CN102828882A

CN102828882A - 串列一体式多级水重力水轮机

Info

Publication number: CN102828882A
Application number: CN2011101613841A
Authority: CN
Inventors: 李贵祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明涉及一种串列一体式多级水重力水轮机，主要包括：主要包括：密封罐(1)、导流水斗(2)、密封水导管(3)、弧形密封盖(4)、水斗式水轮机(5)、排水口(6)、补气阀(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、转轴(12)和进水口(13)。串列一体式多级水重力水轮机采用整体高效的结构，将多级串列设置的水轮机设在一个有多个间隔区的密封罐内，每个间隔区都有相对独立的空气腔、进水口和出水口，结构紧凑、高效。密封罐内的水轮机不会使水流原有的动能减少，密封罐入口的水流的动能与密封罐出口的水流的动能是相同的，这是一种依靠水的重力推动的水重力水轮机。

Description

串列一体式多级水重力水轮机

技术领域

本发明涉及一种流体机械领域，特别是一种串列式多级水重力水轮机。

技术背景

现有的水轮机主要以上、下游的压差为动力，以消耗水头的势能、动能为代价的，难以实现多级高效发电，还要拦水筑坝，不但成本高，还远远不能满足人们对能源的需求。

现有技术：本人专利申请号为200910037472.3的“一种不损失动能的水力发电技术”，在上级输水管道与下级输水管道之间，设有多级密封罐，内有空气，上游输水管的水流经入口流入密封罐，穿过密封罐中的空气，经密封罐中的水轮机做功后，落入密封罐的水池中，末级密封罐底的出口与下游输水管连接。由于密封罐内的气压与水压相同，密封罐内的压强与密封罐内的物体无关，因此密封罐内的水轮机不会使水流原有的动能减少。该发明是一种“免费”清洁能源技术，但缺乏部份关键的具体细节，与产品实用化、产业化的要求有一定的距离。

本发明是在该技术原理的基础上，采用整体高效的结构，将多级串列设置的水轮机设在一个有多个间隔区的密封罐内，每个间隔区都有相对独立的空气腔、进水口和出水口，结构紧凑、高效。

发明内容

本发明的目的是提供一种依靠水的重力推动的串列一体式多级水重力水轮机。

本发明是这样实现的：一种串列一体式多级水重力水轮机，主要包括：密封罐(1)、导流水斗(2)、密封水导管(3)、弧形密封盖(4)、水斗式水轮机(5)、排水口(6)、补气阀(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、转轴(12)和进水口(13)，其特征是：密封罐内用2块或2块以上的上隔板和3块或3块以上的下隔板分成3个或3个以上的间隔区，流体可以从一个间隔区的上隔板底部通过，然后进入上、下隔板的夹层，再从下隔板的顶部流入下一个间隔区；每个间隔区内设有1个或1个以上的水斗式水轮机，单个间隔区内的2个或2个以上的水斗式水轮机纵向分布和/或平行分布；密封罐内，处在同一直线上的水斗式水轮机共轴，或者，处在同一直线上的水斗式水轮机的转轴用联轴密封器(11)连接；密封罐一侧的底部或罐体高度的1/4以下位置设有排水口，进水口设在罐体的另一侧，其位置低于下隔板的高度；弧形密封盖与罐体之间设有密封胶圈，弧形密封盖用螺丝或盖锁固定在罐体的开口上，且封住罐体的开口；弧形密封盖的数量与水斗式水轮机的数量相同，弧形密封盖的内弧对着水斗式水轮机的叶片，弧形密封盖与水斗式水轮机的叶片之间的间隙小于5cm；每块下隔板的顶部的一侧设有一个导流水斗，导流水斗的入口与下隔板的顶部连通，导流水斗的出口设在导流水斗的底部或一侧，导流水斗的出口对着水斗式水轮机的叶片；水斗式水轮机的输出轴与罐体连接处设有密封件；密封件主要包括转环、密封座、密封环，密封座设有密封水导孔；密封水导管的入口与导流水斗连接，密封水导管的出口对着密封水导孔；密封罐的每个间隔区靠近罐体底部位置都设有一个补气阀；水斗式水轮机的叶片与上隔板的底部的水平距离在2cm以上。联轴密封器由联轴器和密封套组成，固定在上隔板和下隔板的轴孔中，而且从上隔板和下隔板穿过，用于联接不同间隔区的水轮机及起到防止隔板漏水的作用。若不同间隔区的水轮机共用一条轴，转轴与上隔板和下隔板的连接处也要用密封套密封。

工作原理：水流从进水口流入密封罐，从第一块下隔板的顶部流入密封罐的第一个间隔区的空腔，经导流板或导流水斗，穿越空气落入水斗式水轮机的叶片中，带动水轮机旋转，最后穿越空气落入密封罐第一个间隔区底部的水池中，然后又从第二块下隔板的顶部流入下一级间隔区的空腔。由于水流要漫过下隔板的顶部才进入间隔区的空腔，密封罐的空气不会从下级间隔区的空腔流到上一级间隔区，也不会从进水管道排出，密封罐的排水口水位以上的空气保留在密封罐内。弧形密封盖阻碍水流从水斗流出，使水轮机的一侧保有较多的水，水轮机的另一侧没有水或较少水，由于水与空气的比重不同，水斗式水轮机的两侧重量不同，水轮机依靠水与空气的比重差旋转。由于罐内的气压与水压相同，水轮机各处的压力相同，因此推动水轮机旋转的动力是水与空气的比重差，而不是上游与下游的压差。普通水轮机则是主要以水流上、下游的压力差为动力的。

由于密封罐内的气压与水压相同，密封罐内的压强与密封罐内的物体无关，因此密封罐内的水轮机不会使水流原有的动能减少，密封罐入口的水流的动能与密封罐出口的水流的动能是相同的，水流靠入口与出口的压差流动。因此也可称之为不损失动能的水重力水轮机。

密封罐的罐体设有开口，方便将水轮机装入密封罐，密封罐罐体的开口用弧形密封盖及密封胶圈封住，弧形密封盖及密封胶圈用螺丝或盖锁固定在罐体上。水斗式水轮机出现故障时，可以打开密封盖，对水斗式水轮机及相关组件进行维修。弧形密封盖不但具有密封罐体的作用，还起着挡水的作用，使水斗式水轮机的一侧保有更多的水。

密封罐的罐体用金属材料或塑料制成，弧形密封盖用金属或塑胶或钢化玻璃制成。若弧形密封盖用透明材料制造，还可以通过弧形密封盖观察密封罐内部的情况，也可以在罐体的一侧开观察孔，观察孔用强化玻璃封住。导流板、挡水板、上隔板、下隔板、导流水斗等用金属材料或塑料制成。

由于空气对水有一定的溶解度，特别是水压较高时，空气更易溶入水中排出密封罐外，密封罐内的空气会逐渐减少，因此密封罐内的空气不足时，要从补气阀补充空气，以免水轮机叶片浸入密封罐底部水池的水中，影响水轮机的旋转效率。补气阀除了补充空气的作用外，还可以利用补气阀口清除密封罐内淤积的泥沙。

经补气阀充入密封罐内的空气为普通空气或惰性气体。由于惰性气体难溶于水，因此若充入惰性气体，气体可以在密封罐内保存更长的时间。

正常运转的情况下，水斗式水轮机的叶片与密封罐底部水池的液面有一定的距离，若水轮机的部份叶片浸在密封罐底部的水池中，则会影响水轮机的旋转效率。

水轮机转轴的输出端设有带轮或齿轮，通过链传动机构或带传动机构输出动力。

水轮机转轴的密封很重要，要防止空气从转轴与密封罐的接口处泄漏。密封件设在水轮机输出轴与密封盖的接口处，密封件主要包括转环、密封座、密封环，密封座设有密封水导孔，密封水导孔的孔口向上。密封水导管的进水口与导流板或挡水板连接，将水引到密封座的密封水导孔中。密封环在密封水和密封罐内压的作用下，保持与转环接触，产生密封的效果。

在不考虑沿程损失和弯道损失的前提下，水流经过密封罐及水轮机并不损失压强及动能，水斗式水轮机依靠水与空气的比重差旋转，理论上可以无限增加水斗式水轮机的数量，从而实现不损失动能的多级发电。因此这是一种利用水和空气的比重差推动水轮机的“免费”清洁能源技术。

附图说明

图1、图2、图3为本发明第一实施例结构示意图

图4、图5为本发明第二实施例结构示意图

具体实施方式

下面结合附图及对本发明作进一步描述。

第一实施例

参见图1整体结构平面剖视图，图2整体结构正面平面图，图3水斗式水轮机三维结构示意图。一种串列一体式多级水重力水轮机，主要包括：密封罐(1)、导流水斗(2)、密封水导管(3)、弧形密封盖(4)、水斗式水轮机(5)、排水口(6)、补气阀(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、转轴(12)和进水口(13)，其特征是：密封罐内用2块上隔板和3块下隔板分成3个间隔区，流体可以从一个间隔区的上隔板底部通过，然后进入上、下隔板的夹层，再从下隔板的顶部流入下一个间隔区；每个间隔区内设有2个水斗式水轮机，单个间隔区内的2个水斗式水轮机纵向分布；密封罐内，处在同一直线上的上层水斗式水轮机的转轴用联轴密封器(11)连接；密封罐一侧靠近罐体底部的位置设有排水口，进水口设在罐体的另一侧靠近罐体底部的位置；弧形密封盖与罐体之间设有密封胶圈，弧形密封盖用螺丝或盖锁固定在罐体的开口上，且封住罐体的开口；弧形密封盖分2层，其数量与水斗式水轮机的数量相同，弧形密封盖的内弧对着水斗式水轮机的叶片，弧形密封盖与水斗式水轮机的叶片之间的间隙为0.5cm；每块下隔板的顶部的一侧设有一个导流水斗，导流水斗的入口与下隔板的顶部连通，导流水斗的出口设在导流水斗的底部或一侧，导流水斗的出口对着水斗式水轮机的叶片；水斗式水轮机的输出轴与罐体连接处设有密封件；密封件主要包括转环、密封座、密封环，密封座设有密封水导孔；密封水导管的入口与导流水斗连接，密封水导管的出口对着密封水导孔；密封罐的每个间隔区靠近罐体底部位置都设有一个补气阀；水斗式水轮机的叶片与上隔板的底部的水平距离为20cm；罐体外露出两条转轴的输出端。联轴密封器由联轴器和密封套组成，固定在上隔板和下隔板的轴孔中，而且从上隔板和下隔板穿过，用于联接不同间隔区的水轮机及起到防止隔板漏水的作用。密封罐内的虚线表示水流，空白处为空气。

第二实施例

参见图4侧面结构平面剖视图，图5整体结构正面平面剖视图。一种串列一体式多级水重力水轮机，主要包括：密封罐(1)、导流水斗(2)、密封水导管(3)、弧形密封盖(4)、水斗式水轮机(5)、排水口(6)、补气阀(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、转轴(12)和进水口(13)。密封罐内设有一层水斗式水轮机。其余未述部分，同第一实施例，不再重复。

Claims

1.一种串列一体式多级水重力水轮机，主要包括：密封罐(1)、导流水斗(2)、密封水导管(3)、弧形密封盖(4)、水斗式水轮机(5)、排水口(6)、补气阀(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、转轴(12)和进水口(13)，其特征是：密封罐内用2块或2块以上的上隔板和3块或3块以上的下隔板分成3个或3个以上的间隔区，流体可以从一个间隔区的上隔板底部通过，然后进入上、下隔板的夹层，再从下隔板的顶部流入下一个间隔区；每个间隔区内设有1个或1个以上的水斗式水轮机，单个间隔区内的2个或2个以上的水斗式水轮机纵向分布和/或平行分布；密封罐内，处在同一直线上的水斗式水轮机共轴，或者，处在同一直线上的水斗式水轮机的转轴用联轴密封器(11)连接；密封罐一侧的底部或罐体高度的1/4以下位置设有排水口，进水口设在罐体的另一侧，其位置低于下隔板的高度；弧形密封盖与罐体之间设有密封胶圈，弧形密封盖用螺丝或盖锁固定在罐体的开口上，且封住罐体的开口；弧形密封盖的数量与水斗式水轮机的数量相同，弧形密封盖的内弧对着水斗式水轮机的叶片，弧形密封盖与水斗式水轮机的叶片之间的间隙小于5cm；每块下隔板的顶部的一侧设有一个导流水斗，导流水斗的入口与下隔板的顶部连通，导流水斗的出口设在导流水斗的底部或一侧，导流水斗的出口对着水斗式水轮机的叶片；水斗式水轮机的输出轴与罐体连接处设有密封件；密封件主要包括转环、密封座、密封环，密封座设有密封水导孔；密封水导管的入口与导流水斗连接，密封水导管的出口对着密封水导孔；密封罐的每个间隔区靠近罐体底部位置都设有一个补气阀；水斗式水轮机的叶片与上隔板的底部的水平距离在2cm以上。

2.根据权利要求1所述一种串列一体式多级水重力水轮机，其特征是：经补气阀充入密封罐内的空气为普通空气或惰性气体。

3.根据权利要求1所述一种串列一体式多级水重力水轮机，其特征是：水轮机转轴的输出端设有带轮或齿轮。