专利名称：室内自循环虹吸式水锤发电装置的制作方法
技术领域：
本发明是属于水力发电装置。
在现有的水力发电技术中，其特点是1.必须在远离电力用户的江、河、渠等有集中落差的流段，兴建水利枢纽工程，设置发电系统；2.必须有远距离的输电系统；3.从发电到输电的过程中，不仅有水能和电能的损失，而且还有水流的质量损失，因而能量利用率较低；4.整个工程占地面积大、耗用人力、物力、财力均较大；5.人们的心理对安全度要求很高。
目前尚无同类水力发电技术装置。
本发明的目的在于研制出一种能在室内不必要正向水位落差条件下，利用水锤能量保持虹吸流动，自动循环而无水流的质量损失，构造简单、成本低廉、操作灵活、安全可靠、能够形成系列产品、易于推广的水力发电装置。
本发明的结构如附
图1所示，在铅锤向下循环虹吸管1的下部，同心地焊接上一个开口朝下的圆柱形或其它对称形状的内箱筒2上，并使下循环虹吸管末端出口底缘与该内箱筒底缘同处于一个水平面位置上，再在内箱筒外面对称地套焊上一个与内箱筒形状相同的封闭大箱筒3，并使内箱筒底缘与大箱筒底面保持一定高度4，同时在大箱筒顶面的边缘附近开一个孔口焊接一根开口通大气的铅直高位平衡测管5，使测管下端底缘与大箱筒底面保持一定高度6，在大箱筒底面中心处开一孔口并焊接上尾水管7，使尾水管上游段铅垂方向、同心地插入(或套在)下循环虹吸管下端出口的里面(或外面)一定长度8，形成一柱形(或锥形)缝隙9，尾水管下游段中设置一个能快速开启的阀门10，在阀门10前边的尾水管顶部焊接一带小阀门11的给水管12与水泵13的压力管14连接，尾水管末端设置水轮机涡轮15，涡轮与发电机16同轴联接，尾水管出口17可以比开口通大气的蓄水箱18内水面19略高，在下循环虹吸管的上端焊接一封闭的小箱筒20，小箱筒的测面上开孔插焊一根上循环虹吸管21，并使虹吸管的上端出口与小箱筒顶面保持适当距离22，下端进口则淹没于蓄水箱内水面以下。
本发明的正常虹吸发电运转过程是首先，在关闭阀门10、开启小阀门11的条件下，启动水泵13，经给水管12向装置内充水，当测管5中液面高出小箱筒一定高度23，且上循环虹吸管下端出水，则表明已经充满，此时，迅速开启阀门10，同时关闭下阀门11和水泵13，由于突然开阀，尾水管中的水流突然增速，因而产生了很大的负水锤压力，人为造成了蓄水箱内水面和尾水管阀门处的水头差，而形成上、下循环虹吸管和尾水管内的虹吸流动，水流作用于水轮机涡轮旋转而发电，其后，在水击波(或水锤波)周期性地沿管路往复传播的过程中，由于管道中水的惯性的弹性作用，以及内箱筒内被封闭的空气24与小箱筒内顶部空气25的周期性压缩和膨胀作用，加上测管5中高位水头对循环系统中水流的平衡补偿作用，最终使虹吸流动和发电运转经久不衰，在水轮机涡轮前增加一欲旋器26后，发电能力明显提高。
六年多来的样机实验证明，这种室内自循环虹吸式水锤发电装置确能长时间运行发电，将样机的结构按附图2和附图3改进，效果更好。
本发明与现有的常规水力发电技术相比，具有十分明显的优点1.可在室内自成体系地进行水力发电，而不必要江、河、渠系的水流；没有水流的质量损失，减短了输电距离，减少了输电过程中的电能损失；因而效率很高；2.不必要正向落差，在反向位置水头差的条件下也能正常地循环工作；3.启闭阀门便可开机停机，因而操作简便、灵活、工作可靠、检修方便；4.整体结构紧凑而且工程的安全度很高；5.无庞大的水力发电站建筑物和长距离输电设施，因而占地少、节省人力、物力和财力，造价低廉；6.只要一次性向装置内充水的小能量输入，便可获得长时间的大能量输出，既节省能源又无污染，因而具有显著的经济效益和社会效益；7.装置的结构和制造加工工艺简单，又无自然水流中泥沙及天候损害，因而发电装置工作可靠、寿命长；8.可以进行产品的系列化生产和根据不同要求进行单机和多机联合安装，因而有利于普及推广，市场前景很好。
图1是首次试验成功的虹吸发电装置结构图；图2是改进后的装置结构图；图3是优化设计进一步改进的装置结构图；图4是下循环虹吸管出口与尾水管进口间合理装配的六种典型结构剖面图，其中(1)是尾水管进口内套在下循环虹吸管出口里面的柱形配合缝隙结构形式；(2)是尾管进口外套在下循环虹吸管出口的柱形配合缝隙结构形式；(3)是下循环虹吸管出口为收缩锥管内套在尾水管进口为柱形管段内的楔形缝隙结构形式；(4)是尾水管进口为柱形内套在下循环虹吸管出口为收缩锥形内的楔形缝隙结构形式；(5)是下循环虹吸管出口内套在尾水管进口内的锥形配合缝隙结构形式；(6)是尾水管进口内套在下循环虹吸管出口内的锥形配合缝隙结构形式。
本发明装置结构的最好方式如图3所示，上循环虹吸管21为铅垂向布置，适当加大其管径，在比阀门10较高的位置上设置阀门27，有利于开机、调节工况和停机检修；将套焊在上循环虹吸管上端的小箱筒20改为卧式放置形式，下循环虹吸管出口段改为收缩锥管28，以最佳缝隙9的配合方式，套在尾水管进口扩散锥管29内，在尾水管扩散锥管下面依次联接阀门10，预旋器26和水轮机涡轮15，以减小尾水管的长度，进面减小管路中的能量损失，尾水管的下部联接扩散锥管段30和肘形弯管出口31，以提高水流能量的利用率，整个尾水管呈铅垂向直线布置，从肘形弯管出口流出的水流，朝向上循环虹吸管的进口，可提高蓄水箱内水位19，同时对上循环虹吸管内的虹吸流动有加强作用，将大箱筒3内的内箱筒2取消，同时将平衡测管5向下延长，使平衡测管的底口距大箱筒底面一定高度，既节省原材料，又筒化加工工艺，还有利于管内的循环虹吸流动。
将各管的管径、各箱的容积按一定比例放大或缩小，便可形成用于不同场合、不同规模要求的水力发电系列产品。
将尾水管进口和下循环虹吸管出口的配合缝隙按最佳缝隙设计，其它相关尺寸应按最佳尺寸调节，那么该室内自循环虹吸式水锤发电装置便可长时间高效运行。
权利要求
1.室内自循环虹吸式水锤发电装置；是水通过循环管路系统内的流动带动与发电机同轴联接的水轮机涡轮旋转而发电的装置；其特征是循环管路系统是由上循环虹吸管、高位小箱筒、下循环虹吸管、装有平衡测管的大箱筒、装有阀门的尾水管和蓄水箱沿铅垂面依次首尾装接的循环式整体结构装置；
2.根据权利要求1所述的室内自循环虹吸式水锤发电装置；其特征是大箱筒将下循环虹吸管的出口、尾水管的进口和平衡测管的底口装接成一个封闭式箱筒；
3.根据权利要求1、2所述的室内自循环虹吸式水锤发电装置；其特征是大箱筒内下循环虹吸管出口和尾水管进口相互装配成同心或偏心的柱形、锥形或楔形缝隙结构；
4.根据权利要求1、2、3所述的室内自循环虹吸式水锤发电装置；其特征是大箱筒内装接的平衡测管底口高程与装配缝隙的下循环虹吸管出口高程或尾水管进口高程相等或略高。
全文摘要
室内自循环虹吸式水锤发电装置，属水力发电技术领域，为了解决水力发电系统必须在野外有水流落差和质量损失等问题，将上下循环虹吸管、平衡测管和尾水管用大小二箱筒和蓄水箱联接成循环式管路系统，充水后，迅速开启阀门造成负水锤压力，并由箱筒内水和空气的惯性和弹性作用以及平衡测管水柱的压力补偿作用通过配合缝隙的传递，使管内保持长时间的虹吸流动，带动涡轮运转，从而实现发电机在室内无落差自循环的高效发电。
文档编号F03B17/06GK1101401SQ9311792
公开日1995年4月12日 申请日期1993年10月4日 优先权日1993年10月4日
发明者韩树敏, 尤吉, 赵贵, 毛庆亨, 洪步生, 崔洪国 申请人:韩树敏, 尤吉, 赵贵, 毛庆亨, 洪步生, 崔洪国