CN102032089A - 串联式多次水力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串联式多次水力发电系统，设有水渠和若干台水力发电装置，若干台水力发电装置的叶轮间隔排布于水渠中，每个叶轮中心与相应转轴固定连接，每个转轴与相应发电装置加速箱动力输入端连接，转轴为横向式，叶轮旋转面与水流方向平行，每个叶轮半浸没于水中，每个叶轮包括若干叶杆和偶数叶片，叶杆固定连接转轴与叶片，叶片以转轴为中心呈中心对称分布，每个叶片由弧形板和两块挡板组成，水力被若干叶轮逐级利用，实现多次发电，该发电系统较之传统发电装置，在水流量和流速相同情况下，提高了发电量；叶轮所具有的特殊结构，使叶轮对水力的利用率达到最大；水渠进水口比位于水渠上游的构筑物的过流面狭窄，提高了水流流速。

Description

串联式多次水力发电系统
技术领域
本发明涉及一种水力发电装置，尤其是一种将多台发电装置串联、多次利用水力发电的发电系统。
背景技术
水力发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能，首先具有高位能或动能的水推动叶轮旋转，叶轮旋转的转速通过齿轮加速装置转变为高转速，再通过发电机将高速旋转的动能转化为电能。
公知的是水力在叶轮切线方向的分力对叶轮所做的功是推动叶轮旋转的有效功。传统的水力发电机所采用的涡轮式叶轮由于其结构形状的限制使得水力在叶轮切线方向的分力较小，而且传统的水力发电装置对水力只利用一次，因此对水力的有效利用率远远小于100％，也因此要求水具有较高的动能才能达到预期的发电效果。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种串联式多次水力发电系统，该发电系统可以大大提高发电效率和发电量，且结构简单、易于实施。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种串联式多次水力发电系统，设有一条水渠和若干台水力发电装置，若干台水力发电装置的叶轮呈间隔排布于所述水渠中，每个叶轮的中心与相应的转轴固定连接，每个转轴与相应发电装置加速箱的动力输入端连接，所述转轴为横向式，叶轮旋转面与水流方向平行，每个叶轮半浸没于水中，每个所述叶轮包括若干叶杆和偶数个叶片，所述叶杆固定连接转轴与叶片，所述叶片以转轴为中心呈中心对称分布(即叶片两两在一直线上，且在一直线上的两叶片与转轴的距离相等，但叶片的朝向相反，这样能使叶轮的转动时所受阻力最小)，每个所述叶片由弧形板和两块挡板组成，所述弧形板由条形平板弯曲而成，所述弧形板的弧面弯曲方向与叶轮的转动方向一致，所述弧形板与叶杆垂直，所述弧形板的两弧形弯曲的侧边上分别连接有挡板，且挡板与弧形板的弧形弯曲的侧边间相密封，挡板与弧形板垂直，每个所述叶片与转轴间在叶轮径向上存在距离，相邻两弧形板靠近转轴的一端间连接有连接板。叶片的弧形板用于承受流体的推力，叶片的两侧所述挡板和连接板用于集中流体，这样水流方向、叶片受力方向和叶轮转动方向一致，使得叶轮对水力的利用率达到最大。当具有高位能或动能的水进入水渠后，首先推动最上游的叶轮旋转，水流对最上游的叶轮做功完后继续向前流动推动下一个叶轮旋转，实现了对水力的多次利用发电，由此形成了串联式一条龙的多次水力发电系统。
本发明的进一步技术方案是：
每个所述叶轮上的叶片设有六片或八片。叶片为六片或八片时效果最佳。
每个所述叶轮上的相邻叶杆中下部间连接有加强杆。加强杆使叶轮在转动时，叶杆不会振动或晃动，也增加了叶杆的强度。根据杠杆原理，适当加长叶杆长度，可以增强推力。
所述叶轮位于水位之上的部分套设有保护罩，保护罩覆盖叶轮位于水位之上的部分。保护罩可保护叶轮免受风雨侵蚀，并可避免逆风的干扰或反推。
所述水渠的横截面为矩形。
所述水渠的进水口比位于水渠上游的构筑物的过流面狭窄。在流量相同的情况下，减小过流面积，可提高流速。
所述水渠可以建于地面。此种水渠属于土建工程，由地面向下挖土构成。
所述水渠也可以由若干个浮于水面的船舱式单元体构成，相邻所述单元体间相连通，所述水渠固定于水面上，叶轮位于所述单元体中。当地面不适于挖设水渠时，可采用此种形式的水渠。
本发明的有益效果是：由于若干发电装置的叶轮沿水渠呈间隔排布，使得水力可以被若干叶轮逐级多次利用，实现了多次发电，该发电系统较之传统的发电装置，在水流量相同和流速相同的情况下，提高了发电量；由于叶轮上的叶片所具有的特殊结构，使得叶轮对水力的利用率达到最大，提高了发电效率；由于水渠的进水口比位于水渠上游的构筑物的过流面狭窄，提高了水流的流速；且本发明结构简单、易于实施。
附图说明
图1为本发明原理示意图；
图2为本发明所述叶轮结构示意图；
图3为本发明所述叶轮的叶片结构示意图。
具体实施方式
实施例：一种串联式多次水力发电系统，设有一条水渠1和若干台水力发电装置，若干台水力发电装置的叶轮2呈间隔排布于所述水渠中，每个叶轮的中心与相应的转轴3固定连接，每个转轴与相应发电装置加速箱的动力输入端连接，所述转轴为横向式，叶轮旋转面与水流方向平行，每个叶轮半浸没于水中，每个所述叶轮包括若干叶杆21和偶数个叶片22，所述叶杆固定连接转轴与叶片，所述叶片以转轴为中心呈中心对称分布(即叶片两两在一直线上，且在一直线上的两叶片与转轴的距离相等，但叶片的朝向相反，这样能使叶轮的转动时所受阻力最小)，每个所述叶片由弧形板221和两块挡板222组成，所述弧形板由条形平板弯曲而成，所述弧形板的弧面弯曲方向与叶轮的转动方向一致，所述弧形板与叶杆垂直，所述弧形板的两弧形弯曲的侧边上分别连接有挡板，且挡板与弧形板的弧形弯曲的侧边间相密封，挡板与弧形板垂直，每个所述叶片与转轴间在叶轮径向上存在距离，相邻两弧形板靠近转轴的一端间连接有连接板24。叶片的弧形板用于承受流体的推力，叶片的两侧所述挡板和连接板用于集中流体，这样水流方向、叶片受力方向和叶轮转动方向一致，使得叶轮对水力的利用率达到最大。当具有高位能或动能的水进入水渠后，首先推动最上游的叶轮旋转，水流对最上游的叶轮做功完后继续向前流动推动下一个叶轮旋转，实现了对水力的多次利用发电，由此形成了串联式一条龙的多次水力发电系统。
每个所述叶轮上的叶片设有六片或八片。叶片为六片或八片时效果最佳。
每个所述叶轮上的相邻叶杆中下部间连接有加强杆23。加强杆使叶轮在转动时，叶杆不会振动或晃动，也增加了叶杆的强度。根据杠杆原理，适当加长叶杆长度，可以增强推力。
所述叶轮位于水位之上的部分套设有保护罩4，保护罩覆盖叶轮位于水位之上的部分。保护罩可保护叶轮免受风雨侵蚀，并可避免逆风的干扰或反推。
所述水渠的横截面为矩形。
所述水渠的进水口比位于水渠上游的构筑物的过流面狭窄。在流量相同的情况下，减小过流面积，可提高流速。
所述水渠可以建于地面。此种水渠属于土建工程，由地面向下挖土构成。
所述水渠也可以由若干个浮于水面的船舱式单元体构成，相邻所述单元体间相连通，所述水渠固定于水面上，叶轮位于所述单元体中。当地面不适于挖设水渠时，可采用此种形式的水渠。

Claims (8)

1.一种串联式多次水力发电系统，其特征在于：设有一条水渠(1)和若干台水力发电装置，若干台水力发电装置的叶轮(2)呈间隔排布于所述水渠中，每个叶轮的中心与相应的转轴(3)固定连接，每个转轴与相应发电装置加速箱的动力输入端连接，所述转轴为横向式，叶轮旋转面与水流方向平行，每个叶轮半浸没于水中，每个所述叶轮包括若干叶杆(21)和偶数个叶片(22)，所述叶杆固定连接转轴与叶片，所述叶片以转轴为中心呈中心对称分布，每个所述叶片由弧形板(221)和两块挡板(222)组成，所述弧形板由条形平板弯曲而成，所述弧形板的弧面弯曲方向与叶轮的转动方向一致，所述弧形板与叶杆垂直，所述弧形板的两弧形弯曲的侧边上分别连接有挡板，且挡板与弧形板的弧形弯曲的侧边间相密封，挡板与弧形板垂直，每个所述叶片与转轴间在叶轮径向上存在距离，相邻两弧形板靠近转轴的一端间连接有连接板(24)。
2.如权利要求1所述的串联式多次水力发电系统，其特征在于：每个所述叶轮上的叶片设有六片或八片。
3.如权利要求1所述的串联式多次水力发电系统，其特征在于：每个所述叶轮上的相邻叶杆中下部间连接有加强杆(23)。
4.如权利要求1所述的串联式多次水力发电系统，其特征在于：所述叶轮位于水位之上的部分套设有保护罩(4)，保护罩覆盖叶轮位于水位之上的部分。
5.如权利要求1所述的串联式多次水力发电系统，其特征在于：所述水渠的横截面为矩形。
6.如权利要求1所述的串联式多次水力发电系统，其特征在于：所述水渠的进水口比位于水渠上游的构筑物的过流面狭窄。
7.如权利要求1至6之一所述的串联式多次水力发电系统，其特征在于：所述水渠建于地面。
8.如权利要求1至6之一所述的串联式多次水力发电系统，其特征在于：所述水渠由若干个浮于水面的船舱式单元体构成，相邻所述单元体间相连通，所述水渠固定于水面上，叶轮位于所述单元体中。
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