專利名稱:單輪巨型凹面葉片水輪機(jī)水力發(fā)電站的制作方法
單輪巨型凹面葉片水輪機(jī)水力發(fā)電站
本發(fā)明涉及--種自然河流中的無壩、無渠、無堰型水上漂浮式水力發(fā)電站。
現(xiàn)有技術(shù)的無壩,無渠,無堰型水上漂浮式水力發(fā)電船站,均屬于水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)及 變電設(shè)備等同船--體化結(jié)構(gòu),包括約有四種類型;[一單浮船雙側(cè)多載數(shù)臺(tái)水輪機(jī),[二
多浮船雙側(cè)多載數(shù)臺(tái)水輪機(jī)串聯(lián)或并聯(lián)成機(jī)組,[三板鏈輪式結(jié)構(gòu)水輪機(jī),[四]螺旋、平板 與圓弧葉片水輪機(jī)組等。根據(jù)其技術(shù)特征認(rèn)為,在其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上存在著安全隱患,以及在 其不合理的密集設(shè)置水輪機(jī)等方面存在著不足與缺陷。其具體的表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面;發(fā)電機(jī)變壓器等設(shè)備與水輪機(jī)共船漂浮于河流中生產(chǎn)發(fā)電存著及大的安全隱患,因 為發(fā)電機(jī)發(fā)出來的電能屬于高壓電,如在汛期洪水泛濫時(shí)危險(xiǎn)會(huì)更大。等在其浮船的兩側(cè)設(shè)置數(shù)臺(tái)水輪機(jī)的發(fā)電船站,并且 由數(shù)臺(tái)這樣的發(fā)電船站串聯(lián)或者并聯(lián)在一起組成發(fā)電機(jī)組。如專利技術(shù)[200410097743, 1, [90107698],88205356、 6]等是在兩船之間架設(shè)數(shù)臺(tái)水輪機(jī)并將兩船底部連接成U字型水 槽,形成水流通道并將其進(jìn)水口設(shè)計(jì)成簸萁口型或是喇叭口型,用以增大其水流沖擊能量 。如專利技術(shù)[94248705,2], [200710120011,3]等將浮船兩側(cè)設(shè)計(jì)成板鏈輪式水輪機(jī)用以增 加水流沖擊力。如專利技術(shù)[88205356,6]、 [2002276266等將水輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)成平板型,螺 旋型與弧型,并設(shè)有前寬后窄型的水流通道用以增大水流沖擊力等類型。之所以類型眾多, 是因?yàn)槠渌虻玫乃哪芰坎蛔阋詭?dòng)其發(fā)電機(jī)正常工作?,F(xiàn)有的技術(shù)特征表明,為了獲 得更大的水能量均盡其可能的密集設(shè)置水輪機(jī),然而卻忽視了流體力學(xué)的基本理論概念, 根據(jù)流體力學(xué)的理論概念可知;在一定局限不密閉的河床內(nèi),當(dāng)沿著一定方向流動(dòng)的水流 受到阻力時(shí),其水流會(huì)向阻力小的方向流動(dòng),繞開阻礙物體呈拋物線狀向前方流動(dòng)。所以, 現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電船站在河流中運(yùn)行時(shí),密集設(shè)置的水輪機(jī)取能效果并不是很好,因?yàn)?,?dāng) 前面的水輪機(jī)葉片阻礙水流而獲得能量時(shí),而后續(xù)水流相繼受阻而產(chǎn)生波浪效應(yīng),水流能 量逐漸衰減,所以,作用在后列水輪機(jī)葉片上的能量也會(huì)降低,依此類推。據(jù)此推斷在較 短自然河流中,依靠增加水輪機(jī)的數(shù)量或者增加水輪機(jī)葉片的數(shù)量[板鏈輪式],或者讓水 輪機(jī)的葉片更具有受力性等都不會(huì)對(duì)有效提高水流的沖擊能量有所大的幫助,因此制約了 現(xiàn)有技術(shù)的水電船站的開發(fā)利用與推廣。
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足及缺陷,為了促進(jìn)無壩,無渠,無堰型水上漂 浮式水力發(fā)電站技術(shù)的快速發(fā)展,采用如下的技術(shù)結(jié)構(gòu)與措施可以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在 的不足及缺陷;[l]在自然河流中所設(shè)置的水輪機(jī)間距應(yīng)大于其直徑的10倍以上,這有利 于水流速度的恢復(fù)以及水能量的提高。[2]將水輪機(jī)的葉片制成凹面形,有利于集中水流的 沖擊力。[3]采用巨型水輪機(jī)葉片,以加大其受力面積。[4]水輪機(jī)的葉片垂直于其軸心線。 [5]水輪機(jī)的葉片數(shù)量在8片以上。6]水輪機(jī)葉片的頂端為圓弧形狀,有利于減小葉片入水 時(shí)的阻力及出水時(shí)水的張力。[7]為了集中與調(diào)控水流能量,在其兩只漂浮箱的前端分別設(shè) 置一支巨型導(dǎo)流舵片,其舵片可以左右擺動(dòng),在其舵片與漂浮箱之間設(shè)置一連接桿,該連 接桿可起到調(diào)節(jié)控制舵片左右擺動(dòng)的作用。[8]導(dǎo)流擋板30],[31]將急流集中沖擊水輪機(jī)的 葉片。
本發(fā)明所述的水力發(fā)電站,由漂浮箱[1],[2];導(dǎo)流舵片[3],[4];漂浮箱連接梁[5],問;巨 型凹面葉片水輪機(jī)[7];發(fā)電機(jī)[8;變壓器[9;定位牽引鋼繩[10,[U;水輪機(jī)傳動(dòng)軸[12]; 變速器[13;定位支撐架[14,[15]:導(dǎo)流擋板[30],[31;導(dǎo)流舵片調(diào)節(jié)桿[32],[33]等部分組
3成,
本發(fā)明所述的水輪機(jī)[7]軸的兩端分別固定在漂浮箱[1],P1的中央[A,B〗的位置上,使其 葉片[17]深入河流之中并能在兩只漂浮箱[1],[2]之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)流舵片[3],[4]分別安裝在 漂浮箱[2,[lj前端的進(jìn)水口[C,D]處并可以左右擺動(dòng),利用舵片調(diào)節(jié)桿[32],[33可調(diào)整聚集水 流對(duì)水輪機(jī)葉片的沖擊力。連接梁[5],問分別設(shè)置在兩只漂浮箱m,[2]的前后兩端[E,F],[GH] 處,起到連接穩(wěn)固定位作用,并在其中間位置[M,N]處設(shè)有定位牽引鋼繩[10,[11,鋼繩的 另一端固定在岸上[O,P]處并與其連接梁的夾角在45-60度內(nèi),以增強(qiáng)其牽引的力度。為了 穩(wěn)定水輪機(jī)[7]漂浮箱[1],[2在河流中的位置,在其[F、 H,]處設(shè)置兩根支撐架[14],[15],另一 端固定在岸上[艮K]處,變速器[13]、發(fā)電機(jī)[8]、變壓器[9等部分安裝固定在岸上,實(shí)現(xiàn)船 與電分離。傳動(dòng)軸[12]與水輪機(jī)[7]軸及變速器[13]、發(fā)電機(jī)[8]等的軸相連接,使其發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘1500轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作發(fā)出電來并輸入電網(wǎng),為了適應(yīng)河流水面高度的 變化,傳動(dòng)軸[12的兩端設(shè)有萬向節(jié)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的水力發(fā)電站,由于采用[l]單架巨型凹面葉片水輪機(jī)采集水能量。[2]漂浮 箱前端加設(shè)導(dǎo)流舵片及導(dǎo)流擋板,以利于水流能量的聚集。[3]水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)及變壓器等 分離設(shè)置固定安裝,將電器部分設(shè)置在岸上固定,這對(duì)安全生產(chǎn)上可起到有效的予防作用 等的技術(shù)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu),對(duì)完善最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的無壩、無渠、無堰型的水上漂浮式水力發(fā)電船 站,對(duì)進(jìn)一步實(shí)施開發(fā)利用最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的無壩、無渠、無堰型水上漂浮式水力發(fā)電站將起 到積極的推動(dòng)作用。
;圖一為本發(fā)明俯視效果說明圖,
圖二為本發(fā)明主視平面效果說明圖,
圖三為本發(fā)明左視效果說明圖。
權(quán)利要求
一,自然河流直接沖擊式單輪巨型凹面葉片水輪機(jī)水力發(fā)電站,其特征在于所述的發(fā)電站由河中漂浮箱所載的水輪機(jī)與河岸上固定著的發(fā)電機(jī)及變壓器等兩個(gè)部分組成,水輪機(jī)由分設(shè)在其兩側(cè)的漂浮箱所載浮,漂浮箱的前端設(shè)置有導(dǎo)流舵片,水輪機(jī)的葉片為巨型葉片,巨型葉片的外形為凹面形。二,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于水輪機(jī)與漂浮箱設(shè)置于河中,發(fā)電機(jī)及變壓器設(shè)置固定在河岸上。三,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于水力發(fā)電站的水輪機(jī)為單輪巨型凹面形葉片。四,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于巨型凹面形葉片的形狀為曲線形。五,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于巨型凹面形葉片的形狀為U字形。六,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于巨型凹面形葉片的形狀為梯形。七,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于導(dǎo)流舵片在調(diào)節(jié)桿的控制下可以左右擺動(dòng)。八,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于兩漂浮箱間底部為開放式水流通道。九,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于水輪機(jī)的傳動(dòng)軸為萬向節(jié)連接結(jié)構(gòu)。十,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于兩漂浮箱的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)流擋板。
2,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于水輪機(jī)與漂浮箱設(shè)置于河中,發(fā)電機(jī)及變壓器設(shè)置 固定在河岸上。
3,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于水力發(fā)電站的水輪機(jī)為單輪巨型凹面形葉片。
4,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于巨型凹面形葉片的形狀為曲線形。
5,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于巨型凹面形葉片的形狀為u字形。
6,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于巨型凹面形葉片的形狀為梯形。
7,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于導(dǎo)流舵片在調(diào)節(jié)桿的控制下可以左右擺動(dòng)。
8,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于兩漂浮箱間底部為開放式水流通道。
9,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于水輪機(jī)的傳動(dòng)軸為萬向節(jié)連接結(jié)構(gòu)。
10,根據(jù)權(quán)利要求一所述,其特征在于兩漂浮箱的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)流擋板。
全文摘要
一種無壩,無渠,無堰型水上漂浮式水力發(fā)電站。現(xiàn)有的技術(shù)均屬于一船載數(shù)臺(tái)水輪機(jī)及數(shù)船載數(shù)臺(tái)水輪機(jī),或是串聯(lián)或是并聯(lián)在一起組成水輪機(jī)組,或是采用板鏈輪式水輪機(jī)等的發(fā)電船站,其如此密集布置水輪機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),會(huì)影響到水能的利用以及水輪機(jī)的功效。并且在機(jī)電同船設(shè)置的一體化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上存在著安全隱患。本發(fā)明由河中的漂浮箱所架設(shè)的單輪巨型凹面葉片水輪機(jī),通過帶有萬向節(jié)結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)軸,帶動(dòng)河岸上的發(fā)電機(jī)工作,實(shí)現(xiàn)船電分離,發(fā)電機(jī)與變壓器等設(shè)備固定安裝在河岸上。此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),即可大幅度的提高水輪機(jī)的工作效率,生產(chǎn)發(fā)電又有了安全保障。對(duì)推動(dòng)發(fā)展經(jīng)濟(jì)環(huán)保型的水上漂浮式水利發(fā)電站,將起到積極的作用。
文檔編號(hào)F03B3/12GK101603494SQ20081013173
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2008年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月14日
發(fā)明者張志國 申請(qǐng)人:張志國