專利名稱：新一代水力發(fā)電技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的水力發(fā)電技術(shù)，本發(fā)明不僅揭示了一種新型水渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)
原理，而且還展示了一種新的水力發(fā)電方法的工藝流程。具體來講，涉及一套完整的水力發(fā) 電新技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界的水力發(fā)電技術(shù)，它包括豎井，水輪機(jī)渦殼，葉輪和發(fā)電機(jī)組等幾部分構(gòu) 成。水流直接從上游水庫流入豎井進(jìn)入水輪機(jī)渦殼，沖擊葉輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種水力 發(fā)電技術(shù)，它只利用了水的自身重量和水的自由落差，將水的勢能轉(zhuǎn)換成電能，而根本沒有 將流體力學(xué)加以科學(xué)的綜合利用。這種水力發(fā)電技術(shù)的缺點(diǎn)是1、水輪機(jī)葉輪的葉片受力不 均勻，使得水輪機(jī)容易產(chǎn)生振動和搖擺現(xiàn)象2、水輪機(jī)容易被空蝕3、對水力水能資源的利 用率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述所存在的缺陷本發(fā)明提供了種受力均勻，對水力水能資源利用率高的水 力發(fā)電設(shè)備技術(shù)。 該技術(shù)是利用流體力學(xué)縮放加壓的原理，將水的動壓力轉(zhuǎn)變成沖擊力，利用這個 沖擊力轉(zhuǎn)換成電力。"新一代水力發(fā)電技術(shù)"包括能量永恒縮放加壓水池、水輪機(jī)分流渦殼、 動力水渦、葉輪和發(fā)電機(jī)組。 本發(fā)明的目的通過以下措施實(shí)現(xiàn)。能量永恒水池里的水流經(jīng)縮放加壓涵洞后，其 對物體的沖擊力增大，進(jìn)入動力水渦與水輪機(jī)渦殼側(cè)壁之間，然后流入水輪機(jī)葉片，沖擊葉 片，帶動葉輪轉(zhuǎn)動。水流然后從水輪機(jī)渦殼上下兩層之間的隔離層之間的圓形開口流到水 輪機(jī)渦殼下層，然后，直通下一水輪機(jī)。水流經(jīng)過做功后再流入下一水輪機(jī)或者從尾水閘門 流出。本發(fā)明的水輪機(jī)是在全封閉和在水的全淹沒情況下運(yùn)行，可以將二臺或三臺型號、大 小完全相同的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組串聯(lián)安裝在同一管道流場里的同一水頭上同時做功。它們的 前后出力完全相等，在同等條件串聯(lián)機(jī)組發(fā)電量之和大于單機(jī)發(fā)電量。這樣，就使水能資源 得到充分的利用，用較少的水發(fā)更多的電。


圖1是本發(fā)明水力發(fā)電技術(shù)的一種具體實(shí)施方式
原理示意圖；
圖2是圖1所示的水力發(fā)電技術(shù)水輪機(jī)渦殼結(jié)構(gòu)圖；
圖3是圖1所示的水力發(fā)電技術(shù)水輪機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)圖； 圖中，l-能量永恒水池 2-縮放加壓涵洞 201-涵洞進(jìn)口斷面 202-涵洞出口 斷面 301-水輪機(jī)分流渦殼 302-隔離層 303-水輪機(jī)葉輪 3031-葉片3032-葉根 3033-齒3034-葉片弧面上的節(jié)能齒304-動力水渦 3041-弦切角噴門 305-水輪機(jī) 進(jìn)口 306-水輪機(jī)出口 307-底座滾珠盤 308-葉輪中心軸 4-水庫 5-出水涵洞。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖，對本發(fā)明新一代水力發(fā)電技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 根據(jù)流體力學(xué)縮放加壓的原理，修建一個邊長為^ 10m，底面積為^ 100m2的立方 體形的能量永恒水池l，必須條件就是要能將水電站水庫4的水自流引入該水池既可，還必 須要使池內(nèi)水位與水庫水位保持水平，也就是必須要使池內(nèi)有一個永恒的位置水頭。在這 個水池的最下端的一邊壁上修建一個縮放加壓涵洞2，這個縮放加壓涵洞的第一過流斷面 (進(jìn)口 ) 201不能小于10平方米，第二過流斷面(出口 ) 202不能小于1平方米，涵洞出口 與水輪機(jī)進(jìn)口 305直接相連，影響縮放加壓效果的主要因素有二 一是縮放加壓涵洞縮角 的大小，二是縮放加壓涵洞進(jìn)出口兩過流斷面比值的大小。這都已經(jīng)歸納成了兩個系數(shù)表 (系數(shù)表公式)。只要得知了涵洞出口處的動壓力，根據(jù)流體力學(xué)不可壓縮流體恒定總流的 動量方程式計(jì)算水流在涵洞出口處對物體的沖擊力公式就應(yīng)該是動壓力X流量X流速/ 秒。 水流進(jìn)入水路分流渦殼301，在常規(guī)渦殼的腰中部添設(shè)一圈隔離層302，將渦殼分 隔成上下兩個流場，分上進(jìn)下出。上流場緊接進(jìn)水口與縮放加壓涵洞出口斷面相連，下流場 沿內(nèi)側(cè)經(jīng)出水口 306與出水涵洞5相連，直通下一水輪機(jī)或者尾水閘門。
動力水渦304是安置于分流渦殼隔離層之上的，為空心圓柱體狀結(jié)構(gòu)。它與分流 渦殼側(cè)壁間有一定的間距，這就是上流場。上流場的過流斷面不能小于進(jìn)口的一半，來做功 的水圍繞著動力水渦流動。動力水渦的柱面上開有八個大小相等的等間距離的45度弦切 角噴門3041。 葉輪303是由九片均具40度圓心角葉根的弧形葉片3031所構(gòu)成，在葉輪的上方 鑄有一塊節(jié)能頂板，在頂板的每片葉片間都焊有一個節(jié)能齒3033，其目的是為了將水渦里 的反射余力能得到更好的利用。葉片的迎水面(受力面)是弧形，在弧面上制有兩個凸起 的節(jié)能齒3034，其作用是，使水流均勻的沖擊葉片，增大受力面積，更好的做功。背水面是拱 形，葉片長度一定要大于葉根3032的兩倍，葉輪下方有底座滾珠盤307。水流沖擊葉片，帶 動發(fā)電機(jī)發(fā)電。 為了減輕葉輪給下支撐軸承所帶來的正壓力荷載和提高轉(zhuǎn)輪的靈敏度，再在下支 座端的基墩上設(shè)置一個滾珠盤，使葉輪中心軸308穿過滾珠盤而直接坐落在滾珠上，使它 和上下軸承三點(diǎn)同時受力。 因?yàn)楸景l(fā)明的水輪機(jī)是在全封閉和在全淹沒的情況下運(yùn)行，所以可以將二臺或三
臺型號、大小完全相同的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組串聯(lián)安裝在同一管道流場里的同一水頭上同時做
功。他們的前后出力完全相等。在同等條件下串聯(lián)機(jī)組發(fā)電量之和大于單機(jī)發(fā)電量。這種
串聯(lián)式的水力發(fā)電方法特別適用于大流的中高水頭水電站的效果最佳。這種串聯(lián)式的水力
發(fā)電方法，因它們各機(jī)組各部位的過流斷面完全相等，葉輪葉片的受力面積完全相等，沖擊
葉輪的流量流速也完全相等，所以他們前后無壓差，而且出力也完全相等。 這種新的水力發(fā)電方法，所有來做功的水都是通過動力水渦均勻地從四面八方而
來，而且均勻地沖擊在葉輪的每一葉片上，這就使得水輪機(jī)在運(yùn)行時不在出現(xiàn)振動和擺動
現(xiàn)象，這對延長水輪機(jī)的使用壽命起到了至關(guān)重要的作用。由于用來做功的水都是能量永
4恒水池的底部壓進(jìn)水輪機(jī)的，而且水輪機(jī)又是在被全淹沒和全封閉的情況下運(yùn)行，所以水 輪機(jī)里的任何部位都不可能還有空氣的存在，這就為當(dāng)今世界所有的水電站的水輪機(jī)因空 蝕而造成不可避免的損失解決了一大難題。另外所有來做功的水都起到了傳遞能力永恒水 池里所產(chǎn)生的動壓力的媒介作用。同時從動力水渦里所產(chǎn)生地沖擊力和水渦里的旋流所產(chǎn) 生地離心力以及尾水管道里所產(chǎn)生的負(fù)壓力(位能)都同時作用于同一葉輪上，所以這就 完全獲得了動能經(jīng)濟(jì)倶佳的優(yōu)化工況效果。
權(quán)利要求
一種新的水力發(fā)電技術(shù)。它包括能量永恒水池、縮放加壓涵洞、水輪機(jī)分流渦殼、水輪機(jī)動力水渦、水輪機(jī)動力水渦柱面上的弦切角噴門、水輪機(jī)葉輪、水輪機(jī)葉輪上的節(jié)能頂板、頂板上的節(jié)能齒(副葉片)、葉輪上的弧形葉片、葉片上的節(jié)能齒、葉輪底座盤、水輪機(jī)基墩上的承重滾珠盤及滾珠，二臺或三臺水輪機(jī)發(fā)電機(jī)同時串聯(lián)安裝在同一管道的同一水頭上同時發(fā)電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，它包括能量永恒水池，在水池最下端一邊壁上建有一個縮放加壓涵洞，涵洞進(jìn)口與水池相通，涵洞出口與水輪機(jī)分流渦殼相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，水輪機(jī)分流渦殼的隔離層將渦殼分隔成上下兩個流場，分上進(jìn)下出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，動力水渦是安置于分流渦殼隔離層之上的，為空心圓柱體狀，在它的柱面上開有八個45度的弦切角噴門。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，葉輪是由九片均具40度圓心角葉根的弧形葉片所構(gòu)成，在它的上方有一節(jié)能頂板，在頂板的每一葉片間都焊有一個節(jié)能齒(副葉片)，在葉片的弧面上有兩個凸起的節(jié)能齒，在葉輪下方有底座盤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，在分流渦殼下流場的基墩上設(shè)有一個承重滾珠盤及滾珠。水輪機(jī)葉輪的中心軸穿過支撐滾珠盤直接坐落在其上的滾珠上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，可將二臺或三臺同類型的發(fā)電機(jī)組同時串聯(lián)安裝在同一管道流場里的同一水頭上同時做工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新一代水力發(fā)電技術(shù)，屬于水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是為了充分利用水能資源，在現(xiàn)有水力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充分提高水力發(fā)電效率為目的。本發(fā)明不僅揭示了一種“新型水渦輪機(jī)”的結(jié)構(gòu)原理，而且還展示了一種“新的水力發(fā)電方法”的工藝流程。這種新技術(shù)的主要特點(diǎn)是利用流體力學(xué)縮放加壓的原理，將水的動壓力轉(zhuǎn)變成沖擊力，利用這個沖擊力轉(zhuǎn)換成電力。根據(jù)本發(fā)明水輪機(jī)的特點(diǎn)，為了充分利用水力水能資源，根據(jù)需要可以將二臺或者三臺同類型的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組同時串聯(lián)安裝在同一管道流場里的同一水頭上同時發(fā)電，而最后機(jī)組的出力完全相等。
文檔編號E02B9/00GK101705902SQ200910220880
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者郭聯(lián)升 申請人:郭俊