一种大型的重力式水轮发电机组设备的制作方法

文档序号:15579055发布日期:2018-09-29 06:22

本发明涉及水力发电领域,尤其是一种利用重力水轮发电的机组设备。



背景技术:

传统的水力发电机组是利用水流的高位落差使水流增加其压力以及动能,再由水流驱动水轮机旋转而驱动发动机发电的,但此技术需要使水流具备特定的高度落差才可实现,因此条件受到地理位置的局限,且水流在经过水轮机后其势能降低为普通水流,无法实现再次的动能利用,因此发电利用效率低下。

现有的一款水重力水轮机发电机设备,其工作原理为使用城市的供水管道内的水流进行动力的转换和利用自身的水循环系统进行动力利用,从而驱动发电机发电,前者是利用供水管道内的水流进入一个特制的水轮机内,水流进入挡水板后利用水流产生的重力作用驱动水轮机旋转,但城市的供水管道内的水流具有较大的压力,在进入水轮机后水流的压力会对水轮机内部有限的空气进行压缩,且供水管道内部存在空气(水轮机内部的空气)后即会使水压降低,影响供水效率,因此该设备不具备设计时的使用效果,后者是利用多个水轮机组进行连接,由水轮机驱动发动机发电,由发出的电能驱动水泵将水再次压入水轮机,以此来实现类似于“永动机”式的循环,但此设备运作时每个水轮机之间的水流流动时,发电机发出的电能驱动水泵时,水泵再次将水流压入水轮机时即会产生能量的损耗,因此该设备不能依靠自身的能量进行永动式的运作。



技术实现要素:

为解决上述设备以及现有水轮机发电方式存在的不足,本发明提供了一种大型的重力式水轮发电机组设备,该设备由大型重力水轮,主支架,附支架,进水盘,集水槽,中轴以及低速发电机等组成,大型重力水轮用两侧的主支架和侧支架作为支撑,利用中轴,轴承以及轴承座安装在支架上,中轴的一端连接低速发电机,水轮上设有弧型导水片,导水片的两侧设有挡水侧板,水轮的顶部设有进水盘,底部设有集水槽,该设备工作时水流由顶部的进水盘进入弧型导水片内,水流即可向导水片的方向流动,此时水轮充满水的一侧比另一侧重,水轮即会向较重的一侧旋转,旋转的动能由中轴驱动低速发电机进行发电利用,该设备利用水流进入水轮后产生的重力驱动其旋转使发电机发电,因此水流的压力不受限制,以每组设备高度10米计算,当上下水位产生100米落差时即可依次安装10套该发电设备,每组设备下端的集水槽利用水道连接下一组设备的进水盘,且每组设备产生的动能以及发电机的发电量相同,从而对不具备压力的水流进行最大化和循环利用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步信息的解释,

图1为该设备的整体结构示意图,

图2为设备的侧面模拟结构示意图,

图3为设备的曲型导水片及工作原理示意图,

图4为设备的多组机组安装模拟示意图。

具体实施方式

通过图1可以看出,该设备由大型的重力水轮利用支架固定构成,支撑钢圈(1)为圆形的钢圈体,钢圈的内侧利用水轮支撑杆(2)连接中轴(3),中轴(3)设置在支撑钢圈(1)的中心点上,利用水轮支撑杆(2)的支撑作用后即可使三者形成圆型的重力水轮,支撑钢圈(1)的两侧设有挡水侧板(4),两侧的挡水侧板之间设有弧型导水片(5),支撑钢圈(1)与挡水侧板(4)和弧型导水片(5)互相进行焊接后每片弧型导水片之间形成一个储水间(6),储水间(6)的进水口朝上,内部向下延伸以方便储存水体,两侧的挡水侧板(4)高出中间的弧型导水片(5)5至10厘米,用以防止水流流向两侧,中轴(3)的两端利用轴承(7)与轴承座(8)安装在支座(9)上,两侧的主支架(10)呈八字形排列,两侧的侧支架(11)与主支架(10)呈三角形排列,利用两侧的主支架与侧支架的共同排列后对中间的水轮进行支撑,水轮即可自由的进行转动,主支架和侧支架利用螺栓安装固定在底座(12)上,以对设备进行固定,底座(12)由混凝土地基构成,其强度以能够支撑整个设备的重量而定,中轴(3)的另一端通过变速齿轮组连接低速发电机(13),当水轮旋转时中轴(3)即可驱动低速发电机进行发电,水轮的顶端利用进水盘支架(14)安装进水盘(15),进水盘支架(14)的下端固定在支座(9)上,上端对进水盘进行支撑与固定,水道(16)连接进水盘(15),当外部的水流由水道进入进水盘(15)后即可由进水盘的下端开口处流向水轮,此时水流由弧型导水片(5)的导向作用流入储水间(6)内,随着水流进入储水间后充满水体的水轮的一侧重于另一侧,在重力的作用下水轮即可向较重的一方旋转,随着进水盘(15)对储水间内的水不断的进行补充,水轮即可依靠水体产生的重力进行旋转,从而驱动发电机工作,水轮的下端底座上设有集水槽(17),当储水间下降后从入口排出的水由集水槽进行收集,由特定的水道进入下一组设备进行再次利用。

通过图2可以看出,该设备由两侧的支架对中间的大型重力水轮(18)进行支撑,主支架(10)与侧支架(11)呈八字形排列,以增加其对整体支撑的稳定性能,水轮通过中部的中轴(3)利用两端的轴承座(8)安装在支座(9)上,中轴(3)的另一端通过变速齿轮组连接低速发电机(13),变速齿轮组利用增速或减速齿轮将中轴(3)的旋转速度变速为与低速发电机(13)相匹配的动力转速(具体的变速比根据水轮尺寸,发电机的转速等因素而改变),水轮的两侧设有挡水侧板(4),挡水侧板之间设有弧型导水片(5),两侧的挡水侧板(4)的边缘高出中间的弧型导水片,以防止水流向两侧流出,两侧弧型导水片之间形成储水间(6),两侧的进水盘支架(14)下端固定在支座(9)上,上端固定进水盘(15),进水盘的下端开口处与弧型导水片之间相隔的距离为5至10厘米,用于防止水流向外部流出,水道(16)连接进水盘的入口处,用于向进水盘补充水源,水轮的下端设有集水槽(17),集水槽安装在底座(12)上,用于将水轮上储水间(6)排出的水流进行收集后由特制的输水道进入下一组设备。

通过图3可以看出,水流经进水盘(15)的下端流向水轮,由弧型导水片(5)的导向作用使水流进入储水间(6),弧型导水片(5)为半圆弧形状,依次排列后即可把水体储存在内部形成的储水间内,弧形度的设计能使储水间(6)保持最大化的储水和排水效能,当储水间(6)充满水体后重量重于另一侧,因此水轮依靠重力的作用即可向较重的一侧旋转,随着水流由进水盘(15)不断的进入储水间(6),水轮即可获得连续的重力使水轮保持连续的旋转力,进水盘下端的水体依靠两侧挡水侧板(4)的挡水作用后,即可将流出弧形导水片的水流限定在水轮上而对下端的储水间进行补充,储水间(6)的进水口在水轮的高位与低位之间进水口的水平面只发生少量的改变,当储水间到达水轮的最低位时进水口处于全开状态,内部的水流即可向外部流出,由此实现水体重力的最大化利用。

通过图4可以看出,在适宜的条件下,可将多组发电机组进行串联,利用山体的高位落差使水流进入多组发电机组工作,最上端的水流经过水道(16)进入最上端的发电机组A,从A组发电机组下端流出的水流用水道(16)连接发电机组(B)上端的进水盘,从发电机组B下端流出的水流连接发电机组C上端的进水盘,由此依次排列,在高位落差较大的山体上,例如上水位与下水位之间的落差为100米,每组发电机组的高度为10米时,即可依靠山体的有利地形依次建造10组发电机组,水流经过每组发电机组后由下端的集水槽进行收集,所以水流经过每组发电机组时不会产生损耗,因此在排列的所有发电机组发出的电能相同,每组发电机发出的电能利用输电线路连接变电设备进行统一分配。

该设备工作时,水流由上端的水道(16)进入进水盘(15)后流入重力水轮(18)内部的储水间(6),当水流进入储水间后充满水体的一侧的重量即会大于另一侧,因此重力水轮依靠水体在水轮上产生的重力作用即会向充满水体的一侧旋转,重力水轮的下端由于储水间的出口急剧开放,当充满水体的储水间依靠旋转到达最下端时水体即可快速的排出重力水轮,上端水道的水流继续得到补给后即可使重力水轮获得继续旋转的重力,重力水轮旋转时通过中轴(3)将旋转的动力输入低速发电机(13),从而驱动发电机进行发电作业。

由于重力水轮依靠水体进入储水间后产生的重力从而使水轮旋转,因此上端的进水盘内部的水体只需保持相应的流量即可使重力水轮旋转,改变了传统水轮机需要使水流达到较高的压力才能驱动其旋转的弊端,因此可极大的降低修建水坝和高水位水道的成本,多组重力水轮发电机组共同工作时,由最上端的一组发电机组底部排出的水流经水道进入下端的一组发电机组上部的进水盘,根据地形的安排依次进行排列,水流依靠水道和进水盘即可依次对所有排列的重力水轮发电机组进行做功,水流在每组重力水轮发电机组之间不会产生损耗,因此在排列内的所有发电机组发出的电能相同,改变了传统水轮机发电后排出的水流因为失去水压而无法再次进行利用的缺陷,在较小的水位落差下即可使水流得到最大化的利用。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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