申請日2010.06.14

　　公開(公告)日2012.05.16

　　IPC分類號F03B13/00; F03B13/26; F03B13/22; F03B13/14

　　摘要

　　根據(jù)本發(fā)明，不需考慮氣候條件和水位高低，通過將該漂浮型小型水力發(fā)電裝置安裝在污水處理工程各工序之間的水道或者水凈化工場的排放水水道中即可產(chǎn)生穩(wěn)定和恒定電能。另外，由于該發(fā)電裝置不需要安裝在開闊地段，跟安裝成本相比，其維護(hù)和修理成本是很低的且能量轉(zhuǎn)換效率很高。到目前，根據(jù)本發(fā)明，流入污水處理工場和水處理工場的水道的那些水可以轉(zhuǎn)換成新的能量，且能量是環(huán)保清潔的能源，不排放二氧化碳。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場排出物和水凈化工場的排放水，所述排出物和排放水沿水道流動，該裝置包括：

　　多個主體框，其安裝在水道的相對兩側(cè)且自水面上側(cè)往水道底部方向直立固定;

　　一矩形主體板，其水平地安裝在所述多個主體框之間的水道和空區(qū)的中部區(qū)域;

　　一漂浮均勻化單元，其與主體框和主體板連接，安裝有多個被嚙合的齒輪，依據(jù)水位高低上下移動，且平穩(wěn)地浮起所述主體板;

　　一止動單元，通過將主體板滾動地連接到配置在主體框外部水道的相對側(cè)邊，防止主體板被水流從正常位置移開;

　　一對漂浮構(gòu)件，其安裝在主體板下方并將主體板浮起到水面上;

　　一浮高調(diào)節(jié)單元，其通過壓擠有螺紋桿的漂浮構(gòu)件調(diào)整主體板的漂浮高度，所述螺紋桿從漂浮構(gòu)件的上邊部分貫穿漂浮構(gòu)件的主體板;

　　多個水力渦輪，其安裝在所述的一對漂浮構(gòu)件之間的空區(qū)內(nèi);

　　一流速調(diào)節(jié)板，其水平安裝在水里渦輪下方，板狀外形，并傾斜來調(diào)整作用到水力渦輪上的水流強(qiáng)度;

　　一傾斜度調(diào)節(jié)單元，其連接流速調(diào)節(jié)板和主體板且調(diào)整流速調(diào)節(jié)板的傾斜度，以便流速調(diào)節(jié)板從水平狀態(tài)向水流方向傾斜;

　　一能量傳輸單元，與所述主體板連接且匯集并傳輸水力渦輪的轉(zhuǎn)動能量;

　　一增速齒輪箱，其安裝在主體板的中部區(qū)域，轉(zhuǎn)換從能量傳輸單元傳輸來的轉(zhuǎn)動能量;

　　一發(fā)電機(jī)，其與所述的增速齒輪箱嚙合并產(chǎn)生電能;

　　以及一能量控制器，其與所述發(fā)電機(jī)的電力線連接并變換電力。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中漂浮均勻化單元包括一安裝在主體框上靠近主體板一側(cè)的齒條，且有一安裝在主體框上的小齒輪單元與齒條嚙合。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述止動單元包括一位于主體框外部的固定框，該固定框與水道中主體框形狀相同;與固定框連接的軌道導(dǎo)向元件;以及一安裝在主體板上與軌道導(dǎo)向元件相應(yīng)區(qū)域的滾輪。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中 所述浮高調(diào)節(jié)單元包括一設(shè)置有一螺母部分的引導(dǎo)元件，用來接納一螺紋桿，并固定在主體板上;一與主體板連接的漂浮構(gòu)件導(dǎo)向件，位于漂浮構(gòu)件兩相對側(cè)邊，引導(dǎo)所述漂浮構(gòu)件上下運動;以及一連接在該螺紋桿上端部的具有手柄的圓形轉(zhuǎn)動體，且轉(zhuǎn)動所述螺紋桿來壓擠漂浮構(gòu)件，調(diào)整主體板的漂浮高度。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述流速調(diào)節(jié)板進(jìn)一步包括設(shè)于其上表面的多個輔助板，板狀結(jié)構(gòu)且往水流方向傾斜翹起，使水流容易被傳送至水力渦輪。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述傾斜度調(diào)節(jié)單元包括四個與流速調(diào)節(jié)板角部區(qū)域連接的心軸，且貫穿主體板延伸出一預(yù)定長度;一與鄰近心軸相互連接的導(dǎo)向件，其中心區(qū)域具有螺母部分;一插在所述螺母部分內(nèi)且下端部與主體板連接的螺紋桿;一連接在心軸下端部的鉸接單元，其與流速調(diào)節(jié)板連接;以及一連接在該螺紋桿上端部的具有手柄的圓形轉(zhuǎn)動體，轉(zhuǎn)動所述螺紋桿來調(diào)整流速調(diào)節(jié)板的傾斜度。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述能量傳輸單元包括兩個能量傳輸齒輪，以及一匯集來自能量傳輸齒輪的能量的能量匯集齒輪。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，進(jìn)一步包括無線通信裝置，其遠(yuǎn)程決定和控制能量控制器的狀態(tài)。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其中所述多個水力渦輪的形狀可以為圓柱形，與多個葉片連接，且設(shè)有貫穿相對側(cè)面中心部位的轉(zhuǎn)軸。

　　說明書

　　使用污水處理工場排出物和水凈化工場排放水進(jìn)行發(fā)電的漂浮型小型水力發(fā)電裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種水力發(fā)電裝置，更特別地涉及一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其可以安裝在污水處理工場排出物和水凈化工場排放水的水道中，產(chǎn)生電能。

　　背景技術(shù)

　　對于采用太陽熱、風(fēng)、地?zé)�、潮汐或該類自然清潔能源發(fā)電模式的研究和開發(fā)工作在積極進(jìn)展中。然而，這樣的采用太陽熱、風(fēng)能產(chǎn)生能源的方式需要過多前期投資且需要一個很長資金回收期，并且還有需要依賴氣候來連續(xù)產(chǎn)生能量的問題。一般來說，太陽能的轉(zhuǎn)換率大約12%，風(fēng)能的平均轉(zhuǎn)換率是20%。這樣的話，與投入相比，很難連續(xù)地產(chǎn)生能源。

　　與前述低效率獲取能量方式相比，江河、溪流、灌溉渠或者類似物中的自然地流動的水力能作為一種新能源被突顯出來。作為采用江河、溪流等產(chǎn)生電能的裝置的參考例子，韓國實用新型214498、0359794、0329785等等。

　　然而，以上的參考例子在實際發(fā)電時都有局限。也就是說，在江河、溪流等的開闊地段安裝發(fā)電裝置是不容易的，并且由于氣候變化洪水和干旱經(jīng)常發(fā)生，所以維護(hù)是不大可能的，效率也是很低的，甚至很難于安裝發(fā)電裝置。因此，小型水力發(fā)電可以在具有水道的設(shè)施中進(jìn)行，只要水道的水流相對較平穩(wěn)且維護(hù)相對容易，甚至在外部環(huán)境改變的情況下。

　　當(dāng)設(shè)施與水道一起建成后，就有了連接溝渠、進(jìn)水站、水凈化工場、污水處理工場等等。這些設(shè)施當(dāng)中，水流保持足夠可用，例如污水處理工場或者進(jìn)水站和水凈化工場。這種發(fā)電方法，盡管少用，但在使用水瀑(waterfall)情況下是可以使用這種設(shè)施的。因此，如果只有一點兒或者沒有水瀑就不可能進(jìn)行發(fā)電。因此，一般需要建造人工堤壩或者堤防或者溝渠來形成水瀑，以便發(fā)電。前述的方法不僅需要額外的開支，而且在環(huán)境方面也是不受歡迎的。

　　另外，上述參考文件中披露的水力發(fā)電目的是安裝在江河、溪流等的開闊地段，因此不方便應(yīng)用于該水道。然而，如果在使用時對該水力發(fā)電進(jìn)行改變?nèi)缓髴?yīng)用于該水道的話，會出現(xiàn)很多問題。例如，由于水力渦輪所接觸水表面之處的水位高低是固定的且不會相應(yīng)于水流速度變化，所以很難高效地獲取轉(zhuǎn)動能。同時，如果流速很高或者波浪很大，漂浮構(gòu)件不正常地漂浮，使得水力渦輪傾斜或者搖動。另一方面，如果流速很低，水力渦輪的轉(zhuǎn)動能不可控制，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的電能。除了上面的問題，參考文件中的發(fā)電裝置還有其他多方面的問題，因此商業(yè)化起來有一定難度。

　　如圖1(a)和(b)所示，一般的污水處理和水凈化工場包括多個一步一步執(zhí)行的工序。這些工序形成多個各種形式的長水道(W.L、waterway)，依據(jù)化學(xué)消毒或其他凈化處理等不同目的，形成各種形式的長水道，由此傳送水流。附圖中顯示的很多水道是重復(fù)地配置為嵌入式或者外露式管道。然而，到目前為止，水流已經(jīng)被置于只需小的投入就可以將水流轉(zhuǎn)化成能源的水道中。

　　因此，有必要開發(fā)一些較好利用那些被置于水道中的環(huán)保能源的技術(shù)，來解決在不必提供附加設(shè)備情況下解決現(xiàn)有的漂浮型小型水力發(fā)電裝置。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明提供一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場排出物和水凈化工場的排放水，使用排放到污水處理工場和水凈化工場的水道中的水流，并產(chǎn)生環(huán)保、穩(wěn)定的電能。

　　根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場的排出物和水凈化工場的排放水，其沿一水道流動，該裝置包括： 多個主體框，主體框安裝在水道的相對的兩側(cè)且自水面上側(cè)往水道底部方向直立固定;一矩形主體板，其水平地安裝在所述多個主體框之間的水道和空區(qū)的中部區(qū)域;一漂浮均勻化單元，其與主體框和主體板連接，安裝有多個被嚙合的齒輪，依據(jù)水位高低上下移動，且平穩(wěn)地浮起所述主體板;一止動單元，通過將主體板滾動地連接到配置在主體框外部水道的相對側(cè)邊，防止主體板被水流從正常位置移開;一對漂浮構(gòu)件，其安裝在主體板下方并將主體板浮起到水面上;一浮高調(diào)節(jié)單元，其通過壓擠有螺紋桿的漂浮構(gòu)件調(diào)整主體板的漂浮高度，所述螺紋桿從漂浮構(gòu)件的上邊部分貫穿漂浮構(gòu)件的主體板;多個水力渦輪，其安裝在所述的一對漂浮構(gòu)件之間的空區(qū)內(nèi);一流速調(diào)節(jié)板，其水平安裝在水里渦輪下方，板狀外形，并傾斜來調(diào)整作用到水力渦輪上的水流強(qiáng)度;一傾斜度調(diào)節(jié)單元，其連接流速調(diào)節(jié)板和主體板且調(diào)整流速調(diào)節(jié)板的傾斜度，以便流速調(diào)節(jié)板從水平狀態(tài)向水流方向傾斜;一能量傳輸單元，與所述主體板連接且匯集并傳輸水力渦輪的轉(zhuǎn)動能量;一增速齒輪箱，其安裝在主體板的中部區(qū)域，轉(zhuǎn)換從能量傳輸單元傳輸來的轉(zhuǎn)動能量; 一發(fā)電機(jī)，其與所述的增速齒輪箱嚙合并產(chǎn)生電能;以及一能量控制器，其與所述發(fā)電機(jī)的電力線連接并變換電力。

　　所述漂浮均勻化單元可以包括一安裝在主體框靠近主體板一側(cè)的齒條，且有一安裝在主體框上的小齒輪單元與齒條嚙合。

　　所述止動單元包括一位于主體框外部的固定框，該固定框與水道中主體框形狀相同;與固定框連接的軌道導(dǎo)向元件，以及一安裝在主體板上與軌道導(dǎo)向元件相應(yīng)區(qū)域的滾輪。

　　所述浮高調(diào)節(jié)單元包括一下端部連接至漂浮單元頂蓋的螺紋桿，且向主體框的上部延伸;一具有供接納所述螺紋桿的螺母部分的引導(dǎo)元件，固定在主體板上;一位于漂浮構(gòu)件兩相對側(cè)邊的漂浮構(gòu)件導(dǎo)向件;以及一連接在該螺紋桿上端部的轉(zhuǎn)動體。

　　所述流速調(diào)節(jié)板可以進(jìn)一步包括多個將水流傳送至水力渦輪的輔助板。

　　所述傾斜度調(diào)節(jié)單元可以包括四個與流速調(diào)節(jié)板角部區(qū)域連接的心軸，且貫穿主體板延伸出一預(yù)定長度;一與鄰近心軸相互連接的導(dǎo)向件，其中心區(qū)域具有螺母部分;一插在所述螺母部分內(nèi)且下端部與主體板連接的螺紋桿;以及一連接在心軸下端部的鉸接單元，其與流速調(diào)節(jié)板連接。

　　所述能量傳輸單元包括兩個能量傳輸齒輪，以及一匯集來自能量傳輸齒輪的能量的能量匯集齒輪。

　　該發(fā)電裝置可以進(jìn)一步包括無線通信裝置，其遠(yuǎn)程決定和控制能量控制器的狀態(tài)。

　　所述多個水力渦輪的形狀可以為圓柱形，與多個葉片連接，且設(shè)有貫穿相對側(cè)面中心部位的轉(zhuǎn)軸。

　　根據(jù)本發(fā)明的示范實施例，本發(fā)明提供一種漂浮型小型水力發(fā)電裝置，其使用污水處理工場排出物和水凈化工場的排放水，使用排放到污水處理工場和水凈化工場的水道中的水流，并產(chǎn)生環(huán)保、穩(wěn)定的電能。 特別地，根據(jù)本發(fā)明作出的發(fā)電裝置示范實施例能產(chǎn)生穩(wěn)定和恒定電能，不依賴氣候條件，且由于不必安裝在一開闊地段，跟安裝費用相比，具有低維持和修理成本以及高能量轉(zhuǎn)換效率。