一种内空外压自补增能的高效水轮机的制作方法

文档序号:15579046发布日期:2018-09-29 06:22

本发明属于水轮机技术领域,特别是涉及一种内空外压自补增能的高效水轮机。



背景技术:

现施水能利用业虽然水轮机种类繁多,但都属一般由水的势能转变机械能而已,其效益相差无几,皆未能达到增效几倍的成果。从网上得知,中国的水资源条件占世界第一,而利用率却居落后地位,朔其因(一)现在的水轮机在设计时必须与上游水源之间形成较大的落差才可考虑,落差小没啥意思。从而导致对水电站的修建产生了一些地理限制。(二)又因一直使用传统水轮机投资与效益之比不甚乐观。所以在同样条件下(指水流和落差)。提高水轮机对水势能的转化率是水轮机研发的重要课题。



技术实现要素:

针对上述现有技术存在的不足,本发明提供一种结构简单,水势能利用率高的内空外压自补增能的高效水轮机。

本发明所采取的技术方案是:一种内空外压自补增能的高效水轮机,包括中心轴、外井筒、井筒底盘、底座、中井筒、上盖、内井筒、下盖及多组叶片;所述上盖和下盖均与内井筒内侧面密闭连接,所述中心轴同轴设置在内井筒内,中心轴上端密闭固定穿过上盖设有的中心孔,所述内井筒外侧面上一体固定连接有多组叶片,所述中井筒套装在内井筒上,中井筒与多组叶片固定连接,中井筒与内井筒之间形成流水空间,所述下盖底面与底座转动连接,所述外井筒套装在中井筒上,并通过底座支撑,所述井筒底盘固定设置在底座与外井筒之间。

本发明的有益效果在于:

1.本发明将叶片设置在内井筒外,水源不直接进入内井筒,而通过上盖走内井筒以外的流水空间将水压从中心轴处引导作用到叶片上,与将叶片设置在中心轴上的传统水轮机相比增大了动力臂,增大了叶片的面积和与水压的接触面积,增大了离心力,从而提高了水势能转化为机械能的转化率,同样的投资建一个水电站却得到8-10个水电站的效益,在同样的水流与落差的情况下,产生的机械能高于传统水轮机,提高了对水势能的利用率,制作成本低,提高了经济效益。

2.本发明的井筒底盘通过出水口排出一部分水并通过出水口之间的连接部分,在增大的离心力作用下将另一部分水反弹回叶片进行二次做功,提高了能源的利用率。

附图说明

图1:本发明结构示意图;

图2:本发明中井筒结构示意图;

图3:本发明外井筒结构示意图;

图4:本发明井筒底盘主视图;

图5:本发明底座结构示意图;

图6:本发明砖石混凝土地基结构示意图;

图7:本发明叶片安装示意图;

其中:1-中心轴;2-外井筒;3-井筒底盘;3-1-出水口;4-底座;4-1-轴承支柱;4-2-承重板;4-3-支撑板;5-砖石混凝土地基;5-1-排水口;6-中井筒;7-叶片;8-上盖;9-内井筒;10-下盖;11-流水空间;12-锥形轴承;13-上轴承;14-皮带轮;15-出水阀门。

具体实施方式

如图1~图7所示,一种内空外压自补增能的高效水轮机,包括中心轴1、外井筒2、井筒底盘3、底座4、中井筒6、上盖8、内井筒9、下盖10及多组叶片7;所述上盖8和下盖10均与内井筒9内侧面密闭连接,所述中心轴1同轴设置在内井筒9内,中心轴1上端密闭固定穿过上盖8设有的中心孔,所述内井筒9外侧面上一体固定连接有多组叶片7,所述中井筒6套装在内井筒9上,中井筒6与多组叶片7固定连接,中井筒6与内井筒9之间形成流水空间11,所述下盖10底面与底座4转动连接,所述外井筒2套装在中井筒6上,并通过底座4支撑,所述井筒底盘3固定设置在底座4与外井筒2之间。

所述多组叶片7呈多头螺旋排列。

所述井筒底盘3中部开设有多个环形阵列排布的出水口3-1。

所述底座4包括轴承支柱4-1、承重板4-2及两个支撑板4-3;所述轴承支柱4-1竖直设置,轴承支柱4-1下端与承重板4-2上表面固定连接,所述承重板4-2两侧面各与一个支撑板4-3固定连接。

所述内空外压自补增能的高效水轮机还包括锥形轴承12,所述锥形轴承12安装在下盖10底面上,所述下盖10底面通过锥形轴承12与轴承支柱4-1转动连接。

所述中心轴1下端密闭固定穿过下盖10设有的中心孔,中心轴1通过锥形轴承12与轴承支柱4-1转动连接。

所述外井筒2采用砖石混凝土制成,外井筒2下端安装有两个出水阀门15。

所述内空外压自补增能的高效水轮机还包括砖石混凝土地基5,两个支撑板4-3搭设在砖石混凝土地基5上,所述砖石混凝土地基5下端开设有排水口5-1。

所述内空外压自补增能的高效水轮机还包括皮带轮14及上轴承13;所述上轴承13固定套装在中心轴1上端上,所述皮带轮14固定套装在中心轴1顶端上。

安装方式:

1、根据江河的地理条件(落差、灌溉、建房等)选好最佳地点后,再根据水量确定建井的数量,在不妨碍排水的情况下,为了尽量扩大落差,出水口与地面距离越小越好。

2、本发明的底座4可用槽钢或工字钢做支撑板4-3,中央焊一方形厚钢板的承重板4-2,承重板4-2中央固定一根约1米半高约10cm粗的圆钢作为轴承支柱4-1,轴承支柱4-1顶端是锥形轴承4-1,轴承支柱4-1的高度根据内井筒9的高度来定,锥形轴承4-1位置越高越不受水害,锥形轴承4-1越耐久(见图1和图5)。

3、本发明的下盖10位置不设在内井筒9的最下端,而是位于1米多高处与轴承支柱4-1的高度相同,锥形轴承4-1的外套就固定在下盖10上,下盖10不但承受本身的重量还要承担本发明的重量。所以,下盖10须加厚和拉筋。内井筒9外周围焊多组叶片7,片距按内井筒9的外径计算,一般0.3米,下盖10的厚度根据承载量确定(见图2)。

4、内井筒9用钢板卷成圆筒状,上盖8用6毫米厚铁板与内井筒9焊严。上盖8中央留出中心孔并与中心轴1焊死(见图2)。

5、中心轴1下端与下盖10相接也等于与锥形轴承12的外套相接,中心轴1上端穿过上盖8,伸出上盖8长度适度即可,中心轴1上端安装皮带轮14(图2、图3)。

6、中井筒6包围所有组叶片7并焊接牢固,每个中井筒6下端与井筒底盘3之间留有一定空间,空间的大小以适合回收水量,以供回水进入叶片7再作二次功。

7、外井筒2外则为混凝土围裹砖石皆可,优选为石头,石头更耐久(见图3)。

8、外井筒2底部设有两个出水阀门15,以供灌溉抗旱用(见图1)。

9、发电机室设在皮带轮14一边,远近适宜处。本发明上方留有数米高空间,以备井筒维修或更换时提升够用即可。

本发明的水轮机是根据水源大小最大限度做到(1)加大动力臂;(2)扩大水轮机按受水压的接触面积;(3)加大离心力,并利用离心力,回收废水再重复作功、实现增能效果;(4)尽量多回收废水重复作功。该原理为:因为内井筒9被上盖8封死,水源不直接进入内井筒9做功,而是走内井筒9与中井筒6之间的流水空间11,冲压螺旋叶片7,实现“内空外压”,从而实现加大动力臂和扩大与水接触面积的目的;由于水转的直径增加,又加大了转力,从而提高了水的离心力,为自补增能提供了基础条件。通过“内空外压”由于实行了“内空外压”水压不压在传统水轮机中心轴1周围的多组叶片7上,而是压在内井筒9外壁上的叶片7上(见图2),内井筒9的直径远超中心轴1的直径,周长随着直径增大,从而增加多组叶片7的焊接空间,增大了多组叶片7与水的接触面积,接触总面加大,提高了水的势能转变为机械能的转换率,本发明的水轮机可以充分地也可以说是最佳程度接收到水势能。由于动力臂、接触面积和机械能成正比关系,所以动力臂增大,接触面积增大,所产生的机械能必然能同步增加,且多组叶片7的外径增大,所以旋转起来离心力增大,可将甩出来的废水回收一部分,二次做功,提高效益。

1、加大动力臂(动力臂为叶片7到中心轴的横向距离及内井筒9的外径),根据物理学杠杆原理,动力臂加长的倍数,所产生的动力也扩大相同的倍数。

2、扩大本发明的水轮机接受水压的接触面积,使定量水源压力更全面更充分的作用到所有叶片7上,使水的势能通过加大后的动力臂,扩大后的接触面积毫无损失的转变为机械能。

3、本发明水轮机的叶片7,为了加大动力臂和扩大接触面积才远离中心轴1,多组叶片1离中心轴越远,它旋转起来所产生的离心力就越大,水源边做功,边旋转边下落,水从出水口3-1窜出,并且窜出的力量强,能把水压到几十米高处去浇果树,本发明利用离心作用将甩出的废水部分甩送回本发明的水轮机顶部,进行二次做功,增加水的势能提高能源利用率。

我希望能结束中国水能低效的利用方式,尽快进入深研高效的理论学说,抢占世界领先地位,完成中国可再生能源高效开发利用的一次飞跃。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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