一种水车式水轮发电机的后上方引流式水车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水轮发电机技术领域。
【背景技术】
[0002]现有的各类水车式水力发电机，主要分为三类，第一类是将水车直接安放在水渠中，利用水流的流速冲击力发电，这种水车发电方式属于最原始的水车利用方式，主要是靠水流的流速冲击水车旋转带动发电机发电。因为仅仅利用了水流的冲击动能，水流势能利用率很低，发电效益很低，无法建设较大装机容量的水电站，不具备产业规模化能力。第二类是将水车做成水斗式水车，水流从水车上方一侧灌进水斗，利用水斗内的水体重力驱动水车旋转带动发电机发电。但因为是仅仅利用水斗内的水体重力，而水斗容积受到加工制造、运输安装、制造成本、地形限制等因素制约，水斗容积很有限，发电量和效益不能适应河流流量一年四季变化很大的特点，不能有效利用河流流量，只能适用于流量很小的河流，发电效益同前者一样不能形成规模化，缺乏广泛和规模化的运用价值。第三类是将水车安置在特制的水车槽中，从水车后下方位置引水冲击水车旋转进而发电，这种水轮机可以减少流量浪费，河流的流量利用率更高，发电效益更高。但这种水车状直冲式水轮机的只能局限地利用等于或低于水车中心转轴的水头，一旦水头高过水车中心转轴，高出水车中心转轴部分的水流产生的压力就会形成水车叶片的入水阻力，产生逆向扭矩，因此最终能够有效利用的水头最多只是水车高度的下半部，为了提高利用水头增加发电能力，就必须将水车做得更大，这就会增加水车制造、运输、安装、维修的难度和成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可尚效利用水能、大幅提尚水车式水轮发电机发电能力、降低水车式水轮发电机组制造、运输、安装和维修成本的水车式水轮发电机的后上方引流式水车。
[0004]本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0005]—种水车式水轮发电机的后上方引流式水车，包括有可沿中心转轴转动的水车、将水流引入水车叶片之间的引水导流体；所述引水导流体包括引水导流槽和设置于引水导流槽后部上方的引水导流箱；引水导流槽包括有构成槽体的两块槽体侧挡板、一块底板、一块将水流引至水车下部叶轮的逐渐降低的后部弧形导流档板；所述引水导流箱包括有两块位于引水导流槽进水方向侧挡板顶端的侧挡板、连接于这两块侧挡板前端之间的挡流板和位于箱体中部的7字形防逆压引水导流板，7字型防逆压引水导流板的两侧边与箱体的两块侧挡板立面连接，内角朝向水车；水车进水侧的下半部设置于引水导流槽中，水车进水侧的上半部设置于引水导流箱中，7字型防逆压引水导流板的竖板下端与水车外缘相切，水流分别从引水导流槽后部弧形导流档板上方和7字型防逆压引水导流板的横板上方流入水车进水侧的下部和上部叶片之间，水车获得压力、冲力和重力实现高能旋转。
[0006]本发明在7字型防逆压引水导流板的顶端横板上设置有竖立的排气管，在引水导流槽两边的槽体侧挡板和引水导流箱两边的上部侧挡板内侧，沿水车轮缘外边设置有弧形减漏密封条。
[0007]本发明的基本工作原理是:当水流从水车后上方进入引水体导流时，主要的水流从水车进水侧下部与引水导流槽后部弧形导流板之间流动，利用水流的压力和冲力驱动水车旋转；同时，部分水流从7字型防逆压引水导流板的平板上方流过后落入水车进水侧上部的叶片形成的水斗中，排除水斗中的空气并利用水斗中的水体重力形成顺向扭矩。从水斗中被水体挤压出来的空气被挤压到7字型防逆压引水导流板上的内角空间内，再从排气管中自然排除，不会干扰水流；而7字型防逆压引水导流板的竖直平面则可以防止水流压力和冲力对水车产生反向扭力，确保水车的顺向旋转力量不被消减；设置于引水导流箱前端的挡流板可以防止7字型防逆压引水导流板上方的水流直接对水车产生逆向冲力。这样综合设计，水车就可以同时获得水流动压力、冲力和重力的合力驱动，并可以克服各类逆向阻力和气流干扰，实现高能旋转、高效发电目的。
[0008]本发明创新性地采用引水导流槽与引水导流箱相结合的引水导流体结构，将水流分别从水车后方的下部和上部引入，充分利用水能，形成上部水流和下部水流合力带动水车快速转动，大幅提高其发电能力。采用基本将水车下部密封起来的引水导流槽，可以基本消除水流的无效性流动，最大限度地提高水流的势能和动能利用率；而采用引水导流箱，则可以使同等直径的水车利用更高的水头，减小水车直径，降低水车重量，降低水车生产加工、运输、安装和检修维护的成本。设置于引水导流槽中的7字型防逆压引水导流板的顶端平板可以将水流顺利导入水车进水侧上部，使水流提前进入水斗中，利用水斗内的水体重力增加水车的顺向扭矩，提高水能利用效率，还可以提前排除水斗内的部分空气，排除气体对水流的干扰，增加水车过流效率，提高发电效率；7字型防逆压引水导流板的竖板可以完全阻挡水流直接冲向水车形成反向冲力，并完全防止水压形成反向扭矩；位于7字型挡水导流板上平面的排气管可将水斗内被水体挤压出来的空气顺利通过水体排出，不会干扰水流运动。位于引水导流箱侧挡板上的圆弧形减漏密封条与引水导流槽的圆弧形减漏密封条上下相接，共同减少水流从水车侧面缝隙跑漏，进一步提高水能利用效率。
[0009]本发明的特别重大的意义在于，只需要修建较低甚至只有一、两米高的水坝就能高效发电，解决制约传统水电站建设受到的安全威隐患严重、生态破坏严重、淹没损失严重、移民搬迀复杂、投资造价过高等一系列问题，在采用传统技术不能建设或者不值得建设电站的地方可以采用此技术建设大量电站，实现水能资源开发利用率翻番并安全环保开发水能资源的目的。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的示意图；
[0011]图2是沿图1排气管位置轴向截面的示意图；
[0012]图3是导流体局部剖开后取开左半边挡流板2d的结构示意图；
[0013]图4是本发明的工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1、图2所示的水轮发电机的后上方引流式水车，包括有依靠水流冲力、重力和压力驱动可沿中心转轴la转动的水车1、将水流引入水车水斗内的引水导流体。所述引水导流体如图3所示，包括引水导流槽和设置于引水导流槽引水一侧上方的引水导流箱。引水导流槽包括有构成槽体的两块槽体侧挡板2a、一块底板2b、一块将水流引至水车下部水斗的逐渐降低且逐渐收窄的后部弧形导流档板2f。所述引水导流箱包括有两块位于槽体进水方向侧挡板顶端的上部侧挡板2c和连接于两块上部侧挡板前端之间的挡流板2d，在引水导流箱中设置有两侧边与上部侧挡板连接且内角朝向水车的7字型防逆压引水导流板2e。水车进水侧的下半部设置于引水导流槽中，水车中心转轴的两端通过轴承座4安装于引水导流槽两块槽体侧挡板2a的承台2i上。水车进水侧的上半部设置于引水导流箱中，7字型防逆压引水导流板的竖板下端与水车外缘相切，水流分别沿7字型防逆压引水导流板的横板和后部弧形导流档板进入水车上部水斗和水车下部水斗，合力带动水车转动。在7字型防逆压引水导流板2e的顶端横板上设置有向外的排气管2g。在引水导流槽两边的槽体侧挡板2a和引水导流箱两边的上部侧挡板2c内侧，沿水车轮缘外边设置有弧形减漏密封条2h。构成本发明导流体的引水导流槽和引水导流箱可分为两个单独整体加工制作，安装机组时再组合构成一个整体；当水车体积较大时，水导流槽和引水导流箱也可制作为若干板块后再整体安装组合，更便于运输。
[0015]将本发明的进水侧设置于靠近水闸闸门3出口处。当打开闸门时，主要水流沿引水导流槽的弧形导流板冲入水车进水侧的下部水斗，一部分水流沿7字型防逆压引水导流板2e顶端平板流过后落入水车进水侧的上部水斗，合力带动水车转动。7字型防逆压引水导流板的直板挡住水流不正面冲击水车形成逆向扭矩。挡流板2d的作用也是防止通过7字型防逆压挡水导流板顶板的水流直接冲击水车产生逆向扭矩。
[0016]本发明可采用金属制作，以确保其强度和使用年限；也可采用高强度的非金属材料制作和金属材料组合制作，减轻重量和防止锈蚀。本发明可高效利用水能，大幅提高水车式水轮机的发电能力，大幅提高江河的水能资源开发利用率。
【主权项】
1.一种水车式水轮发电机的后上方引流式水车，包括有可沿中心转轴(la)转动的水车(1)、将水流引入水车水斗内的引水导流体，其特征在于，所述引水导流体包括引水导流槽和设置于引水导流槽进水侧上方的引水导流箱；引水导流槽包括有构成槽体的两块槽体侧挡板(2a)、一块底板(2b)、一块将水流引至水车进水侧下部水斗的逐渐降低的弧形导流档板(2f);所述引水导流箱包括有两块位于引水导流槽体侧挡板进水侧顶端的上部侧挡板(2c)和连接于两块上部侧挡板前端之间的挡流板(2d)，在引水导流箱中设置有两侧边与上部侧挡板连接且内角朝向水车的7字型防逆压引水导流板(2e);水车进水侧的下半部设置于引水导流槽中，水车进水侧的上半部设置于引水导流箱中，7字型防逆压引水导流板的竖板下端与水车外缘相切，水流分别沿7字型防逆压引水导流板的横板和引水导流槽后部弧形导流档板进入水车进水侧上部水斗和水车下部水斗，合力带动水车转动。2.根据权利要求1所述的一种水车式水轮发电机的后上方引流式水车，其特征在于，在7字型防逆压引水导流板(2e)的顶端横板上设置有向外的排气管(2g)。3.根据权利要求1或2所述的一种水车式水轮发电机的后上方引流式水车，其特征在于，在引水导流槽两边的槽体侧挡板(2a)和引水导流箱两边的上部侧挡板(2c)内侧，沿水车轮缘外边设置有弧形减漏密封条(2h)。
【专利摘要】一种水车式水轮发电机的后上方引流式水车，包括有水车(1)和引水导流体，引水导流体包括引水导流槽和上部引水导流箱；引水导流槽包括有两块槽体侧挡板(2a)、底板(2b)、将水流引至水车进水侧下部水斗的弧形导流档板(2f)；引水导流箱包括有两块上部侧挡板(2c)和连接于两块上部侧挡板前端之间的挡流板(2d)，在引水导流箱中设置有内角朝向水车的7字型防逆压引水导流板(2e)；水车进水侧的下半部设置于引水导流槽中、上半部设置于引水导流箱中，水流分别沿防逆压引水导流板的横板和引水导流槽后部弧形导流档板进入水车进水侧上部和下部水斗，合力带动水车转动。本发明可高效利用水能，大幅提高水车式水轮发电机发电能力。
【IPC分类】F03B1/02, F03B1/00, F03B11/00
【公开号】CN105386922
【申请号】CN201510916261
【发明人】罗富强
【申请人】罗富强
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月11日