一种基于碳中和的复合型水力发电装置的制作方法

1.本发明涉及水力发电领域，特别涉及一种基于碳中和的复合型水力发电装置。


背景技术：

2.清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源。随着现代工业发展，对能源消耗量的逐渐增加，传统的能源方式所带来的环境污染问题也日益严重。而通过水力、太阳能的方式进行发电开始逐渐成为能源主力。
3.在一些水利工程建设前期，由于地处偏远，场地三通一平还未实现，可利用现有的河流，利用临时性水力发电装置进行发电。传统的水力发电装置需要通过较大的落差，利用水流的势能变化带动发电机组工作进行发电。然而在水利工程建设前期，无法对水流进行截流并形成高差，仅存在水面的波动和/或流动，传统的发电装置难以适应这种状况。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于碳中和的复合型水力发电装置，可以解决现有技术中的发电装置无法利用水面的波动和/或流动进行发电的问题。
5.一种基于碳中和的复合型水力发电装置，包括：底座；第一动力部，其包括摆杆和浮块，所述摆杆的一端铰接至所述底座上、另一端固定连接至所述浮块，所述浮块能够漂浮在水面且随水面的波动而上下运动，以带动所述摆杆摆动；驱动部，其包括第一驱动装置和棘轮，所述棘轮通过一转轴可转动地设置在所述底座上；所述第一驱动装置包括第一连杆、第二连杆、第一棘爪和第一压片，所述第一连杆的一端铰接至所述摆杆、另一端铰接至所述第二连杆的一端，所述第二连杆铰接至所述转轴上，所述第一棘爪铰接至所述第二连杆上且和所述棘轮相配合，所述第一压片的一端固定连接至所述第二连杆、另一端压设在所述第一棘爪上，用于保持所述第一棘爪与所述棘轮的配合状态；以及，发电装置，所述发电装置固定设置在所述底座上，所述转轴的一端驱动连接至所述发电装置，以带动所述发电装置工作。
6.更优地，所述驱动部还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述第一驱动装置对称设置，所述第二驱动装置包括第三连杆、第四连杆、第二棘爪和第二压片，所述第三连杆的一端铰接至所述摆杆、另一端铰接至所述第四连杆的一端，所述第四连杆铰接至所述转轴上，所述第二棘爪铰接至所述第四连杆上且和所述棘轮相配合，所述第二压片的一端固定连接至所述第四连杆、另一端压设在所述第二棘爪上，用于保持所述第二棘爪与所述棘轮的配合状态。
7.更优地，还包括第二驱动部，其包括拨轮和若干拨片，若干所述拨片周向均匀地设
置在所述拨轮上，所述拨轮驱动连接至所述转轴；所述拨片用于在水流冲击时，带动所述拨轮转动。
8.更优地，所述拨片相对的两个侧面为圆弧面，任意一所述圆弧面朝向水流方向，所述圆弧面上垂直于所述圆弧面固定设置有若干柔性挡叶，所述柔性挡叶的一端固定连接至所述圆弧面、另一端为自由端。
9.更优地，所述第二驱动部还包括偏心环和若干收缩杆，所述收缩杆与所述拨片一一对应；所述拨轮为空心筒状结构，所述拨轮的圆周侧壁上周向地开设有若干用于容纳所述拨片伸出或缩回的伸缩孔，所述収缩孔与所述拨片一一对应；所述偏心环和所述收缩杆均位于所述拨轮内，所述拨片的一端固定设置有拉杆，所述拉杆和所述拨片呈v字形布置，若干所述拉杆远离所述拨片的一端周向均匀地铰接至所述拨轮的内壁上；所述偏心环呈环状且其轴心线与所述拨轮的轴心线偏心布置，若干所述收缩杆的一端周向均匀地铰接至所述偏心环、另一端一一对应地铰接至所述拉杆上；其中，所述拨轮转动时，带动所述拨片周期性地伸出和缩回所述拨轮内。
10.更优地，还包括太阳能发电装置，其包括套筒、套杆、第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆和太阳能发电板；所述套筒和所述套杆相配合，所述套杆的一端可滑动地设置在所述套筒内、另一端铰接至所述浮块；所述第一导向杆和所述第二导向杆平行布置，所述第一导向杆和所述第二导向杆均铰接至所述底座上，所述第一导向杆的一端铰接至所述套筒上，所述第三导向杆的两端分别铰接至所述第一导向杆和所述第二导向杆，所述第三导向杆竖直布置，所述太阳能发电板安装在所述第三导向杆上且可相对所述第三导向杆调节角度。
11.更优地，所述太阳能发电板通过一阻尼铰链铰接至所述第三导向杆上。
12.本发明提供一种基于碳中和的复合型水力发电装置，利用浮块所受到的浮力，使浮块漂浮在水面，当水面波动时，会带动浮块上下移动，浮块的移动会带动摆杆转动，摆杆在第一驱动装置的带动下驱使棘轮转动，棘轮进而带动发电机转动进行发电。由于浮块的上下摆动无需较大的水流落差，风吹动时所带动的水面波动或水流动时的波动均可驱使其工作，可以有效利用现有河流进行发电。
附图说明
13.图1为本发明提供的一种基于碳中和的复合型水力发电装置的结构示意图；图2为图1中a处局部放大图；图3为图1的局部结构示意图；图4为图3中b处局部放大图；图5为拨片的结构示意图；图6为图1的另一实施例的局部结构示意图；图7为第二驱动部的剖面结构示意图；图8为图7中拨轮的剖面结构示意图；
图9为图7中拨片的结构示意图。
14.附图标记说明：10 底座；11 摆杆；12 浮块；20 第一连杆；21 第二连杆；30 第三连杆；31 第四连杆；32 第一支撑块；33 第二支撑块；34 第二棘爪；35 第二压片；40 棘轮；50 发电机；60 拨轮；601 支架；602 伸缩孔；61 拨片；611 拉杆；612 柔性挡叶；62 收缩杆；63 偏心环；70 套筒；71 套杆；72 第一导向杆；73 第二导向杆；74 第三导向杆；75 太阳能发电板。
具体实施方式
15.下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
16.实施例一：如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种基于碳中和的复合型水力发电装置，包括底座10、第一动力部、驱动部、第一驱动装置和发电装置，其中发电装置为现有技术中的发电机50。
17.底座10作为支撑部件，其可通过暗桩固定在河底或河岸上，值得注意的是，发电机50露出水面，发电机50采用防水发电机50。
18.第一动力部包括摆杆11和浮块12，浮块12位于水面上，利用浮块12所受到的浮力使浮块12始终保持和水面相接触，摆杆11的一端铰接至底座10上、另一端固定连接至浮块12，浮块12能够漂浮在水面且随水面的波动而上下运动（值得注意的是，这里的上下运动是相对的，非绝对的上下运动，实际上，浮块12会以铰接点为圆心呈弧形轨迹运动），以带动摆杆11摆动；驱动部包括第一驱动装置和棘轮40，棘轮40通过一转轴可转动地设置在底座10上，也即转轴可转动地设置在底座10上，棘轮40和转轴同轴固定设置，棘轮40转动时，可同步带动转轴转动；如图1和图2所示，第一驱动装置包括第一连杆20、第二连杆21、第一棘爪和第一压片，第一连杆20的一端铰接至摆杆11、另一端铰接至第二连杆21的一端，第二连杆21的中部铰接至转轴上，第二连杆21远离第一连杆20的一端固定设置有第一支撑块32和第二支撑块33，第一棘爪铰接至第一支撑块32上且和棘轮40相配合，第一压片的一端固定连接至第二支撑块33、另一端压设在第一棘爪上，第一压片为具有一定弹性的钢片，第一压片的自由端压设在第一棘爪上，用于保持第一棘爪与棘轮40的配合状态；发电装置固定设置在底座10上，转轴的一端驱动连接至发电装置，以带动发电装置工作。
19.工作时，当水流流动时会产生波动或风吹动水面会产生波动，水面的波动会带动浮块12摆动，浮块12摆动时驱使摆杆11摆动，摆杆11转动时，以图3的视角为例，通过第一连杆20和第二连杆21带动第一棘爪动作，摆杆11逆时针摆动时，推动第一连杆20，第一连杆20带动第二连杆21逆时针转动，此时第一棘爪被第二连杆21带动逆时针转动从而驱动棘轮40转动，而摆杆11顺时针摆动时，会拉动第一连杆20向下运动，进而使第二连杆21顺时针摆动，从而拉动第一棘爪顺时针转动，此过程中第一棘爪不会带动棘轮40转动，但由于第一压片的存在，会始终保持第一棘爪与棘轮40的配合状态，避免第一棘爪由于重力作用而与棘
轮40相脱离。
20.进一步的，驱动部还包括第二驱动装置，第二驱动装置与第一驱动装置对称设置，第二驱动装置包括第三连杆30、第四连杆31、第二棘爪34和第二压片35，第三连杆30的一端铰接至摆杆11、另一端铰接至第四连杆31的一端，第四连杆31铰接至转轴上，第二棘爪34铰接至第四连杆31上且和棘轮40相配合，第二压片35的一端固定连接至第四连杆31、另一端压设在第二棘爪34上，用于保持第二棘爪34与棘轮40的配合状态。
21.第二驱动装置的工作原理与第一驱动装置的工作原理相似，仅工作时的方向相反，不再追溯。通过第一驱动装置和第二驱动装置的反向设置，使得不论摆杆11逆时针还是顺时针摆动，均可带动棘轮40转动，进而使得发电机50进行工作发电，从而更加高效的利用水流的力量进行发电。
22.实施例二：在实施例一的基础上，由于水流湍急时，水流会激起，浮块12无法有效的充分利用激起的水流，为了更加高效的利用水能，本实施例还包括第二驱动部，其包括拨轮60和若干拨片61，若干拨片61周向均匀地设置在拨轮60上，拨轮60驱动连接至转轴；拨片61用于在水流冲击时，带动拨轮60转动。
23.水流激起运动时，会和拨片61之间产生冲击，水流冲击拨片61时，会通过拨片61带动拨轮60转动，从而进一步利用水流的势能和/或动能进行发电。
24.进一步的，如图5所示，拨片61相对的两个侧面为圆弧面，任意一圆弧面朝向水流方向，圆弧面上垂直于圆弧面固定设置有若干柔性挡叶612，柔性挡叶612的一端固定连接至圆弧面、另一端为自由端。柔性挡叶612可以和水流之间形成更大的阻力，从而提高拨片61的受力，使得拨轮60的转动效率更高。柔性挡叶612由柔性材料制成，在受到水流冲击时，其可通过自身的形变使得和水流之间能够形成接近垂直的夹角，从而使得拨片61受到水流的冲击力最大化。值得注意的是，由于河流的水流方向一般是不变的，因此安装时只需使水流冲击拨片61带动拨轮60的转动方向和棘轮40的转动方向相一致即可。
25.实施例三：在实施例二中，当拨轮60离水面过高时，水流很难冲击到拨片61，而当拨轮60部分位于水面下时，由于拨轮60转动时，位于下部的拨片61会受到水流的阻力，产生和拨轮60转向方向相反的阻力，使得拨轮60的工作效率较低。
26.因此在本实施例中，如图7至图9所示，第二驱动部还包括偏心环63和若干收缩杆62，收缩杆62与拨片61一一对应；拨轮60为空心筒状结构，拨轮60的圆周侧壁上周向地开设有若干用于容纳拨片61伸出或缩回的伸缩孔601，収缩孔与拨片61一一对应；偏心环63和收缩杆62均位于拨轮60内，拨片61的一端固定设置有拉杆611，拉杆611和拨片61呈v字形布置，若干拉杆611远离拨片61的一端周向均匀地铰接至拨轮60的内壁上；偏心环63呈环状且其轴心线与拨轮60的轴心线偏心布置，实际安装时，以图7为例，偏心环63的轴心线相对拨轮60的轴心线竖直向上，也即背离水面的方向偏移，若干收缩杆62的一端周向均匀地铰接至偏心环63、另一端一一对应地铰接至拉杆611上；其中，拨轮60转动时，带动拨片61周期性地伸出和缩回拨轮60内。
27.工作时，水流冲击拨片61，拨片61带动拨轮60转动，拨轮60转动时，由于偏心环63
的偏心设置，当拨片61运动至靠近上方的位置时，会逐步露出拨轮60，而拨片61逐渐向下方运动时，会逐步收纳进拨轮60内部，从而有效减少由于拨片61和水面下方的水体产生反作用力导致的拨轮60转动效率降低的问题，同时也不会影响水流对拨片61的冲击作用。
28.实施例四：在实施例一至三的基础上，为了利用太阳能，如图6所示，本实施例还包括太阳能发电装置，其包括套筒70、套杆71、第一导向杆72、第二导向杆73、第三导向杆74和太阳能发电板75；套筒70和套杆71相配合，套杆71的一端可滑动地设置在套筒70内、另一端铰接至浮块12；第一导向杆72和第二导向杆73平行布置，第一导向杆72和第二导向杆73均铰接至底座10上，第一导向杆72的一端铰接至套筒70上，第三导向杆74的两端分别铰接至第一导向杆72和第二导向杆73，第三导向杆74竖直布置，太阳能发电板75安装在第三导向杆74上且可相对第三导向杆74调节角度。
29.具体的，太阳能发电板75通过一阻尼铰链铰接至第三导向杆74上。
30.由于河面风力大、浮沉多，太阳能发电板75在河面使用会经常性的覆盖尘土。陆地上利用太阳能发电时，一般会在面板上设置除尘装置。而本技术中，当浮块12摆动时，会通过套筒70和套杆71的作用，带动第一导向杆72动作，第一导向杆72和第二导向杆73平行设置，在第三导向杆74的共同作用下，会始终保持太阳能发电板75的方向保持不变，进而不会由于浮块12的摆动而导致太阳能发电板75角度的变化（不同经纬度、不同时间段太阳能发电板75的角度要进行调整，使太阳能发电板75和阳光直射角度相垂直，才能获得最高的发电效率），同时由于第一导向杆72摆动时会带动太阳能发电板75上下摆动，当摆动幅度够大时，会使得太阳能发电板75没入水中，从而自动清洁表面尘土，无需专门设置除尘装置。
31.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。