井口边；
[0028]转动机构3包括固定座31、轴承32、转动座33、电机34、减速机35和固定顶板36 ；固定座为圆筒状，固定座的下端面向外径向延伸有环状下边沿311，固定座的下边沿通过螺栓312固定于金属板中心圆孔的圆周边上，固定座的顶部与固定顶板36连结；转动座为外径小于固定座内径的圆筒状，转动座通过上下轴承32与固定座连接，转动座的下端面向内径向延伸有环状下边沿331，转动座上部的外侧面设有可与小齿轮37相啮合的大轮齿38 ；减速机安装于固定顶板上，电机安装于减速机上，小齿轮套接在减速机的输出轴上；
[0029]塔筒4倒置于水中，塔筒上端面向内径向延伸有环状上边沿41，该上边沿通过螺栓42与转动座的下边沿331固定连接，塔筒内还设有从水面到塔筒底部的爬梯43 ；
[0030]机舱5位于塔筒远离水面的一端，机舱的底部开设有集水槽51，集水槽设置有抽水装置52和水分探测传感器53，发电机6位于机舱一侧，发电机转轴前端套设有排水箱7，排水箱的底部开设有排水孔71，该排水孔通过一出水管72与集水槽连接，抽水装置通过抽水管521将水引至塔筒外，为了防止发电机的磁场对水中生物的影响，发电机外面嵌有磁场隔尚层61 ；
[0031]叶轮8是由轮毂81和叶片82构成，轮毂的轴线与水面平行，轮毂具有空心的腔体811，空心腔体的大小要根据叶轮自身的重量来确定，以使轮环在水中获得的浮力可以抵消叶轮自身的重量为准，轮毂底面凸伸有叶轮的中心轴83，叶片远离轮毂中心的远心端套接有轮环84，轮环为圆筒结构，叶片的远心端是以25° — 85°的扭角与轮环的内侧壁连接，叶片前缘与远心端的交点到轮环前端沿的距离a为轮环高度d的1/4 - 1/3，如图4所示；
[0032]在互相垂直的两内置浮筒之间设置一平台14，控制室9和变压器10安放在该平台上，变频器位于控制室中，控制室内还设置有计算机、开关柜、配电箱、电能表、无功补偿、应急电源、监控设备、通讯设备和各种控制设备，为了能及时检测水流的方向和流速，在轮环与水面之间还设置一水流方向和水流速度传感器(图中无标出)，该传感器与控制室中的计算机连接，计算机对传感器的数据进行计算后及时调整水轮方向，从而到稳定发电。
[0033]由于变频器在工作的过程中会发出大量的热，通常需要采用冷却系统对变频器进行冷却，本发明的冷却系统是由变频器的发热元件91通过冷却液管92与冷却液储存罐93、冷却液加热器94和冷却液循环泵95串接成一个冷却降温循环回路形成，变频器、冷却液储存罐、冷却液加热器和冷却液循环泵位于控制箱内，位于变频器发热元件和冷却液储液罐之间的冷却液管部分延伸至水面以下且与一冷却盘管96连接，该冷却盘管位于水面下2-3米处，为了消除热液膨胀产生的压力对冷却液储存罐壁造成的影响，冷却液储存罐顶部设有开口，开口处套接有膨胀袋931，如图5所示。
[0034]本实用新型水流发电装置的工作原理:正常工作时，通过调节水面上转动机构转动座的旋转角度，使塔筒转动到叶轮正对水流的方向，源源不断的水流进入叶轮，驱动叶片转动，由于叶轮轮毂空腔具有的浮力足以抵消叶轮自身的重量，叶片在无需克服自身重量的情况下快速旋转，旋转获得的机械能全部通过发电机转化为电能，电能经变频器变频和变压器变压后并入电网；当传感器检测到水流的方向和流速发生变化时，计算机对传感器的数据进行计算，并及时调节水面上转动机构转动座的旋转角度，改变水流流过叶轮的面积，从而到达稳定发电；当需要对叶轮进行检修时，通过调节水面上转动机构转动座的旋转角度，使塔筒转动到叶轮正面朝向与水流垂直，叶片没有受到水流的冲击，处于静止状态；由于水流会夹杂异物，当需要清除叶轮中的异物时，通过调节水面上转动机构转动座的旋转角度，使塔筒转动到叶轮背面正对水流，源源不断的水流会对叶轮起到很好的冲洗作用。
【主权项】
1.一种高效水流发电装置，包括位于水面的安装平台、变频器、变压器和位于水下的塔筒、发电机和叶轮，安装平台固定于由浮筒构成的悬浮框架上，安装平台上设置有转动机构，塔筒接近水面的上端部固定于转动机构上，塔筒远离水面的一端是机舱，发电机设置于机舱一侧，其特征在于:所述叶轮是由轮毂和若干叶片构成，轮毂为空心结构且其空心结构的排水量等于叶轮自身的重量，轮毂底面凸伸有叶轮的中心轴，叶片远离轮毂中心的远心端套接有轮环，轮环为圆筒结构。2.根据权利要求1所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述发电机为永磁发电机，发电机的直径为2-10米，叶轮的中心轴与发电机的转轴直接连接。3.根据权利要求2所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述发电机转轴前端套设有排水箱，叶轮的中心轴穿过排水箱侧壁开设的圆孔后与发电机转轴连接，排水箱的底部开设有排水孔，该排水孔通过一出水管与设置于机舱底部的集水槽连接，集水槽设置有水分探测传感器和抽水装置。4.根据权利要求1或3所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述变频器的发热元件通过冷却液管与冷却液储存罐、冷却液循环泵串接成一个冷却降温循环回路，变频器、冷却液储存罐、冷却液循环泵位于安装平台上的控制箱内，位于变频器发热元件和冷却液储液罐之间的冷却液管部分延伸至水面以下且与一冷却盘管连接，该冷却盘管位于水面下2~3米处。5.根据权利要求4所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述冷却液储存罐与冷却液循环泵之间的冷却液管上设置有冷却液加热器。6.根据权利要求5所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述叶片的远心端以一定角度的扭角与轮环的内侧壁连接，叶片前缘与远心端的交点和轮环前端沿保持一定的距离。7.根据权利要求6所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述浮筒为长条状圆形浮筒，悬浮框架包括由若干内置浮筒纵横交错形成的“井”字架和由若干外置浮筒围成的方形架，内置浮筒远离“井”字架中心的一端固定于外置浮筒的侧壁上，安装平台位于“井”字架的井口，方形架的四个角各连接一组拉绳和地锚。8.根据权利要求7所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述转动机构包括固定座、轴承、转动座、固定顶板、电机和减速机；固定座为筒状体，其底部与安装平台连接、顶部与固定顶板连结；转动座也为筒状体，转动座通过轴承与固定座连接，转动座的底部与塔筒上端部连接、上部外侧面设有可与小齿轮相啮合的大轮齿；减速机安装于固定顶板上，电机安装于减速机上，小齿轮套接在减速机的输出轴上。9.根据权利要求8所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述安装平台为中心开设有可供塔筒上端部通过的圆孔的金属板，该金属板的外边缘固定于“井”字架上、内边缘与转动机构的固定座连接。10.根据权利要求9所述的高效水流发电装置，其特征在于:所述塔筒的高度优选.10 - 55米，叶轮叶片的直径优选9 一 100米，叶片的数量优选4 一 50片，轮环的高度为.0.5 — 8 米。
【专利摘要】本实用新型提供一种高效水流发电装置，该装置包括位于水面的安装平台、安装平台上的转动机构和位于水中的塔筒、机舱、发电机、叶轮，安装平台固定于由浮筒构成的悬浮框架上，塔筒的上端部固定于转动机构上，塔筒远离水面的一端是机舱，发电机设置于机舱一侧，叶轮由轮毂和若干叶片构成，轮毂为空心结构且其空心结构的排水量等于叶轮自身的重量，轮毂底面凸伸有叶轮的中心轴，叶片远离轮毂中心的远心端套接有轮环，轮环为圆筒结构。本实用新型的水流发电装置，结构简单，加工容易，叶轮在水流的冲击下无需克服自身的重量而快速旋转，由这种快速旋转获得的功全部转化为发电的动力，因而大大提高发电的效率。
【IPC分类】F03B13/26, F03B3/12, F03B13/10, F03B11/00
【公开号】CN204663751
【申请号】CN201520291970
【发明人】王承辉
【申请人】王承辉
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月8日