流入螺旋形导流槽3中后，先流明槽，再流入明槽下的暗槽，最终流出出水口4，而含砂子的水流经暗槽内设有的砂子回收装置，通过连接闸阀15与出砂口5连接的软管16根据所需归置，砂子回收装置的流砂槽7内还设有万向节疏通装置。流砂槽7的长度可为四分之一圆周长，该长度即可保证水中所含的砂子在离心力的作用下会通过过滤板6进入流砂槽，从而最终经出砂口5流出。

在本实施例中，轴向凸轮14上设有通过稳定架2-5固定的变速器2，迎水板组件1包括摆杆1-5，其一端与稳定架2-5铰接，另一端通过迎水板稳定部件1-3与迎水板组件1的滚轮A转轴1-6铰接，滚轮A转轴1-6可限位地逐级铰接有第一迎水板1-1和第二迎水板1-2，两级铰接的转动范围都为90°-180°。在本实施例中，迎水板组件1上的迎水板滚轮A 1-4有三只，且可沿设于轴向凸轮14上设的迎水板轨道A 12运动，迎水板滚轮A1-4表面可装有柔性橡胶材料。本实施例中的迎水板组件中铰接摆杆、夹角可改变的第一迎水板、第二迎水板以及迎水板滚轮A三者的配合设计，可以保证在工作过程中，即使在水流的作用下，迎水板也可以柔性地一直贴合于螺旋形导流槽内，既有利于提高工作效率，又可以避免各部件之间的刚性接触，延长装置的使用寿命。

轴向凸轮14上还设有其内可配合稳定架滚轮B 2-7的环形平台轨道B 2-6和变速器2，变速器2包括外设稳定架2-5的大齿圈2-4，与大齿圈2-4啮合的小齿轮2-8，通过转轴与小齿轮2-8同轴转动的三角带轮2-9以及由三角带轮2-9带动转动的发电机2-10。为正多边形的稳定架2-5通过螺栓6使每条边与大齿圈2-4固定连接，其中大齿圈2-4由多段弧形齿螺栓连接为一完整的大齿圈2-4,且大齿圈2-4通过臂杆2-3与连接环2-2固定连接，连接环2-2与设于轴向凸轮14中心处的起稳定支撑作用的中间轴2-1活动连接，可中心对称设置6个或8个或10个臂杆2-3，同时于稳定架2-5上设置与臂杆2-3数量相等的稳定架滚轮B 2-7，且所述稳定架滚轮B 2-7与稳定架2-5连接，随着稳定架2-5的转动沿环形平台轨道B 2-6运动。本实施例中对称设置8个臂杆2-3，大齿圈2-4的半径为5米，小齿轮2-8直径为1米，三角带轮2-9直径设为2米，发电机2-10的带轮直径设为1米，整个装置的传动比可达1:10，整体结构设计紧凑合理，效率较高，使用方便，寿命长成本低，适合山区河流地段大规模推广应用。