CN108061000A - 一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明属于超高强旋转力、低噪、反向型向心式水力发电装置技术领域，公开了一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机，具有发电机与水力机旋转筒体一体化，水力机旋转筒体内部设有的周期性环绕的反向型向心式连续长条形无轴涡旋叶道，连续长条形涡旋叶片外缘半径不变，叶片倾角由45度向90度有序拓扑变化，螺距有序由小而大地变化，连续长条形涡旋叶道空间有序由小而大变化。本发明克服传统水力机离心型叶轮单元片型状，不能连续工作，加速度力小，叶片与水体冲击力大，阻力大、噪音大、发电功率小等弊病，具有超强旋转力，高发电容量、低噪、安全、工作稳定，机体结构紧凑合理以及可远程控制等优越性。

Description

一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机

技术领域

本发明属于超强旋转力、超强发电量、低噪、电磁无轴反向型向心式涡叶水力机与发电机装置为一体的技术领域，尤其涉及一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机。

背景技术

目前，国内外传统水力发电机是发电机与水力机分离，水力机的叶轮大多是单叶片短行程离心型串连工作，水力机构造不合理，使用中低工作效率、低发电量、高噪音、高用水量、浪费水资源等弊端。国内外许多国家投入不少人力、财力进行研究，希望增加水体与叶片接触时间，提高水体运动加速度，使得水力发电机能够节省水资源，提高发电量。困难在于连续涡旋叶片的理论和制造。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统水力机与发电机体分离，水力机单叶片属于短行程工作，水体与叶片接触时间少，加速度力小，不能连续工作，叶片与水体冲击力大，用水量大，发电功率小，使用中出现低工作效率、低发电量、高噪音、浪费水资源等弊端，关键在于水力机构造不合理。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机。

本发明是这样实现的，一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机，设置有发电机与水力机旋转筒体一体化，所述水力机旋转筒体内部设有无轴的周期性环绕的反向型向心式连续长条形涡旋叶片与涡旋叶道，提高水体与叶片接触时间，增加加速度力。连续长条形涡旋叶片外缘半径不变，向心倾角与弯曲分别由45度向90度有序拓扑变化，螺距有序由小而大地变化，连续长条形涡旋叶道空间有序由小而大变化，水体质量密度前端小后端大、向心型叶道产生惯性矩边界小中心大。作为一体化水力发电机分别可以串联、并联，能够实现节省水资源，提高发电量的要求。

进一步，电磁场设置有电磁场定子，电磁场转子由电线圈固定于旋转筒体的壁上，旋转筒体在水力推动下旋转，电磁场转子在电磁场旋转产生电流。

进一步，各个水体元素具有符合力学原理的协调布置，电磁场转子内设置有旋转筒体，水体在向心型叶道，产生惯性矩质量，边界小中心大，在长行程反向连续长条形涡旋叶道产生高加速度和旋转力，推动水力机旋转筒体外的电磁场转子在电磁场旋转。

进一步，水力机旋转筒体内反向连续长条形涡旋叶道无轴涡叶的构造是：向心型连续长条形涡旋叶片环绕连接于可转动的水力机旋转筒体内壁，按流体力学规则设置，具有的变化：

(a)连续长条形向心式涡旋叶片的螺距自小而大；

(b)连续长条形向心式涡旋叶片半径的倾角由倾斜到接近垂直；

(c)连续长条形向心式涡旋叶片外缘半径不变；

(d)连续长条形向心式涡旋叶片半径厚度边缘比中心大；

(e)连续长条形向心式涡旋叶片弯曲角度向进水方向的中心弯曲；

(f)水力机旋转筒体内水体在涡旋叶片具有公旋加自旋运动的涡旋运动，形成六维以上动力方程。

(g)水力发电机体为高压水力机与发电机组成一体机；安装在水力管道中间端，分别可以串联、并联。

所述水力发电机体的前端通过进水管道接头及开关连通进水水力发电机管道，所述水力发电机体的后端通过出水水力发电机水管道接头，连通出水管道。

进一步，所述进水管道接头及开关的外部套装有进水管道道连接头带安全罩，所述水力发电机体的外侧包裹有电机外壳及高压水力机，所述水力发电机体的后端嵌装有电机密封轴承。

本发明的优点及积极效果为：该电磁无轴涡叶离心型水力发电机克服传统水力发电机弊病缺陷，具有强大的旋转力，产生高发电容量、低噪、叶片与水体冲击力小、安全、工作稳定、机体结构、节省水资源、紧凑合理以及可远程控制等优越性。

本发明颠覆了国内外数百年来传统水力机离心型单元片状构造的不能连续加力工作方式。提出向心型连续长条形涡旋叶片，叶片产生的加速度是：单元叶片的螺距·时间的“平方和”≤连续叶片的螺距·时间的“和平方”。

本发明颠覆了国内外数百年来传统水力机单元叶片单一的面积与压力的转换方式；提出无轴连续涡旋叶片有空间、面积、螺距、密度、弯曲、质量、惯性矩等的共同作用，建立多元素的流体运动的综工作关系。

具体内容有：

(1)、本发明的连续叶片加速度力呈高幂维次关系，成为连续加速度力的平方和，大于传统单元叶片力的总和。同水力机体体积压力增加30％以上。

(2)、符合电磁力学原理：电磁场设置于水力机外围，使得水力机旋转筒体与电磁转子同步，实现电机与水力机体一体化。同水力机功率下，单机节省电量18％。

(3)、符合流体力学原理：无轴向心型连续长条形涡旋叶片和涡叶道，在长时间加速度作用下，向心式叶片使得水力机旋转筒体具有质量最小惯性矩，产生超强旋转力。同功率下，水力机压力提高20％以上，增加出水量10％以上。

(4)、符合力学原理：连续长条形涡旋叶道内，水体承受长吋间的加速度力。同功率下，管道直径可以缩小10％，延常水库工作时间提高20％以上。

(5)、可以灵活进行并接或串接，提高水力发电容量。在同水库容量及坝体迎面面积下，装机容量提高80～100％，整体水库发电量提高20～40％。

(6)、发电机与水力机一体化，有利于自动化控制及远程操作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的水力机旋转筒体无轴反向型向心式涡叶构造示意图；

图中：1、出水水力发电机管道；2、进水水力发电机管道接头及开关；3、进水水力发电机管道；4、进水水力发电机油管道接头；5、高压水力发电机一体机；6、电机体；7、水力发电机体；8、电磁场定子；9、电磁场转子；10、水力机旋转筒体；11、进水管道道连接头带安全罩；12、向心式连续长条形涡旋叶片；13、向心式连续长条形涡旋叶道；14、电机密封轴承；15、电机外壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1至图2所示，本发明实施例提供的电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机，设置有水力机旋转筒体10，所述水力机旋转筒体10内部设有的周期性环绕的反向向心式连续长条形涡旋叶道13，向心式连续长条形涡旋叶片12半径外缘不变，叶片倾角由45度向90度有序拓扑变化，向心弯曲由45度向90度有序拓扑变化、螺距有序由小而大地变化，连续长条形涡旋叶道13空间有序由小而大变化。

作为本发明的优选实施例，电磁场设置有电磁场定子8，电磁场转子9由电线圈固定于水力机旋转筒体10的壁上，水力机旋转筒体10在水力推动下旋转，电磁场转子9在电磁场旋转产生电流。

作为本发明的优选实施例，水力机内各个部件具有符合流体力学和材料力学原理的协调布置，电磁场转子9内设置有水力机旋转筒体10，离心边缘高密度质量水体，在长行程反向连续长条形涡旋叶道13产生超强高加速度和旋转力，推动水力机旋转筒体10外的电磁场转子9在电磁场旋转。

作为本发明的优选实施例，水力机旋转筒体10内反向连续长条形涡旋叶道13无轴涡叶的构造是：连续长条形涡旋叶片12环绕连接于可转动的水力机旋转筒体10内按流体力学规则设置，具有的变化：

(a)向心式连续长条形涡旋叶片12的螺距自小而大；

(b)向心式连续长条形涡旋叶片12半径的倾角由倾斜到接近垂直；

(c)向心式连续长条形涡旋叶片12外缘半径不变；

(d)向心式连续长条形涡旋叶片12半径厚度边缘比中心大；

(e)向心式连续长条形涡旋叶片12弯曲度向中心弯曲具有最大向心效果；

(f)水力机旋转筒体10内，水体本身有公旋加自旋运动，在连续叶道涡旋式向心运动，形成六维以上动力方程。

作为本发明的优选实施例，所述水力发电机体7的内部套装有电机体6，所述电机体6的内部套装有高压水力机5，形成水力发电机体一体机；

所述水力发电机体7的前端通过大坝进水管道接头及开关2连通水力发电机进水管道1，所述水力发电机体7的后端通过出水水力发电机油管道接头4连通出水水力发电机管道3。

作为本发明的优选实施例，所述进水水力发电机管道接头及开关2的外部套装有进水管道道连接头带安全罩11，所述水力发电机体7的外侧包裹有电机外壳15，所述水力发电机体7的后端嵌装有电机密封轴承14。

水力发电机在发电厂房内有平行、串联安装水力发电机，操作控制室设置于厂房顶层，可进行自动与远程操作。

在电磁场作用下，水力发电机体7中电磁场转子9内的水力机旋转筒体10内设置有符台流体力学的连续的多叶道无轴向心型反向连续涡叶，形成筒体中心有高密度质量水体的质量最小惯性矩，推动向心型反向涡叶旋转产生超强旋转力和压力，水力机旋转筒体10组成的转子带动在电磁场旋转产生电流，形成发电机。

以上所述仅是对本发明实施长条形无轴向心型反向涡叶工作应用的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明水力发电机的技术实质，对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与发动机布置，以及力学参数和多项式维幂次变化，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机，包括发电机与水力机组成一体化；其特征在于，所述电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机设置有水力机旋转筒体，所述水力机旋转筒体内部设有的周期性环绕的反向连续长条形涡旋叶道，连续长条形涡旋叶片半径外缘不变，向心倾角有序由45度向90度有序拓扑变化，螺距有序由小而大地变化，连续长条形涡旋叶道空间有序由小而大变化。

2.如权利要求1所述的电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机，其特征在于，电磁场设置有电磁场定子，电磁场转子由电线圈固定于旋转筒体的壁上，水力机旋转筒体在水力推动下旋转，电磁场转子在电磁场旋转产生电流。

3.权利要求1所述的电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机，其特征在于，电磁场转子内设置有水力机旋转筒体，涡叶边缘中心有高密度质量，在反向型向心式涡叶的长条形涡旋叶道中，进行连续长行程加速度和旋转力，推动旋转筒体外的电磁场转子在电磁场旋转。

4.权利要求1所述的电磁无轴反向型向心式涡叶水力发电机，其特征在于，旋转筒体内：连续长条形无轴反向型向心式涡叶环绕连接于可转动的旋转筒体内壁，按流体力学规则设置具有的变化：

(a)连续长条形反向型向心式涡旋叶片的螺距自小而大；

(b)连续长条形反向型向心式涡旋叶片半径的倾角由倾斜到接近垂直；

(c)连续长条形反向型向心式涡旋叶片外缘半径不变；

(d)连续长条形反向型向心式涡旋叶片半径厚度边缘比中心大；

(e)连续长条形反向型向心式涡旋叶片弯曲角度向进水方向的中心弯曲；

(f)旋转筒体内水体在涡旋叶片具有公旋加自旋运动的涡旋运动，形成六维以上动力方程。