[发明专利]一种水力发电装置

说明书

（一）技术领域

一种水力发电装置，特别是利用只有微量的水压压头----即相对压差较低的流动水体(以下简称其为：微压头水体)来进行发电的发电装置，它可以利用海水的潮流或江、河里的流水来进行发电。 

（二）背景技术

目前的发电装置，如火力发电和核电站，都需要消耗大量的难以再生的天然资源，且又造成了大量的多方面的污染；而目前的水力发电机组，由于其自身结构的局限，不可能大面积地接收能量，故而必须蓄水造势，以期用较高的势能来转换成较大的动能以带动水轮机组发电，故都需要建坝造库，因此，其投资规模一般都比较巨大，同时，也一定程度地带来了生态变数，甚或是被迫移民；而目前的潮汐发电，在实际上与现有的水力发电类同，也是在围堰造库，蓄水发电，故其投资规模也并不太少，且也破坏生态景观；在现有的风力与太阳能发电中，由于其能量密度较低，故要集中起较大的装机容量也非易事，又由于它们的不可预控性(如天气的晴阴、风力的大小等)，故其所生产的电能也比较难以预测和控制。 

本发明的目的在于：提供一种投资规模较少，可以利用微压头水体来进行发电的发电装置，以克服上述的不足，并为人类提供大量的、取之不尽的、廉价的、“绿色”电力能源。 

（三）发明内容

本发明的目的是这样来实现的：在一个具有一定深度(该深度应当是：在其最低潮位的情况下仍能保证该装置之正常有效地飘浮运转)，并且具有一定流动能力(该流动能力应当能够满足装机容量的要求)的海域里以矩形方阵的形式固定地立出四根具有一定刚度、强度和高度并又皆垂直于水平面的圆柱形立柱。所谓的矩形方阵形式，即该四个圆柱形立柱的中心线与水平面的交点之连线将构成一个矩形四边形。该四边形的前后方向应当顺着水体的流动方向。在四根园柱形立柱上又各自套有一个带长柄的并可以顺着园柱形立柱上下滑动的园筒形套筒。在左边的前、后二个园柱形立柱的中间和右边的前、后二个园柱形立柱的中间各有一个封闭的圆柱形浮桶，即左、右浮桶。在左、右浮桶的正上方，顺着其母线的方向分别固焊着一根开口朝下的而其长度又长于浮桶的槽形钢梁，即左、右纵梁。在该左、右纵梁的前、后二端处分别与套在相近的圆柱形立柱上的圆筒形套筒的长柄用螺栓紧固连接。在左、右纵梁的中间部位各用螺栓紧固着一个轴承座，即左、右轴承座。在该左、右轴承座内，通过左、右轴承支承着一个水轮部件总成。该水轮部件总成是这样构成的：在一根中间轴的中间部位，顺着其母线方向以等夹角的形式固焊着若干张其长、宽、厚度均相同的钢板作叶片，当每个叶片都固焊好后，便会形成一个基本的水轮。在叶片的两端及其中间的若干部位之每相邻的两片叶片之间，于垂直于中间轴轴线的平面内又加焊以其外径与基本水轮等径，而其内径又与中间轴的外径等径的扇形加强筋板。当每一块扇形加强筋板都密焊固定之后，就会在水轮叶片的二端及其中间的若干部位形成出数道园环形的加强筋板。在叶片左、右二端之外的中间轴上，均制有一段花键，即左、右花键轴。在该左、右花键轴上，各自先套上一个弹簧，即左、右弹簧。之后，再套上一个牙齿朝外的牙嵌式离合器的滑动套，可称之为左、右牙嵌式离合器动套。在左、右花键轴的外部又均制有一段光轴，即左、右光轴。在左、右光轴上又均以第二种动配合的形式套有一个牙齿朝内的牙嵌式离合器的轴向定位套，可称之为左、右牙嵌式离合器的定套。在左弹簧的压力下，左牙嵌式离合器的动套可以与左牙嵌式离合器的定套啮合；在右弹簧的压力下，右牙嵌式离合器的动套可以与右牙嵌式离合器的定套啮合。左、右牙嵌式离合器的定套可以是一段具有一定长度的轴套，在该轴套靠内的一 半制有光轴，即左、右定套光轴，正是该段左、右定套光轴分别装配在左、右轴承的下轴瓦内。在左、右轴承的外侧之定套光轴上，又各自通过轴承装配着一个主动齿轮，即左、右主动齿轮。在左、右主动齿轮的外侧分别制有花键轴，即左、右定套花键轴，在该左、右定套花键轴上，各自装有一个超越离合器(该超越离合器可以是滚台——滚柱式，也可以是棘轮——棘爪式)，即左、右超越离合器。该左、右超越离合器的结构与尺寸完全相同，只是它们的安装方向正好相反，即左超越离合器的内套是从左定套花键轴的左端套入左定套花键轴，而右超越离合器的内套是从右定套花键轴的右端套入右定套花键轴的，从而使左、右超越离合器所能传递的扭矩之方向正好相反，而左、右超越离合器的外套又各自以平键或者螺栓紧固的形式分别与左、右主动齿轮联接。在左、右超越离合器的外侧的定套花键轴上又各自配装着一个园形档板，即左、右园形档板。该左、右园形档板的外径应当分别大于左、右超越离合器外套的外径，而左、右园形档板的外侧面又应当略高于定套花键轴的外端面。在左、右园形档板的外侧又分别地装有一个园形平垫，之后各有一个开糟螺母通过中间轴二端处的螺纹在调整好园形档板与主动齿轮之间的间隙之后旋紧，并且用开口销锁定。而左园形档板与左主动齿轮之间的间隙或者右圆形档板与右主动齿轮之间的间隙应当是：各主动齿轮基本上没有轴向窜动，但是却可以在与超越离合器呈分离状态的时候，能够灵活地转动。如此，便完成了水轮部件的总成。水轮部件总成安装到左、右轴承的下轴瓦上之后，再在左、右轴承座上分别加装上左、右上轴瓦并紧固好左、右上轴承盖，之后，水轮的叶片便可以在左、右浮桶中间自由地转动。在左、右纵梁的正上方各又有一个与左、右纵梁平行的上纵梁，即左、右上纵梁。其中，左上纵梁是由紧固在左纵梁上的前后两个支架——即左前支架和左后支架支撑并焊接在一起；而右上纵梁是由紧固在右纵梁上的 前后两个支架——即右前支架和右后支架支撑并焊接在一起的。该左、右上纵梁的下边沿应略高于水轮叶片的上边沿。在左、右上纵梁的前、后两端之相对应的内表面处，又有前、后二根与左、右上纵梁的横断面等高的横梁——即前、后横梁与它们固焊连接。从而在左、右上纵梁和前、后横梁的上表面形成一个安装平面，在该安装平面上铺敷具有一定刚度的钢板并与左、右上纵梁和前、后横梁固焊，便会在钢板的上面形成一个安装平台。至此，左、右纵梁以上的各零部件(圆筒形套筒除外)便固焊成了一体，可称之为上支架总成。该上支架总成通过螺栓分别紧固在左、右纵梁上。在安装平台之左、右两端的适当部位，各自紧固着一台发电机组，即左、右发电机组，且左发电机组通过紧固在左前和左后支架上的左变速箱与左主动齿轮联接；右发电机组通过紧固在右前和右后支架上的右变速箱与右主动齿轮联接。左、右变速箱的变速比，应当根据水体的流速、水轮可能产生的转速以及发电机转子所需要的转速配备好。发电机组的输出电缆，可以先通过绝缘子固定在靠近陆地一侧的圆柱形立柱上端，之后再输送到陆地。但是，圆柱形立柱的上端至发电机组输出电极之间的电缆的长度应当能够满足当地潮汐变化的要求。另外，为了提高左、右浮桶抗击来自左右方向波浪冲击的能力，可以在左、右浮桶之间相对应的适当部位焊接上前、后二根拉杆，即前、后拉杆。在左前支架的左前内支杆和右前支架的右前内支杆上，分别以铰接的形式各自装有一个左、右牙嵌式离合器的拨叉，即左、右拨叉，且左拨叉的叉口叉在左牙嵌式离合器动套的滑道里；右拨叉的叉口是叉在右牙嵌式离合器动套的滑道里。分别压动左、右拨叉的把手并分别用连结在左前外支杆——即左前支架的外支杆和右前外支杆——即右前支架的外支杆上的挂钩固定，便可以使左、右牙嵌式离合器分离；放松左、右拨叉，在左、右弹簧的分别作用下，左、右牙嵌式离合器便又可以结合。左、右浮桶的 浮力应当大于整个装置(四个圆柱形立柱除外)的重量，且能够使水轮中间轴高出水平面一定的高度，以保证在日常的风浪情况下水体不会冲击到水轮中间轴的上方，从而避免水体流动能力的自行抵消。四根园柱形立柱的刚度、强度和高度应能保证整体装置在本水域的最低潮位和最高潮位(含风暴潮)时，均能通过圆筒形套筒在其上面可靠而自由地上下滑动。水轮叶轮的长度与直径应当与水体的宽度、深度、水体的流动能力以及装置的装机容量综合协调。四根圆柱形立柱之左右方向的宽度，将由水轮的长度及左、右浮桶的直径而定，而它们之前后方向上的距离则应由左、右浮桶的长度而定。牙嵌式离合器的分离是为了便于对整个装置的安装和维修。