CN204436680U - 一种高效斜击式水轮发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效斜击式水轮发电机，它包括转轮、惯性轮（8）、转轴（4）和发电机（9）并间隔设置在倾斜的方形管道（1）上，在方形管道入口处设置有水泵(16),转轮与转轴相配合并位于方形管道上且伸入到方形管道内，转轴两端活动设置在支座（7）上，惯性轮设置在转轴两端上，发电机与转轴一端相连，所述转轮包括轮毂（5）和一端均与轮毂固定相连的叶片（3），叶片两侧面（13）对称倾斜设置，叶片横截面为等腰梯形，本实用新型通过上述改进一是单台水轮机可提高20%以上的输出功率；二是可就地取材充分利用小水量资源来进行发电；再是将水以倾斜方式流动，提高了水的流动速度，从而增加了输出功率。

Description

一种高效斜击式水轮发电机

技术领域

本实用新型涉及水力发电装置，尤其是涉及小型水轮发电机。

背景技术

水力发电是利用水位差产生的强大水流所具有的位能进行发电，是一种可再生、无污染、运行费用低的清洁能源。水力发电不仅直接具有可观的经济优势，而且可衍生出很多如族游娱乐、水产养殖、水上航运、农田灌溉、防洪抗旱、电网调节等诸多附加经济效益，实行水利资源综合利用。目前水轮机发电的方式主要有：利用水流压能和动能的混流式、轴流式、斜流式和贯流式的涡轮式水轮机和利用水流动能的水斗式水轮机，其中在我国应用比较普遍的水轮机主要有轴流式和斜击式，它们都各自具有优势、使用特点和不足：轴流式水轮机适用水头较低、流量较大且变化不大的水电站；而斜击式水轮机具有结构简单、制造安装方便，制造成本低的特点且适用较高水头、小流量且变化不大的水电站使用。而在我国南方能产生低速旋转动力的小型丰富的水力资源却很普遍，由于用于水力发电的水力资源不仅要具有一定的流量和水头，且还要具有能蓄存一定水容量的库体和建造落差不低于3米的坝体，而且库体水源补给要充足稳定的要求，才能使水轮机产生高速旋转而发电，因此水力发电受投资规模和水源的影响，我国南方很多丰富的小型水力资源还得不到利用，小型水力资源发电在我国南方还未得到普及发展利用；如我国南方的小河、小溪和水渠很多，如何利用这些小型丰富持续稳定的水力资源来发电，解决广大南方乡村用电，缓解用电紧张是一个值得研究开发的新课题。

实用新型内容

针对上述现有技术中所存在的问题，本实用新型提供了一种适用于水头较高、但流量不大稳定的小河、小溪和水渠所形成的小型水轮发电机。

本实用新型要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述高效斜击式水轮发电机间隔设置在倾斜的方形管道上，它包括转轮、惯性轮、转轴和发电机，在方形管道入口处设置有水泵,所述转轮与转轴相配合并位于方形管道上且伸入到方形管道内，转轴两端活动设置在支座上，惯性轮设置在转轴两端上，所述发电机与转轴一端相连，所述转轮包括轮毂和一端均与轮毂固定相连的叶片，所述叶片两侧面对称倾斜设置，侧面倾斜角度为10°-15°，叶片横截面为等腰梯形，所述叶片的下底面为冲击面。

 本实用新型的工作原理是：利用我国南方具有很多低高水头、但小流量且分布广、分散性高，持续性强的小型水力资源发电机进行适当改造，就可利用小型水力资源进行发电，广大南方乡村可根据各自的水资源情况，就近单独或联户建造小型发电机，解决家庭日常用电，也可用为小型动力机械用电，使我国南方丰富的小型水力资源能得到充分的利用。                                                    

本实用新型由于利用丰富的小型水力资源带动转轮旋转，从而带动发电机旋转，再通过惯性轮使发电机旋转而发电，本实用新型所用水头和水流量与涡轮式水轮机发电要求的水头和水流量相比，水头更低，流量更小，不需要投入大量资金来建造库体和坝体，建造和制造成本低，周期短，适用性强，可作为我国南方广大乡村日常用电的发电设备，也可并入电网，向电网供电。

附图说明

图1是本实用新型的主剖视结构示意图，

图2是本实用新型取出轴承盖的俯视结构示意图，

图3是图1的A-A剖视结构示意图。

在图中，1、方形管道  2、轴承盖  3、叶片  4、转轴  5、轮毂  6、轴承  7、支座  8、惯性轮  9、发电机  10、下底面  11、坝体  12、出水口  13、侧面  14、工作口  15、外表面  16、水泵。

具体实施方式

在图1、图2和图3中，所述水轮发电机为三台并间隔设置在倾斜的方形管道1上，方形管道用水泥浇灌而成，方形管道一端与坝体11上的出水口12相连接，在方形管道入口处(即出水口处)设置有一台或两台可使水流速度加快的低功率(1-1.5 kW)水泵16,方形管道相当于一段带有工作口14的引水管，方形管道倾斜角度小于15度，当水流量最大时，两台水轮机之间边缘间距为3-4米 ，当水流量最小时，两台水轮机之间最边缘间距为1-2米。每台水轮机包括转轮、惯性轮8、转轴4和发电机9，所述转轮与转轴相配合并位于方形管道上且通过工作口伸入到方形管道内，转轮上部设置有轴承盖2，转轮最低点与方形管道底面相距20-50厘米，转轴两端通过轴承6活动设置在支座7上，在转轮两端的转轴上对称设置有两惯性轮8，惯性轮的重量为转轮的两倍以上，所述发电机与转轴一端相连，所述转轮包括轮毂5和一端均与轮毂固定相连的五块叶片3，所述叶片将转轮正面分为五块扇形、也可分成四块、 六块、八块扇形，叶片两侧面13对称倾斜设置（如图3所示），每个侧面倾斜角度为10°-15°，叶片外表面15为圆曲面，叶片的横截面为等腰梯形，等腰梯形的腰边即为两侧面，所述叶片的下底面10（或等腰梯形底面）即为冲击面，与下底面相对的面（等腰梯形的顶面）为上顶面，上顶面宽度为下底面（冲击面）宽度的二分之一以下，下底面宽度不大于轮毂宽度。叶片在转轮上逆时转到最低处时，其上顶面在前，下底面在后，即在水流方向上叶片逐渐截面变小。

一、以水流速为1-1.5m/s,方形管道横截面积0.5m×0.8m＝0.04m²,

        则水流量Q为：（1-1.5m）×0.04＝0.04-0.06 m³/s,

    二、水头为H＝10m，则一台水轮机发电功率P＝H×Q×η×g＝10×且（0.04-0.06）×0.8×9.8＝3.14-4.58kW，η为机组效率，g为重力加速度。

三、本实用新型机机组为三台，输出总功率为（3.14-4.58）×3＝9.4-13.7 kW,实际输出功率约为(9.4-13.7)×120%－(1-1.5)＝10.28-14.9 kW。

所述水电发电功率除了与水的压头高度和流速有关外，还与水轮机的水轮结构有关，因此，本实用新型一是将原来转轮上的方块形叶片改为沿水流方向的A形片，以减少对水流的冲击阻力，提高了转轮转速，增大了水轮机发电功率；二是在转轴上增加一对惯性轮，以确保水流量突变时转轴转速保持稳定，确保输出功率正常；将管道改为方形截面且倾斜设置以及设置水泵，从而可增加水的流量，提高水的流速，从而提高发电功率；三是在可间隔设置有多台水轮机，利用同一水源可实现多台水轮机组发电，从而增加输出功率。

所述上述改进一是单台水轮机可提高20%以上的输出功率；二是可就地取材充分利用小水量资源来进行发电；再是将水以倾斜方式流动，提高了水的流动速度，从而增加了输出功率。              

Claims (1)

1.一种高效斜击式水轮发电机，其特征是：它包括转轮、惯性轮（8）、转轴（4）和发电机（9）并间隔设置在倾斜的方形管道（1）上，在方形管道入口处设置有水泵(16),所述转轮与转轴相配合并位于方形管道上且伸入到方形管道内，转轴两端活动设置在支座（7）上，惯性轮设置在转轴两端上，所述发电机与转轴一端相连，所述转轮包括轮毂（5）和一端均与轮毂固定相连的叶片（3），叶片两侧面（13）对称倾斜设置，侧面倾斜角度为10°-15°，叶片横截面为等腰梯形，所述叶片的下底面（10）为冲击面。