專利名稱：串列一體式多級水重力水輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機械領(lǐng)域，特別是一種串列式多級水重力水輪機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的水輪機主要以上、下游的壓差為動力，以消耗水頭的勢能、動能為代價的，難以實現(xiàn)多級高效發(fā)電，還要攔水筑壩，不但成本高，還遠遠不能滿足人們對能源的需求?，F(xiàn)有技術(shù)本人專利申請?zhí)枮?00910037472. 3的“一種不損失動能的水力發(fā)電技術(shù)”，在上級輸水管道與下級輸水管道之間，設(shè)有多級密封罐，內(nèi)有空氣，上游輸水管的水流經(jīng)入口流入密封罐,穿過密封罐中的空氣,經(jīng)密封罐中的水輪機做功后,落入密封罐的水池中，末級密封罐底的出口與下游輸水管連接。由于密封罐內(nèi)的氣壓與水壓相同，密封罐內(nèi)的壓強與密封罐內(nèi)的物體無關(guān)，因此密封罐內(nèi)的水輪機不會使水流原有的動能減少。該發(fā)明 是一種“免費”清潔能源技術(shù)，但缺乏部份關(guān)鍵的具體細節(jié)，與產(chǎn)品實用化、產(chǎn)業(yè)化的要求有一定的距離。本發(fā)明是在該技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，采用整體高效的結(jié)構(gòu)，將多級串列設(shè)置的水輪機設(shè)在一個有多個間隔區(qū)的密封罐內(nèi)，每個間隔區(qū)都有相對獨立的空氣腔、進水口和出水口，結(jié)構(gòu)緊湊、高效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種依靠水的重力推動的串列一體式多級水重力水輪機。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種串列一體式多級水重力水輪機，主要包括密封罐(I)、導流水斗(2)、密封水導管(3)、弧形密封蓋(4)、水斗式水輪機(5)、排水口(6)、補氣閥(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、轉(zhuǎn)軸(12)和進水口(13)，其特征是密封罐內(nèi)用2塊或2塊以上的上隔板和3塊或3塊以上的下隔板分成3個或3個以上的間隔區(qū)，流體可以從一個間隔區(qū)的上隔板底部通過，然后進入上、下隔板的夾層，再從下隔板的頂部流入下一個間隔區(qū)；每個間隔區(qū)內(nèi)設(shè)有I個或I個以上的水斗式水輪機，單個間隔區(qū)內(nèi)的2個或2個以上的水斗式水輪機縱向分布和/或平行分布；密封罐內(nèi)，處在同一直線上的水斗式水輪機共軸，或者，處在同一直線上的水斗式水輪機的轉(zhuǎn)軸用聯(lián)軸密封器(11)連接；密封罐一側(cè)的底部或罐體高度的1/4以下位置設(shè)有排水口，進水口設(shè)在罐體的另一側(cè)，其位置低于下隔板的高度；弧形密封蓋與罐體之間設(shè)有密封膠圈，弧形密封蓋用螺絲或蓋鎖固定在罐體的開口上，且封住罐體的開口 ；弧形密封蓋的數(shù)量與水斗式水輪機的數(shù)量相同，弧形密封蓋的內(nèi)弧對著水斗式水輪機的葉片，弧形密封蓋與水斗式水輪機的葉片之間的間隙小于5cm;每塊下隔板的頂部的一側(cè)設(shè)有一個導流水斗，導流水斗的入口與下隔板的頂部連通，導流水斗的出口設(shè)在導流水斗的底部或一側(cè)，導流水斗的出口對著水斗式水輪機的葉片；水斗式水輪機的輸出軸與罐體連接處設(shè)有密封件；密封件主要包括轉(zhuǎn)環(huán)、密封座、密封環(huán)，密封座設(shè)有密封水導孔；密封水導管的入口與導流水斗連接，密封水導管的出口對著密封水導孔；密封罐的每個間隔區(qū)靠近罐體底部位置都設(shè)有一個補氣閥；水斗式水輪機的葉片與上隔板的底部的水平距離在2cm以上。聯(lián)軸密封器由聯(lián)軸器和密封套組成，固定在上隔板和下隔板的軸孔中，而且從上隔板和下隔板穿過，用于聯(lián)接不同間隔區(qū)的水輪機及起到防止隔板漏水的作用。若不同間隔區(qū)的水輪機共用一條軸，轉(zhuǎn)軸與上隔板和下隔板的連接處也要用密封套密封。工作原理水流從進水口流入密封罐，從第一塊下隔板的頂部流入密封罐的第一個間隔區(qū)的空腔，經(jīng)導流板或?qū)Я魉?，穿越空氣落入水斗式水輪機的葉片中，帶動水輪機旋轉(zhuǎn)，最后穿越空氣落入密封罐第一個間隔區(qū)底部的水池中，然后又從第二塊下隔板的頂部流入下一級間隔區(qū)的空腔。由于水流要漫過下隔板的頂部才進入間隔區(qū)的空腔，密封罐的空氣不會從下級間隔區(qū)的空腔流到上一級間隔區(qū)，也不會從進水管道排出，密封罐的排水口水位以上的空氣保留在密封罐內(nèi)?；⌒蚊芊馍w阻礙水流從水斗流出，使水輪機的一側(cè)保有較多的水，水輪機的另一側(cè)沒有水或較少水，由于水與空氣的比重不同，水斗式水輪機的兩側(cè)重量不同，水輪機依靠水與空氣的比重差旋轉(zhuǎn)。由于罐內(nèi)的氣壓與水壓相同，水輪機各處的壓力相同，因此推動水輪機旋轉(zhuǎn)的動力是水與空氣的比重差，而不是上游與下游的壓差。普通水輪機則是主要以水流上、下游的壓力差為動力的。
由于密封罐內(nèi)的氣壓與水壓相同，密封罐內(nèi)的壓強與密封罐內(nèi)的物體無關(guān)，因此密封罐內(nèi)的水輪機不會使水流原有的動能減少，密封罐入口的水流的動能與密封罐出口的水流的動能是相同的，水流靠入口與出口的壓差流動。因此也可稱之為不損失動能的水重力水輪機。密封罐的罐體設(shè)有開口，方便將水輪機裝入密封罐，密封罐罐體的開口用弧形密封蓋及密封膠圈封住，弧形密封蓋及密封膠圈用螺絲或蓋鎖固定在罐體上。水斗式水輪機出現(xiàn)故障時，可以打開密封蓋，對水斗式水輪機及相關(guān)組件進行維修?；⌒蚊芊馍w不但具有密封罐體的作用，還起著擋水的作用，使水斗式水輪機的一側(cè)保有更多的水。密封罐的罐體用金屬材料或塑料制成，弧形密封蓋用金屬或塑膠或鋼化玻璃制成。若弧形密封蓋用透明材料制造，還可以通過弧形密封蓋觀察密封罐內(nèi)部的情況，也可以在罐體的一側(cè)開觀察孔，觀察孔用強化玻璃封住。導流板、擋水板、上隔板、下隔板、導流水斗等用金屬材料或塑料制成。由于空氣對水有一定的溶解度，特別是水壓較高時，空氣更易溶入水中排出密封罐外，密封罐內(nèi)的空氣會逐漸減少，因此密封罐內(nèi)的空氣不足時，要從補氣閥補充空氣，以免水輪機葉片浸入密封罐底部水池的水中，影響水輪機的旋轉(zhuǎn)效率。補氣閥除了補充空氣的作用外，還可以利用補氣閥口清除密封罐內(nèi)淤積的泥沙。經(jīng)補氣閥充入密封罐內(nèi)的空氣為普通空氣或惰性氣體。由于惰性氣體難溶于水，因此若充入惰性氣體,氣體可以在密封罐內(nèi)保存更長的時間。正常運轉(zhuǎn)的情況下，水斗式水輪機的葉片與密封罐底部水池的液面有一定的距離，若水輪機的部份葉片浸在密封罐底部的水池中，則會影響水輪機的旋轉(zhuǎn)效率。水輪機轉(zhuǎn)軸的輸出端設(shè)有帶輪或齒輪，通過鏈傳動機構(gòu)或帶傳動機構(gòu)輸出動力。水輪機轉(zhuǎn)軸的密封很重要，要防止空氣從轉(zhuǎn)軸與密封罐的接口處泄漏。密封件設(shè)在水輪機輸出軸與密封蓋的接口處，密封件主要包括轉(zhuǎn)環(huán)、密封座、密封環(huán)，密封座設(shè)有密封水導孔，密封水導孔的孔口向上。密封水導管的進水口與導流板或擋水板連接，將水引到密封座的密封水導孔中。密封環(huán)在密封水和密封罐內(nèi)壓的作用下，保持與轉(zhuǎn)環(huán)接觸，產(chǎn)生密封的效果。在不考慮沿程損失和彎道損失的前提下，水流經(jīng)過密封罐及水輪機并不損失壓強及動能，水斗式水輪機依靠水與空氣的比重差旋轉(zhuǎn)，理論上可以無限增加水斗式水輪機的數(shù)量，從而實現(xiàn)不損失動能的多級發(fā)電。因此這是ー種利用水和空氣的比重差推動水輪機的“免費”清潔能源技木。


圖I、圖2、圖3為本發(fā)明第一實施例結(jié)構(gòu)示意4、圖5為本發(fā)明第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及對本發(fā)明作進ー步描述。 第一實施例參見圖I整體結(jié)構(gòu)平面剖視圖，圖2整體結(jié)構(gòu)正面平面圖，圖3水斗式水輪機三維結(jié)構(gòu)示意圖。一種串列一體式多級水重力水輪機，主要包括密封罐(I)、導流水斗(2)、密封水導管(3)、弧形密封蓋(4)、水斗式水輪機(5)、排水ロ ￠)、補氣閥(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、轉(zhuǎn)軸(12)和進水口(13)，其特征是密封罐內(nèi)用2塊上隔板和3塊下隔板分成3個間隔區(qū)，流體可以從ー個間隔區(qū)的上隔板底部通過，然后進入上、下隔板的夾層，再從下隔板的頂部流入下一個間隔區(qū)；每個間隔區(qū)內(nèi)設(shè)有2個水斗式水輪機，單個間隔區(qū)內(nèi)的2個水斗式水輪機縱向分布；密封罐內(nèi)，處在同一直線上的上層水斗式水輪機的轉(zhuǎn)軸用聯(lián)軸密封器(11)連接；密封罐ー側(cè)靠近罐體底部的位置設(shè)有排水ロ，進水口設(shè)在罐體的另ー側(cè)靠近罐體底部的位置；弧形密封蓋與罐體之間設(shè)有密封膠圈，弧形密封蓋用螺絲或蓋鎖固定在罐體的開口上，且封住罐體的開ロ ；弧形密封蓋分2層，其數(shù)量與水斗式水輪機的數(shù)量相同，弧形密封蓋的內(nèi)弧對著水斗式水輪機的葉片，弧形密封蓋與水斗式水輪機的葉片之間的間隙為O. 5cm;每塊下隔板的頂部的一側(cè)設(shè)有ー個導流水斗，導流水斗的入口與下隔板的頂部連通，導流水斗的出口設(shè)在導流水斗的底部或ー側(cè)，導流水斗的出口對著水斗式水輪機的葉片；水斗式水輪機的輸出軸與罐體連接處設(shè)有密封件；密封件主要包括轉(zhuǎn)環(huán)、密封座、密封環(huán)，密封座設(shè)有密封水導孔；密封水導管的入口與導流水斗連接，密封水導管的出ロ對著密封水導孔；密封罐的每個間隔區(qū)靠近罐體底部位置都設(shè)有ー個補氣閥；水斗式水輪機的葉片與上隔板的底部的水平距離為20cm ;罐體外露出兩條轉(zhuǎn)軸的輸出端。聯(lián)軸密封器由聯(lián)軸器和密封套組成，固定在上隔板和下隔板的軸孔中，而且從上隔板和下隔板穿過，用于聯(lián)接不同間隔區(qū)的水輪機及起到防止隔板漏水的作用。密封罐內(nèi)的虛線表不水流，空白處為空氣。第二實施例參見圖4側(cè)面結(jié)構(gòu)平面剖視圖，圖5整體結(jié)構(gòu)正面平面剖視圖。一種串列一體式多級水重力水輪機，主要包括密封罐(I)、導流水斗(2)、密封水導管(3)、弧形密封蓋(4)、水斗式水輪機(5)、排水ロ(6)、補氣閥(7)、密封件⑶、下隔板(9)、上隔板(10)、轉(zhuǎn)軸(12)和進水口(13)。密封罐內(nèi)設(shè)有一層水斗式水輪機。其余未述部分，同第一實施例，不再重復。
權(quán)利要求
1.一種串列一體式多級水重力水輪機,主要包括密封罐(I)、導流水斗(2)、密封水導管(3)、弧形密封蓋(4)、水斗式水輪機(5)、排水口(6)、補氣閥(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、轉(zhuǎn)軸(12)和進水口(13)，其特征是密封罐內(nèi)用2塊或2塊以上的上隔板和3塊或3塊以上的下隔板分成3個或3個以上的間隔區(qū)，流體可以從一個間隔區(qū)的上隔板底部通過，然后進入上、下隔板的夾層，再從下隔板的頂部流入下一個間隔區(qū)；每個間隔區(qū)內(nèi)設(shè)有I個或I個以上的水斗式水輪機，單個間隔區(qū)內(nèi)的2個或2個以上的水斗式水輪機縱向分布和/或平行分布；密封罐內(nèi)，處在同一直線上的水斗式水輪機共軸，或者，處在同一直線上的水斗式水輪機的轉(zhuǎn)軸用聯(lián)軸密封器(11)連接；密封罐一側(cè)的底部或罐體高度的1/4以下位置設(shè)有排水口，進水口設(shè)在罐體的另一側(cè)，其位置低于下隔板的高度；弧形密封蓋與罐體之間設(shè)有密封膠圈，弧形密封蓋用螺絲或蓋鎖固定在罐體的開口上，且封住罐體的開口 ；弧形密封蓋的數(shù)量與水斗式水輪機的數(shù)量相同，弧形密封蓋的內(nèi)弧對著水斗式水輪機的葉片，弧形密封蓋與水斗式水輪機的葉片之間的間隙小于5cm ;每塊下隔板的頂部的一側(cè)設(shè)有一個導流水斗，導流水斗的入口與下隔板的頂部連通，導流水斗的出口設(shè)在導流水斗的底部或一側(cè)，導流水斗的出口對著水斗式水輪機的葉片；水斗式水輪機的輸出軸與罐體連接處設(shè)有密封件；密封件主要包括轉(zhuǎn)環(huán)、密封座、密封環(huán)，密封座設(shè)有密封水導孔；密封水導管的入口與導流水斗連接，密封水導管的出口對著密封水導孔；密封罐的每個間隔區(qū)靠近罐體底部位置都設(shè)有一個補氣閥；水斗式水輪機的葉片與上隔板的底部的水平距離在2cm以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種串列一體式多級水重力水輪機，其特征是經(jīng)補氣閥充入密封罐內(nèi)的空氣為普通空氣或惰性氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種串列一體式多級水重力水輪機，其特征是水輪機轉(zhuǎn)軸的輸出端設(shè)有帶輪或齒輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種串列一體式多級水重力水輪機，主要包括主要包括密封罐(1)、導流水斗(2)、密封水導管(3)、弧形密封蓋(4)、水斗式水輪機(5)、排水口(6)、補氣閥(7)、密封件(8)、下隔板(9)、上隔板(10)、轉(zhuǎn)軸(12)和進水口(13)。串列一體式多級水重力水輪機采用整體高效的結(jié)構(gòu)，將多級串列設(shè)置的水輪機設(shè)在一個有多個間隔區(qū)的密封罐內(nèi)，每個間隔區(qū)都有相對獨立的空氣腔、進水口和出水口，結(jié)構(gòu)緊湊、高效。密封罐內(nèi)的水輪機不會使水流原有的動能減少，密封罐入口的水流的動能與密封罐出口的水流的動能是相同的，這是一種依靠水的重力推動的水重力水輪機。
文檔編號F03B11/02GK102828882SQ20111016138
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者李貴祥 申請人:李貴祥