溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統技術方案

溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統，一級臺階（3）、一級集水發電井（4）、一級發電廊道（8）、排水管（16）依次相連；三級臺階（7）、三級集水發電井（8）、三級發電廊道（10）、排水管（16）依次相連；排水管（16）、沖於口（17）依次相連；一級發電廊道（6）包括有大水斗、小水斗、混凝土重力支墩（20）、混凝土支墩座（23）、軸承（21）、鉸鏈二連桿（30）、組合式齒輪單向加速裝置（25）、發電機（36）；混凝土重力支墩（20）通過軸承（21）、鉸鏈二連桿（30）分別與混凝土支墩座（23）、單向加速裝置（24）相連，水斗分布為：中間的單向加速裝置（24）連接大水斗，兩邊分別連接小水斗。

【技術實現步驟摘要】
溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統
本專利技術涉及水力發電技術，尤其涉及溢流壩上的機械杠桿式壓力發電技術。
技術介紹
當今社會，生態環境受到嚴重威脅，隨著人類環保意識的日益增強，排放標準越來越嚴格，如何開發新能源，已成為當今社會普遍關注的問題。現實生活中壓力能普遍存在，但是將壓力能轉化為電能的技術并不多見。對水利工程建筑物來說，高水頭泄水建筑物下泄的水流具有巨大的能量，常可達幾千萬kw，而溢流壩一般只是單純的將高速下泄水流導向大壩下游進行消能，功能單一，造成了巨大水能的浪費，且對壩體本身有一定的危害，而且這些水荷載的利用還沒有得到相關研究，而且，對于壩面的設計，以光滑式為主，而將光滑式與臺階式得到有效結合，能充分利用臺階式泄水消能及防沖擊優勢的少之甚少。本專利技術是在專利號為CN201510838268.7，公開號為CN105297675A的專利技術專利的基礎上，進一步研究，發現問題，解決問題，所做出的改進和技術更新。原系統存在如下不足之處：（1）系統的整體發電效率不高，依然存在部分能源未充分利用的現象；（2）系統發電不穩定，利用較為困難。專利號為CN201520293016.6，公開號為CN204610147U的技術專利申請公開了一種“住宅區風能、壓力能聯合發電裝置”。該裝置中的壓力能發電裝置，設有齒輪機械裝置，其齒輪機械裝置設有棘輪、彈簧、變速齒輪和齒條，齒條固定在壓力采集板上，齒條與變速齒輪齒接，變速齒輪與棘輪齒接；彈簧設于壓力采集板下面。這種系統的工作原理基本和本專利技術的發電系統的相同，但其壓力板復位方式采用彈簧復位，發電存在的不可靠性及彈簧壽命短，從而帶來經濟效益不佳的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統。溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統，包括一級臺階3、一級集水發電井4、一級發電廊道6、二級臺階5、三級臺階7、三級集水發電井8、三級發電廊道10、四級臺階9、五級臺階12、五級集水發電井13、五級發電廊道15、六級臺階14、沖於口17，經排水管16連接組成，其特征在于一級臺階3、一級集水發電井4、一級發電廊道8、排水管16依次相連；三級臺階7、三級集水發電井8、三級發電廊道10、排水管16依次相連；五級臺階12、五級集水發電井13、五級發電廊道15、排水管16依次相連；排水管16、沖於口17依次相連；一級發電廊道6包括有大水斗18、小水斗19、混凝土重力支墩20、混凝土支墩座23、軸承21、鉸鏈二連桿30、組合式齒輪單向加速裝置25、發電機36；大水斗18、小水斗19分別固定于混凝土重力支墩20上，混凝土重力支墩20通過軸承21、鉸鏈二連桿30分別與混凝土支墩座23、單向加速裝置24相連，水斗18泄水產生的壓力能使混凝土重力支墩15承重端繞軸承14下降，驅動組合式齒輪單向加速裝置25進而帶動發電機36運轉、發電；一級發電廊道8、二級發電廊道10與三級發電廊道12的內部組成相同。本專利技術與
技術介紹
相比，具有的有益的效果是：（1）利用杠桿原理、力矩平衡原理、慣性和鉸鏈二連桿的特性連續發電，可使整個發電系統只在受一種外力的作用下，能夠連續自動發電，該設計克服了傳統壓力能發電技術中借助彈簧外力發電存在的不可靠性及彈簧壽命短的問題；（2）通過安裝內置棘輪，防止鉸鏈二連桿恢復原狀態時帶動齒輪使發電機倒轉對發電機系統造成破壞和發電機軸的扭矩破壞，有效的避免了發電機倒轉問題，提高了發電機的壽命和穩定性；（3）利用大小水斗集水、泄水時存在時間差的特性，克服了壓力發電不連續、穩定的問題，從而提高了整個系統的發電效率及電流穩定性。（4）設計了壩內分級集水結構，將壩面連續水荷載改變為間斷荷載，使之與該新型發電系統巧妙融合，并且排出的尾水有助于沖刷大壩下游淤泥，促進河流通暢，從而有助于提高壩體穩定性。附圖說明圖1是本專利技術的溢流壩總體構造剖面圖，圖2是發電廊道基本構造示意圖，圖3是圖2中A-A方向的剖面圖，圖4是發電廊道配置新型機械杠桿式壓力發電系統后的整體示意圖，圖5是發電系統單向加速裝置的放大圖，圖6是組合式齒輪單向加速裝置俯視圖，圖7是副齒輪、棘輪、棘爪的局部放大圖，圖8及圖9是水斗不同觀測方向的三維示意圖，圖10是發電系統的局部受力分析示意圖，圖11是溢流壩的整體配筋圖，圖12是圖11中C-C方向的俯視配筋圖，圖13是圖12中D-D方向的部分配筋圖。附圖標記及對應名稱為：閘墩1，壩體2，一級臺階3、一級發電集水井4、二級臺階5、一級發電廊道6、三級臺階7、二級發電集水井8、四級臺階9、二級發電廊道10、排水管11、五級臺階12、三級發電集水井13、六級臺階14、三級發電廊道15、排水管16、沖於口17、大水斗18、小水斗19、混凝土重力支墩20、軸承21、主齒輪軸承22、混凝土支墩座23、單向加速裝置24、組合式齒輪單向加速裝置25、內置棘輪26、傳動軸27、副齒輪28、棘爪29、鉸鏈二連桿30、主齒輪31、軸承座32、軸承33、主齒輪支撐座34、齒輪變速箱35、發電機36。具體實施方式如圖1、圖2、圖3、圖4、圖6、圖7所示，本專利技術是溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統，包括一級臺階3、一級集水發電井4、一級發電廊道6、二級臺階5、三級臺階7、三級集水發電井8、三級發電廊道10、四級臺階9、五級臺階12、五級集水發電井13、五級發電廊道15、六級臺階14、沖於口17，經排水管16連接組成，其特征在于一級臺階3、一級集水發電井4、一級發電廊道8、排水管16依次相連；三級臺階7、三級集水發電井8、三級發電廊道10、排水管16依次相連；五級臺階12、五級集水發電井13、五級發電廊道15、排水管16依次相連；排水管16、沖於口17依次相連；一級發電廊道6包括有大水斗18、小水斗19、混凝土重力支墩20、混凝土支墩座23、軸承21、鉸鏈二連桿30、組合式齒輪單向加速裝置25、發電機36；大水斗18、小水斗19分別固定于混凝土重力支墩20上，混凝土重力支墩20通過軸承21、鉸鏈二連桿30分別與混凝土支墩座23、單向加速裝置24相連，水斗分布為：中間的單向加速裝置24連接大水斗18，兩邊分別連接小水斗19。由于大小水斗蓄水、泄水存在時間差，兩邊的小水斗19先蓄滿、先泄水，中間的大水斗18后蓄滿、后泄水，通過計算控制大小水斗的體積，進而控制需水量便可驅動發電機36高效平穩的運行。一級發電廊道6、二級發電廊道10與三級發電廊道15的內部組成相同。如圖1所示，一級臺階3為直角臺階，且臺階上均勻且集中的布設6個集水發電井，每3個為一組，以供兩個發電廊道內的發電系統發電；一級臺階7、二級臺階9、與三級臺階11的結構相同。如圖1所示，二級臺階（5）為直角臺階，其是為達到更好的消能目的、更好地使溢流壩該系統融合而增設的臺階，其為空白臺階，表面無布置集水井；所述二級臺階（5）、四級臺階（9）與六級臺階（14）的結構相同。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一級集水發電井4的井道截面由方形漸變為圓形，直接通向一級發電廊道6頂部，井口安裝防污柵欄，所述的一級集水發電井4、二級集水發電井8與三級集水發電井13的結構相同，且與各級發電廊道的連接形式相同。如圖4、圖5、圖6、圖7所示，所述的單向加速裝置24包括有主齒輪31本文檔來自技高網...

【技術保護點】
溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統，包括一級臺階（3）、一級集水發電井（4）、一級發電廊道（6）、二級臺階（5）、三級臺階（7）、三級集水發電井（8）、三級發電廊道（10）、四級臺階（9）、五級臺階（12）、五級集水發電井（13）、五級發電廊道（15）、六級臺階（14）、沖於口（17），經排水管（16）連接組成，其特征在于一級臺階（3）、一級集水發電井（4）、一級發電廊道（8）、排水管（16）依次相連；三級臺階（7）、三級集水發電井（8）、三級發電廊道（10）、排水管（16）依次相連；五級臺階（12）、五級集水發電井（13）、五級發電廊道（15）、排水管（16）依次相連；排水管（16）、沖於口（17）依次相連；一級發電廊道（6）包括有大水斗（18）、小水斗（19）、混凝土重力支墩（20）、混凝土支墩座（23）、軸承（21）、鉸鏈二連桿（30）、組合式齒輪單向加速裝置（25）、發電機（36）；大水斗（18）、小水斗（19）分別固定于混凝土重力支墩（20）上，混凝土重力支墩（20）通過軸承（21）、鉸鏈二連桿（30）分別與混凝土支墩座（23）、單向加速裝置（24）相連，水斗分布為：中間的單向加速裝置（24）連接大水斗（18），兩邊分別連接小水斗（19）；一級發電廊道（6）、二級發電廊道（10）與三級發電廊道（15）的內部組成相同。...

【技術特征摘要】
1.溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統，包括一級臺階（3）、一級集水發電井（4）、一級發電廊道（6）、二級臺階（5）、三級臺階（7）、三級集水發電井（8）、三級發電廊道（10）、四級臺階（9）、五級臺階（12）、五級集水發電井（13）、五級發電廊道（15）、六級臺階（14）、沖於口（17），經排水管（16）連接組成，其特征在于一級臺階（3）、一級集水發電井（4）、一級發電廊道（8）、排水管（16）依次相連；三級臺階（7）、三級集水發電井（8）、三級發電廊道（10）、排水管（16）依次相連；五級臺階（12）、五級集水發電井（13）、五級發電廊道（15）、排水管（16）依次相連；排水管（16）、沖於口（17）依次相連；一級發電廊道（6）包括有大水斗（18）、小水斗（19）、混凝土重力支墩（20）、混凝土支墩座（23）、軸承（21）、鉸鏈二連桿（30）、組合式齒輪單向加速裝置（25）、發電機（36）；大水斗（18）、小水斗（19）分別固定于混凝土重力支墩（20）上，混凝土重力支墩（20）通過軸承（21）、鉸鏈二連桿（30）分別與混凝土支墩座（23）、單向加速裝置（24）相連，水斗分布為：中間的單向加速裝置（24）連接大水斗（18），兩邊分別連接小水斗（19）；一級發電廊道（6）、二級發電廊道（10）與三級發電廊道（15）的內部組成相同。2.根據權利要求1所述的溢流壩上的機械杠桿式壓力發電系統，其特征在于一級臺階（3）為直角臺階，且臺階上均勻且集中的布設6個集水發電井，每3個為一組，以供兩個發電廊道內的發電系統發電；所述一級臺...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙文舉，王兆庚，馮正江，馮金海，何曉萍，
申請(專利權)人：蘭州理工大學，
類型：發明
國別省市：甘肅,62