专利名称：集流式水轮机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于水力发电的集流式水轮机，这种水轮机可安装在普通的河流中进行工作。
目前世界上水力发电站中的主要驱动设备是水轮机，其作用原理是把拦截在水库或河流里的水变为驱动机械的能量，利用这种能量来驱动发电设备。
水力发电是世界上重要的电能来源，据估计在经济上值得开发的水力资源有38×10MW，目前业已开发的水力大约只有37×10MW，即约占百分之十，还有百分之九十的水能尚未被利用。非洲和亚洲的水能储备基本上尚没有开发利用。产生这一情况的原因主要是建造水库需要大量人力和物力，投资昂贵。因为，无论是古典式的转浆式水轮机，抑或近代通用的各种冲击式水轮机和反击式水轮机，其工作原理均是依靠水的位能转变成流动能冲击叶轮，带动水轮机作功。没有水头，水轮机就不能工作。即使是灌注式水轮机，一般也要求有一米以上的水头才能工作。十分明显，水能应用来转变为电能，必须选择水位落差较大的地点，或者拦河建造水库。这不但耗资巨大，占田占地，给国民生计带来困难，而且有可能破坏生态平衡，诱发地震，时间一久，总有一天水库会崩坏，将会带来难于预测的后果。
本实用新型的任务是寻求一种新型结构的水轮机，它不需兴建水库或不必寻求水位落差较大之处，它能在一般河流中工作，以达到消除建造水库所带来的种种弊病。
本技术解决方案是，浸入水流中的水轮机，利用一导流装置，使叶轮轴线上下部翼片所受水流作用力不同而造成力差，产生力距使叶轮回转。
将一直翼式的水轮机放置水流中，由于叶轮上下部翼片所受的水流作用力相等，即产生的作用力与反作用力相等，叶轮处于平衡状态，叶轮不产生回转运动。若在叶轮前面(正对水流方向)安置一导流装置使流过导流板面的水流加速，冲击翼片，加大水流对翼面的冲击力；而叶轮下部的翼片处于导流装置的内腔，不受水流的直接冲击作用，因而所受水的作用较小。这样叶轮上下部翼片所受水流作用力的总和不相等，产生力距使叶轮回转。在导流板端与翼片相近之处，导流板的水流流速较快，该处的水压远小于导流装置内腔的水压，因此产生柏努利效应，也产生推动翼片的有效作用力。为了使导流装置能起到减少摩擦和加速水流的作用，导流板沿水流的截面形状应为双曲线，为制造方便也可做成近似双曲线。导流板的材料应耐腐蚀，用不锈钢制成，也可用耐腐塑料，板面要抛光。
为了保持翼片能够正常工作，减少翼背的水流阻力，翼背的水平横截面形状应是双曲线，翼缘薄而翼背中部厚，此曲线最理想的是双曲线，为了加工方便，也可做成类似双曲线或光滑的曲线。翼片要考虑强度，应按固定端悬臂梁的原理设计，其与叶轮连结处要有足够的截面面积。翼片可以实心的，也可以做成空心的，翼片可用玻璃钢制成，通常的是用环氧树脂的玻璃钢制成。翼片也可用轻金属甚至木材制成。
本实用新型的附图如下
图1a为本实用新型集流式水轮机正视图；
图1b为本实用新型集流式水轮机侧视图；图2为集流式水轮机工作示意图；图3为集流式水轮机翼片横截面形状图。
图1a和
图1b所示为集流式水轮机简图。轮轴(0)两端以轴承安装在水轮机壳体(H)上，轮轴端可通过传动装置驱动发电装置(G)，或者直接与密封式发电机相联；轮轴上固定着叶轮(1)，叶轮上安装着四个或四个以上翼片(2)。导流装置(3)与壳体固定连接。整个水轮机可悬挂在固定于河岸的横柱上而浸在水中，或者用支架固定的河床上。
图2为集流式水轮机工作示意图。轮轴(0)与叶轮(1)是固定联结的，叶轮上安装着四个或四个以上翼片(2)，翼片系按单臂梁受力情况设计，其根部(即固定在叶轮的部分)的截面积最大，逐渐向翼尖方向缩小。在叶轮的水流前方安装着导流装置，其导流板端部B要靠近翼尖，在不妨碍翼片回转的前题下，缩小端部B与翼尖的间隙，以利于造成柏努利效应。翼片在位置d时，受到水流正面作用，叶轮沿箭头方向回转，当翼片至a点及b点进入导流装置内腔时，所受水的作用力减小，而与导流板端部B相近时，产生柏努利效应使翼片上升。翼片至C点时由于导流板的水流加速，冲击翼片，使叶轮转动。
图4所示为翼片横截面简图。e为翼面，截面线为一直线，即翼面为一平面。f为翼背，为一中厚端薄的光滑曲线，最佳方案为双曲线。为制造方便，也可制成类似双曲线。当水轮机甚小时，相应的翼片也较小，此时翼片用实心木质制成，也有相当效果。为减小摩擦，翼片表面需抛光。
本实用新型突破了现有水力发电所采用的形式，不需拦河建坝或建造水库，而是在一般河流中均可安装使用。我国河流密布，使用本实用新型的集流式水轮机，可带来巨大经济效果。
权利要求1.一种集流式水轮机是由轮轴(0)、叶轮(1)、翼片(2)组成，其特征在于，组成水轮机的另一部分即导流装置(3)，其导流板沿水流方向的截面形状为双曲线。
2.根据权利要求1的集流式水轮机，其特征在于所述的导流板沿水流方向的截面形状为近似双曲线。
3.根据权利要求1的集流式水轮机，其特征在于所述的翼片横截面形状，其翼面截线为一直线，其翼背为一中厚端薄的光滑曲线。
4.根据权利要求3的集流式水轮机，其特征在于所述的翼片横截面形状，其翼背为双曲线。
5.根据权利要求3的集流式水轮机，其特征在于所述的翼片横截面形状，其翼背为近似双曲线或平滑曲线。
6.根据权利要求1或2的集流式水轮机，其特征在于所述的导流板用耐腐蚀不锈钢制成。
7.根据权利要求6的集流水轮机，其特征在于所述的导流板用耐磨塑料制成。
专利摘要本实用新型是不需高水头和拦河筑坝的一种集流式水轮机，安装在普通河流中用作发电机的驱动装置。本实用新型系利用一导流装置，使叶轮轴线上下部翼片所受水流作用力不同而造成力差，产生力矩使叶轮转动。
文档编号F03B1/00GK2069031SQ9020316
公开日1991年1月9日 申请日期1990年3月16日 优先权日1990年3月16日
发明者余新河 申请人:余新河