一种高效节能发电设备及其发电方法

摘要

本发明公开了一种高效节能发电设备，它包括开设于水坝内的排水通道、设置于排水通道入口端处的防堵装置、顺次设置于水坝右侧的上游发电装置和下游发电装置，排水通道的出口端处连接有三通管，三通管的两个出口端处分别连接有右截止阀和左截止阀，上游发电装置包括机壳、水轮和上游发电机组，机壳的左右侧分别固设有位于水轮两侧的左喷管和右喷管，两个喷管均倾斜向下设置，主轴与上游发电机组之间设置有换热装置；下游发电装置包括排水管、下游发电机组和转轴。本发明的有益效果是：提高发电量、提高发电效率、降低发电成本、充分利用水轮主轴热量。

权利要求

1.一种高效节能发电设备，其特征在于：包括开设于水坝（1）内的排水通道（2）、设置于排水通道（2）入口端处的防堵装置、顺次设置于水坝（1）右侧的上游发电装置（3）和下游发电装置（4），所述排水通道（2）的出口端处连接有三通管（5），三通管（5）的两个出口端处分别连接有右截止阀（6）和左截止阀（7），两个截止阀均设置于排水通道（2）的下方；所述上游发电装置（3）包括机壳（8）、水轮和上游发电机组（9），水轮包括主轴（10）、水轮本体（11）和叶片（12），主轴（10）的两端分别旋转安装于机壳（8）的前后壁上，水轮本体（11）安装于主轴（10）上，叶片（12）沿圆周分布于水轮本体（11）的外边缘上，机壳（8）的左右侧分别固设有位于水轮两侧的左喷管（13）和右喷管（14），两个喷管均倾斜向下设置，左喷管（13）的进水口经左支管（15）与左截止阀（7）的出口端连接，右喷管（14）的进水口经右支管（16）与右截止阀（6）的出口端连接，所述主轴（10）与上游发电机组（9）之间设置有换热装置，换热装置包括铜轴（17）、水箱（18）和铜板（19），铜轴（17）贯穿水箱（18）设置，铜轴（17）的一延伸端与主轴（10）的后端部经联轴器连接，铜轴（17）的另一延伸端与上游发电机组（9）的输入轴经联轴器连接，铜轴（17）的柱面上且绕其圆周方向焊接有多个位于水箱（18）内的铜板（19）；所述机壳（8）内固设有向右倾斜向下的斜板（21），斜板（21）位于水轮的下方，机壳（8）的右侧开设有过水口（22），过水口（22）与斜板（21）的低位处相接；所述下游发电装置（4）包括排水管（23）、下游发电机组（24）和转轴（25），排水管（23）的左端口与过水口（22）连通，排水管（23）的右端口延伸于下游河道内，转轴（25）沿排水管（23）轴向旋转安装于排水管（23）内，转轴（25）上且沿其轴向固设有螺旋片（26），下游发电机组（24）与转轴（25）之间设置有传动装置。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述防堵装置包括空压机（27）、垂向油缸（28）、喇叭管（29）、隔网（30）、出气管（31）和钢架（32），所述喇叭管（29）的小端口固设于排水通道（2）的入口端处，隔网（30）焊接于喇叭管（29）的大端口处，喇叭管（29）的锥面上固设有多个喷嘴（33），喷嘴（33）朝向喇叭管（29）的大端口设置，所述钢架（32）固设于水坝（1）的左侧壁上且位于喇叭管（29）的上方，垂向油缸（28）固设于钢架（32）上，油缸活塞杆的作用端上焊接有圆盘（34），圆盘（34）的右端面上焊接有多个向上倾斜的钢条（35），所述空压机（27）固设于水坝（1）的顶部，出气管（31）的一端口与空压机（27）的出气端经管卡连接，另一端口与喷嘴（33）连接。

3.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述机壳（8）的后侧设置有平台（36），所述上游发电机组（9）和水箱（18）均固设于平台（36）上，所述平台（36）上固设有两个轴承座（37），铜轴（17）的两端分别旋转安装于两个轴承座（37）内，所述平台（36）和机壳（8）的底部均固设有多个固设于地基（38）内的支脚（39）。

4.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述排水管（23）的左端口经法兰盘（40）固设于机壳（8）上，排水管（23）的底部且沿其长度方向固设有多个固设于地基（38）内的支脚（39）。

5.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述排水管（23）内且位于其左右端均焊接有支板（41），两个支板（41）的底部均开设有出水通道（42），所述转轴（25）的两端旋转安装于两个支板（41）之间。

6.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述下游发电机组（24）固设于排水管（23）的顶部，下游发电机组（24）的输入轴贯穿排水管（23）顶部设置。

7.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述传动装置包括主动锥齿轮（43）和从动锥齿轮（44），主动锥齿轮（43）安装于转轴（25）的右延伸端上，从动锥齿轮（44）安装于下游发电机组（24）输入轴的延伸端上，主动锥齿轮（43）与从动锥齿轮（44）啮合。

8.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述水轮本体（11）的圆周方向焊接有多个与叶片（12）相对应的基座（45），每个叶片（12）的底部均焊接有安装板（46），安装板（46）上开设有多个通孔（47），基座（45）上开设有多个与通孔（47）相对应的螺纹孔（48），安装板（46）经螺钉（52）穿过通孔（47）且与螺纹孔（48）螺纹连接固定于基座（45）上，所述叶片（12）的两个端面上均开设有弧形槽（49）。

9.根据权利要求1所述的一种高效节能发电设备，其特征在于：所述水箱（18）的顶部设置有补水阀（50），水箱（18）的底部设置有出水阀（51）。

10.根据权利要求1所述的设备高效节能发电的方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、利用上游河道水进行发电，具体工作步骤为：S11、工作人员打开水坝（1）中的闸门，上游河道中的上游水穿过隔网（30）上的网孔并进入喇叭管（29）内，随后上游水顺次经排水通道（2）、左截止阀（7）、左支管（15）和左喷管（13）流出，流出的上游水喷射到水轮左侧的叶片（12）上，叶片（12）受到倾斜向下的水流冲击后，叶片（12）驱动水轮本体（11）绕自身轴线做逆时针转动，水轮本体（11）带动主轴（10）绕自身轴线做逆时针转动，转动的主轴（10）带动铜轴（17）转动，铜轴（17）带动上游发电机组（9）的输入轴转动，上游发电机组（9）启动后开始发电；

S12、在水轮工作一段周期后，工作人员打开右截止阀（6）并关闭左截止阀（7），上游河道中的上游水穿过隔网（30）上的网孔并进入喇叭管（29）内，随后上游水顺次经排水通道（2）、右截止阀（6）、右支管（16）和右喷管（14）流出，流出的上游水喷射到水轮右侧的叶片（12）上，叶片（12）受到倾斜向下的水流冲击后，叶片（12）驱动水轮本体（11）绕自身轴线做顺时针转动，水轮本体（11）带动主轴（10）绕自身轴线做顺时针转动，转动的主轴（10）带动铜轴（17）转动，铜轴（17）带动上游发电机组（9）的输入轴转动，上游发电机组（9）启动后开始发电，从而实现了利用上游河道水进行发电；

S2、利用上游河道水进行发电，具体工作步骤为：S21、步骤S1中冲击叶片（12）后的水流在重力下掉落于斜板（21）而变成势能较小的下游水，下游水沿着斜板（21）向下流动，下游水向右顺次穿过过水口（22）、左侧的出水通道（42）而进入到排水管（23）内，由于斜板（21）增大了下游水的势能，当带有势能的下游水冲击螺旋片（26）后，螺旋片（26）绕着转轴（25）轴线方向转动，从而带动转轴（25）转动，转轴（25）带动主动锥齿轮（43）转动，主动锥齿轮（43）带动从动锥齿轮（44）转动，从动锥齿轮（44）带动下游发电机组（24）的输入轴转动，下游发电机组（24）启动后开始发电，从而实现了利用下游河道水进行发电；

S22、随着下游水的继续向右流动，下游水穿过右侧的出水通道（42）而排放到下流河道中，完成了整个发电的过程；

S3、隔网的疏通，若观察到进入下游河道内的水流量较小时，则说明隔网（30）的左侧面及其网孔内附着有污泥或生活垃圾，此时只需操作垂向油缸（28）使其活塞杆向下伸出，活塞杆带动圆盘（34）及其上的钢条（35）向下运动，当钢条（35）的顶端头在隔网（30）的左端面上移动时，钢条（35）的顶端头将附着于左端面上的污泥或生活垃圾刮下，同时工作人员打开空压机（27），空压机（27）产出高压气体，高压气体顺次经空压机（27）的出口端、出气管（31）、喷嘴（33）最后喷射到喇叭管（29）内，高压气体进入水产生具有压力的气泡，气泡将附着在隔网（30）网孔内的污泥或生活垃圾向左吹出，操作一段时间后，操作垂向油缸（28）活塞杆缩回，并关闭空压机（27），从而实现了隔网的疏通，从而确保了上游水始终能够顺利进入到排水通道（2）内，确保了上游发电机组（9）和下游发电机组（24）始终不停机，从而极大的提高了发电效率。

说明书

一种高效节能发电设备及其发电方法

技术领域

[0001] 本发明涉及利用山区中的河道水进行发电的技术领域，特别是一种高效节能发电设备及其发电方法。

背景技术

[0002] 水力发电，研究将水能转换为电能的工程建设和生产运行等技术经济问题的科学技术。水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。为实现将水能转换为电能，需要兴
建不同类型的水电站。水力发电系(Hydroelectricpower)利用河流、湖泊等位于高处具有
势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电
机产生电能。利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动，将水能转变为机械能，如果
在水轮机上接上另一种机械(发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为
电能。水力发电在某种意义上讲是水的位能转变成机械能，再转变成电能的过程。

[0003] 在山区地带，尤其是四川多山地方村庄较多，为了给用户输送家庭用电，需要利用山区中的河道进行发电，产生的电即可用于给用户使用。在山区的河道中需先修筑水坝，以
将河道中的水蓄积起来，然后在水坝的下游安装水力发电设备，发电时，打开水坝中的水
闸，河道水进入发电设备中，发电设备将水的势能转换为机械能，再由机械能转换成电能，
从而达到了发电的目的。

[0004] 现有的水力发电设备包括机壳、水轮、发电机组、喷管以及开设于水坝内的排水通道，水轮旋转安装于机壳内，喷管固设于机壳上且其出水口倾斜向下朝向水轮，喷管的另一
端与排水通道的出水口连通，排水通道的进水口与位于水坝左侧的河道连通，排水通道位
于喷管的上方，水轮的主轴与发电机组的输入轴经联轴器连接，水坝内设置有用于切断排
水通道的闸门。发电时，打开闸门，河道中的水顺次经排水通道的入口端、排水通道、排水通
道的出口端、喷管的入口端、喷管和喷管出口端，最后喷射到水轮的叶片，喷出的水流冲击
叶片以使水轮绕着固定方向转动，水轮的主轴转动，主轴带动发电机组的输入轴转动，发电
机组的输入轴带动转子转动，转子在定子内切割磁感线，从而最终达到发电的目的。

[0005] 然而，这种发电设备虽然能够发电，但是实际在应用中仍然存在以下缺陷：1、从喷管喷出的水流始终只能冲击水轮叶片的一面，造成叶片的受冲击面很快的冲蚀损坏，从而
降低了叶片的使用寿命。2、现有的叶片通常是焊接于水轮的本体上的，当任意一个叶片损
坏后，需要将整个水轮更换掉，这无疑是增加了发电成本。3、当河道内的水进入排水通道的
入口端时，若河道中存在较大体积的物体时，容易将排水通道的入口端堵塞住，进而导致无
法进行后续发电，为了解决该问题，会预先在排水通道的入口端处焊接隔网，通过隔网来拦
截大体积的物体，虽然能够防止大体积物体进行到排水通道内，但是隔网长期工作后，其外
表面也会覆盖大量的污泥及生活垃圾，同样会造成隔网堵塞，同样使用一段时间后无法保
证继续发电，由于进入排水通道内的水量减小，进而降低了发电效率。4、冲击叶片后的从叶
片上落下的下游水直接排放到下游河道中，而这部分水仍然具有势能也可以用于进行发
电，然而这部分下游水并没有很好的利用起来，这无疑是没有充分利用水势能，进一步的降
低了发电量。5、水轮的主轴在转动过程中产生大量的热量，热量直接被与其接触的水冷却
掉，而没有充分利用，从而浪费了主轴的热量。因此亟需一种提高发电量、提高发电效率、降
低发电成本、充分利用水轮主轴热量的高效节能发电设备。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高发电量、提高发电效率、降低发电成本、充分利用水轮主轴热量的高效节能发电设备及其发电方法。

[0007] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高效节能发电设备，它包括开设于水坝内的排水通道、设置于排水通道入口端处的防堵装置、顺次设置于水坝右侧的上游发
电装置和下游发电装置，所述排水通道的出口端处连接有三通管，三通管的两个出口端处
分别连接有右截止阀和左截止阀，两个截止阀均设置于排水通道的下方；所述上游发电装
置包括机壳、水轮和上游发电机组，水轮包括主轴、水轮本体和叶片，主轴的两端分别旋转
安装于机壳的前后壁上，水轮本体安装于主轴上，叶片沿圆周分布于水轮本体的外边缘上，
机壳的左右侧分别固设有位于水轮两侧的左喷管和右喷管，两个喷管均倾斜向下设置，左
喷管的进水口经左支管与左截止阀的出口端连接，右喷管的进水口经右支管与右截止阀的
出口端连接，所述主轴与上游发电机组之间设置有换热装置，换热装置包括铜轴、水箱和铜
板，铜轴贯穿水箱设置，铜轴的一延伸端与主轴的后端部经联轴器连接，铜轴的另一延伸端
与上游发电机组的输入轴经联轴器连接，铜轴的柱面上且绕其圆周方向焊接有多个位于水
箱内的铜板；所述机壳内固设有向右倾斜向下的斜板，斜板位于水轮的下方，机壳的右侧开
设有过水口，过水口与斜板的低位处相接；所述下游发电装置包括排水管、下游发电机组和
转轴，排水管的左端口与过水口连通，排水管的右端口延伸于下游河道内，转轴沿排水管轴
向旋转安装于排水管内，转轴上且沿其轴向固设有螺旋片，下游发电机组与转轴之间设置
有传动装置。

[0008] 所述防堵装置包括空压机、垂向油缸、喇叭管、隔网、出气管和钢架，所述喇叭管的小端口固设于排水通道的入口端处，隔网焊接于喇叭管的大端口处，喇叭管的锥面上固设
有多个喷嘴，喷嘴朝向喇叭管的大端口设置，所述钢架固设于水坝的左侧壁上且位于喇叭
管的上方，垂向油缸固设于钢架上，油缸活塞杆的作用端上焊接有圆盘，圆盘的右端面上焊
接有多个向上倾斜的钢条，所述空压机固设于水坝的顶部，出气管的一端口与空压机的出
气端经管卡连接，另一端口与喷嘴连接。

[0009] 所述机壳的后侧设置有平台，所述上游发电机组和水箱均固设于平台上，所述平台上固设有两个轴承座，铜轴的两端分别旋转安装于两个轴承座内，所述平台和机壳的底
部均固设有多个固设于地基内的支脚。

[0010] 所述排水管的左端口经法兰盘固设于机壳上，排水管的底部且沿其长度方向固设有多个固设于地基内的支脚。

[0011] 所述排水管内且位于其左右端均焊接有支板，两个支板的底部均开设有出水通道，所述转轴的两端旋转安装于两个支板之间。

[0012] 所述下游发电机组固设于排水管的顶部，下游发电机组的输入轴贯穿排水管顶部设置。

[0013] 所述传动装置包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮安装于转轴的右延伸端上，从动锥齿轮安装于下游发电机组输入轴的延伸端上，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合。

[0014] 所述水轮本体的圆周方向焊接有多个与叶片相对应的基座，每个叶片的底部均焊接有安装板，安装板上开设有多个通孔，基座上开设有多个与通孔相对应的螺纹孔，安装板
经螺钉穿过通孔且与螺纹孔螺纹连接固定于基座上，所述叶片的两个端面上均开设有弧形
槽。

[0015] 所述水箱的顶部设置有补水阀，水箱的底部设置有出水阀。

[0016] 所述的设备高效节能发电的方法，它包括以下步骤：

[0017] S1、利用上游河道水进行发电，具体工作步骤为：

[0018] S11、工作人员打开水坝中的闸门，上游河道中的上游水穿过隔网上的网孔并进入喇叭管内，随后上游水顺次经排水通道、左截止阀、左支管和左喷管流出，流出的上游水喷
射到水轮左侧的叶片上，叶片受到倾斜向下的水流冲击后，叶片驱动水轮本体绕自身轴线
做逆时针转动，水轮本体带动主轴绕自身轴线做逆时针转动，转动的主轴带动铜轴转动，铜
轴带动上游发电机组的输入轴转动，上游发电机组启动后开始发电；

[0019] S12、在水轮工作一段周期后，工作人员打开右截止阀并关闭左截止阀，上游河道中的上游水穿过隔网上的网孔并进入喇叭管内，随后上游水顺次经排水通道、右截止阀、右
支管和右喷管流出，流出的上游水喷射到水轮右侧的叶片上，叶片受到倾斜向下的水流冲
击后，叶片驱动水轮本体绕自身轴线做顺时针转动，水轮本体带动主轴绕自身轴线做顺时
针转动，转动的主轴带动铜轴转动，铜轴带动上游发电机组的输入轴转动，上游发电机组启
动后开始发电，从而实现了利用上游河道水进行发电；

[0020] S2、利用上游河道水进行发电，具体工作步骤为：

[0021] S21、步骤S中冲击叶片后的水流在重力下掉落于斜板而变成势能较小的下游水，下游水沿着斜板向下流动，下游水向右顺次穿过过水口、左侧的出水通道而进入到排水管
内，由于斜板增大了下游水的势能，当带有势能的下游水冲击螺旋片后，螺旋片绕着转轴轴
线方向转动，从而带动转轴转动，转轴带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮带动从动锥齿轮转
动，从动锥齿轮带动下游发电机组的输入轴转动，下游发电机组启动后开始发电，从而实现
了利用下游河道水进行发电；

[0022] S22、随着下游水的继续向右流动，下游水穿过右侧的出水通道而排放到下流河道中，完成了整个发电的过程；

[0023] S3、隔网的疏通，若观察到进入下游河道内的水流量较小时，则说明隔网的左侧面及其网孔内附着有污泥或生活垃圾，此时只需操作垂向油缸使其活塞杆向下伸出，活塞杆
带动圆盘及其上的钢条向下运动，当钢条的顶端头在隔网的左端面上移动时，钢条的顶端
头将附着于左端面上的污泥或生活垃圾刮下，同时工作人员打开空压机，空压机产出高压
气体，高压气体顺次经空压机的出口端、出气管、喷嘴最后喷射到喇叭管内，高压气体进入
水产生具有压力的气泡，气泡将附着在隔网网孔内的污泥或生活垃圾向左吹出，操作一段
时间后，操作垂向油缸活塞杆缩回，并关闭空压机，从而实现了隔网的疏通，从而确保了上
游水始终能够顺利进入到排水通道内，确保了上游发电机组和下游发电机组始终不停机，
从而极大的提高了发电效率。

[0024] 本发明具有以下优点：

[0025] 1、本发明的主轴与上游发电机组之间设置有换热装置，换热装置包括铜轴、水箱和铜板，铜轴贯穿水箱设置，铜轴的一延伸端与主轴的后端部经联轴器连接，铜轴的另一延
伸端与上游发电机组的输入轴经联轴器连接，铜轴的柱面上且绕其圆周方向焊接有多个位
于水箱内的铜板，上游水顺次经排水通道、左截止阀、左支管和左喷管流出，流出的上游水
喷射到水轮左侧的叶片上，叶片受到倾斜向下的水流冲击后，叶片驱动水轮本体绕自身轴
线做逆时针转动，水轮本体带动主轴绕自身轴线做逆时针转动，转动的主轴带动铜轴转动，
铜轴带动上游发电机组的输入轴转动，上游发电机组启动后开始发电，当铜轴在转动时还
带动铜板转动，铜板搅动水箱内的常温自来水；由于铜轴与水轮的主轴连接，且铜轴的导热
性好，因此主轴上产生的热量传递给导热率高的铜轴上，铜轴再将热量传递给铜板，铜板将
热量传递给自来水，加热后的自来水又可以供工人们日常生活使用，从而充分利用水轮主
轴热量，节省了用燃气加热自来水的能耗。

[0026] 2、本发明的上游发电装置包括机壳、水轮和上游发电机组，水轮包括主轴、水轮本体和叶片，主轴的两端分别旋转安装于机壳的前后壁上，水轮本体安装于主轴上，叶片沿圆
周分布于水轮本体的外边缘上，机壳的左右侧分别固设有位于水轮两侧的左喷管和右喷
管，两个喷管均倾斜向下设置，左喷管的进水口经左支管与左截止阀的出口端连接，右喷管
的进水口经右支管与右截止阀的出口端连接，因此可以在一段发电周期后，切换左截止阀
或右截止阀的启闭，以使河道水从左喷管或右喷管处喷出，从而使叶片的两个端面均能受
到水流的冲击力，相比传统的水轮发电方式，从而有效避免了叶片因始终单面受冲击力而
很快出现冲蚀损坏的现象，极大的延长了叶片的使用寿命。

[0027] 3、本发明水轮本体的圆周方向焊接有多个与叶片相对应的基座，每个叶片的底部均焊接有安装板，安装板上开设有多个通孔，基座上开设有多个与通孔相对应的螺纹孔，安
装板经螺钉穿过通孔且与螺纹孔螺纹连接固定于基座上；当任意一个叶片冲蚀损坏后，可
关闭闸门，然后将拧出已损坏叶片上的所有螺钉，然后在已损坏叶片相对应的基座上安装
上新的叶片，从而实现了叶片的快速更换，相比传统的整体式水轮，一个叶片损坏后而需要
更换整个水轮，从而极大的降低了发电成本。

[0028] 4、本发明的防堵装置包括空压机、垂向油缸、喇叭管、隔网、出气管和钢架，所述喇叭管的小端口固设于排水通道的入口端处，隔网焊接于喇叭管的大端口处，喇叭管的锥面
上固设有多个喷嘴，喷嘴朝向喇叭管的大端口设置，所述钢架固设于水坝的左侧壁上且位
于喇叭管的上方，垂向油缸固设于钢架上，油缸活塞杆的作用端上焊接有圆盘，圆盘的右端
面上焊接有多个向上倾斜的钢条，所述空压机固设于水坝的顶部，出气管的一端口与空压
机的出气端经管卡连接，另一端口与喷嘴连接；通过操作垂向油缸和空压机启动，即可确保
上游水始终能够顺利进入到排水通道内，确保了上游发电机组和下游发电机组始终不停
机，从而极大的提高了发电效率。

[0029] 5、本发明的下游发电装置包括排水管、下游发电机组和转轴，排水管的左端口与过水口连通，排水管的右端口延伸于下游河道内，转轴沿排水管轴向旋转安装于排水管内，
转轴上且沿其轴向固设有螺旋片，下游发电机组与转轴之间设置有传动装置；冲击叶片后
的水流在重力下掉落于斜板而变成势能较小的下游水，下游水沿着斜板向下流动，下游水
向右顺次穿过过水口、左侧的出水通道而进入到排水管内，由于斜板增大了下游水的势能，
当带有势能的下游水冲击螺旋片后，螺旋片绕着转轴轴线方向转动，从而带动转轴转动，转
轴带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮带动从动锥齿轮转动，从动锥齿轮带动下游发电机组
的输入轴转动，下游发电机组启动后开始发电，从而实现了利用下游河道水进行发电；因此
该设备不仅利用了上游水发电，而且还利用了下游水来发电，从而极大的提高了发电量。

附图说明

[0030] 图1为本发明的结构示意图;

[0031] 图2为本发明的主剖视图；

[0032] 图3的图2的A-A剖视图；

[0033] 图4为图3的B-B剖视图；

[0034] 图5为下游发电装置的结构示意图；

[0035] 图6为水轮的结构示意图；

[0036] 图7为叶片与水轮本体的安装示意图；

[0037] 图8为图7中的左视图；

[0038] 图9为图2的I部局部放大视图；

[0039] 图10为图9右视图；

[0040] 图11为图2的II部局部放大视图；

[0041] 图12为本发明实施例二的结构示意图；

[0042] 图中，1-水坝，2-排水通道，3-上游发电装置，4-下游发电装置，5-三通管，6-右截止阀，7-左截止阀，8-机壳，9-上游发电机组，10-主轴，11-水轮本体，12-叶片，13-左喷管，
14-右喷管，15-左支管，16-右支管，17-铜轴，18-水箱，19-铜板，21-斜板，22-过水口，23-排
水管，24-下游发电机组，25-转轴，26-螺旋片，27-空压机，28-垂向油缸，29-喇叭管，30-隔
网，31-出气管，32-钢架，33-喷嘴，34-圆盘，35-钢条，36-平台，37-轴承座，38-地基，39-支
脚，40-法兰盘，41-支板，42-出水通道，43-主动锥齿轮，44-从动锥齿轮，45-基座，46-安装
板，47-通孔，48-螺纹孔，49-弧形槽，50-补水阀，51-出水阀，52-螺钉。

具体实施方式

[0043] 下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

[0044] 实施例一：如图1 11所示，一种高效节能发电设备，它包括开设于水坝1内的排水~
通道2、设置于排水通道2入口端处的防堵装置、顺次设置于水坝1右侧的上游发电装置3和
下游发电装置4，所述排水通道2的出口端处连接有三通管5，三通管5的两个出口端处分别
连接有右截止阀6和左截止阀7，两个截止阀均设置于排水通道2的下方。

[0045] 如图1 4所示，所述上游发电装置3包括机壳8、水轮和上游发电机组9，水轮包括主~
轴10、水轮本体11和叶片12，主轴10的两端分别旋转安装于机壳8的前后壁上，水轮本体11
安装于主轴10上，叶片12沿圆周分布于水轮本体11的外边缘上，机壳8的左右侧分别固设有
位于水轮两侧的左喷管13和右喷管14，两个喷管均倾斜向下设置，左喷管13的进水口经左
支管15与左截止阀7的出口端连接，右喷管14的进水口经右支管16与右截止阀6的出口端连
接，所述主轴10与上游发电机组9之间设置有换热装置，换热装置包括铜轴17、水箱18和铜
板19，铜轴17贯穿水箱18设置，铜轴17的一延伸端与主轴10的后端部经联轴器连接，铜轴17
的另一延伸端与上游发电机组9的输入轴经联轴器连接，铜轴17的柱面上且绕其圆周方向
焊接有多个位于水箱18内的铜板19；所述机壳8内固设有向右倾斜向下的斜板21，斜板21位
于水轮的下方，机壳8的右侧开设有过水口22，过水口22与斜板21的低位处相接。

[0046] 如图1 5所示，所述下游发电装置4包括排水管23、下游发电机组24和转轴25，排水~
管23的左端口与过水口22连通，排水管23的右端口延伸于下游河道内，转轴25沿排水管23
轴向旋转安装于排水管23内，转轴25上且沿其轴向固设有螺旋片26，下游发电机组24与转
轴25之间设置有传动装置。所述排水管23的左端口经法兰盘40固设于机壳8上，排水管23的
底部且沿其长度方向固设有多个固设于地基38内的支脚39，所述排水管23内且位于其左右
端均焊接有支板41，两个支板41的底部均开设有出水通道42，所述转轴25的两端旋转安装
于两个支板41之间，所述下游发电机组24固设于排水管23的顶部，下游发电机组24的输入
轴贯穿排水管23顶部设置，所述传动装置包括主动锥齿轮43和从动锥齿轮44，主动锥齿轮
43安装于转轴25的右延伸端上，从动锥齿轮44安装于下游发电机组24输入轴的延伸端上，
主动锥齿轮43与从动锥齿轮44啮合。

[0047] 如图1、2、9、10、11所示，所述防堵装置包括空压机27、垂向油缸28、喇叭管29、隔网30、出气管31和钢架32，所述喇叭管29的小端口固设于排水通道2的入口端处，隔网30焊接
于喇叭管29的大端口处，喇叭管29的锥面上固设有多个喷嘴33，喷嘴33朝向喇叭管29的大
端口设置，所述钢架32固设于水坝1的左侧壁上且位于喇叭管29的上方，垂向油缸28固设于
钢架32上，油缸活塞杆的作用端上焊接有圆盘34，圆盘34的右端面上焊接有多个向上倾斜
的钢条35，所述空压机27固设于水坝1的顶部，出气管31的一端口与空压机27的出气端经管
卡连接，另一端口与喷嘴33连接。

[0048] 如图3 4所示，所述机壳8的后侧设置有平台36，所述上游发电机组9和水箱18均固~
设于平台36上，所述平台36上固设有两个轴承座37，铜轴17的两端分别旋转安装于两个轴
承座37内，所述平台36和机壳8的底部均固设有多个固设于地基38内的支脚39。

[0049] 如图6 8所示，所述水轮本体11的圆周方向焊接有多个与叶片12相对应的基座45，~
每个叶片12的底部均焊接有安装板46，安装板46上开设有多个通孔47，基座45上开设有多
个与通孔47相对应的螺纹孔48，安装板46经螺钉52穿过通孔47且与螺纹孔48螺纹连接固定
于基座45上，所述叶片12的两个端面上均开设有弧形槽49。

[0050] 所述的设备高效节能发电的方法，它包括以下步骤：

[0051] S1、利用上游河道水进行发电，具体工作步骤为：

[0052] S11、工作人员打开水坝1中的闸门，上游河道中的上游水穿过隔网30上的网孔并进入喇叭管29内，随后上游水顺次经排水通道2、左截止阀7、左支管15和左喷管13流出，流
出的上游水喷射到水轮左侧的叶片12上，叶片12受到倾斜向下的水流冲击后，叶片12驱动
水轮本体11绕自身轴线做逆时针转动，水轮本体11带动主轴10绕自身轴线做逆时针转动，
转动的主轴10带动铜轴17转动，铜轴17带动上游发电机组9的输入轴转动，上游发电机组9
启动后开始发电；当铜轴17在转动时还带动铜板19转动，铜板19搅动水箱18内的常温自来
水，由于铜轴17与水轮的主轴连接，且铜轴17的导热性好，因此主轴10上产生的热量传递给
导热率高的铜轴17上，铜轴17再将热量传递给铜板19，铜板19将热量传递给自来水，加热后
的自来水又可以供工人们日常生活使用，从而充分利用水轮主轴热量，节省了用燃气加热
自来水的能耗；

[0053] S12、在水轮工作一段周期后，工作人员打开右截止阀6并关闭左截止阀7，上游河道中的上游水穿过隔网30上的网孔并进入喇叭管29内，随后上游水顺次经排水通道2、右截
止阀6、右支管16和右喷管14流出，流出的上游水喷射到水轮右侧的叶片12上，叶片12受到
倾斜向下的水流冲击后，叶片12驱动水轮本体11绕自身轴线做顺时针转动，水轮本体11带
动主轴10绕自身轴线做顺时针转动，转动的主轴10带动铜轴17转动，铜轴17带动上游发电
机组9的输入轴转动，上游发电机组9启动后开始发电，从而实现了利用上游河道水进行发
电；因此该发电设备可以在一段发电周期后，切换左截止阀7或右截止阀6的启闭，以使河道
水从左喷管13或右喷管14处喷出，从而使叶片12的两个端面均能受到水流的冲击力，相比
传统的水轮发电方式，从而有效避免了叶片12因始终单面受冲击力而很快出现冲蚀损坏的
现象，极大的延长了叶片的使用寿命；此外，当任意一个叶片12冲蚀损坏后，可关闭闸门，然
后将拧出已损坏叶片上的所有螺钉52，然后在已损坏叶片相对应的基座45上安装上新的叶
片，从而实现了叶片的快速更换，相比传统的整体式水轮，一个叶片损坏后而需要更换整个
水轮，从而极大的降低了发电成本；

[0054] S2、利用上游河道水进行发电，具体工作步骤为：

[0055] S21、步骤S1中冲击叶片12后的水流在重力下掉落于斜板21而变成势能较小的下游水，下游水沿着斜板21向下流动，下游水向右顺次穿过过水口22、左侧的出水通道42而进
入到排水管23内，由于斜板21增大了下游水的势能，当带有势能的下游水冲击螺旋片26后，
螺旋片26绕着转轴25轴线方向转动，从而带动转轴25转动，转轴25带动主动锥齿轮43转动，
主动锥齿轮43带动从动锥齿轮44转动，从动锥齿轮44带动下游发电机组24的输入轴转动，
下游发电机组24启动后开始发电，从而实现了利用下游河道水进行发电；

[0056] S22、随着下游水的继续向右流动，下游水穿过右侧的出水通道42而排放到下流河道中，完成了整个发电的过程；因此该设备不仅利用了上游水发电，而且还利用了下游水来
发电，从而极大的提高了发电量；

[0057] S3、隔网的疏通，若观察到进入下游河道内的水流量较小时，则说明隔网30的左侧面及其网孔内附着有污泥或生活垃圾，此时只需操作垂向油缸28使其活塞杆向下伸出，活
塞杆带动圆盘34及其上的钢条35向下运动，当钢条35的顶端头在隔网30的左端面上移动
时，钢条35的顶端头将附着于左端面上的污泥或生活垃圾刮下，同时工作人员打开空压机
27，空压机27产出高压气体，高压气体顺次经空压机27的出口端、出气管31、喷嘴33最后喷
射到喇叭管29内，高压气体进入水产生具有压力的气泡，气泡将附着在隔网30网孔内的污
泥或生活垃圾向左吹出，操作一段时间后，操作垂向油缸28活塞杆缩回，并关闭空压机27，
从而实现了隔网的疏通，从而确保了上游水始终能够顺利进入到排水通道2内，确保了上游
发电机组9和下游发电机组24始终不停机，从而极大的提高了发电效率。

[0058] 实施例二：如图12所示，一种高效节能发电设备，本实施例与实施例一的区别在于：所述水箱18的顶部设置有补水阀50，水箱18的底部设置有出水阀51，通过补水阀50可向
水箱内补充新的自来水，通过出水阀51可以将经铜轴加热后的自来水排放出来，从而实现
了连续加热水，以及方便了工人取用加热后的自来水。

[0059] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本
文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进
行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围
内。