CN1448635A - 虹吸水力发电站 - Google Patents

Abstract

虹吸水力发电站属于水能源开发和利用新型水力发电装置，在座落两墩面上一水槽里设交汇空箱，将进水管底口浸入槽水面里，降水管底口吊挂水轮机与空间管底口浸在空箱内，承轴穿透箱、槽底壁与发电机轴相连，三管顶口连接内相通，在槽里设出水量大于进水量的水泵与空箱底部连接，先开动水下电动机带动泵里叶轮高速旋转，压灌后，动力机功率只完成水位差水压力，设虹吸管直径越大高度越高，开发水重力势能越大，发电机得到功率越大，往槽里补充从轴缝渗漏槽外少量水。

Description

虹吸水力发电站

技术领域

本发明虹吸水力发电站，是在一水槽里使用虹吸管，结合虹吸管交汇空箱，以及与管径相配备的抽水泵、水轮机、发电机，以槽里的水通过虹吸管上升、下降循环流动，并在虹吸管内设计空间，以真空负压，使降水管从顶向箱内下游层流落的水，具有重力势能冲击箱内的水轮机，带动发电机产生功率，在槽里抽水泵的叶轮轴和箱内水轮机承轴，科学地穿透槽壁与槽外动力机、发电机的轴相连，抽水动力机功率只完成箱内下游水面到槽水面相差高度的水压力，设虹吸管直径越大高度越高，开发的水重力势能越大，单位时间内流入水轮机的水具有的能量越大，转化水轮机动能越大，发电机功率也就越大，往槽里只须补充从轴缝渗漏槽外少量的水，不受水能资源条件的限制，就可以建造虹吸水力发电站进行发电，是属于水能源开发和利用新型水力发电站装置。

背景技术

目前，所有的水力发电站，必须在有水流的河道中修筑栏河坝，来提高水位，使具高向下流落的水重力势能，冲击下游位水轮机带动发电机产生功率，上游水位提越高，水的重力势能越大，单位时间内流入水轮机的水具有的能量越大，转化水轮机动能越大，即发电机功率越大，但受到水能资源条件的限制。

发明内容

为使水力发电不受到水能源条件的限制，本发明虹吸水力发电站，根据虹吸时，水位高、低只相差一些，不论虹吸管直径多大、高度多高，只要管内充满水，高水位的水从进水管的管口上升，往低水位降水管的管口流落，因为降水管从口到顶水柱高度，比进水管从口到顶水柱高度高，水柱即下降，水从管口流落，进水管水柱即上升，管顶的水填满降水管水流落后的位置，高水位的水受到吸力，在大气压迫使下即从管口上升，填满进水管水上升后的位置，所形成的水流方向。从高水位水面平衡线上，两管内到顶的水柱高度相等，存在的水质量相同，受到地球吸引力重力方向同样向下，而水从管口上升，等于降水管水从管口流落能吸上，进水管从口到顶水柱重量的力度，水从管顶向管口流落，同时又潜存与进水管的水柱相同重量的水压力，因此水通过虹吸管上升、下降流动，所产生的吸引力同时存在的水压力，可以开发和利用。虹吸水力发电站以其原理，在一水槽里使用虹吸管，结合虹吸管交汇空箱，以及与管径相配备的抽水泵、水轮机、发电机，以槽里的水通过虹吸管上升、下降循环流动，并在虹吸管内设计空间，以真空负压，使降水管从顶向箱内下游层流落的水重力势能，冲击箱内水轮机带动发电机产生功率，在槽里抽水泵的叶轮轴、安装箱内水轮机承轴，穿透槽壁与槽外动力机、发电机的轴相连，抽水动力机功率只完成水位相差高度水压力，设虹吸管直径越大高度越高，开发的水重力势能越大，单位时间内流入水轮机的水具有的能量越大，转化水轮机动能越大，发电机功率也就越大，往槽里只补充从轴缝渗漏槽外少量的水。本发明虹吸水力发电站为解决其技术问题，所采取的技术方案是：水槽、槽里底垫层、柱墩，平台使用的材料是水泥混凝土，水槽建落在两方墩面上，槽底下两柱墩中间距离的方位，是安装发电机的方位，槽里底垫层为方块形分为两边，底垫中间距离的空位，是水轮机承轴在槽里运转的方位，槽两端外周边墩面上设有平台，是安装抽水动力机的方位，槽装水深度以设虹吸管直径四倍高左右，槽面积能容下虹吸管整体下部装置就可以。设虹吸管直径以及高度不受限制，整体分为进水管、降水管、空间管、下游出水横管、泵壳出水管、三通管帽、下游交汇空箱，使用的材料是钢铁体。采用电焊连接办法，整体在槽里连接形成，下游交汇空箱座落在槽里底垫层上，进水管底口是浸入槽水面里，顶口与降水管顶口、空间管顶口通过管帽连接，三管内相通，降水管底口吊挂与管径相配备的轴流式水轮机，与空间管底口是浸在箱内中部间，水轮机承轴是穿透箱底壁、槽底壁与槽底下发电机轴相连，并在发电机上方焊有随轴旋转遮水盘，下游出水横管在槽里从空箱底部左侧壁伸入空箱内，横管口处在箱内空间管底口，水轮机落水口的下面，横管另一口与座落槽底垫层上的泵壳连接，泵壳上出水管的管口露出槽水面一些，泵壳里的叶轮轴是穿透槽横壁与座落在平台上柴油机、电动机轴相连。设进水管、降水管、空间管的直径相同，下游出水横管比进水管粗大，水泵的出水量比从进水管的管口加从轴逢进入下游管的进水量大一些，管帽焊接处以及空箱封面焊接处要密封，往槽里只须补充从轴逢渗漏槽外少量的水。虹吸水力发电站的结构简单，安装技术容易，整体焊接前，先在槽里画定需要装水深度的水面平衡线、交汇空箱以箱壁连体面开启，箱底壁面积加长，放落在槽里底垫层上，箱底壁穿轴空隙处在底垫层相隔的空位中，与槽底壁穿轴空隙对正，箱底壁加长部分与底垫层、柱墩之间设轴柱用螺母锁住，使空箱座落牢固，进水管底口、压灌套管底口，焊接在长方形管壁连体的进水横导管面上，横导管进水口设能开、关的闸门，横导管底壁面积加长，座落在箱外右底垫层上，底壁加长部分与底垫层之间，设轴柱用螺母锁住，使进水管、压灌套管稳立牢固，进水口的闸门处在槽水面线下。降水管底口焊接在长方形管壁连体的降水横导管面上，横导管底壁开口吊挂与管径相配备的轴流式水轮机，并在横导管的底部周边焊接脚角架，直立座落在空箱内，水轮机体位处在箱内中部间，水轮机承轴穿透箱底空隙，槽底空隙与槽底下发电机的轴相连，在发电机上方焊接有随轴旋转遮水盘，同时在箱内横导管两头底部，用钢铁板块侧、横焊接成横导管底座垫架层，横导管周边与箱内壁之间用钢铁条块进行焊接加固，使水轮机转动时以及降水管得到牢固。空间管底口周边焊接脚角架，直立座落在空箱内，底口处在箱内中部间，顶口与降水管顶口、进水管顶口同一平衡上与管帽底面焊接，三管内相通，空间管顶口可以升在管帽内，相对管帽内高度要增高，管帽以长方形管壁连体式。然后用钢铁板空箱封面焊接，管帽焊接处周边以及空箱封面焊接处周边，加焊套间层内装保密封原料。下游出水横管在槽里从空箱底部左侧壁开口焊接，横管口处在箱内空间管底口、水轮机落水口的下面，横管另一口与座落在底垫层上泵壳侧旁焊接，泵壳上出水管的管口露出槽水面线一些，泵壳里的叶轮轴穿透槽横壁空隙与平台上动力机的轴相连，泵壳底座和动力机底座设轴柱用螺母锁住，使其牢固。整体组成后，又可以从底垫层上结合混凝土使之牢固。设虹吸管位置排列时，空间管尽量向降水管靠拢并排，进水管设在降水管的后向即垂直方向，三管尽量接近，以减小造槽以及管帽体积，而减轻管帽顶重量。图中实施方式是为方便原理说明，而设计虹吸管位置顺序横向排列。

虹吸水力发电站产生有效的效益是：组装好后，往槽里加水到原定水面平衡线后，即开动抽水动力机带动泵里的叶轮高速旋转，从高处的水或使用抽水机，通过套管向虹吸管内压灌纯水，待水进入泵壳被叶轮甩出管口后，打开横导管进水口的闸门，让槽里的水与管内的水触连，停止压灌。当水泵里的叶论高速旋转把箱内下游层的水甩出管口，转轴附近压强减小，引发吸力，从箱内下游水面到管帽内降水管的水柱高度，比槽上游水面到管帽内进水管的水柱高度高，降水管水柱即下降，水沿着水轮机轴方向流落，填满下游管水被叶轮甩出管口后的位置，进水管水柱即上升，管顶的水填满降水管水流落后的位置，槽里的水受到吸力，在大气压迫使下即从管口上升，填满进水管的水上升后的位置，形成槽里的水从进水管的管口上升，往降水管顶口经水轮机流落，进入泵壳又被叶轮甩出管口循环流动的环节。而管帽内降水顶口的水是向下流落，不能流入管帽内的空间管顶口，箱内下游层的水被叶轮不断甩出管口，也无法涌上箱内的空间底口，在真空负压下，从管帽内降水管顶口向箱内下游层水面流落的水，就有重力势能冲击水轮机带动发电机产生功率，抽水动力机功率，只完成箱内下游水而到槽里上游水面相差高度的水压力，设虹吸管直径越大高度越高，开发的水重力势能越大，单位时间内流入水轮机的水具有的能量越大，转化水轮机动能越大，发电机功率也就越大。如图中设箱内下游层水面到槽里上游水面泵壳出水管的高度是1米，管直径是0.7米，需要抽水的动力机功率是3.9kw，从管帽内降水管顶口到箱内水轮机入口高度是16.4米，管直径是0.6米，水轮机效率是90％，发电机得到功率是45kw。发电机功率减去抽水动力机功率，余下41kw是开发和利用的价值。

具体实施方式

下面是结合虹吸水力发电站纵向剖面图的说明，图中标记：(1)左柱墩、(2)右柱墩、(3)墩面平台、(4)水槽、(5)槽里左底垫层、(6)槽里右底垫层、(7)下游交汇空箱、(8)进水横导管、(9)进水口闸门、(10)压灌套管、(11)进水管、(12)降水管、(13)降水横导管、(14)水轮机、(15)水轮机承轴、(16)箱底穿轴空隙、(17)槽底穿轴空隙、(18)发电机、(19)遮水盘、(20)空间管、(21)管帽、(22)下游出水横管、(23)泵壳出书管、(24)叶轮轴、(25)槽横壁穿轴空隙、(26)柴油机、(27)箱内下游水位、(28)槽上游水位、(29)自来水管。水槽座落在两墩面上，槽两端墩而上设有平台，交汇空箱座落在槽里底垫层上，在槽里右底垫层上的进水横导管面上连接压灌套管、进水管，并在横导管进水口设能开、关的闸门。降水管底口连接横导管面上，横导底部开口吊挂水轮机和空间管底口浸在箱内中部间，水轮机承轴穿透箱、槽底空隙与槽底下发电机轴相连，发电机上方焊有随轴旋转遮水盘。进水管顶口、降水管顶口、空间管顶口通过管帽连接。下游出水横管从空箱底部左侧壁伸入箱内，横管另一口与座落在左底垫层上泵壳连接，泵壳出水管的管口露出槽水面，泵壳里的叶轮轴，穿透槽横壁空隙与平台上柴油机轴相连，设自来水管补充从轴缝渗漏槽外少量的水。至于各管底座加固部分按方案提及进行，槽壁以及管壁的厚度根据需要的决定，图中标尺以1厘米比100厘米的比例，设左柱墩长4.4米、宽2米、高2.5米，右柱墩长4.4米、宽2米、高2.5米，两墩中间相距1.7米。水槽体积长8.5米、宽2米、高3米，左底垫层长3米、宽1.5米、高0.5米，右底垫层长3.9米、宽1.5米、高0.5米。两垫层中间距离0.5米。下游交汇空箱体积长3米、宽1米、高3米。进水横导管体积长2.8米、宽0.8米、高0.6米。压灌套管从进水横导管面到顶高18.9米、管直径0.6米。进水管从进水横导管面到管帽底面高度17.1米、管直径0.6米。箱内降水横导管体积长1.8米、宽0.8米、高0.6米，降水管从横导管面到管帽底面高度15.2米、管直径0.6米。空间管从交汇箱面到管帽内高度15.3米、管直径0.6米。管帽体积长4.4米、宽0.8米、高1.3米。下游出水横管从空箱左侧壁到泵壳长0.8米、管直径0.7米，泵壳上出水管高度1米、管直径0.7米。槽装水深度2.7米，箱内下游水面到槽里上游水面相差高度0.9米，进水管从槽水面到管帽内存在水柱高度16.1米，降水管从箱内下游水面到管帽内存在水柱高度17米。图中需要动力机抽水功率是3.9kw，水轮机效率以90％计算，发电机得到功率是45kw。虹吸水力发电站运作前，先要开动抽水动力机带动叶轮高速旋转，从高处的水通过套管向虹吸管内压灌纯水，待水进入泵壳被叶轮随出管口后，打开进水口闸门，让虹吸管内的水与槽里的水触连，停止压灌。当叶轮高速旋转不断把箱内下游层的水甩出管口，槽里的水就形成从进水管的管口上升，往降水管顶口经水轮机流落，进入泵壳又被叶轮甩出管口的循环流动环节，而降水管顶口的水向下流落，不能流入空间管顶口，箱内下游层的水被叶轮不断甩出管口，也无法涌上空间管底口，在真空负压下，从降水管顶口流落到箱内下游层水面的水就有重力势能，冲击水轮机带动发电机产生功率，抽水动力机功率只完成水位相差高度的水压力，设虹吸直径越大管高度越高，开发的水重力势能越大，单位时间内流入水轮机的水具有的能量越大，转化水轮机动能越大，发电机功率也就越大，往槽里只须补充从轴逢渗漏出槽外少量的水。

Claims (2)

1、虹吸水力发电站，是以水槽里的水通过虹吸管上升、下降循环流动，其特征是：水槽建落在两柱墩面上，交汇空箱座落在槽里垫层上，虹吸管进水口浸入槽水面里，降水口浸在箱内中部间，在槽里设出水量大于进水量的水泵与空箱底部连接，泵壳里的叶轮轴穿透槽壁与柴油机或电动机轴相连。

2、根据(1)的权利要求在降水管内设计空间，以真空负压，使降水管从顶向箱内下游层流落的水，具有重力势能冲击水轮机带动发电机产生功率，其特征是：空间管底口浸在箱内中部间，顶口与降水管、进水管顶部连接，三管内相通，水轮机吊挂在箱内降水管底口下面，水轮机承轴穿透箱、槽底壁与发电机轴相连。

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