一种利用河流中水流能量的灌溉装置

本发明涉及一种提灌装置，特别是涉及一种无需电力带动的提灌装置，具体的说是一种利用河流中水流能量的灌溉装置。

背景技术：

水流动能即指河水水平方向的动能，它具有以下特点。相对于其它水利提灌及发电设备，它具有以下优势：

这种新型能源具有绿色、无污染的能量特点，能够产生、传送及应用连续输出能量。

河流中是以雨水为主，而雨水可以进行预报，所以水流动能发电也可以进行防范，以避免不必要的损失。

无坝式水电站相比建水坝发电来说，它不需要高筑的大坝，不会改变水流域的地貌，基本上不会改变整个大坝区域的生态环境，也不需要花费大量的资源与材料，具有廉价、可适应区域广(比如一些河段地势陡峭等都可适用)等优点：

第一、在河两岸，有很多的山丘、沙漠、戈壁等等，这些地区由于没有电力的输入，无法将河水提灌到河岸，因此，农作物和植被的浇灌比较困难。如果将水流动能自助提灌应用于这些地方的灌溉系统中，不仅可以改变河两岸生态环境，还可以将其应用于灌溉农田，如果将这项技术和滴灌技术以及其它的农业灌溉技术结合，这样就可以有很好的经济效益，基本实现灌溉自给自足。

第二、这种灌溉系统组成比较简单，包括水泵、增速系统和支撑结构，水泵在水流能的作用下，直接可以将河水提升到高处蓄水保流。

技术实现要素：

本发明提出一种利用河流中水流能量的灌溉装置，本装置能够克服特殊地区由于没有电力的输入，无法将河水提灌到河岸的不足，本装置能够满足无电力输送区域(如流过沙漠，高山区域的河)的灌溉需求。

为实现上述目的，本发明所述一种利用河流中水流能量的灌溉装置，包括叶片泵以及和叶片泵连接的水管，还包括螺旋桨、第二传动轴、第一传动轴、增速齿轮箱，所述叶片泵的泵轴与增速齿轮箱的齿轮箱输出轴连接，所述增速齿轮箱的齿轮箱输入轴与第一传动轴的一端连接，所述第一传动轴的另一端与第二传动轴连接，所述第二传动轴与螺旋桨连接，所述第一传动轴与第二传动轴通过锥齿换向器连接，所述水管包括抽水管和出水管，所述叶片泵的进水端连接抽水管，叶片泵的出水端连接出水管。

所述锥齿换向器为90°啮合的锥形齿轮副，所述锥形齿轮副中其中一个锥齿轮连接第二传动轴，另一个锥齿轮连接第一传动轴，所述锥齿换向器外部设置有换向器外壳。

所述螺旋桨的桨叶呈30°倾角设置，桨叶设置有10个呈圆周均布，所述锥形齿轮副中其中一个锥齿轮与第二传动轴采用螺旋桨平键连接。

所述第一传动轴连接换向器外壳与增速齿轮箱，所述换向器外壳与增速齿轮箱之间的第一传动轴外部套设有连接套筒；

所述增速齿轮箱外部设置有支撑座，所述支撑座由第一侧支撑和第二侧支撑组成，所述第一侧支撑和第二侧支撑安装于增速齿轮箱的相对应两侧，所述第一侧支撑和第二侧支撑分别呈l型构件，所述增速齿轮箱通过第一侧支撑和第二侧支撑安装于桥式支架上部；所述桥式支架下部与连接套筒连接，换向器外壳与连接套筒的另一端连接。

所述增速齿轮箱内设置有四级直齿轮传动。

所述第二传动轴与水流方向平行设置，且第二传动轴位于水面以下。

所述叶片泵采用小功率高转速泵，叶片泵尺寸小于增速齿轮箱尺寸，所述整个装置重心低于几何中心。

所述增速齿轮箱与第一侧支撑和第二侧支撑的安装面之间用橡胶垫隔开，增速齿轮箱与第一侧支撑和第二侧支撑通过增速齿轮箱螺栓固定。

所述叶片泵采用水平放置，即叶片旋转平面为水平，叶片泵输入轴与增速齿轮箱的输出轴采用锥度配合，保证两个部件装配同轴度。

所述叶片泵通过水泵底座与增速齿轮箱连接，所述叶片泵固定安装于水泵底座上，所述水泵底座为u型底座，所述叶片泵安装于u型底座内，所述水泵底座和增速齿轮箱之间安装有底座橡胶垫。

本发明所述一种利用河流中水流能量的灌溉装置发电原理：河水由高到低流动的时候，它在有势能的同时，还具有动能，一般的水坝发电是靠势能发电，而水流动能提灌及发电采用河水动能抽水和发电的原理，将螺旋桨放入流动的水中，当水流动的时候，水流吹推螺旋桨的叶片转动，将动力传递给锥齿换向器，再由输出轴传出水面，将动力传递给增速齿轮箱，增速齿轮箱带动叶片泵，使其转速与转矩达到输入参数要求，从而带动叶片泵抽水。

本发明所述一种利用河流中水流能量的灌溉装置，其有益效果在于：本装置主要安装在水流流速适中、两岸跨度较小的河流中，只靠水力驱动，无需电力或其他能源驱动，适用在有河流经过且无电力输入的区域，本装置能够用于荒地绿化和农业开发工程，其输送水流是连续的，泵水量很小，能够结合滴灌技术，实现全年寿命连续供水的功能。

附图说明

图1为水流动能提灌装置结构a；

图2为水流动能提灌装置结构b；

图3为水流动能提灌装置安装示意图；

图4为水流动能提灌装置内部结构图；

图5为水流动能提灌装置三维模型；

图6为叶片泵三维模型；

图7为水泵底座三维模型；

图8为水泵底座三视图；

图中：1-螺旋桨、2-连接套筒、3-桥式支架、4-支撑座、4-1-第一侧支撑、4-2-第二侧支撑、5-橡胶垫、6-叶片泵固定螺栓、7-叶片泵垫片、8-叶片泵弹垫、9-叶片泵、10-增速齿轮箱、11-连接套筒固定螺栓、12-连接套筒垫片、13-连接套筒弹垫、14-外壳固定螺栓、15-外壳垫片、16-外壳弹垫、17-外壳螺母、18-换向器外壳、19-水泵底座、20-水泵支撑坐垫、21-叶片泵平键、22-底座橡胶垫、23-第一传动轴、24-锥齿换向器、25-第二传动轴、26-螺旋桨平键。

具体实施方式

实施例1

本发明所述一种利用河流中水流能量的灌溉装置，包括叶片泵9以及和叶片泵9连接的水管，还包括螺旋桨1、第二传动轴25、第一传动轴23、增速齿轮箱10，所述叶片泵9的泵轴与增速齿轮箱10的齿轮箱输出轴连接，所述增速齿轮箱10的齿轮箱输入轴与第一传动轴23的一端连接，所述第一传动轴23的另一端与第二传动轴25连接，所述第二传动轴25与螺旋桨1连接，所述第一传动轴23与第二传动轴25通过锥齿换向器24连接，所述水管包括抽水管和出水管，所述叶片泵9的进水端连接抽水管，叶片泵9的出水端连接出水管。

所述锥齿换向器24为90°啮合的锥形齿轮副，所述锥形齿轮副中其中一个锥齿轮连接第二传动轴25，另一个锥齿轮连接第一传动轴23，所述锥齿换向器24外部设置有换向器外壳18。

所述螺旋桨1的桨叶呈30°倾角设置，桨叶设置有10个呈圆周均布，所述锥形齿轮副中其中一个锥齿轮与第二传动轴25采用螺旋桨平键26连接。

所述第一传动轴23连接换向器外壳18与增速齿轮箱10，所述换向器外壳18与增速齿轮箱10之间的第一传动轴23外部套设有连接套筒2；

所述增速齿轮箱10外部设置有支撑座4，所述支撑座4由第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2组成，所述第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2安装于增速齿轮箱10的相对应两侧，所述第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2分别呈l型构件，所述增速齿轮箱10通过第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2安装于桥式支架3上部；所述桥式支架3下部与连接套筒2连接，换向器外壳18与连接套筒2的另一端连接。

所述连接套筒2通过连接套筒固定螺栓11、连接套筒垫片12、连接套筒弹垫13与增速齿轮箱10连接。

所述增速齿轮箱10内设置有四级直齿轮传动。

所述第二传动轴25与水流方向平行设置，且第二传动轴25位于水面以下。

所述叶片泵9采用小功率高转速泵，叶片泵9尺寸小于增速齿轮箱10尺寸，所述整个装置重心低于几何中心。

所述增速齿轮箱10与第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2的安装面之间用橡胶垫5隔开，增速齿轮箱10与第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2通过增速齿轮箱螺栓固定。

所述叶片泵9采用水平放置，即叶片旋转平面为水平，叶片泵9输入轴与增速齿轮箱10的输出轴采用锥度配合，保证两个部件装配同轴度。

所述叶片泵9通过水泵底座19与增速齿轮箱10连接，所述叶片泵9固定安装于水泵底座19上，所述水泵底座19为u型底座，所述叶片泵9安装于u型底座内，所述水泵底座19和增速齿轮箱10之间安装有底座橡胶垫22。

所述叶片泵9与水泵底座19之间设置有水泵支撑坐垫20。

本装置的使用过程为：

首先，将螺旋桨1深入水面以下，利用水流的动能，带动螺旋桨1叶片转动，叶片将力矩传递到锥齿轮换向器2的输入轴，经过锥齿换向器2改变力矩旋转方向，然后将力矩从输出轴传至增速齿轮箱10的输入轴，再通过增速齿轮箱10的输出轴将小扭矩力矩传递给叶片泵9；最后，在叶片泵9高速旋转的情况下，将河流中的水从河中抽入高处，保证其具有能够向高扬程的山上供水的能力。由于水流速度比较慢，螺旋桨1轴端的特点为大扭矩，低转速，经过增速齿轮箱10的变力矩，变转速，输出轴端为小扭矩、高转速，在输出轴端连接叶片泵9。

本发明所述一种利用河流中水流能量的灌溉装置安装在桥式支架3上面，螺旋桨1入水部位位于河流的中心部位，保证河水流动速度满足2m/s-10m/s，以满足系统所需水流动能；在获得河流中所需动能后，水流动能灌溉系统将系统的机械能转换为水的势能，通过水管来输送至河边，水路铺设在桥式支架3上面。

为保证水流能提灌装置工作稳定，在增速齿轮箱10的左右两侧用第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2固定，其固定方式采用六个m10×16支撑座螺栓固定，在第一侧支撑4-1和第二侧支撑4-2与增速齿轮箱10之间用橡胶垫5隔开，作为减震。

在水泵底座19和增速齿轮箱10之间用底座橡胶垫22隔开，起到减震作用，叶片泵9安装在水泵底座19上面，叶片泵9进水口和出水口分别与水泵底座19的两个法兰盘对正，保证其同心度，在叶片泵9和水泵底座19安装面之间设置叶片泵弹垫18，叶片泵9通过叶片泵固定螺栓6、叶片泵垫片7、叶片泵弹垫8安装于水泵底座19上，即保证其抽水的密封性，也确保其具有一定的减震作用。

水泵底座19与增速齿轮箱10之间用八个m10×16的紧固螺栓连接。

叶片泵9水平放置，输入泵轴与增速齿轮箱10的输出轴采用叶片泵平键21连接，叶片泵9输入泵轴与增速齿轮箱10输出轴的同心度。

水泵底座19为槽型结构件，安装叶片泵9的两个法兰盘的同心度根据叶片泵9的进水口和出水口的零件机械特性要求而定，在两个法兰盘和底部分别开5个减重方孔。

该装置主要安装在水流流速适中、两岸跨度较小的河流中，只靠水力驱动，无需电力或其他能源驱动，适用在有河流经过且无电力输入的区域，该装置可用于荒地绿化和农业开发工程，其输送水流是连续的，泵水量很小，可以结合滴灌技术，实现全年寿命连续供水的功能。