水力涡轮发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种水力涡轮发电机，包括涡轮发电机壳体和设在涡轮发电机壳体内的径流式涡轮装置，涡轮发电机壳体包括进水管、径流式涡轮装置腔室和出水管，进水管包括渐缩进水口和渐扩出水口，径流式涡轮装置腔室包括筒状腔室和密闭封盖在筒状腔室两端的端盖，出水管包括渐缩汇水口和渐扩排水口。径流式涡轮装置包括导流筒和设在导流筒内的径流式涡轮，导流筒包括若干导流叶片，径流式涡轮包括若干涡轮叶片和涡轮轴，径流式涡轮通过涡轮轴穿设在端盖上。本发明专利技术水力涡轮发电机采用内置的导流装置调整水流冲击方向，采用内置的径流式涡轮转换输出能量，提高了水流势能转化率，具有尺寸适当，使用维护方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
水力涡轮发电机
本专利技术涉及一种涡轮发电机，特别涉及一种将水流能量转换为电能的涡轮发电机，属于水力发电设备领域。
技术介绍
随着全球工业化的发展，能源问题逐渐凸显，一方面是能源的来源不能满足日益扩大的高耗能产业需求，重要的能源物资逐渐变得紧缺，日趋消耗殆尽，另一方面能源的消耗和开采对环境的影响也累积加深，导致气候变化，影响工业和产业的发展以及人类的生活质量。在这样的背景下，社会需要开发新型的能源形式，这种能源形式应当满足取之不尽，用之不竭，并且对环境没有过度有害影响，例如利用空气冷热对流产生的风能，利用潮汐和水流产生的能量，利用太阳辐射产生的能量等形式。公开号是CN203161423U的专利文件公开了一种水渠道水力发电装置，这种水力发电装置包括叶轮和支架，叶轮上设有轮叶，叶轮输出轴一端固定连接第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合传动，第二齿轮带动发电机转子旋转发电，其中轮叶的形状与水渠道形状匹配，从而增大了水对轮叶的冲击力，提高了水流能量的利用率。公开号是CN203822528U的专利文件公开了一种水力发电装置，这种水力发电装置包括水力转动轮、变速装置和发电机等部件，由设在转动轮上方的供水槽提供水流，利用水流的落差冲击转动轮带动电机发电。文件中还特别指出，可以包括多套上述水力发电装置，这些水力发电装置布置在同一垂直的水流落差方向上，从而实现了多级发电的方式，提高了水流能量的使用率。以上两种水力发电设备都是采用水流冲击裸露在外的大型水轮实现能量转换的，但是无法控制水流冲击方向，能量转化率较低，而且设备尺寸大，使用不方便。
技术实现思路
本专利技术水力涡轮发电机公开了新的方案，采用导流装置调整水流冲击方向，采用径流式涡轮转换输出能量，提高了水流势能转化率，解决了现有水轮机尺寸大，使用维护不便的问题。本专利技术水力涡轮发电机包括涡轮发电机壳体和设在涡轮发电机壳体内的径流式涡轮装置，涡轮发电机壳体包括进水管、径流式涡轮装置腔室和出水管，进水管包括渐缩进水口111和渐扩出水口112，渐缩进水口111与渐扩出水口112密封连通，径流式涡轮装置腔室包括筒状腔室121和密闭封盖在筒状腔室121两端的端盖122，出水管包括渐缩汇水口131和渐扩排水口132，渐缩汇水口131与渐扩排水口132密封连通，进水管通过渐扩出水口112与高势能端的筒状腔室121密封连通，出水管通过渐缩汇水口131与低势能端的筒状腔室121密封连通。径流式涡轮装置包括导流筒210和设在导流筒210内的径流式涡轮，导流筒210包括若干导流叶片211，上述若干导流叶片211的横截面均匀分布在环形面上，径流式涡轮包括若干涡轮叶片221和涡轮轴，上述若干涡轮叶片221的横截面均匀分布在环形面上，径流式涡轮通过涡轮轴穿设在端盖122上。通过渐缩进水口111和渐扩出水口112的流体工质经导流叶片211整流后冲击涡轮叶片221，释放能量后的流体工质通过渐缩汇水口131和渐扩排水口132排出。本专利技术水力涡轮发电机采用内置的导流装置调整水流冲击方向，采用内置的径流式涡轮转换输出能量，提高了水流势能转化率，具有尺寸适当，使用维护方便的特点。附图说明图1是本专利技术水力涡轮发电机示意图。图2是图1中水力涡轮发电机的径流式涡轮装置横截面示意图。图3是水力涡轮发电机改进型之一示意图。图4是图3中水力涡轮发电机的径流式涡轮装置横截面示意图。图5是水力涡轮发电机改进型之二示意图。图6是水力涡轮发电机改进型之三示意图。图7是图6中水力涡轮发电机的径流式涡轮装置横截面示意图。图1～7中，111是渐缩进水口，112是渐扩出水口，121是筒状腔室，122是端盖，131是渐缩汇水口，132是渐扩排水口，210是导流筒，211是导流叶片，220是I级径流式涡轮，221是涡轮叶片，222是I级径流式涡轮轴，231是转子，232是定子轴芯，233是导线，240是II级径流式涡轮，242是II级径流式涡轮轴，250是III级径流式涡轮，252是III级径流式涡轮轴，260是母径流式涡轮，262是母径流式涡轮轴，270是子径流式涡轮，272是子径流式涡轮轴。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术作进一步说明。如图1和2所示，本专利技术水力涡轮发电机示意图。水力涡轮发电机包括涡轮发电机壳体和设在涡轮发电机壳体内的径流式涡轮装置，涡轮发电机壳体包括进水管、径流式涡轮装置腔室和出水管，进水管包括渐缩进水口111和渐扩出水口112，渐缩进水口111与渐扩出水口112密封连通，水流在渐缩进水口111内聚集，水压升高，随后从渐扩出水口112内喷射出去，流速升高。径流式涡轮装置腔室包括筒状腔室121和密闭封盖在筒状腔室121两端的端盖122，端盖122与筒状腔室121封盖处可以设置密封圈，密封圈增强了筒状腔室121的密封性。出水管包括渐缩汇水口131和渐扩排水口132，渐缩汇水口131与渐扩排水口132密封连通，水流工质在渐缩汇水口131内汇集，水压升高，随后从渐扩排水口132内排出，流速升高，排出的水流在一定落差处还可以被再次利用，即在设定的一定落差处还可以再设置一级水力涡轮发电机。进水管通过渐扩出水口112与高势能端的筒状腔室121密封连通，出水管通过渐缩汇水口131与低势能端的筒状腔室121密封连通，进水管、筒状腔室121和出水管组成一由上至下的水流通道。径流式涡轮装置包括导流筒210和设在导流筒210内的径流式涡轮，导流筒210包括若干导流叶片211，上述若干导流叶片211的横截面均匀分布在环形面上，导流筒210是一固定不动的筒状导流层，水流经渐扩出水口112内喷出，进入筒状导流层，由导流叶片211调整喷射方向冲击涡轮叶片。径流式涡轮包括若干涡轮叶片221和涡轮轴，上述若干涡轮叶片221的横截面均匀分布在环形面上，径流式涡轮通过涡轮轴穿设在端盖122上，水流冲击涡轮叶片221带动涡轮轴旋转，涡轮轴可以外接发电机转子，将动能转化为电能。图2示出了导流筒210与径流式涡轮的位置关系。以上水流工质能量的转化过程大致是：通过渐缩进水口111和渐扩出水口112的流体工质经导流叶片211整流后冲击涡轮叶片221，释放能量后的流体工质通过渐缩汇水口131和渐扩排水口132排出。为了降低涡轮轴带动发电机转子旋转过程中机械传动产生的能量损耗，加强发电机设计的结构紧凑性，提高能量的利用率和转化率，本方案基于上述基本的设计还做出了改进，如图3和4所示，涡轮轴是一轴筒结构，涡轮轴上设有转子231，涡轮轴内设有定子轴芯232，流体工质冲击涡轮叶片221带动转子231绕定子轴芯232旋转，定子轴芯232将产生的电流调整后通过导线233输出。以上方案取消了涡轮轴外接发电机转子的传动路线，将发电机的定子结构移至涡轮轴内部固定不动，而将转子设在旋转的涡轮轴上，既精简了设备组成，又提高了能量利用率和转化率。上述利用转子和定子发电的方案中涉及电力转换和调整的内容可以采用本领域通用的设计，也可以根据具体应用场合采用其他专门的设计。为了进一步增加电力输出，扩大水流资源的利用率，在一些宽水域、高落差应用场合，可以串联使用多台水力涡轮发电机，为了实现这个技术构想，本方案的涡轮发电机采用了多级串联共轴线的设计方案，如图5所示，具体是径流式涡轮装置包括沿轴向共轴布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
水力涡轮发电机，其特征是包括涡轮发电机壳体和设在所述涡轮发电机壳体内的径流式涡轮装置，所述涡轮发电机壳体包括进水管、径流式涡轮装置腔室和出水管，所述进水管包括渐缩进水口(111)和渐扩出水口(112)，渐缩进水口(111)与渐扩出水口(112)密封连通，所述径流式涡轮装置腔室包括筒状腔室(121)和密闭封盖在筒状腔室(121)两端的端盖(122)，所述出水管包括渐缩汇水口(131)和渐扩排水口(132)，渐缩汇水口(131)与渐扩排水口(132)密封连通，所述进水管通过渐扩出水口(112)与高势能端的筒状腔室(121)密封连通，所述出水管通过渐缩汇水口(131)与低势能端的筒状腔室(121)密封连通；所述径流式涡轮装置包括导流筒(210)和设在导流筒(210)内的径流式涡轮，导流筒(210)包括若干导流叶片(211)，所述若干导流叶片(211)的横截面均匀分布在环形面上，所述径流式涡轮包括若干涡轮叶片(221)和涡轮轴，所述若干涡轮叶片(221)的横截面均匀分布在环形面上，所述径流式涡轮通过所述涡轮轴穿设在端盖(122)上；通过渐缩进水口(111)和渐扩出水口(112)的流体工质经导流叶片(211)整流后冲击涡轮叶片(221)，释放能量后的所述流体工质通过渐缩汇水口(131)和渐扩排水口(132)排出。...

【技术特征摘要】
1.水力涡轮发电机，其特征是包括涡轮发电机壳体和设在所述涡轮发电机壳体内的径流式涡轮装置，所述涡轮发电机壳体包括进水管、径流式涡轮装置腔室和出水管，所述进水管包括渐缩进水口(111)和渐扩出水口(112)，渐缩进水口(111)与渐扩出水口(112)密封连通，所述径流式涡轮装置腔室包括筒状腔室(121)和密闭封盖在筒状腔室(121)两端的端盖(122)，所述出水管包括渐缩汇水口(131)和渐扩排水口(132)，渐缩汇水口(131)与渐扩排水口(132)密封连通，所述进水管通过渐扩出水口(112)与高势能端的筒状腔室(121)密封连通，所述出水管通过渐缩汇水口(131)与低势能端的筒状腔室(121)密封连通；所述径流式涡轮装置包括导流筒(210)和设在导流筒(210)内的径流式涡轮，导流筒(210)包括若干导流叶片(211)，所述若干导流叶片(211)的横截面均匀分布在环形面上，所述径流式涡轮包括若干涡轮叶片(221)和涡轮轴，所述若干涡轮叶片(221)的横截面均匀分布在环形面上，所述径流式涡轮通过所述涡轮轴穿设在端盖(122)上；通过渐缩进水口(111)和渐扩出水口(112)的流体工质经导流叶片(211)整流后冲击涡轮叶片(221)，释放能量后的所述流体工质通过渐缩汇水口(131)和渐扩排水口(132)排出，所述径流式涡轮装置包括沿轴向共轴布置的I级径流式涡轮(220)、II级径流式涡轮(240)和III级径流式涡轮(250)，I级径流式涡轮(220)的I级径流式涡轮轴(222)嵌套在II级径流式涡轮(240)的II级径流式涡轮轴(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁德祥，
申请(专利权)人：丁德祥，
类型：发明
国别省市：江苏;32