CN103939257B

CN103939257B - 水轮发电机组

Info

Publication number: CN103939257B
Application number: CN201410180014.6A
Authority: CN
Inventors: 苏新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN103939257A

Abstract

本发明公开了一种水轮发电机组，通过设置密封导流仓（3），将水源通过密封水槽（2）引入到密封导流仓（3）内，作用在水轮（5）的一侧，使水轮（5）转动，带动发电机发电，通过翻板（20）加长水轮（5）一侧的力矩，使水轮（5）转动的力加大，与现有技术相比，本发明也是利用大自然或者人造的水源，只要有水的落差即可，也无需建坝增压，无需庞大的基础建设，只需要用管道引来高水位的水源，几乎没有水的势能损耗，使水的势能利用率最大化，极大的提高了水能的利用率，对现有的河流、水库、湖泊只需要投资建设规模很小就可以进行利用，极大的提高了水能的利用率，本发明具有成本低，维护简单，投资小效率高的特点。

Description

水轮发电机组

技术领域

本发明涉及一种发电机组，尤其是一种水轮发电机组。

背景技术

电力工业和我们的生活和工作息息相关，在经济高速发达的今天，我们的工作和生活更是离不开电力这种能源，发电的过程就是将另外一种能源转变为电能的过程，水利发电就是其中的一种，水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力，以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，供人们使用廉价又无污染的电力，而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处，从而回复高位水源，水利发电一般建有水坝，将水轮发电机组建在坝内的厂房内，利用水坝上下游的落差，将水的势能在水道内变成动能，冲击水轮机叶片转动，再带动发电机组发电，目前，节能、环保、高效机组已成为发电设备产品的发展方向，水利发电由于不污染环境，倍受人们的喜爱，但是目前的水轮发电机组不能充分的利用水的势能，大量的水冲击水轮机叶片后很快的流失，水的势能的利用率很低，往往只有20%～30%，为了满足大容量水力发电设备工作的连续性，往往需要建筑大坝来储蓄足够量的水源，基础建设投资大，大坝以下水流侵蚀加剧，影响河流的变化，下游肥沃的冲积土因冲刷而减少，对动植物也有很大的影响，等中国发明专利CN101787949A公开了一种“侧面进水式水轮发电机组”，其发电机水轮为侧面进水轮，利用大自然的、人造的水源，只要有水的落差，无需建坝增压，无需庞大的基础建设，只需要用管道将流水引入到侧面的进水槽中，可以比较高效的利用现有的水资源来发电，这种“侧面进水式水轮发电机组”，虽然可以比较高效的利用水源的落差来发电，但是水进入到侧面的进水槽中后随着水轮的转动也容易流失，效率还不太高，同时水的冲击力不够大，水轮机的转动的力量也不够大，无法发出足够的电力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水轮发电机组，也是利用大自然或者人造的水源，只要有水的落差，也无需建坝增压，无需庞大的基础建设，只需要用管道引来高水位的水源，并且几乎没有水的势能损耗，可以极大的提高利用水的势能来发电的利用率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：包括设有进水口和出水口的仓体，其特征在于：进水口与出水口之间设有水轮（5），进水口设于水轮（5）的上方，出水口设于水轮（5）的下方，所述的水轮（5）呈一圆柱状的轮体，轮体外缘由水轮侧挡板（7）和水轮侧挡板（7）之间的水轮外圈隔仓板（6）构成环绕的蜂窝状的槽，进水口通过一段封闭水槽（2）与水轮（5）相连接，并且连接处设有密封导流仓（3），该密封导流仓（3）由密封导流仓侧板（12）和导流板（8）构成泄水甬道，该泄水甬道的导流板（8）呈渐近状延伸到水轮（5）的下部，在密封导流仓侧板（12）靠近水轮（5）的一侧为半圆形，其半圆形的直径与水轮侧挡板（7）的外径相适配，或者小于水轮侧挡板（7）的外径，密封导流仓侧板（12）夹在水轮侧挡板（7）的外侧，在密封导流仓（3）的顶端设有排气阀（4）。

作为上述技术方案的改进方案，在所述的水轮侧挡板（7）的外侧周围与密封导流仓侧板（12）的接缝处设有若干连成串的水密封装置（30），所述的水密封装置（30）为扇形，在水密封装置（30）的底端设有扇形盖板（34），在扇形板（34）的周围设有折边（33），在侧面的折边（33）的后端设有凸台（32），在凸台（32）的上方设有连接板（31），在连接板（31）的内侧设有挡水板（35）

或者在所述的水轮侧挡板（7）的外侧周围与密封导流仓侧板（12）的接缝处设有若干连成串的水密封装置（30），所述的水密封装置（30）为扇形，在水密封装置（30）的底端设有扇形连接板（31），在扇形连接板（31）的两侧设有折边（33），在的折边（33）的下端设有喇叭口（36），在两侧折边（33）的上端设有扇形盖板（34），在扇形连接板（31）上设有进水缝（37），在进水缝（37）的内侧设有进水缝夹边（38）。

作为进一步改进，在所述的水轮外圈隔仓板（6）的顶端设有铰链轴（19），在铰链轴（19）上设有翻板（20），在所述的翻板（20）的前端及两侧设有护板（26），在两侧的护板（26）上设有门轴（27），在门轴（27）上设有接力门（28），与之对应的在接力门（28）下方的翻板（20）上设有接力门孔（29），在翻板（20）的侧面设有冲击弧形板（42），在翻板（20）铰链轴（19）上设有翻转机构。

作为又进一步改进，在所述的水轮（5）的另一侧设有蓄水仓（11），在蓄水仓（11）内设有连接泄水甬道的泄水坡道（14），在泄水坡道（14）末端设有泄水坡道弧形板（15），在泄水坡道弧形板（15）上方的蓄水仓（11）内设有副水轮（16），在副水轮（16）的一侧设有连接副水轮（16）的水泵（17），在水泵（17）上设有水泵管（18），水泵管（18）的另一端联通到水轮（5）上端的密封导流仓（3）内，在泄水甬道的下方设有泄水甬道支撑墙（9），在泄水甬道支撑墙（9）的下方设有排水口（10），在排水口（10）上设有排水闸门（40），在密封水槽（2）上设有进水闸门（39）。

或者在所述的密封导流仓（3）的顶端设有联通到水轮（5）上端的高水位引水管（48），在泄水甬道的下方设有泄水甬道支撑墙（9），在泄水甬道支撑墙（9）的下方设有排水口（10），在排水口（10）上设有排水闸门（40），在密封水槽（2）上设有进水闸门（39）。

所述的翻转机构为在所述的铰链轴（19）的外端设有轴连杆（21），在轴连杆（21）的另一端设有拉绳（22），在拉绳（22）的另一端设有拉杆（23），在拉杆（23）的中间设有固定在水轮侧挡板（7）上的拉杆轴（24），在水轮（5）轴的外侧设有凸轮（25）。

或者所述的翻转机构为在所述的水轮外圈隔仓板（6）底部的水轮（5）上设有伸缩缸体（41），伸缩缸体（40）的另一端连接在翻板（20）的后端。

或者所述的翻转机构为在所述的水轮外圈隔仓板（6）之间设有隔板（43），在翻板（20）的另一端设有副门孔（47），在设有冲击弧形板（42）一侧的副门孔（47）的两侧设有副护板（44），在副护板（44）上设有副门轴（45），在副门轴（45）上设有副门（46）。

本发明通过设置密封导流仓，将水源通过密封水槽引入到密封导流仓内，作用在水轮的一侧，使水轮转动，带动发电机发电，对做功后的尾水进行二次利用，带动水泵将常压水变成高压水，冲击水轮后再对密封导流仓内的水进行增压，加大水对水轮的驱动力，通过翻板加长水轮一侧的力矩，使水轮转动的力加大，与现有技术相比，本发明也是利用大自然或者人造的水源，只要有水的落差即可，也无需建坝增压，无需庞大的基础建设，只需要用管道引来高水位的水源，进入到密封导流仓内，迫使水轮转动做功，几乎没有水的势能损耗，使水的势能利用率最大化，极大的提高了水能的利用率，对现有的河流、水库、湖泊只需要投资建设规模很小就可以进行利用，本发明具有成本低，维护简单，投资小效率高的特点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1A—A剖面的结构示意图。

图3为图1密封导流仓的结构示意图。

图4为本发明实施例2的结构示意图。

图5为本发明实施例3的结构示意图。

图6为图5中水轮外侧的结构示意图。

图7为本发明实施例4的结构示意图。

图8为本发明实施例5的结构示意图。

图9为图8中水密封装置的结构示意图。

图10为本发明实施例6的结构示意图。

图11为图9的后视结构示意图。

图12为图10的剖视结构示意图。

图13为本发明实施例7的结构示意图。

图14为本发明实施例8的结构示意图。

图15为本发明实施例9的结构示意图。

图16为本发明实施例10的结构示意图。

图17为图16中翻板本的结构示意图。

图18为本发明实施例11的结构示意图。

图中所示：1为挡水墙，2为密封水槽，3为密封导流仓，4为排气阀，5为水轮，6为水轮外圈隔仓板，7为水轮侧挡板，8为导流板，9为泄水甬道支撑墙，10为排水口，11为蓄水仓，12为密封导流仓侧板，13为水轮支架，14为泄水坡道，15为泄水坡道弧形板，16为副水轮，17为水泵，18为水泵管，19为铰链轴，20为翻板，21为轴连杆，22为拉绳，23为拉杆，24为拉杆轴，25为凸轮，26为护板，27为门轴，28为接力门，29为接力门孔，30为水密封装置，31为连接板，32为凸台，33为折边，34为扇形盖板，35为挡水板，36为喇叭口，37为进水缝，38为进水缝夹边，39为进水闸门，40为排水闸门，41为伸缩缸体，42为冲击弧形板，43为隔板，44为副护板，45为副门轴，46为副门，47为副门孔，48为高水位引水管。

具体实施方式

实施例1：参照图1～图3，为本发明实施例1的结构示意图，包括设有进水口和出水口的仓体，进水口与出水口之间设有水轮5，进水口设于水轮5的上方，出水口设于水轮5的下方，所述的水轮5呈一圆柱状的轮体，轮体外缘由水轮侧挡板7和水轮侧挡板7之间的水轮外圈隔仓板6构成环绕的蜂窝状的槽，进水口通过一段封闭水槽2与水轮5相连接，并且连接处设有密封导流仓3，该密封导流仓3由密封导流仓侧板12和导流板8构成泄水甬道，该泄水甬道的导流板8呈渐近状延伸到水轮5的下部，在密封导流仓3的顶端设有排气阀4所述的密封导流仓侧板12靠近水轮5的一侧为半圆形，其半圆形的直径小于水轮侧挡板7的外径，密封导流仓侧板12夹在水轮侧挡板7的外侧，水轮发电机组的轮轴固定在水轮支架13上，封闭水槽2的下端设有挡水墙1既可以支撑封闭水槽2，也可以挡住水流，封闭水槽2可以是从高水位处引来的水管，无需修建大坝，在水轮5上方的另一侧设有密封导流仓3，封闭水槽2与密封导流仓3的上端联通，在密封导流仓3的下端设有泄水甬道，泄水甬道的底部联通到水轮5的下端，在密封导流仓3的两侧设有密封导流仓侧板12，密封导流仓侧板12靠近水轮5的一侧为半圆形，其半圆形的直径与水轮侧挡板7的外径相适配，密封导流仓侧板12包裹在水轮侧挡板7一半的外侧，在泄水甬道的下端设有泄水甬道支撑墙9，泄水甬道支撑墙9的底部设有排水口10，在水轮5的另一侧与挡水墙1之间形成蓄水仓11，将高处的水经过封闭水槽2引入到密封导流仓3内，在水力的冲击和压力下使水轮5转动，从而带动发动机发电，当水轮5转动到泄水甬道后，水压被释放水才能流出来，几乎没有水的能量损耗，可以使的大部分的水能都被用来发电，大大提高了水能发电的效率，在密封导流仓3的顶端设有排气阀4，可以将密封导流仓3顶端的气体及时排出。

实施例2：参照图4，为本发明实施例2的结构示意图，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于，在泄水甬道的外侧设有泄水坡道14，在泄水坡道14末端设有泄水坡道弧形板15，在泄水坡道弧形板15上方的蓄水仓11内设有副水轮16，在副水轮16的一侧设有连接副水轮16的水泵17，在水泵17上设有水泵管18，水泵管18的另一端联通到水轮5上端的密封导流仓3内，可以利用水轮5底部排出的水带动副水轮16转动，从而带动水泵17，将水抽到密封导流仓3内，进一步增加密封导流仓3内水的压力，同时高压的水也冲击到水轮5，使水轮5转动的转动的扭力更大，最大限度的减少水能的损耗。

实施例3：参照图5～图6，为本发明实施例3的结构示意图，与实施例2相比，本实施例的不同之处在于，在水轮外圈隔仓板6的顶端设有铰链轴19，在铰链轴19上设有翻板20，在铰链轴19上设有翻转机构，本实施例中的翻转机构是：在铰链轴19的外端设有轴连杆21，在轴连杆21的另一端设有拉绳22，在拉绳22的另一端设有拉杆23，在拉杆23的中间设有固定在水轮侧挡板7上的拉杆轴24，在水轮5轴的外侧设有凸轮25，当水轮5转动时，凸轮25保持静止，当拉杆23转动到凸轮25顶端时，拉杆23的底端受到凸轮25顶端的阻挡沿着拉杆轴24转动，从而带动拉绳22拉动轴连杆21，再带动翻板20翻转90°角度，从而延长了水轮5处在密封导流仓3内的力臂，使水轮5转动的力更大，当翻板20转动到密封导流仓3底部的泄水甬道时，受到泄水甬道的阻挡自动闭合。

实施例4：参照图7，为本发明实施例4的结构示意图，与实施例3相比，本实施例的不同之处在于，在翻板20的前端及两侧设有护板26在两侧的护板26上设有门轴27，在门轴27上设有接力门28，与之对应的在接力门28下方的翻板20上设有接力门孔29，当翻板20转动时，接力门28在水压的作用下打开，可以减少翻板20转动的阻力，翻板20翻转90°后，接力门28在水压及重力的作用下自动关闭，既可以减少翻板20翻转的阻力，又不影响翻板20所起的接力作用。

实施例5：参照图8～图9，为本发明实施例5的结构示意图，与实施例4相比，本实施例的不同之处在于：在水轮侧挡板7的外侧周围与密封导流仓侧板12的接缝处设有若干连成串的水密封装置30，本实施例中的水密封装置30为扇形，在水密封装置30的底端设有扇形盖板34，在扇形板34的周围设有折边33，在侧面的折边33的后端设有凸台32，在凸台32的上方设有连接板31，在连接板31的内侧设有挡水板35，水密封装置30的作用是防止水通过水轮5的边沿漏出，当水从水轮5的边沿漏出时，就进入到水密封装置30内，水对挡水板35的冲击作用可以使水密封装置30受到转动的力，进一步作用在水轮5上，当水密封装置30转动到水轮5底端时，折边33离开密封导流仓侧板12，水密封装置30内的水自动排出，既可以起到密封的作用，还可以增加水轮5转动的力。

实施例6：参照图10～图12，为本发明实施例6的结构示意图，与实施例5相比，本实施例的不同之处在于：水轮侧挡板7与密封导流仓侧板12处于同一个平面，在水密封装置30的底端设有扇形连接板31，在扇形连接板31的两侧设有折边33，在的折边33的下端设有喇叭口36，在两侧折边33的上端设有扇形盖板34，在扇形连接板31上设有进水缝37，在进水缝37的内侧设有进水缝夹边38，同样可以起到密封的作用。

实施例7：参照图13，为本发明实施例7的结构示意图，与实施例3相比，本实施例的不同之处在于：在排水口10上设有排水闸门40，可以起到调节水轮的转速和刹车的功能，也叫柔性刹车或者无损伤刹车，在密封水槽2上设有进水闸门39，也可以起到控制水量、调速和停机的作用。

实施例8：参照图14，为本发明实施例8的结构示意图，与实施例7相比，本实施例的不同之处在于：翻板20的翻转机构为：在水轮外圈隔仓板6底部的水轮5上设有伸缩缸体41，伸缩缸体40的另一端连接在翻板20的后端，通过伸缩缸体40打开和关闭翻板20，也可以起到类似的作用。

实施例9：参照图15，为本发明实施例9的结构示意图，与实施例8相比，本实施例的不同之处在于：在翻板20的侧面设有冲击弧形板42，当翻板20随着水轮5转到顶端时，翻板20打开前，冲击弧形板42可以承载水泵管18内喷射的高压水，可以增加水轮5转动的力。

实施例10：参照图16～图17，为本发明实施例10的结构示意图，与实施例9相比，本实施例的不同之处在于：在所述的水轮外圈隔仓板6之间设有隔板43，在翻板20的另一端设有副门孔47，在设有冲击弧形板42一侧的副门孔47的两侧设有副护板44，在副护板44上设有副门轴45，在副门轴45上设有副门46，当水轮外圈隔仓板6转到水轮5的顶端时，副门46处于关闭状态，水轮外圈隔仓板6与隔板43之间为空腔，密封导流仓3内的水压迫翻板20，可以使翻板20的突然打开，可以起到助力的作用，当水轮外圈隔仓板6转到水轮5的底端时，副门46首先打开，水轮外圈隔仓板6与隔板43之间的水通过副门46泄出，释放掉水轮外圈隔仓板6与隔板43之间的压力，当翻板20的突然打开，也可以起到助力的作用。

实施例11：参照图18，为本发明实施例11的结构示意图，与实施例10相比，本实施例的不同之处在于：本实施例中没有设置副水轮16及水泵17，而是通过高水位引水管48将高处的水引过来，连接到密封导流仓3内，也可以起到对密封导流仓3加压以及冲击翻板20被面的冲击弧形板42的作用。

本实施例中通过高水位引水管48将高处的水引过来连接到密封导流仓3内同样也适合其他的实施例。

需要声明的是，本发明的具体实施方式是对本发明的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种水轮发电机组，包括设有进水口和出水口的仓体，其特征在于：进水口与出水口之间设有水轮（5），进水口设于水轮（5）的上方，出水口设于水轮（5）的下方，所述的水轮（5）呈一圆柱状的轮体，轮体外缘由水轮侧挡板（7）和水轮侧挡板（7）之间的水轮外圈隔仓板（6）构成环绕的蜂窝状的槽，进水口通过一段封闭水槽（2）与水轮（5）相连接，并且连接处设有密封导流仓（3），该密封导流仓（3）由密封导流仓侧板（12）和导流板（8）构成的泄水甬道与水轮（5）组成，所述的泄水甬道的导流板（8）呈渐近状延伸到水轮（5）的下部，密封导流仓侧板（12）靠近水轮（5）处的边缘为内凹的半圆形，其半圆形的直径与水轮侧挡板（7）的外径相适配，或者小于水轮侧挡板（7）的外径，密封导流仓侧板（12）夹在水轮侧挡板（7）的外侧，在密封导流仓（3）的顶端设有排气阀（4）。

2.根据权利要求1所述的水轮发电机组，其特征在于：在所述的水轮侧挡板（7）的外侧周围与密封导流仓侧板（12）的接缝处设有若干连成串的水密封装置（30），所述的水密封装置（30）为扇形，在水密封装置（30）的底端设有扇形盖板（34），在扇形盖板（34）的周围设有折边（33），在侧面的折边（33）的后端设有凸台（32），在凸台（32）的上方设有连接板（31），水密封装置（30）通过该连接板（31）与水轮侧挡板（7）相连接，在连接板（31）的内侧设有挡水板（35）。

3.根据权利要求1所述水轮发电机组，其特征在于：在所述的水轮侧挡板（7）的外侧周围与密封导流仓侧板（12）的接缝处设有若干连成串的水密封装置（30），所述的水密封装置（30）为扇形，在水密封装置（30）的底端设有扇形连接板（31），水密封装置（30）通过该连接板（31）与水轮侧挡板（7）相连接，在扇形连接板（31）的两侧设有折边（33），在的折边（33）的下端设有喇叭口（36），在两侧折边（33）的上端设有扇形盖板（34），在扇形连接板（31）上设有进水缝（37），在进水缝（37）的内侧设有进水缝夹边（38）。

4.根据权利要求1或2或3所述的水轮发电机组，其特征在于：在所述的水轮外圈隔仓板（6）的顶端设有铰链轴（19），在铰链轴（19）上设有翻板（20），在所述的翻板（20）的前端及两侧设有护板（26），在两侧的护板（26）上设有门轴（27），在门轴（27）上设有接力门（28），与之对应的在接力门（28）下方的翻板（20）上设有接力门孔（29），在翻板（20）的侧面设有冲击弧形板（42），在翻板（20）铰链轴（19）上设有翻转机构。

5.根据权利要求4所述的水轮发电机组，其特征在于：在所述的水轮（5）的另一侧设有蓄水仓（11），在蓄水仓（11）内设有连接泄水甬道的泄水坡道（14），在泄水坡道（14）末端设有泄水坡道弧形板（15），在泄水坡道弧形板（15）上方的蓄水仓（11）内设有副水轮（16），在副水轮（16）的一侧设有连接副水轮（16）的水泵（17），在水泵（17）上设有水泵管（18），水泵管（18）的另一端联通到水轮（5）上端的密封导流仓（3）内，在泄水甬道的下方设有泄水甬道支撑墙（9），在泄水甬道支撑墙（9）的下方设有排水口（10），在排水口（10）上设有排水闸门（40），在密封水槽（2）上设有进水闸门（39）。

6.根据权利要求4所述的水轮发电机组，其特征在于：在所述的密封导流仓（3）的顶端设有联通到水轮（5）上端的高水位引水管（48），在泄水甬道的下方设有泄水甬道支撑墙（9），在泄水甬道支撑墙（9）的下方设有排水口（10），在排水口（10）上设有排水闸门（40），在密封水槽（2）上设有进水闸门（39）。

7.根据权利要求5所述的水轮发电机组，其特征在于：所述的翻转机构为在所述的铰链轴（19）的外端设有轴连杆（21），在轴连杆（21）的另一端设有拉绳（22），在拉绳（22）的另一端设有拉杆（23），在拉杆（23）的中间设有固定在水轮侧挡板（7）上的拉杆轴（24），在水轮（5）轴的外侧设有凸轮（25）。

8.根据权利要求5所述的水轮发电机组，其特征在于：所述的翻转机构为在所述的水轮外圈隔仓板（6）底部的水轮（5）上设有伸缩缸体（41），伸缩缸体（41）的另一端连接在翻板（20）的后端。

9.根据权利要求6所述的水轮发电机组，其特征在于：所述的翻转机构为在所述的水轮外圈隔仓板（6）之间设有隔板（43），在翻板（20）的另一端设有副门孔（47），在设有冲击弧形板（42）一侧的副门孔（47）的两侧设有副护板（44），在副护板（44）上设有副门轴（45），在副门轴（45）上设有副门（46）。

10.根据权利要求6所述的水轮发电机组，其特征在于：所述的翻转机构为在所述的铰链轴（19）的外端设有轴连杆（21），在轴连杆（21）的另一端设有拉绳（22），在拉绳（22）的另一端设有拉杆（23），在拉杆（23）的中间设有固定在水轮侧挡板（7）上的拉杆轴（24），在水轮（5）轴的外侧设有凸轮（25）。