CN109989868B - 一种水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水力发电装置，涉及一种发电设备；包括发电机、水轮、导流槽，在高位水源的出口处设置斜坡，斜坡由上至下均匀安装水轮及发电机，水轮与发电机的转轴相接，带动发电机转轴运动，相邻的两水轮之间由导流槽相连；导流槽内还设有位于水轮两侧的弧形挡板，水轮包括多个同轴连接的弧形叶片，所述的弧形叶片的端部设置有引流板，所述的引流板的材质为高强度橡胶；本发明利用高位水源的势能，通过水轮的旋转带动发电机转轴，使发电装置工作发电；装置弥补了水力发电过程中发挥与吸收自然河水动力多方面存在的水能散失的因素，使水流速度保持稳定，充分利用水能达到高效发电的目的，具有生产成本低、发电效率高的优点。

Description

一种水力发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电设备，尤其是水动力发电装置。
背景技术
社会的不断进步，能源的需求量越来越来大。水力发电既清洁，又环保，如何利用好水力的能量，人们一直在努力地探索。现有的水动力发电装置一般都是在水中设置一个叶轮，通过水在流动中推动叶轮转动并带动叶轮轴转动，叶轮轴又通过传动装置带动发电机的转子转动，使发电机发出电能。这种发电装置是在水大而急的情况下才有足够的动力推动叶轮转动发电，所以要筑坝蓄水提高水位，使之有足够的势能。筑坝蓄水需要花大量的人力物力和资金，还要淹没一些良田和房屋。而在大多数江河中的流水并不都是水大而急的，要想在这样的江河中设置只有一个叶轮的发电装置发电，显然动力是不够的。同时，现有的水力发电设备，结构庞大，使用时受到环境的限制，难以推广使用。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，提供一种结构新颖、生产成本低、发电效率高的水力发电装置，在现有的江河中利用河水自重动力势能结合落体动力，并有足够的动力推动发电机发出电能。本发明是通过如下技术方案实现的。
一种水力发电装置，包括发电机、水轮、导流槽，在高位水源的出口处设置斜坡，沿着斜坡设置所述的导流槽，斜坡由上至下在所述导流槽内均匀安装多组发电装置，所述的发电装置包括水轮及发电机，水轮与发电机的转轴相接，带动发电机转轴运动，所述的发电机设置在相邻的两水轮之间由导流槽相连上；所述导流槽内还设有位于所述水轮两侧的弧形挡板，以对涌入的水流形成对水轮切向的导流；所述的水轮包括多个同轴连接的弧形叶片，所述的弧形叶片的端部设置有引流板，所述的引流板的材质为高强度橡胶。
进一步的，所述的斜坡为梯形的斜坡，相邻的两水轮之间由和梯形斜坡相适应的阶梯状的导流槽相连。
进一步的，所述的高位水源的出口处设置有集水槽，所述的集水槽的出口处设有斜坡。
进一步的，所述的弧形挡板与导流槽活动连接。
所述的弧形挡板与导流槽弧过渡连接。
进一步的， 所述的弧形叶片与引流板的内夹角为120-150°。
所述水轮的一端通过动力传动装置将动力传给发电机的转子。多个水轮沿斜坡能设置成多行和多列的阵列。
本装置在充分利用物体自重动力方式的同时，结合梯形层次形成的落体动力，弥补了传统水力发电的缺陷，全面发挥出高低差，与自然河水资源价值。梯形多层次重复综合利用物体自重力将河水动力价值利用率提高3-5倍。
由于水流中由于温差而经常产生局部涡流，从而水流流动并不是非常稳定的，在流动过程中都会对弧形叶片产生非径向的力，并且这种力的大小和方向并不稳定，从而很容易对弧形叶片造成抖动，而通过在弧形叶片端部设置有橡胶材质的引流板，分化了这种各向力，从而实现了弧形叶片稳定转动的效果。同时通过选取合适的角度设置，使得该效果达到最优。
设置在导流槽内的弧形挡板使得水轮中叶片的转速更加稳定。由于水流的流速并不是一定的，当水流速度过大的时候，水轮中叶片转动过快，不仅造成速度不稳定，还会由于转速过快使得其他部件过热而导致寿命缩短。通过设置弧形挡板和引流板，并且通过合理设置夹角，使得其既有一定的弹性还有一定的刚度，在水流过程中，当水流进入到弧形挡板与水轮之间的区域时，水流先与水轮碰撞，然后再与弧形挡板碰撞，形成涡流，当水流速度过大的时候涡流会再次与水轮逆向碰撞，从而使得水轮内的叶片速度适度降低，而当水流速度并不是很大的时候，水流并不会明显的与叶片进行二次的逆向碰撞，从而稳定叶片转动的速度。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
本发明的水力发电装置具有结构新颖、生产成本低、发电效率高等优点，使用时将其安装在具有高位水源处，利用高位水源的势能结合梯形层次形成的落体动力，通过水轮的旋转带动发电机转轴，使发电装置工作发电。设在现有的江河中，水轮轴上间隔设有的若干个能够产生足够动力的弧形叶片，在水流的推动下产生转动，经过动力传动装置推动发电机发电，通过在弧形叶片的端部设置有引流板部件，使得弧形叶片在转动的的时候基本不抖动，从而避免了弧形叶片对其他部件产生侧向压力，造成部件过早损坏情况的发生。通过设置弧形挡板和引流板，并且通过合理设置夹角，使得其既有一定的弹性还有一定的刚度，使水流速度保持稳定，充分利用水能达到高效发电的目的。
本发明弥补了水力发电过程中发挥与吸收自然河水动力多方面存在的水能散失的因素，设计出利用自然河水动力方式且水能发挥能力强，吸收能力好的水力发电设备。利用价值可达到水力发电已经利用起来的自然河水动力5-6倍。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为图1的A向视图。
图3为本发明实施例2的结构示意图。
图4为弧形叶片与引流板结构示意图。
其中，1为导流槽，2为水轮，3为发电机，5为弧形挡板，6为弧形叶片，7为引流板。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
如图1，图2，图4所示，一种水力发电装置，包括发电机3、水轮2、导流槽1，在高位水源的出口处设置斜坡，沿着斜坡设置所述的导流槽1，斜坡由上至下在导流槽1内均匀安装多组发电装置，发电装置包括水轮2及发电机3，水轮2与发电机3的转轴相接，带动发电机3转轴运动，发电机3设置在相邻的两水轮2之间由导流槽1相连；导流槽1内还设有位于所述水轮2两侧的弧形挡板5，以对涌入的水流形成对水轮2切向的导流。所述的弧形挡板5与导流槽1活动且弧过渡连接。所述的水轮2包括多个同轴连接的弧形叶片6，所述的弧形叶片6的端部设置有引流板7，所述的引流板7的材质为高强度橡胶，弧形叶片6与引流板7的内夹角为120°。所述水轮2的一端通过动力传动装置将动力传给发电机3的转子。动力传动装置可为皮带和皮带轮构成的动力传动装置，它还可以为齿轮和轴，或链条和链轮构成的动力传动装置。水轮2的转动将动力通过动力传动装置传给发动机3的转子，发动机3的转子转动即可发出电能。多个水轮沿斜坡还能设置成多行和多列的阵列形式。
弧形叶片6与引流板7的内夹角为120°，引流板7在弧形叶片6的端部上可以为双向设置，其两个方向的夹角均为120°，同时，引流板7的宽度与弧形叶片6的宽度的比为1:8-10所起到的作用更为明显，引流板7的可为梯形或长方形结构。弧形叶片6与引流板7的内夹角也可为150°或者130°。
实施例2
如图3所示，水力发电装置，包括发电机3、水轮2、导流槽1，在高位水源的出口处设置梯形斜坡，梯形斜坡由上至下均匀安装水轮2及发电机3，水轮2与发电机3的转轴相接，带动发电机转轴运动，相邻的两水轮2之间由与梯形斜坡相适应的梯形的导流槽1相连；所述导流槽1内还设有位于所述水轮2两侧的弧形挡板5，以对涌入的水流形成对水轮2切向的导流。所述的弧形挡板5与导流槽1活动且弧过渡连接。所述的水轮2包括多个同轴连接的弧形叶片6，所述的弧形叶片6的端部设置有引流板7，所述的引流板7的材质为高强度橡胶，弧形叶片6与引流板7的内夹角为120°。所述水轮2的一端通过动力传动装置将动力传给发电机3的转子。动力传动装置可为皮带和皮带轮构成的动力传动装置，它还可以为齿轮和轴，或链条和链轮构成的动力传动装置。水轮2的转动将动力通过动力传动装置传给发动机3的转子，发动机3的转子转动即可发出电能。多个水轮沿斜坡还能设置成多行和多列的阵列形式。
弧形叶片6与引流板7的内夹角为120°，引流板7在弧形叶片6的端部上可以为双向设置，其两个方向的夹角均为120°，同时，引流板7的宽度与弧形叶片6的宽度的比为1:8-10所起到的作用更为明显，引流板7的可为梯形或长方形结构。弧形叶片6与引流板7的内夹角也可为150°或者130°。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种水力发电装置，包括发电机（3）、水轮（2）、导流槽（1），其特征在于：在高位水源的出口处设置斜坡，沿着斜坡设置所述的导流槽（1），斜坡由上至下在所述导流槽（1）内均匀安装多组发电装置，所述的发电装置包括水轮（2）及发电机（3），水轮（2）与发电机（3）的转轴相接，带动发电机（3）转轴运动，所述的发电机（3）设置在导流槽（1）上；所述导流槽（1）内还设有位于所述水轮（2）两侧的弧形挡板（5），在水流过程中，当水流进入到弧形挡板（5）与水轮（2）之间的区域时，水流先与水轮（2）碰撞，然后再与弧形挡板（5）碰撞，形成涡流，当水流速度增大时涡流会再次与水轮（2）逆向碰撞，从而使得水轮（2）内的叶片速度降低，当水流速度降低时，水流减少与叶片进行二次逆向碰撞，从而稳定叶片转动的速度；所述的水轮（2）包括多个同轴连接的弧形叶片（6），所述的弧形叶片（6）的端部设置有引流板（7），所述的引流板（7）的材质为高强度橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种水力发电装置，其特征在于，所述的斜坡为梯形的斜坡，相邻的两水轮（2）之间由和梯形斜坡相适应的阶梯状的导流槽（1）相连。
3.根据权利要求1所述的一种水力发电装置，其特征在于，所述的高位水源的出口处设置有集水槽，所述的集水槽的出口处设有斜坡。
4.根据权利要求1所述的一种水力发电装置，其特征在于，所述的弧形挡板（5）与导流槽（1）活动连接。
5.根据权利要求1所述的一种水力发电装置，其特征在于，所述的弧形挡板（5）与导流槽（1）弧过渡连接。
6.根据权利要求1所述的一种水力发电装置，其特征在于，所述的弧形叶片（6）与引流板（7）的内夹角为120-150°。
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