CN104810979B - 喷射式小型水力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷射式小型水力发电机，它包括设有机架盖的机架，机架内设有发电机组，发电机组包括一个主发电机和至少两个副发电机，主发电机上设有主转轴，副发电机上设有副转轴；所述的机架盖上设有离心旋转装置，主转轴连接在离心旋转装置上，副转轴和反向导流板式转子之间设有传动机构。本发明具有结构简单，使用方便，发电率高，成本低，环保且能够充分利用各种水资源的优点。
Description
技术领域
本发明涉及发电机设备，尤其是涉及一种喷射式小型水力发电机。。
背景技术
在生活中，有很多地方还没有覆盖电网、路网，特别是边远地区、山区、革命老区。无电给在这些地方生活、生产、经营活动的人们带来很多不便。无电地区的生活、生产、经营活动、经济受到很大制约，很多资源优势、环境优势无法利用发挥其作用而荒废。无电地区有很多类似泉眼的水资源，这些小泉眼大都因流量少、流速低而无法利用现有的轴流式和反向导流板冲击式发电机发。另外城市废水虽然水量庞大但是流速低而无法利用现有的轴流式和反向导流板冲击式发电机，上述水能源均因无法很好的利用而流失掉，非常令人可惜。而现有的能够利用小流量水源发电的发电机则因结构复杂、使用麻烦、成本高、发电率低又无法广泛被使用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，而提供了一种结构简单，使用方便，发电率高，成本低，环保且能够充分利用各种水资源的喷射式小型水力发电机。
本发明目的是这样实现：它包括设有机架盖的机架，所述的机架内设有发电机组，发电机组包括一个主发电机和至少两个副发电机，主发电机上设有主转轴，副发电机上设有副转轴；所述的机架盖上设有离心旋转装置，所述的离心旋转装置包括螺旋离心通道转子和设有齿圈的反向导流板式转子，主转轴连接在离心旋转装置上，每个副转轴和反向导流板式转子之间均设有传动机构。
所述的离心旋转装置包括螺旋离心通道转子和带有齿圈的反向导流板式转子，螺旋离心通道转子设在反向导流板式转子内，螺旋离心通道转子和反向导流板式转子上端都支撑在进水导管，螺旋离心通道转子包括设有转子盖的转子体及转子体上设有的转子轴，所述的进水导管下部设在转子盖上，转子盖和进水导管之间设有转子滑动轴承组，转子体上设有喷水装置，转子盖和转子体之间设有固定螺钉，转子轴与机架盖之间设有转子轴轴承组，转子轴的另一端与主转轴之间设有联轴器。螺旋离心通道转子上端通过转子滑动轴承组支撑在进水导管上，转子轴通过转子轴轴承组支撑在机架盖上，螺旋离心通道转子以这两个轴承为中心转动。
所述的喷水装置包括设在转子体上的内壁和外壁，内壁和外壁之间以均布的方式至少设有两个螺旋形筋板，每个螺旋形筋板内至少设有二个螺旋离心通道，每个筋板内的螺旋离心通道以上下位置排列在同一纵行上，每个螺旋离心通道的进水口设在内壁上，出水口设在外壁上，所述的进水导管下端部设在位于内壁内的转子盖上。
所述的反向导流板式转子包括齿圈和反向导流板式转子体，所述的反向导流板式转子体为下部为环形圈的筒状，反向导流板式转子体内壁上均匀的设有反向导流板，齿圈和反向导流板式转子体之间设有固定螺钉，所述的反向导流板式转子的上端支撑在进水导管上，反向导流板式转子体与进水导管之间设有反向导流板式转子体轴承组，齿圈与传动机构齿轮啮合。
所述的传动机构包括齿轮，齿轮上设有齿轮轴，齿轮轴和机架盖之间设有轴承组，齿轮轴和相应的副转轴之间设有联轴器，齿轮与所述的齿圈啮合。
由于采用上述技术方案，本发明提供的喷射式小型水力发电机具有如下优点：结构简单，使用方便，发电率高，成本低，环保且能够充分利用各种水资源，可在无电地区，现有轴流式、叶片冲击式发电机均无法使用的极端条件下也能完成发电工作。和已有的转子式发电机比较，本发明利用ANSYS-CFX Ver.11软件计算、分析了泉水在螺旋离心通道流动、喷出过程中的内部流动状态，用FLUENT Ver6.2软件设计、计算了螺旋离心通道的最佳结构形状，最大限度地减少了泉水在螺旋离心转子内流动时的流动阻力、压力损失，还额外利用了泉水流动过程中对螺旋离心通道转子面的冲击反作用和水的压力，螺旋离心通道转子得到了更大的动量和动能；用ANSYS-CFX Ver.11软件计算、分析了泉水在反向导流板式转子的导流板表面上的冲击流动状态，用FLUENT Ver6.2软件设计了转子获得最大动能的最佳曲面形，螺旋离心通道转子喷孔喷出的高速水柱冲击反向导流板后，顺着曲面形反向导流板表面流动，离开反向导流板面时的水的速度方向与初始撞击时的速度反向相反，完成了最高的动量、动能交换，反向导流板式转子比冲击叶片获得了更高动能即最高的动能。
附图说明
图1是本发明设有两个副发电机时的结构示意图；
图2是本发明中螺旋离心通道转子设有四个螺旋离心通道组，每个螺旋离心通道组设有三个螺旋离心通道时的截面结构示意图；
图3是图2的A－A向剖视结构示意图；
图4是本发明中反向导流板式转子的结构示意图；
图5是图4的B－B向剖视结构示意图。
在图中：1、机架盖，2、机架，3、主发电机，4、副发电机，5、主转轴，6、副转轴，7、螺旋离心通道转子，8、反向导流板式转子，9、转子盖，10、转子体，11、转子轴，12、进水导管，13、转子滑动轴承组，14、出水口，15、轴承组，16、转子轴轴承组，17、联轴器，18、齿圈，19、反向导流板式转子体，20、反向导流板，21、联轴器，22、反向导流板式转子体轴承组， 23、齿轮，24、齿轮轴，25、内壁，26、外壁，27、螺旋离心通道，28、螺旋形筋板，29、进水口。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明提供的喷射式小型水力发电机包括设有机架盖1的机架2，所述的机架2内设有发电机组，发电机组包括一个主发电机3和至少两个副发电机4，主发电机3和副发电机4上分别设有主转轴5和副转轴6；所述的机架盖1上设有离心旋转装置，主转轴5连接在离心旋转装置上，副转轴6和反向导流板式转子8之间设有传动机构，所述的离心旋转装置包括螺旋离心通道转子7和反向导流板式转子8，螺旋离心通道转子7设在反向导流板式转子8内，螺旋离心通道转子7和反向导流板式转子8上端都支撑有进水导管12，螺旋离心通道转子7包括设有转子盖9的转子体10及转子体10上设有的转子轴11，所述的进水导管12下部设在转子盖上9，转子盖9和进水导管12之间设有转子滑动轴承组13，转子体10上设有喷水装置，转子盖9和转子体10之间设有固定螺钉，转子轴11与机架盖1之间设有转子轴轴承组16，转子轴11的另一端与主转轴5之间设有联轴器17，所述的喷水装置包括设在转子体10上的内壁25和外壁26，内壁25和外壁26之间以均布的方式至少设有两个螺旋形筋板28，每个螺旋形筋板28内至少设有二个螺旋离心通道27，每个螺旋形筋板28内的螺旋离心通道27以上下位置排列在同一纵行上，每个螺旋离心通道27的进水口29和出水口14分别设在内壁25和外壁26上，所述的进水导管12下端部设在位于内壁25内的转子盖9上。所述的反向导流板式转子8包括齿圈18，齿圈18内设有反向导流板式转子体19，所述的反向导流板式转子体19为下部为环形圈的筒状，反向导流板式转子体19内壁上均匀的设有反向导流板20，齿圈18和反向导流板式转子体19之间设有固定螺钉，所述的反向导流板式转子19的上端支撑在进水导管12上，反向导流板式转子体19与所述的进水导管12之间设有反向导流板式转子体轴承组22，齿圈18与传动机构齿轮23啮合，所述的传动机构包括齿轮23，齿轮23上设有齿轮轴24，齿轮轴24和机架盖1之间设有轴承组15，齿轮轴24和副转轴6之间设有联轴器21，齿轮23与所述的齿圈18啮合。
具体使用时，首先把本发明固定在水泥台子上，进水导管12固定在进水导架上，使泉水或其他水源经接水管进入进水导管12内。
水通过进水导管12流入螺旋离心通道转子7的转子体10内，转子体10内的水通过螺旋离心通道27的进水口29和出水口14先慢慢流出，转子体10内的水不断增多，而出水口14面积不变，使得出水口14的水流速度变快，水流速度变快后水急剧从出水口14喷出，喷出的每一滴水的动能、压能因其反冲力作用在转子体10上，转子体10的转动则带动转子轴11、联轴器17及连接在联轴器17另一端上的主转轴5转动，主转轴5使主发电机3开始发电工作。高速喷出的水的反冲作用下螺旋离心通道转子7和主发电机3的转速可接近1500转每分钟。
从螺旋离心通道转子7出水口14高速喷出的水撞击冲击反向导流板式转子8内设有的反向导流板20时开始进行二次能量交换。由于水经过螺旋离心通道转子7喷水口14喷出后速度非常快，其动能也很大。从出水口14喷出的水撞击反向导流板20后，水的大部分动能传给反向导流板20，使得设有反向导流板20的反向导流板式转子8快速转动，反向导流板式转子8得到的动能通过齿圈18传给传动机构设有的齿轮23、齿轮轴24、联轴器15、副转轴6，动能最终传给副发电机4发电工作。这种冲击反向导流板式转子8的能量转换效率即发电效率远远高于现有的轴流式、冲击反向导流板式发电机。
Claims (3)
1.一种喷射式小型水力发电机，其特征是，它包括设有机架盖的机架，所述的机架内设有发电机组，发电机组包括一个主发电机和至少两个副发电机，主发电机上设有主转轴，副发电机上设有副转轴；所述的机架盖上设有离心旋转装置，所述的离心旋转装置包括螺旋离心通道转子和设有齿圈的反向导流板式转子，主转轴连接在离心旋转装置上，每个副转轴和反向导流板式转子之间均设有传动机构，螺旋离心通道转子设在反向导流板式转子内，螺旋离心通道转子和反向导流板式转子上端都支撑在进水导管，螺旋离心通道转子包括设有转子盖的转子体及转子体上设有的转子轴，所述的进水导管下部设在转子盖上，转子盖和进水导管之间设有转子滑动轴承组，转子体上设有喷水装置，转子盖和转子体之间设有固定螺钉，转子轴与机架盖之间设有转子轴轴承组，转子轴的另一端与主转轴之间设有联轴器。
2.根据权利要求1所述的喷射式小型水力发电机，其特征是，所述的喷水装置包括设在转子体上的内壁和外壁，内壁和外壁之间以均布的方式至少设有两个螺旋形筋板，每个螺旋形筋板内至少设有二个螺旋离心通道，每个筋板内的螺旋离心通道以上下位置排列在同一纵行上，每个螺旋离心通道的进水口设在内壁上，出水口设在外壁上，所述的进水导管下端部设在位于内壁内的转子盖上。
3.根据权利要求1所述的喷射式小型水力发电机，其特征是，所述的反向导流板式转子包括齿圈和反向导流板式转子体，所述的反向导流板式转子体为下部为环形圈的筒状，反向导流板式转子体内壁上均匀的设有反向导流板，齿圈和反向导流板式转子体之间设有固定螺钉，所述的反向导流板式转子的上端支撑在进水导管上，反向导流板式转子体与进水导管之间设有反向导流板式转子体轴承组，齿圈与传动机构齿轮啮合，所述的传动机构包括齿轮，齿轮上设有齿轮轴，齿轮轴和机架盖之间设有轴承组，齿轮轴和相应的副转轴之间设有联轴器，齿轮与所述的齿圈啮合。
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