一种微水流发电装置

技术领域

本发明涉及水流发电技术领域，具体为一种微水流发电装置。

背景技术

我国是一个水资源比较缺乏的国家，西北地区尤为严重，过度的缺水导致部分地区出现了严重的土地干旱、沙化现象，而占据总用水量70％以上的农业用水却存在着漫灌、淹灌等严重浪费水资源的现象。再加上因过量灌溉造成水肥流失从而引起的地下水质变差、土壤板结等现象，都加剧了我国农业种植环境的恶化，这让人们意识到节能环保的重要性。因此提倡节约能源、科学利用水资源成为农业灌溉的重点，现代节水灌溉技术在这一严峻形势下应运而生，但对于传统节水灌溉条件下的灌溉施肥不容易实现最优控制，节约水资源成效不是很大，人工成本还在持续增长，因而实现节水灌溉系统的自动化和智能化已成为现代灌溉的发展趋势。

国内外针对发展现代化灌溉农业这一趋势，集思广益，纷纷研发出各种品牌农业定时灌溉器——定时电磁阀，既增加了灌溉的精准度，同时可以制定更加科学的灌溉策略，方便了农户。据调研分析，目前国内外品牌定时灌溉电磁阀，都采用的是太阳能蓄电池、干电池等供电源，但在农田中使用的过程中，问题屡屡出现：太阳能蓄电池成本高，并且在阴雨、雨雪、沙尘暴等恶劣的天气环境下，不仅无法使用，还很容易损坏太阳板等，造成维修成本高；干电池虽然成本低，但蓄电能力有限，容易受潮，影响设备的正常运行，多次更换，也造成了产品成本和劳务成本的增加和环境的污染加剧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微水流发电装置，以解决上述背景技术中提出的定时灌溉电磁阀，都采用的是太阳能蓄电池、干电池等供电源，但在农田中使用的过程中，问题屡屡出现：太阳能蓄电池成本高，并且在阴雨、雨雪、沙尘暴等恶劣的天气环境下，不仅无法使用，还很容易损坏太阳板等，造成维修成本高；干电池虽然成本低，但蓄电能力有限，容易受潮，影响设备的正常运行，多次更换，也造成了产品成本和劳务成本的增加和环境的污染加剧的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微水流发电装置，包括发电组件，还包括底盖、导水盖、叶轮、上盖及发电组件盖板，所述发电组件设置在上盖内部，所述底盖的两侧分别设置有进水口和出水口，在进水口侧的底盖内部设置叶轮腔，在出水口侧的底盖内部设置出水腔；

所述导水盖安装在底盖的上端，且底盖上设置有镶嵌螺纹件，所述导水盖通过螺钉与镶嵌螺纹件连接，所述导水盖上设置导水槽，水流经叶轮腔经导水槽流入出水腔中流出；

所述导水槽设置在导水盖的下部，所述导水盖下部设置有叶轮上腔，所述导水槽包括设置在导水盖下部的叶轮上腔中的聚水槽、设置在叶轮上腔侧部的过渡槽和与过渡槽连接的排水槽，所述聚水槽、过渡槽和排水槽在导水盖下部的高度依次升高；

所述排水槽位于出水腔上侧，水流先后经过聚水槽、过渡槽和排水槽进入出水腔中；

所述叶轮与发电组件建立连接；

所述叶轮腔的进水口侧设置有凹口，所述水流从该凹口进入叶轮腔中，所述叶轮腔与出水腔之间设置弧形隔壁；

所述上盖的上侧且与发电组件对应的位置通过螺钉与发电组件盖板连接。

优选的，所述聚水槽为弧形槽，其开设在叶轮上腔的底部边缘。

优选的，所述弧形槽与过渡槽在轴向方向上的投影有重合部分。

优选的，所述导水盖底部的叶轮上腔的底部设置贯通孔，所述叶轮轴穿过贯通孔并与传动件连接。

优选的，所述传动件包括第一齿轮和设置在发电机组件下端的第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合，所述叶轮转动带动第一齿轮转动，所述第二齿轮带动发电机组件中的转子转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)省去传统灌溉自动化田间铺线、挖沟、埋沟等材料与人工；

2)节水效果较好；

3)避免了太阳能发电成本高和干电池供电经常更换和防潮处理的劣势。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为不同结构参数的叶轮示意图；

图3为不同叶轮叶片的叶轮示意图；

图4为本发明底盖及其内密封圈的结构示意图

图5为本发明的仓室剖视示意图；

图6为本发明的底盖正面和背面结构示意图；

图7为本发明的导水盖正面和背面结构示意图；

图8为本发明的叶轮、弧形隔壁的结构示意图。

图中：1底盖、2导水盖、3叶轮、4传动件、5上盖、6发电组件盖板、7发电组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种微水流发电装置，包括发电组件7，还包括底盖1、导水盖2、叶轮3、上盖5及发电组件盖板6，发电组件7设置在上盖5内部，底盖1的两侧分别设置有进水口和出水口，在进水口侧的底盖1内部设置叶轮腔，在出水口侧的底盖1内部设置出水腔；

导水盖2安装在底盖1的上端，且底盖1上设置有镶嵌螺纹件，导水盖2通过螺钉与镶嵌螺纹件连接，导水盖2上设置导水槽，水流经叶轮腔经导水槽流入出水腔中流出；

导水槽设置在导水盖2的下部，导水盖2下部设置有叶轮上腔，导水槽包括设置在导水盖2下部的叶轮上腔中的聚水槽、设置在叶轮上腔侧部的过渡槽和与过渡槽连接的排水槽，聚水槽、过渡槽和排水槽在导水盖2下部的高度依次升高；

排水槽位于出水腔上侧，水流先后经过聚水槽、过渡槽和排水槽进入出水腔中；

叶轮3与发电组件7建立连接；

叶轮腔的进水口侧设置有凹口，水流从该凹口进入叶轮腔中，叶轮腔与出水腔之间设置弧形隔壁；

上盖5的上侧且与发电组件7对应的位置通过螺钉与发电组件盖板8连接。

进一步地，聚水槽为弧形槽，其开设在叶轮上腔的底部边缘。

进一步地，弧形槽与过渡槽在轴向方向上的投影有重合部分。

进一步地，导水盖2底部的叶轮上腔的底部设置贯通孔，叶轮轴穿过贯通孔并与传动件4连接。

进一步地，传动件4包括第一齿轮和设置在发电机组件7下端的第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮相互啮合，叶轮3转动带动第一齿轮转动，第二齿轮带动发电机组件7中的转子转动。

叶轮3是该产品重要的构成部件，其水力性能直接影响该产品的运行和使用寿命。其中，影响叶轮3整体性能的主要因素包括：叶轮3的宽度、深度和长度。本成果设计的基本结构参数如下表1所示：

表1叶轮结构参数表

结合图2，图2为不同结构参数的叶轮示意图。

通过以下实验做出确定最终叶轮的尺寸，以7叶叶轮为例。具体数据见表2。

表2测试数据(1)

表2为7叶叶轮不同叶深不同压力下，所产生的电压强度和流量数据。结合表2数据可以看出当叶深尺度为0.88mm时，在同一压力下，所产生的电压最大，水流最大，当超过这个值时，电压跟水流并没有多大变化，当小于这个值时，所产生的电压跟水流偏小，不满足设备要求。所以叶轮尺寸为叶深0.88mm、叶尖宽8.35mm、齿角30°、直径距28mm、叶中宽8.96mm。

叶轮3的叶片结构设计分析

叶轮3的叶片的多少是该产品设计中的一个关键技术参数，不同叶轮3的叶片的多少直接影响该产品利用管道水力发电的电压大小跟流量大小，通过对7叶叶轮、10叶叶轮、14叶叶轮在同一水压的条件下，所产生的电压跟水流的值，来判断叶轮的叶片的具体值。具体见表3。

表3测试数据(2)

结合图3，图3为不同叶轮叶片的叶轮示意图。

从表3中可以明显的看出当叶轮3的叶片增大时，所产生的电压跟流量越大，成正比关系，而该产品的电压越大，代表该产品成熟度越高，所以该产品的叶轮选择为12叶轮。

叶轮3的叶片角度的设计分析

叶轮3的叶片的角度多少是该产品设计中的一个关键技术参数，不同叶轮3的叶片角度的多少直接影响该产品利用管道水力发电的电压大小，通过对不同角度的叶片在0.1MPa，100Ω电阻进行测试，得出数据表4。

表4测试数据(3)

从表4中可以明显的看出当叶轮3的叶片相互角度为30°时，所产生的电压最大，所以该产品的叶轮3的叶片相互角度为30°。

水流发电机使用寿命测试

表5水流发电机使用寿命测试

发电量测试

测试目的：测试发电机与流量、水压存在的对应关系。

测试设备：流量测试机、电池综合测试仪。

表6发电量测试

通过测试结果分析，当流量达到60L/min，水压在0.25Mpa后，该发电装置己处于最大功率状态，发电量趋于平稳。

产品动压测试

测试设备：动压测试机

测试目的：掌握产品正常工作水压范围

表7发电量测试

结果分析：根据测试我司所研发产品最大工作水压为1.1Mpa,现行业标准值为1.04Mpa,符合市场需求。

开关测试

表8开关测试

综上所述，该产品节能环保，有自发电供电、定时控制电磁阀开闭，进行智能自动灌溉，便于推广，成本较低。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。