CN101153577A - 高效冲击式水轮发电机 - Google Patents

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刘小平
周德成
孙荣华
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Abstract

本发明公开了一种高效冲击式水轮发电机，属于水力发电机械。为了克服现有水轮发电机对水能的利用效能不充分，在一定枯水季节里难以正常运行发出符合上网要求的电能，本发明在安装于水轮轮轴上的轮毂上，自下而上间隔设有至少两层轮辐，在每层每根轮辐上设有至少2片接受水流冲击的叶片，并使引水装置中的一级和三级分水管成锥形，在二级分水管上安装了水增压装置。本发明用于中小型水力发电，水能利用率提高了20％，经济效益好。

Description

高效冲击式水轮发电机
技术领域
本发明涉及一种以水能为动力的发电装置，具体为一种高效冲击式水轮发电机。
背景技术
现有以水能为动力的水轮发电机，由于安装在水轮轴上接受水流冲击的叶片的形状及其安装位置等的不合理，使得其对水能的利用不够充分，水能浪费大，尤其是一万千瓦以下的水轮发电机，由于其对有限水源的水能的利用率低，使得在一定枯水季节难以正常运转，难以发出符合上网要求的电能，严重影响水电站的效益。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种正常水源情况下能显著提高水轮对水能的利用率，从而增加发电量，在水源流量减少到一定量的所谓枯水季节，能正常运转发出符合上网要求的电能，以提高水电站经济效益的高效冲击式水轮发电机。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，该高效冲击式水轮发电机包括水轮和安装于该水轮外的引水装置和发电装置，所述水轮包括与所述发电装置的转轴连动的轮轴和安装在该轮轴上的具有轮辐的轮毂，其特征是，在所述轮辐上设有接受水流冲击的叶片。由于轮辐可以适当延长，因而就适当增大了水流冲击叶片的力矩。
在所述轮毂上，自下而上间隔一定距离设有至少两层轮辐，在每层每根轮辐上设有至少两片接受水流冲击的叶片。
所述自下而上间隔一定距离设于轮毂上的最下层轮辐最长，向上依次递减。
所述叶片的叶面与地面不垂直。
所述引水装置包括水源导渠和至少两个一级分水管，该两个一级分水管为锥形，其大口径端与水源导渠连接进水，其小口径端出水。
所述每个锥形的一级分水管分成至少两个二级分水管。
所述每个二级分水管分成至少两个锥形的三级分水管，该锥形的三级分水管的大口径端与二级分水管连接进水，其小口径端朝向所述叶片，并导出水流冲向所述叶片。
在所述的二级分水管上安装了水增压装置。
与现有水轮机的曲面叶片通过本身叶柄安装在轮轴周围的轮毂上相比，本发明在轮毂上设置了轮辐，再在该轮辐上间隔设置了按受水流冲击的叶片，由于轮辐可以适当延长，并在轮毂上自下而上安装了至少两层不同长度的轮辐，加之锥形分水管的增压作用，因而在正常相同水源情况下增大了水流冲击叶片的力矩，能显著提高水能的利用率20％，以增加发电量，并且通过分水管导入水流冲击上下不同层次上的长度不同轮辐上的叶片，可以改变水流冲击叶片的力矩，从而获得不同的水利用效能和发电量。又由于一、三级锥形分水管及安装于二级分水管上的水增压装置，有利于增大水压，提高水能利用率，增加发电量，并在一定的枯水期也能够发出合符上网要求的电能，显著提高了水电站的经济效益。
附图说明
图1为本发明剖面结构示意图。
图中：1、发电装置，2、轮轴，3、轮毂，4、引水装置，5、叶片，6、轮辐。
具体实施方式
如图所示，该高效冲击式水轮发电机包括水轮及安装于水轮外的引水装置(4)和发电装置(1)，所述水轮包括与发电装置(1)的转轴连动的轮轴(2)和设置于该轮轴(2)上的具有轮辐(6)的轮毂(3)，所述轮辐(6)间隔设置于轮毂(3)的周围，在轮毂(3)上，自下而上间隔设置了三层轮辐(6)，每层轮辐(6)的长度不一致，最下一层轮辐(6)最长，向上依次递减，在最下一层轮辐(6)上设有4片接受水流冲击的叶片(5)，在其上的每层轮辐(6)上均设有3片接受水流冲击的叶片(5)，叶片(5)的叶面与地面不垂直，其上部向顺时针方向倾斜，即顺着水流冲击的方向倾斜，所述引水装置(4)包括水源导渠和两个一级分水管，该两个一级分水管为锥形，其大口径端与水源导渠连接进水，其小口径端出水，所述每个锥形的一级分水管分成两个二级分水管，每个二级分水管分成三个锥形的三级分水管，该锥形的三级分水管的大口径端与二级分水管连接进水，其小口径端朝向所述叶片(5)，并导出水流冲向所述叶片(5)，在所述的二级分水管上安装了水增压装置。
当需要改变水流冲击的力矩以获得最适水能利用率和发电量时，只需改变三级分水管的小口径端冲击不同层次的轮辐(6)上的叶片(5)即可，当枯水季节水源水流减少到一定量时，或在小水流量启动时，可通过安装在分水管上的水增压装置提高水压，驱动水轮达到所需转速发出合符上网要求的电能，以提高水电站的经济效益。

Claims (8)

1.一种高效冲击式水轮发电机，包括水轮和安装于该水轮外的引水装置(4)和发电装置(1)，所述水轮包括与所述发电装置(1)的转轴连动的轮轴(2)和安装在该轮轴(2)上的具有轮辐(6)的轮毂(3)，其特征是，在所述轮辐(6)上设有接受水流冲击的叶片(5)。
2.根据权利要求1所述的高效冲击式水轮发电机，其特征是，在所述轮毂(3)上，自下而上间隔一定距离设有至少两层轮辐(6)，在每层每根轮辐(6)上设有至少两片接受水流冲击的叶片(5)。
3.根据权利要求1所述的高效冲击式水轮发电机，其特征是，所述自下而上间隔一定距离设于轮毂(3)上的最下层轮辐(6)最长，向上依次递减。
4.根据权利要求1所述的高效冲击式水轮发电机，其特征是，所述叶片(5)的叶面与地面不垂直。
5.根据权利要求1或者4所述的高效冲击式水轮发电机，其特征是，所述引水装置(4)包括水源导渠和至少两个一级分水管，该两个一级分水管为锥形，其大口径端与水源导渠连接进水，其小口径端出水。
6.根据权利要求5所述的高效冲击式水轮发电机，其特征是，所述每个锥形的一级分水管分成至少两个二级分水管。
7.根据权利要求6所述的高效冲击式水轮发电机，其特征是，所述每个二级分水管分成至少两个锥形的三级分水管，该锥形的三级分水管的大口径端与二级分水管连接进水，其小口径端朝向所述叶片(5)，并导出水流冲向所述叶片(5)。
8.根据权利要求7所述的高效冲击式水轮发电机，其特征是，在所述的二级分水管上安装了水增压装置。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication