一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件制造技术

本发明专利技术属于水力发电技术领域，公开了一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件，包括浅敞式涡动水池、涡流式水轮机和与所述涡流式水轮机连接的发电机，所述浅敞式涡动水池内部设有出水槽，所述浅敞式涡动水池边缘设有与所述出水槽贯通的进水槽，所述出水槽的内壁向内倾斜，所述出水槽的底部设有出水口，所述涡流式水轮机垂直安装在所述出水口的出水水路上，所述涡流式水轮机底部连接有出水管道。本发明专利技术通过设置浅敞式涡动水池，产生涡动能，再加上涡流式水轮机的涡叶贯流能，能够有效提高低水头水能密度，充分开发水力资源潜能，增加发电机发电容量。

【技术实现步骤摘要】
一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件
本专利技术属于水力发电
，具体地涉及一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件。
技术介绍
20世纪以来，水电机组一直向高参数、大容量方向发展。世界各国除在主要水系大力开发或扩建大型电站外，正在积极兴建抽水蓄能电站，水泵水轮机因而得到迅速发展。为了充分利用各种水力资源，潮汐、落差很低的平原河流甚至波浪等也引起普遍重视，从而使贯流式水轮机和其他小型机组迅速发展。我国2.5m以下低水头资源非常丰富，但是其能量密度低，单发电机容量小，传统上采用低水头水力发电机存在土建投资大、单机发电出力低、水资源浪费大，发电量不稳定、应用受到限制等缺陷。特别是，为了保护生态环境，国家提倡无拦坝水力发电，现有拦坝水力发电形式将取消或改造。现有低水头贯流式水轮机将受到考验。现有低水头贯流式水轮机多为离心式，水体与叶片接触时间短产生加速度小，与圆锥形导水机构的壁面摩擦力大，浪费了水头资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件(在保护河道的生态环境下)，能够解决低水头在发电中水能密度差的问题，从而有效提高发电量。为了实现上述目的，本专利技术提供一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件，包括浅敞式涡动水池、涡流式水轮机和与所述涡流式水轮机连接的发电机，所述浅敞式涡动水池内部设有出水槽，所述浅敞式涡动水池边缘设有与所述出水槽贯通的进水槽，所述出水槽的内壁向内倾斜，所述出水槽的底部设有出水口，所述涡流式水轮机垂直安装在所述出水口的出水水路上，所述涡流式水轮机底部连接有出水管道。优选地，所述涡流式水轮机垂直安装在所述出水口处或者垂直安装在所述出水口一侧并与所述出水口之间通过连接管道连接。优选地，所述涡流式水轮机内设有分段式涡段和主轴，所述主轴上套设有与其转动配合的主轴套管，所述主轴与所述发电机连接，各所述涡段均包括旋转筒体，所述旋转筒体固定套接在所述主轴套管上，所述旋转筒体内固定连接有涡旋叶片，所述涡旋叶片围绕所述主轴做向心式多周期环绕，所述旋转筒体一端在其边缘处设有涡段进水口，另一端在其中心处设有涡段出水口。优选地，所述旋转筒体包括旋转外筒体、旋转内筒体、上端圆板和下端圆板，所述下端圆板外缘固定在所述旋转外筒体内壁上，所述旋转内筒体一端固定在所述上端圆板上，所述上端圆板中心设有通孔，所述下端圆板中心设有涡段出水口，所述涡段通过通孔、旋转内筒体和涡段出水口套接在所述主轴套管上。优选地，所述上端圆板的直径小于所述旋转外筒体内壁的直径，所述上端圆板外缘与所述旋转外筒体内壁之间构成所述涡段进水口。优选地，所述旋转内筒体与所述主轴套管为键连接或销轴连接或过盈配合连接。优选地，所述涡旋叶片内侧固定在所述旋转内筒体外壁上，且所述涡旋叶片围绕所述旋转内筒体做向心式多周期环绕，所述涡旋叶片外侧固定在所述旋转外筒体内壁上。优选地，所述涡旋叶片为长条形涡旋叶片。优选地，所述分段式涡段整体为锥形结构或圆柱形结构。优选地，所述浅敞式涡动水池为圆形水池，其高度为3～6m，直径为15～30m。本专利技术通过设置浅敞式涡动水池，产生涡动能，再加上涡流式水轮机的涡叶贯流能，能够有效提高低水头水能密度，充分开发水力资源潜能，增加发电机发电容量。附图说明图1是本专利技术实施方式的结构示意图；图2是本专利技术另一种实施方式的结构示意图；图3是浅敞式涡动水池的俯视图；图4是涡流式水轮机的结构示意图；图5是涡段的俯视图；图6是涡段的仰视图。附图标记说明1发电机2浅敞式涡动水池3进水槽4栅网5出水槽6涡流式水轮机61涡段611旋转外筒体612涡旋叶片613旋转内筒体614涡段进水口615涡段出水口616上端圆板6161通孔617下端圆板62主轴套管7主轴8出水口9出水管道10连接管道具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。如图1至图6所示，本专利技术提供一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件，包括浅敞式涡动水池2、涡流式水轮机6和与所述涡流式水轮机6连接的发电机1，所述浅敞式涡动水池2内部设有出水槽5，所述浅敞式涡动水池2边缘设有与所述出水槽5贯通的进水槽3，所述出水槽5的内壁向内倾斜，所述出水槽5的底部设有出水口8，所述涡流式水轮机6垂直安装在所述出水口8的出水水路上，所述涡流式水轮机6底部连接有出水管道9。本实施方式中，如图1所示，所述涡流式水轮机6垂直安装在所述出水口8处，或者如图2所示，所述涡流式水轮机6垂直安装在所述出水口8一侧并与所述出水口8之间通过连接管道10连接。本实施方式中，如图4所示，所述涡流式水轮机6内设有分段式涡段61和主轴7，所述主轴7上套设有与其转动配合的主轴套管62，所述主轴7与所述发电机1连接，各所述涡段61均包括旋转筒体，所述旋转筒体固定套接在所述主轴套管62上，所述旋转筒体内固定连接有涡旋叶片612，所述涡旋叶片612围绕所述主轴7做向心式多周期环绕，所述旋转筒体一端在其边缘处设有涡段进水口614，另一端在其中心处设有涡段出水口615。本专利技术工作过程为：首先选择水池，要求自然地形满足水轮机-发电机需要的水头及水量，水池可建于河床内，也可选择满足水头的下游河床外。无拦坝低水头水源沿引水管进入所述进水槽3，多水头切向进入水池，在自然重力作用下，从水池边缘初始产生的小涡旋动能流，然后进入出水槽5，到出水槽5中心底部发展成为大涡旋动能流，产生的涡旋流动水流，称为涡动，产生涡动的水池称为浅敞式涡动水池，通过设置浅敞式涡动水池2，能够开发涡旋动力能，提高水的涡旋流速和水能密度，相当于提高了水头，充分开发了水力资源潜能；然后，高水头的水体从出水口8流入涡流式水轮机6，水体冲击涡旋叶片612，通过涡旋叶片612的转动带动主轴套管62转动，主轴套管62带动主轴7转动，通过主轴7转动带动发电机1转动发电。因为在水体进入水轮机前有涡旋动能，通过涡旋形式贯流推动水轮机的涡旋叶片612转动，因此称其为涡流式水轮机。本专利技术通过设置浅敞式涡动水池2，产生涡动能，再加上涡流式水轮机6的涡叶贯流能，能够有效提高水能密度，增加发电机1发电容量，其优越的性能能够适应国内外无拦坝低水头水力发电，可以广泛普及推广，有广阔市场前景。本专利技术中，通过设置分段式涡段61，使得涡段61内大容量水体自旋转筒体边缘处的涡段进水口614向旋转筒体中心处的涡段出水口615由低压到高压涡旋流动，以及使得涡段61外大容量水体自涡段出水口615向相邻的涡段进水口614由低压到高压串联流动，避免各涡段61之间的压力干扰，充分发挥水体与涡旋叶片612的分段分级加压，使得涡旋叶片612与水体长时间作用，提高发电量，向心式加压可以减少水体对涡旋叶片612的冲击力，涡段61与相邻涡段61之间也因径向幅射扩散，使得涡旋叶片612与水体之间的冲击阻力减小，从而极大化地减少水体对涡旋叶片612的冲击力，使得水体能够以最小阻力逐级加压，从而减少水轮机的不均匀震动，降低噪音。其中，所述主轴7的横截面为多边形，所述主轴套管62配合套接在所述主轴7上，从而使得所述主轴套管62在转动的同时带动主轴7转动，便于主轴7和主轴套管62的拆装。本实施方式中，如图4至图6所示，所述旋转筒体包括旋转外筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件，其特征在于，包括浅敞式涡动水池(2)、涡流式水轮机(6)和与所述涡流式水轮机(6)连接的发电机(1)，所述浅敞式涡动水池(2)内部设有出水槽(5)，所述浅敞式涡动水池(2)边缘设有与所述出水槽(5)贯通的进水槽(3)，所述出水槽(5)的内壁向内倾斜，所述出水槽(5)的底部设有出水口(8)，所述涡流式水轮机(6)垂直安装在所述出水口(8)的出水水路上，所述涡流式水轮机(6)底部连接有出水管道(9)。

【技术特征摘要】
1.一种无拦坝涡动涡叶水力发电组件，其特征在于，包括浅敞式涡动水池(2)、涡流式水轮机(6)和与所述涡流式水轮机(6)连接的发电机(1)，所述浅敞式涡动水池(2)内部设有出水槽(5)，所述浅敞式涡动水池(2)边缘设有与所述出水槽(5)贯通的进水槽(3)，所述出水槽(5)的内壁向内倾斜，所述出水槽(5)的底部设有出水口(8)，所述涡流式水轮机(6)垂直安装在所述出水口(8)的出水水路上，所述涡流式水轮机(6)底部连接有出水管道(9)。2.根据权利要求1所述的无拦坝涡动涡叶水力发电组件，其特征在于，所述涡流式水轮机(6)垂直安装在所述出水口(8)处或者垂直安装在所述出水口(8)一侧并与所述出水口(8)之间通过连接管道(10)连接。3.根据权利要求1所述的无拦坝涡动涡叶水力发电组件，其特征在于，所述涡流式水轮机(6)内设有分段式涡段(61)和主轴(7)，所述主轴(7)上套设有与其转动配合的主轴套管(62)，所述主轴(7)与所述发电机(1)连接，各所述涡段(61)均包括旋转筒体，所述旋转筒体固定套接在所述主轴套管(62)上，所述旋转筒体内固定连接有涡旋叶片(612)，所述涡旋叶片(612)围绕所述主轴(7)做向心式多周期环绕，所述旋转筒体一端在其边缘处设有涡段进水口(614)，另一端在其中心处设有涡段出水口(615)。4.根据权利要求3所述的无拦坝涡动涡叶水力发电组件，其特征在于，所述旋转筒体包括旋转外筒体(611)、旋转内筒体(613)、上端圆板(616)和下端圆板(617)，所述下端圆板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪一平，汪弘轩，
申请(专利权)人：汪一平，
类型：发明
国别省市：浙江,33