CN101900066A - 弧箱水轮发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弧箱水轮发电装置，是将一个周边设有多个排列均匀，开口朝圆心之外的弧箱的弧箱水轮，架空在支架体之上，并用一引水渠道，将水源引至弧箱水轮之上，将其出口设置在弧箱水轮顶端。当水从出口中落下，进入可旋转的弧箱水轮顶端边沿的弧箱之中，因水之重力，促使水轮朝着弧箱弧度侧边的下方旋转，于是第二个弧箱即被旋至引水渠道出口之下，又被灌满了水，加速了弧箱水轮的旋转，随着第三、第四……个弧箱被继续灌满了水，并时时产生出数个弧箱重叠水之重力，使水轮逐步达到惯性恒定的旋转动能，带动发电机发出电能。

Description

弧箱水轮发电装置
技术领域：
本发明涉及发电领域，具体涉及一种小水力发电事业的弧箱水轮发电装置。
背景技术：
弧箱水轮发电装置，是发明人在生产浮力发电动能装置的过程中，发现并经试验成功，利用重叠水箱中的水自然下垂之重力，促使浮力发电中的浮箱水轮反转，产生与其它水轮数倍的旋转动力而发明的另一种新型的弧箱水轮发电动能装置。
发明内容：
本发明的目的在于：改变现有世界水力发电现状，将现有复杂的依靠占地修水库储能提高水位获得的高差水能冲力而产生的水轮机发电装置，改变成极为简单的利用重叠水箱中的水的自然下垂之重力，而产生的弧箱水轮发电装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：利用重叠水箱中的水的自然下垂之重力，作为动力能源，具体采用一种全新型的弧箱水轮发电装置，是由引水渠道，支架体，弧箱水轮，水轮中轴，动力传动系统与发电设施、设备所构成。
本发明所述的引水渠道是利用山间长流不断，其流量是每秒钟能达0.3立方米以上，其落差3米以上的小渠流都可以作为本发明的动力能源。具体是根据渠流的落差高度用引水渠道将水源引至弧箱水轮顶上。
本发明所述的支架体，高度约为架空的引为渠道出口底端的一半，位置在引水渠道出口正下方的两侧，专为承抬、架空弧箱水轮而设置的支架体或支架台。
本发明所述的弧箱水轮是本发明的实施核心，是一个有中轴孔的圆盘架体，在架体的周边设置有多个均匀排列、开口朝圆心之外的弧形箱体，它与圆盘架体合成为一个整体的弧箱水轮、用中轴穿过，安装在引水渠道出口下方两侧支架体上的轴承座上，成为一个可旋转的立式架空的弧箱水轮。
本发明所述的中轴，是用于穿越、固定弧箱水轮的中轴，其一端被固定在一侧支架体上的轴承座上，另一端侧穿过另一侧支架体上的轴承座，直接进入设置在旁边的发电机房内，将动力传递给发电机的中轴。
本发明所述的动力转动系统，是将中轴传递过来的旋转之圈数，根据发电机的旋转圈数之要求，予以加速变更的传动系统，它也包括变速箱变速。
本发明所述的发电设施、设备，是发电所需的常规设备与构件，它包括发电机房、发电机与变电、输电系统。
本发明的动能基本原理是，利用重叠水箱中的水的自然落下之重力，作为动力之能源。是在一个被架空可旋转的弧箱水轮的顶端，设置一个引水渠道出口，当水从出口处落下，进入弧箱水轮顶端边沿的弧箱之中，因水之重力，促使水轮朝着弧箱弧度侧边的下方旋转，于是第二个弧箱即被旋至引水渠道出口之下，又被灌满了水，加速了弧箱水轮的旋转，随着第三、第四……个弧箱被继续灌满了水，由于本弧箱水轮上的弧形箱体的外部出口，在水平线上平行前一个弧形箱体的底部，由此当数个弧箱被灌满水之后，第一个弧箱中的水仍然存留在浮箱之中，直到这一弧箱被转至水轮底部时，其中的水才自然向下流出。因而这一弧箱水轮将时时产生着多个重叠弧箱水之重力，促使弧箱水轮成惯性恒定的旋转，带动发电机发出电能。
附图说明：
图1是本发明的弧箱水轮侧立面外观图。
图2是本发明的弧箱水轮前向立面图。
图3是图2中A-A剖面图，它展示了弧箱水轮的内部结构。
图4是本发明的一个直径为6米以上的弧箱水轮发电装置的整体俯视平面图
图5是图4中的弧箱水轮发电装置的B-B剖立面图。
在图中，1弧箱水轮整体、2弧箱水轮周边的弧形箱体也即为弧箱、3中轴、4轴承座、5支架体、6引水渠道、7水轮外罩箱体、8发电机房、9流水槽道、10大皮带轮、11动力传动系统、12飞轮盘、13发电机。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作更详细说明：
图1、2、3是本发明的核心构件——弧箱水轮的结构图，在图3中可以清楚地看到，弧箱水轮1、是一个边沿设置有开口朝外均匀分布的多个弧形箱体2的大圆盘体，由于弧箱2的结构特征是在其弧度开口的项端在水平线时，正处于前一个弧箱里侧的底端(见图3)，这就是说，当可旋转的立式弧箱水轮的顶端，有一固定的出水口时，水从弧箱水轮顶端往下灌进顶端弧箱，随着水的重力，弧箱水轮开始朝着弧箱弧度的一侧下方旋转，第二个弧箱口又正处顶部出水口之下，也即被水灌进，加大了水的重力，即加快了弧箱水轮的旋转力度，随着第三、第四……个被水继续灌进，而这时第一个被灌进水的弧箱中的水却仍被继续留在弧箱之中，成为重叠重力继续带动着水轮旋转，直至这一弧箱被转至水轮底部时，其中的水才开始自然往下流出，因而弧箱水轮在整个的旋转过程中，其整个水轮侧边，约有三分之一的弧箱是时时被水填满，使这一水轮在重叠水箱中的水的下垂重力之下，产生着巨大的成惯性的恒定旋转动能，由中轴传递给发电机构，发出电能。
图4、图5是本发明的一个直径为6米以上的弧箱水轮发电站的简易结构图，在图中，引水渠道6被架在了弧箱水轮的项端，当水从引水渠道口中流出时，逐步灌入弧箱水轮中的每一个弧箱2，促使水轮成惯性恒定旋转，使中轴带动大皮带轮10旋转，也带动了动力传动系统11，飞轮12，最终带动发电机13发出电能。
以上的结构中，弧箱中的水量是恒定的，因而其转速与力量也是均衡的，其发电能量也就是恒定可靠的。在此我们再计算一下这一发明的发电能量究竟有多大。现根据水渠高差及流量来设置弧箱水轮和计算其发电量如下：
其一，计算水渠高差3米，流量每秒为0.3立方米的弧箱水轮发电装置的发电能量。
设定，弧箱水轮直径为3米，宽度0.6米，弧箱深度为0.24米。
①第一步先计算弧箱水轮三分之一弧箱的储水能量。
1.52×3.14-1.262×3.14×0.6×0.33＝0.411m3
②计算水轮功率，注，由于根据测试，3米直径的弧箱水轮，在水重力为0.1吨至满负荷旋转时，其转速均为每分钟25转，那么每2.4秒钟为一转。而以上0.411m3是弧箱水轮三分之一的储水能量，也即是每分钟转20圈的每秒钟的需水量，而每分钟如转25圈，那么，这一浮箱水轮每秒钟的需水量却是0.513m3，但在本设定中，其渠流的每秒钟流量只有0.3m3，因而在本次的计算中每秒钟的流量只能为0.3m3，其弧箱水轮三分之一的储水量只能是0.24m3(因为转速提高了，每秒钟的流水量不再是水轮三分之一的存水量)，这一数据也就是本计算式中水的下垂之重力，计算功率是：
240×9.8×1.26×2×3.14×25/60＝7742W
此数为每分钟的功率需×60分＝464528W
再乘以发电损耗系数0.75＝348KW
以上数据说明只要有一处高差超过3米，流量每秒钟为0.3立方米的小溪流，利用简单的弧箱水轮发电装置，即可以满足一个小村庄的用电需求量。
其二，高差为10米，流量每秒钟为30m3水流的发电量计算。
设定，弧箱水轮直径为10米，弧箱宽度为3米，弧箱深度为1米，经测试这一水轮转速每分钟为20转。
①计算弧箱水轮三分之一弧箱的储水量。
52×3.14-42×3.14×3×0.333＝28.2m3
②计算水轮功率(力距为4米，转速为20/60)
28200×9.8×4×2×3.14×0.333＝2311740W
乘以60分钟＝138704kw
③计算每小时发电量
138704×0.75＝104028KW
在这一式题中，由于渠水流量已超过每秒钟所需的28.2m3流量，因此可按需水量计算，这一流量的水渠，用弧箱水轮发电装置可产生10万千瓦时的发电能量。
其三，如果水渠流的高差超过20米，每秒钟的流量超过100m3，那么利用本弧箱水轮发电装置，即可获得超过世界上最大水轮机组单机发电量70万千瓦时的发电量！
综上所述，本弧箱水轮发电装置，是依靠水在弧箱水轮中的停留，产生自然落下重叠之重力，带动水轮旋转发出电能，它不再需要高差流水的冲力，也不需要太大的水量，相比之下，这一弧箱水轮发电装置，要比同一发电量的水轮机发电装置，要节约数十倍的流水量，并且造价将大幅度地下降，它的出现必将为人类开创出一个弧箱水轮发电事业的新时代。

Claims (7)

1.一种弧箱水轮发电装置，其特征在于：利用重叠箱体水量的自然下垂之重力作为动力能源，是由引水渠道，弧箱水轮，中轴，支架体，流水槽道，动力传动系统及发电设施设备所构成。
2.根据权利要求1所述的弧箱水轮发电装置，其特征在于：所述的利用重叠箱体水量的自然下垂之重力作为动力能源，是在水连续不断落在可旋转的弧箱水轮顶上时，水轮在旋转中逐步将水储存在水轮周边均匀排列的多个弧箱之中，直至存水箱转至水轮底部时，水才自然流水，由此水轮一侧时时重叠着多个存水弧箱，加大了水轮的旋转动能。
3.根据权利要求1所述的弧箱水轮发电装置，其特征在于所述的引水渠道，是连接水源架空在弧箱水轮之上，其出水口设在弧箱水轮顶部的引水渠道。
4.根据权利要求1所述的弧箱水轮发电装置，其特征在于：所述的弧箱水轮，是一个有中轴孔的圆盘架体，并是一个在圆盘架体周边设置有多个均匀分布开口朝圆盘圆心之外，专门承接由上下来之水的弧形箱体的弧箱水轮。
5.根据权利要求1所述的弧箱水轮发电装置，其特征在于所述的弧箱水轮是由中轴穿过，由中轴架空在支架体之上，引水渠道之下的弧箱水轮。
6.根据权利要求1所述的弧箱水轮发电装置，其特征在于：所述的的中轴，是将弧箱水轮的旋转扭力传递给动力传动系统与发电机的中轴。
7.根据权利要求1所述的弧箱水轮发电装置，其特征在于所述的支架体是专门用于架空弧箱水轮的支架体或是支架台。
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