CN105464879A - 一种水轮发电机的引水导流体 - Google Patents

Abstract

一种水轮发电机引水导流体，包括引水导流槽和设置于引水导流槽后部上方的引水导流箱；引水导流槽包括有构成槽体的两块槽体侧挡板(1a)、一块底板(1b)、一块将水流引至水车下部水斗的逐渐降低的后部弧形导流档板(1f)；所述引水导流箱包括有两块位于槽体侧挡板顶端的上部侧挡板(1c)和连接于两块上部侧挡板前端之间的挡流板(1d)，在引水导流箱中设置有两侧边与上部侧挡板连接且内角朝向水车的上7字型防逆压挡水导流板(1e)。本发明可高效利用水能、大幅提高水车式水轮发电机发电能力、降低水车造价和维护成本。

Description

一种水轮发电机的引水导流体

技术领域

本发明属于水车式水轮发电机技术领域。

背景技术

现有的各类水车式水力发电机，主要分为三类，第一类是将水车直接安放在水渠中，利用水流的流速冲击力发电，这种水车发电方式属于最原始的水车利用方式，主要是靠水流的流速冲击水车旋转带动发电机发电。因为仅仅利用了水流的冲击动能，水流势能利用率很低，发电效益很低，无法建设较大装机容量的水电站，不具备产业规模化能力。第二类是将水车做成水斗式水车，水流从水车上方一侧灌进水斗，利用水斗内的水体重力驱动水车旋转带动发电机发电。但因为是仅仅利用水斗内的水体重力，而水斗容积受到加工制造、运输安装、制造成本、地形限制等因素制约，水斗容积很有限，发电量和效益不能适应河流流量一年四季变化很大的特点，不能有效利用河流流量，只能适用于流量很小的河流，发电效益同前者一样不能形成规模化，缺乏广泛和规模化的运用价值。第三类是将水车安置在特制的水车槽中，从水车后下方位置引水冲击水车旋转进而发电，这种水轮机可以减少流量浪费，河流的流量利用率更高，发电效益更高。但这种水车状直冲式水轮机的只能局限地利用等于或低于水车中心转轴的水头，一旦水头高过水车中心转轴，高出水车中心转轴部分的水流产生的压力就会形成水车叶片的入水阻力，产生逆向扭矩，因此最终能够有效利用的水头最多只是水车高度的下半部，为了提高利用水头增加发电能力，就必须将水车做得更大，这就会增加水车制造、运输、安装、维修的难度和成本。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可高效利用水能、大幅提高水车式水轮发电机发电能力、降低水车造价和维护成本的水轮发电机引水导流体。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种水轮发电机引水导流体，该引水导流体包括引水导流槽和设置于引水导流槽进水侧上方的引水导流箱；引水导流槽包括有构成槽体的两块槽体侧挡板、一块底板、一块将水流引至水车下部水斗的逐渐降低的后部弧形导流板；所述引水导流箱包括有两块位于引水导流槽体侧挡板顶端的上部侧挡板和连接于两块上部侧挡板前端之间的挡流板，在引水导流箱中设置有两侧边与侧挡板连接且内角朝向水车的7字型防逆压挡水导流板。

本发明在7字型防逆压挡水导流板的顶端横板上设置有向外的排气管。在引水导流槽两边的槽体侧挡板和引水导流箱两边的上部侧挡板内侧，沿水车轮缘外边设置有弧形减漏密封条。

本发明创新性地采用引水导流槽与引水导流箱相结合的引水导流体结构，将水流分别从水车后方的下部和上部引入，充分利用水能，形成上部水流和下部水流合力带动水车快速转动，大幅提高其发电能力。采用基本将水车下部密封起来的引水导流槽，可以基本消除水流的无效性流动，最大限度地提高水流的势能和动能利用率；而采用引水导流箱，则可以使同等直径的水车利用更高的水头，减小水车直径，减小水车重量，降低水车生产加工、运输、安装和检修维护的成本。设置于引水导流槽中的7字型防逆压挡水导流板的顶端平板可以将水流顺利导入水车进水侧上部，使水流提前进入水斗中，利用水斗内的水体重力增加水车的顺向扭矩，提高水能利用效率，还可以提前排除水斗内的部分空气，消除气体对水流的干扰，增加水车过流效率，提高发电效率；7字型防逆压挡水导流板的竖板可以完全阻挡水流直接冲向水车形成反向冲力，并完全防止水压形成反向扭矩；位于7字型挡水导流板上平面的排气管可将水斗内被水体挤压出来的空气顺利排出，不会干扰水流运动，影响水车过流效率。位于引水导流箱侧挡板上的圆弧形减漏密封条与引水导流槽的圆弧形减漏密封条上下相接，共同减少水流从水车侧面与引水导流槽和引水导流箱之间的缝隙跑漏，进一步提高水能利用效率。

附图说明

图1是本发明局部剖开后取开左半边挡流板1d的结构示意图；

图2是本发明与水车组装的示意图；

图3是沿图2排气管位置轴向截面的示意图；

图4是本发明的工作状态示意图。

具体实施方式

如图1所示的水轮发电机引水导流体，包括引水导流槽和设置于引水导流槽进水侧上方的引水导流箱。引水导流槽包括有构成槽体的两块槽体侧挡板1a、一块底板1b、一块将水流引至水车进水侧下部水斗的逐渐降低且逐渐收窄的后部弧形导流档板1f。所述引水导流箱包括有两块位于槽体侧挡板顶端的上部侧挡板1c和连接于两块上部侧挡板前端之间的挡流板1d，在引水导流箱中设置有两侧边与上部侧挡板连接且内角朝向水车的7字型防逆压挡水导流板1e。在引水导流槽两边的槽体侧挡板1a和引水导流箱两边的上部侧挡板1c内侧，沿水车轮缘外边设置有弧形减漏密封条1h。如图2、图3、图4所示，将依靠水流冲力、重力和压力驱动可沿中心转轴2a转动的水车2进水侧的上半部设置于引水导流箱中，水车中心转轴的两端通过轴承座4安装于引水导流槽两块槽体侧挡板1a的承台1i上，7字型防逆压挡水导流板的竖板下端与水车外缘相切，水流分别沿7字型防逆压挡水导流板的横板和后部弧形导流档板进入水车上部水斗和水车下部水斗，合力带动水车转动。构成本发明导流体的引水导流槽和引水导流箱可分为两个单独整体加工制作，安装机组时再组合构成一个整体；当水车体积较大时，水导流槽和引水导流箱也可制作为若干板块后再整体安装组合，更便于运输。

将本发明的进水侧设置于靠近水闸闸门3出口，当打开闸门时，一部分水流沿导流板冲入水车进水侧下部水斗，一部分水流沿7字型防逆压挡水导流板1e顶端平板进入水车进水侧上部水斗，利用水流的压力、冲力与重力合力带动水车高能转动。7字型防逆压挡水导流板的直板挡住水流不正面冲击水车，避免对产生逆向压力和逆向扭矩。挡流板1d的作用也是防止通过7字型防逆压挡水导流板顶板的水流直接冲击水车产生逆向扭矩。

本发明可采用金属制作，以确保其强度和使用年限；也可采用高强度的非金属材料制作和金属材料组合制作，减轻重量和防止锈蚀。本发明可高效利用水能，大幅提高水车式水轮机的发电能力，大幅提高江河的水能资源开发利用率。

Claims (3)

1.一种水轮发电机引水导流体，其特征在于，该引水导流体包括引水导流槽和设置于引水导流槽后部上方的引水导流箱；引水导流槽包括有构成槽体的两块槽体侧挡板(1a)、一块底板(1b)、一块将水流引至水车下部水斗的逐渐降低的后部弧形导流档板(1f)；所述引水导流箱包括有两块位于槽体侧挡板顶端的上部侧挡板(1c)和连接于两块上部侧挡板前端之间的挡流板(1d)，在引水导流箱中设置有两侧边与上部侧挡板连接且内角朝向水车的上7字型防逆压挡水导流板(1e)。

2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机引水导流体，其特征在于，在7字型防逆压挡水导流板(1e)的顶端横板上设置有向外的排气管(1g)。

3.根据权利要求1或2所述的一种水轮发电机引水导流体，其特征在于，在引水导流槽两边的槽体侧挡板(1a)和引水导流箱两边的上部侧挡板(1c)内侧，沿水车轮缘外边设置有弧形减漏密封条(1h)。