一種水車式水輪發電機的后上方引流式水車的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水輪發電機技術領域。
【背景技術】
[0002]現有的各類水車式水力發電機，主要分為三類，第一類是將水車直接安放在水渠中，利用水流的流速沖擊力發電，這種水車發電方式屬于最原始的水車利用方式，主要是靠水流的流速沖擊水車旋轉帶動發電機發電。因為僅僅利用了水流的沖擊動能，水流勢能利用率很低，發電效益很低，無法建設較大裝機容量的水電站，不具備產業規模化能力。第二類是將水車做成水斗式水車，水流從水車上方一側灌進水斗，利用水斗內的水體重力驅動水車旋轉帶動發電機發電。但因為是僅僅利用水斗內的水體重力，而水斗容積受到加工制造、運輸安裝、制造成本、地形限制等因素制約，水斗容積很有限，發電量和效益不能適應河流流量一年四季變化很大的特點，不能有效利用河流流量，只能適用于流量很小的河流，發電效益同前者一樣不能形成規模化，缺乏廣泛和規模化的運用價值。第三類是將水車安置在特制的水車槽中，從水車后下方位置引水沖擊水車旋轉進而發電，這種水輪機可以減少流量浪費，河流的流量利用率更高，發電效益更高。但這種水車狀直沖式水輪機的只能局限地利用等于或低于水車中心轉軸的水頭，一旦水頭高過水車中心轉軸，高出水車中心轉軸部分的水流產生的壓力就會形成水車葉片的入水阻力，產生逆向扭矩，因此最終能夠有效利用的水頭最多只是水車高度的下半部，為了提高利用水頭增加發電能力，就必須將水車做得更大，這就會增加水車制造、運輸、安裝、維修的難度和成本。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是解決現有技術的不足，提供一種可尚效利用水能、大幅提尚水車式水輪發電機發電能力、降低水車式水輪發電機組制造、運輸、安裝和維修成本的水車式水輪發電機的后上方引流式水車。
[0004]本發明的目的通過如下技術方案實現。
[0005]—種水車式水輪發電機的后上方引流式水車，包括有可沿中心轉軸轉動的水車、將水流引入水車葉片之間的引水導流體；所述引水導流體包括引水導流槽和設置于引水導流槽后部上方的引水導流箱；引水導流槽包括有構成槽體的兩塊槽體側擋板、一塊底板、一塊將水流引至水車下部葉輪的逐漸降低的后部弧形導流檔板；所述引水導流箱包括有兩塊位于引水導流槽進水方向側擋板頂端的側擋板、連接于這兩塊側擋板前端之間的擋流板和位于箱體中部的7字形防逆壓引水導流板，7字型防逆壓引水導流板的兩側邊與箱體的兩塊側擋板立面連接，內角朝向水車；水車進水側的下半部設置于引水導流槽中，水車進水側的上半部設置于引水導流箱中，7字型防逆壓引水導流板的豎板下端與水車外緣相切，水流分別從引水導流槽后部弧形導流檔板上方和7字型防逆壓引水導流板的橫板上方流入水車進水側的下部和上部葉片之間，水車獲得壓力、沖力和重力實現高能旋轉。
[0006]本發明在7字型防逆壓引水導流板的頂端橫板上設置有豎立的排氣管，在引水導流槽兩邊的槽體側擋板和引水導流箱兩邊的上部側擋板內側，沿水車輪緣外邊設置有弧形減漏密封條。
[0007]本發明的基本工作原理是:當水流從水車后上方進入引水體導流時，主要的水流從水車進水側下部與引水導流槽后部弧形導流板之間流動，利用水流的壓力和沖力驅動水車旋轉；同時，部分水流從7字型防逆壓引水導流板的平板上方流過后落入水車進水側上部的葉片形成的水斗中，排除水斗中的空氣并利用水斗中的水體重力形成順向扭矩。從水斗中被水體擠壓出來的空氣被擠壓到7字型防逆壓引水導流板上的內角空間內，再從排氣管中自然排除，不會干擾水流；而7字型防逆壓引水導流板的豎直平面則可以防止水流壓力和沖力對水車產生反向扭力，確保水車的順向旋轉力量不被消減；設置于引水導流箱前端的擋流板可以防止7字型防逆壓引水導流板上方的水流直接對水車產生逆向沖力。這樣綜合設計，水車就可以同時獲得水流動壓力、沖力和重力的合力驅動，并可以克服各類逆向阻力和氣流干擾，實現高能旋轉、高效發電目的。
[0008]本發明創新性地采用引水導流槽與引水導流箱相結合的引水導流體結構，將水流分別從水車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帶動水車快速轉動，大幅提高其發電能力。采用基本將水車下部密封起來的引水導流槽，可以基本消除水流的無效性流動，最大限度地提高水流的勢能和動能利用率；而采用引水導流箱，則可以使同等直徑的水車利用更高的水頭，減小水車直徑，降低水車重量，降低水車生產加工、運輸、安裝和檢修維護的成本。設置于引水導流槽中的7字型防逆壓引水導流板的頂端平板可以將水流順利導入水車進水側上部，使水流提前進入水斗中，利用水斗內的水體重力增加水車的順向扭矩，提高水能利用效率，還可以提前排除水斗內的部分空氣，排除氣體對水流的干擾，增加水車過流效率，提高發電效率；7字型防逆壓引水導流板的豎板可以完全阻擋水流直接沖向水車形成反向沖力，并完全防止水壓形成反向扭矩；位于7字型擋水導流板上平面的排氣管可將水斗內被水體擠壓出來的空氣順利通過水體排出，不會干擾水流運動。位于引水導流箱側擋板上的圓弧形減漏密封條與引水導流槽的圓弧形減漏密封條上下相接，共同減少水流從水車側面縫隙跑漏，進一步提高水能利用效率。
[0009]本發明的特別重大的意義在于，只需要修建較低甚至只有一、兩米高的水壩就能高效發電，解決制約傳統水電站建設受到的安全威隱患嚴重、生態破壞嚴重、淹沒損失嚴重、移民搬迀復雜、投資造價過高等一系列問題，在采用傳統技術不能建設或者不值得建設電站的地方可以采用此技術建設大量電站，實現水能資源開發利用率翻番并安全環保開發水能資源的目的。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的示意圖；
[0011]圖2是沿圖1排氣管位置軸向截面的示意圖；
[0012]圖3是導流體局部剖開后取開左半邊擋流板2d的結構示意圖；
[0013]圖4是本發明的工作狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1、圖2所示的水輪發電機的后上方引流式水車，包括有依靠水流沖力、重力和壓力驅動可沿中心轉軸la轉動的水車1、將水流引入水車水斗內的引水導流體。所述引水導流體如圖3所示，包括引水導流槽和設置于引水導流槽引水一側上方的引水導流箱。引水導流槽包括有構成槽體的兩塊槽體側擋板2a、一塊底板2b、一塊將水流引至水車下部水斗的逐漸降低且逐漸收窄的后部弧形導流檔板2f。所述引水導流箱包括有兩塊位于槽體進水方向側擋板頂端的上部側擋板2c和連接于兩塊上部側擋板前端之間的擋流板2d，在引水導流箱中設置有兩側邊與上部側擋板連接且內角朝向水車的7字型防逆壓引水導流板2e。水車進水側的下半部設置于引水導流槽中，水車中心轉軸的兩端通過軸承座4安裝于引水導流槽兩塊槽體側擋板2a的承臺2i上。水車進水側的上半部設置于引水導流箱中，7字型防逆壓引水導流板的豎板下端與水車外緣相切，水流分別沿7字型防逆壓引水導流板的橫板和后部弧形導流檔板進入水車上部水斗和水車下部水斗，合力帶動水車轉動。在7字型防逆壓引水導流板2e的頂端橫板上設置有向外的排氣管2g。在引水導流槽兩邊的槽體側擋板2a和引水導流箱兩邊的上部側擋板2c內側，沿水車輪緣外邊設置有弧形減漏密封條2h。構成本發明導流體的引水導流槽和引水導流箱可分為兩個單獨整體加工制作，安裝機組時再組合構成一個整體；當水車體積較大時，水導流槽和引水導流箱也可制作為若干板塊后再整體安裝組合，更便于運輸。
[0015]將本發明的進水側設置于靠近水閘閘門3出口處。當打開閘門時，主要水流沿引水導流槽的弧形導流板沖入水車進水側的下部水斗，一部分水流沿7字型防逆壓引水導流板2e頂端平板流過后落入水車進水側的上部水斗，合力帶動水車轉動。7字型防逆壓引水導流板的直板擋住水流不正面沖擊水車形成逆向扭矩。擋流板2d的作用也是防止通過7字型防逆壓擋水導流板頂板的水流直接沖擊水車產生逆向扭矩。
[0016]本發明可采用金屬制作，以確保其強度和使用年限；也可采用高強度的非金屬材料制作和金屬材料組合制作，減輕重量和防止銹蝕。本發明可高效利用水能，大幅提高水車式水輪機的發電能力，大幅提高江河的水能資源開發利用率。
【主權項】
1.一種水車式水輪發電機的后上方引流式水車，包括有可沿中心轉軸(la)轉動的水車(1)、將水流引入水車水斗內的引水導流體，其特征在于，所述引水導流體包括引水導流槽和設置于引水導流槽進水側上方的引水導流箱；引水導流槽包括有構成槽體的兩塊槽體側擋板(2a)、一塊底板(2b)、一塊將水流引至水車進水側下部水斗的逐漸降低的弧形導流檔板(2f);所述引水導流箱包括有兩塊位于引水導流槽體側擋板進水側頂端的上部側擋板(2c)和連接于兩塊上部側擋板前端之間的擋流板(2d)，在引水導流箱中設置有兩側邊與上部側擋板連接且內角朝向水車的7字型防逆壓引水導流板(2e);水車進水側的下半部設置于引水導流槽中，水車進水側的上半部設置于引水導流箱中，7字型防逆壓引水導流板的豎板下端與水車外緣相切，水流分別沿7字型防逆壓引水導流板的橫板和引水導流槽后部弧形導流檔板進入水車進水側上部水斗和水車下部水斗，合力帶動水車轉動。2.根據權利要求1所述的一種水車式水輪發電機的后上方引流式水車，其特征在于，在7字型防逆壓引水導流板(2e)的頂端橫板上設置有向外的排氣管(2g)。3.根據權利要求1或2所述的一種水車式水輪發電機的后上方引流式水車，其特征在于，在引水導流槽兩邊的槽體側擋板(2a)和引水導流箱兩邊的上部側擋板(2c)內側，沿水車輪緣外邊設置有弧形減漏密封條(2h)。
【專利摘要】一種水車式水輪發電機的后上方引流式水車，包括有水車(1)和引水導流體，引水導流體包括引水導流槽和上部引水導流箱；引水導流槽包括有兩塊槽體側擋板(2a)、底板(2b)、將水流引至水車進水側下部水斗的弧形導流檔板(2f)；引水導流箱包括有兩塊上部側擋板(2c)和連接于兩塊上部側擋板前端之間的擋流板(2d)，在引水導流箱中設置有內角朝向水車的7字型防逆壓引水導流板(2e)；水車進水側的下半部設置于引水導流槽中、上半部設置于引水導流箱中，水流分別沿防逆壓引水導流板的橫板和引水導流槽后部弧形導流檔板進入水車進水側上部和下部水斗，合力帶動水車轉動。本發明可高效利用水能，大幅提高水車式水輪發電機發電能力。
【IPC分類】F03B1/02, F03B1/00, F03B11/00
【公開號】CN105386922
【申請號】CN201510916261
【發明人】羅富強
【申請人】羅富強
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月11日