一種高效斜擊式水輪發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水力發(fā)電裝置，尤其是涉及小型水輪發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電是利用水位差產(chǎn)生的強大水流所具有的位能進行發(fā)電，是一種可再生、無污染、運行費用低的清潔能源。水力發(fā)電不僅直接具有可觀的經(jīng)濟優(yōu)勢，而且可衍生出很多如族游娛樂、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水上航運、農(nóng)田灌溉、防洪抗旱、電網(wǎng)調(diào)節(jié)等諸多附加經(jīng)濟效益，實行水利資源綜合利用。目前水輪機發(fā)電的方式主要有:利用水流壓能和動能的混流式、軸流式、斜流式和貫流式的渦輪式水輪機和利用水流動能的水斗式水輪機，其中在我國應用比較普遍的水輪機主要有軸流式和斜擊式，它們都各自具有優(yōu)勢、使用特點和不足:軸流式水輪機適用水頭較低、流量較大且變化不大的水電站；而斜擊式水輪機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造安裝方便，制造成本低的特點且適用較高水頭、小流量且變化不大的水電站使用。而在我國南方能產(chǎn)生低速旋轉(zhuǎn)動力的小型豐富的水力資源卻很普遍，由于用于水力發(fā)電的水力資源不僅要具有一定的流量和水頭，且還要具有能蓄存一定水容量的庫體和建造落差不低于3米的壩體，而且?guī)祗w水源補給要充足穩(wěn)定的要求，才能使水輪機產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，因此水力發(fā)電受投資規(guī)模和水源的影響，我國南方很多豐富的小型水力資源還得不到利用，小型水力資源發(fā)電在我國南方還未得到普及發(fā)展利用；如我國南方的小河、小溪和水渠很多，如何利用這些小型豐富持續(xù)穩(wěn)定的水力資源來發(fā)電，解決廣大南方鄉(xiāng)村用電，緩解用電緊張是一個值得研宄開發(fā)的新課題。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實用新型提供了一種適用于水頭較高、但流量不大穩(wěn)定的小河、小溪和水渠所形成的小型水輪發(fā)電機。
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:所述高效斜擊式水輪發(fā)電機間隔設(shè)置在傾斜的方形管道上，它包括轉(zhuǎn)輪、慣性輪、轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機，在方形管道入口處設(shè)置有水泵，所述轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)軸相配合并位于方形管道上且伸入到方形管道內(nèi)，轉(zhuǎn)軸兩端活動設(shè)置在支座上，慣性輪設(shè)置在轉(zhuǎn)軸兩端上，所述發(fā)電機與轉(zhuǎn)軸一端相連，所述轉(zhuǎn)輪包括輪轂和一端均與輪轂固定相連的葉片，所述葉片兩側(cè)面對稱傾斜設(shè)置，側(cè)面傾斜角度為10° -15°，葉片橫截面為等腰梯形，所述葉片的下底面為沖擊面。
[0005]本實用新型的工作原理是:利用我國南方具有很多低高水頭、但小流量且分布廣、分散性高，持續(xù)性強的小型水力資源發(fā)電機進行適當改造，就可利用小型水力資源進行發(fā)電，廣大南方鄉(xiāng)村可根據(jù)各自的水資源情況，就近單獨或聯(lián)戶建造小型發(fā)電機，解決家庭日常用電，也可用為小型動力機械用電，使我國南方豐富的小型水力資源能得到充分的利用。
[0006]本實用新型由于利用豐富的小型水力資源帶動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，再通過慣性輪使發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，本實用新型所用水頭和水流量與渦輪式水輪機發(fā)電要求的水頭和水流量相比，水頭更低，流量更小，不需要投入大量資金來建造庫體和壩體，建造和制造成本低，周期短，適用性強，可作為我國南方廣大鄉(xiāng)村日常用電的發(fā)電設(shè)備，也可并入電網(wǎng)，向電網(wǎng)供電。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
[0008]圖2是本實用新型取出軸承蓋的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，
[0009]圖3是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]在圖中，1、方形管道 2、軸承蓋 3、葉片 4、轉(zhuǎn)軸 5、輪轂 6、軸承 7、支座8、慣性輪9、發(fā)電機10、下底面11、壩體12、出水口 13、側(cè)面14、工作口 15、外表面 16、水泵。
【具體實施方式】
[0011]在圖1、圖2和圖3中，所述水輪發(fā)電機為三臺并間隔設(shè)置在傾斜的方形管道I上，方形管道用水泥澆灌而成，方形管道一端與壩體11上的出水口 12相連接，在方形管道入口處(即出水口處)設(shè)置有一臺或兩臺可使水流速度加快的低功率(1-1.5 kff)水泵16，方形管道相當于一段帶有工作口 14的引水管，方形管道傾斜角度小于15度，當水流量最大時，兩臺水輪機之間邊緣間距為3-4米，當水流量最小時，兩臺水輪機之間最邊緣間距為1-2米。每臺水輪機包括轉(zhuǎn)輪、慣性輪8、轉(zhuǎn)軸4和發(fā)電機9，所述轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)軸相配合并位于方形管道上且通過工作口伸入到方形管道內(nèi)，轉(zhuǎn)輪上部設(shè)置有軸承蓋2，轉(zhuǎn)輪最低點與方形管道底面相距20-50厘米，轉(zhuǎn)軸兩端通過軸承6活動設(shè)置在支座7上，在轉(zhuǎn)輪兩端的轉(zhuǎn)軸上對稱設(shè)置有兩慣性輪8，慣性輪的重量為轉(zhuǎn)輪的兩倍以上，所述發(fā)電機與轉(zhuǎn)軸一端相連，所述轉(zhuǎn)輪包括輪轂5和一端均與輪轂固定相連的五塊葉片3，所述葉片將轉(zhuǎn)輪正面分為五塊扇形、也可分成四塊、六塊、八塊扇形，葉片兩側(cè)面13對稱傾斜設(shè)置(如圖3所示)，每個側(cè)面傾斜角度為10° -15°，葉片外表面15為圓曲面，葉片的橫截面為等腰梯形，等腰梯形的腰邊即為兩側(cè)面，所述葉片的下底面10 (或等腰梯形底面)即為沖擊面，與下底面相對的面(等腰梯形的頂面)為上頂面，上頂面寬度為下底面(沖擊面)寬度的二分之一以下，下底面寬度不大于輪轂寬度。葉片在轉(zhuǎn)輪上逆時轉(zhuǎn)到最低處時，其上頂面在前，下底面在后，即在水流方向上葉片逐漸截面變小。
[0012]一、以水流速為1-1.5m/s,方形管道橫截面積0.5mX 0.8m = 0.04m2,
[0013]則水流量Q 為:(1-1.5m) X0.04 = 0.04-0.06 m3/s,
[0014]二、水頭為H = 1m,則一臺水輪機發(fā)電功率P = HXQX n Xg = 1X且(0.04-0.06) Χ0.8X9.8 = 3.14-4.58kW，η 為機組效率，g 為重力加速度。
[0015]三、本實用新型機機組為三臺，輸出總功率為(3.14-4.58)X3 = 9.4-13.7 kff,實際輸出功率約為(9.4-13.7) X 120% — (1-1.5) = 10.28-14.9 kffo
[0016]所述水電發(fā)電功率除了與水的壓頭高度和流速有關(guān)外，還與水輪機的水輪結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，本實用新型一是將原來轉(zhuǎn)輪上的方塊形葉片改為沿水流方向的A形片，以減少對水流的沖擊阻力，提高了轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，增大了水輪機發(fā)電功率；二是在轉(zhuǎn)軸上增加一對慣性輪，以確保水流量突變時轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，確保輸出功率正常；將管道改為方形截面且傾斜設(shè)置以及設(shè)置水泵，從而可增加水的流量，提高水的流速，從而提高發(fā)電功率；三是在可間隔設(shè)置有多臺水輪機，利用同一水源可實現(xiàn)多臺水輪機組發(fā)電，從而增加輸出功率。
[0017]所述上述改進一是單臺水輪機可提高20%以上的輸出功率；二是可就地取材充分利用小水量資源來進行發(fā)電；再是將水以傾斜方式流動，提高了水的流動速度，從而增加了輸出功率。
【主權(quán)項】
1.一種高效斜擊式水輪發(fā)電機，其特征是:它包括轉(zhuǎn)輪、慣性輪(8)、轉(zhuǎn)軸(4)和發(fā)電機(9)并間隔設(shè)置在傾斜的方形管道(I)上，在方形管道入口處設(shè)置有水泵(16)，所述轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)軸相配合并位于方形管道上且伸入到方形管道內(nèi)，轉(zhuǎn)軸兩端活動設(shè)置在支座(7)上，慣性輪設(shè)置在轉(zhuǎn)軸兩端上，所述發(fā)電機與轉(zhuǎn)軸一端相連，所述轉(zhuǎn)輪包括輪轂(5)和一端均與輪轂固定相連的葉片(3)，葉片兩側(cè)面(13)對稱傾斜設(shè)置，側(cè)面傾斜角度為10° -15°，葉片橫截面為等腰梯形，所述葉片的下底面(10)為沖擊面。
【專利摘要】本實用新型公開了一種高效斜擊式水輪發(fā)電機，它包括轉(zhuǎn)輪、慣性輪（8）、轉(zhuǎn)軸（4）和發(fā)電機（9）并間隔設(shè)置在傾斜的方形管道（1）上，在方形管道入口處設(shè)置有水泵(16),轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)軸相配合并位于方形管道上且伸入到方形管道內(nèi)，轉(zhuǎn)軸兩端活動設(shè)置在支座（7）上，慣性輪設(shè)置在轉(zhuǎn)軸兩端上，發(fā)電機與轉(zhuǎn)軸一端相連，所述轉(zhuǎn)輪包括輪轂（5）和一端均與輪轂固定相連的葉片（3），葉片兩側(cè)面（13）對稱傾斜設(shè)置，葉片橫截面為等腰梯形，本實用新型通過上述改進一是單臺水輪機可提高20%以上的輸出功率；二是可就地取材充分利用小水量資源來進行發(fā)電；再是將水以傾斜方式流動，提高了水的流動速度，從而增加了輸出功率。
【IPC分類】F03B13-00, F03B1-00
【公開號】CN204436680
【申請?zhí)枴緾N201520073428
【發(fā)明人】鄧新華
【申請人】鄧新華
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年2月3日