一种用于偏远地区的应急发电装置的制作方法

本发明属于水力发电技术领域，具体涉及一种用于偏远地区的应急发电装置。

背景技术：

在没有电网覆盖的偏远地区和野外作业过程中，各种电子设备和通讯装置通常需要借助蓄能电池进行供电维持工作。但是，由于蓄能电池的单次供电量有限，常常无法保证电子设备和通讯装置的长时间连续作业，而导致电子设备和通讯装置工作效率降低，甚至失去与外界的正常联系。

其中，在偏远地区通常会存在丰富的水资源，但由于受地形限制以及自然河道中水流量稳定性较差的限制，而无法通过建设常规的水力发电设施进行持续电能供给，而会造成水资源的浪费和无法实现电能供给。此时，就需要一种可以不受地形限制并且可以利用稳定性较差水流量进行水利应急发电的装置用于偏远地区和野外作业过程中的应急发电，从而实现对山区水资源的有效利用，实现不间断电能的供应。

技术实现要素：

为了实现在偏远地区和野外作业过程中利用自然河道中不稳定水流量进行水利应急发电，本发明提出了一种用于偏远地区的应急发电装置。该用于偏远地区的应急发电装置，包括引流管、涡轮和发电机；其中，所述涡轮位于所述引流管内，并且所述涡轮的输出轴伸出至所述引流管的外部与所述发电机的驱动轴固定连接；所述涡轮的叶片为弯曲性叶片，所述涡轮的叶片的凹面为工作面，所述涡轮的叶片的凸面为非工作面；所述涡轮的叶片上设有溢流间隙，并且所述溢流间隙贯穿所述涡轮的叶片。

优选的，所述涡轮的叶片上的溢流间隙，将叶片划分为第一过流叶片和第二过流叶片；其中，流入所述引流管的水流主要作用在所述第一过流叶片部分，并且沿所述涡轮转动的方向，穿过所述溢流间隙的水流直接作用在上一个叶片的第二过流叶片部分。

进一步优选的，所述溢流间隙为u形结构，并且开口朝向所述涡轮的输出轴。

优选的，所述引流管采用变截面结构形式；沿水流方向，所述引流管的截面尺寸由大变小再变大，并且所述涡轮位于最小截面位置的下游位置。

进一步优选的，所述引流管的最小截面位置的宽度尺寸与所述涡轮的半径尺寸相等。

优选的，所述引流管的内表面与所述涡轮的叶片外形相对应，形成所述涡轮与所述引流管之间的滑动密封。

优选的，所述引流管上设有安装孔；所述发电机通过所述安装孔与所述引流管固定连接。

进一步优选的，所述发电机与所述引流管采用可拆卸固定连接。

进一步优选的，所述安装孔采用螺纹孔，所述发电机上设有相应的外螺纹。

优选的，所述引流管的底部设有防滑脚柱。

本发明用于偏远地区的应急发电装置，具有以下有益技术效果：

1、在本发明用于偏远地区的应急发电装置中，通过将引流管沿水流方向置于河道中，就可以对河道中的部分水流进行引流使其穿过引流管的过程中对涡轮产生转动驱动做功，进而带动发电机进行发电。这样，在没有电网覆盖的偏远地区和野外作业过程中，借助本发明用于偏远地区的应急发电装置就可以利用河道中的水流进行临时应急发电，实现对水资源的利用，保证电子设备和通讯装置的正常工作。

2、在本发明中，通过将涡轮的叶片设计为弯曲性叶片，形成阻力型叶片结构形式，从而可以大大降低涡轮转动对水流量的要求，提高涡轮的低流量启动性，满足该应急发电装置在自然河道中不稳定水流量下的临时应急发电要求，提高该应急发电装置的使用效率。

3、在本发明中，通过在涡轮的叶片上设置溢流间隙，从而将部分作用在叶片工作面的水流溢流至该叶片与上一个叶片之间。这样，不仅可以借助溢流间隙对部分水流的溢流作用，降低在叶片工作面形成的旋涡强度，降低旋涡对涡轮转动的阻力，提高涡轮在水流驱动下的工作效率，而且还可以借助溢流至该叶片与上一个叶片之间的水流对上一个叶片产生冲击驱动，形成对上一个叶片的二次驱动作用，从而提高对水流的利用率，提高整个急发电装置利用不稳定水流的发电效率。

附图说明

图1为本实施例中引流管采用透视设置时用于偏远地区的应急发电装置的外形结构示意图；

图2为本实施例用于偏远地区的应急发电装置中引流管和涡轮连接的俯视示意图；

图3为本实施例用于偏远地区的应急发电装置中涡轮的外形结构示意图；

图4为本实施例用于偏远地区的应急发电装置中发电机的外形结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1至图3所示，本实施例用于偏远地区的应急发电装置，包括引流管1、涡轮2和发电机3。其中，引流管1为直管结构，并且沿水流方向布设在水流河道中，使河道中的部分水流穿过。涡轮2位于引流管1内，并且涡轮2的输出轴21沿竖直方向伸出至引流管1的外部与发电机3的驱动轴固定连接。涡轮2的叶片22为弯曲性叶片，并且叶片22的凹面为工作面，叶片22的凸面为非工作面。同时，在叶片22上设有溢流间隙221，且溢流间隙221贯穿叶片22。

此时，通过引流管可以将河道中的部分水流引入，并且使水流穿过引流管的过程中对涡轮中叶片的工作面进行冲击做功，从而通过对多个叶片的连续冲击做功，带动输出轴进行圆周方向转动，进而驱动发电机进行发电操作，实现利用自然河道中水流的临时应急发电操作。

进一步，在本实施例中，通过将涡轮的叶片设计为弯曲性结构，形成阻力型叶片。这样，借助阻力型叶片可以降低驱动输出轴转动的水流量要求，实现在低水流量下对输出轴的快速启动，提高整个涡轮的低流量启动性，从而满足该应急发电装置在自然河道中利用不稳定水流量进行临时应急发电的要求，真正实现在偏远地区和野外作业过程中借助自然河道中水资源的临时应急发电需求。

进一步，在将涡轮的叶片设计为弯曲性结构，提高涡轮低流量启动性的情况下，发明人发现由于叶片为弯曲性结构且由叶片的凹面作为工作面承受水流冲击时，会导致水流作用在叶片的工作面过程中，出现部分水流沿叶片的工作面流动而在输出轴附近形成强烈的漩涡，并由此造成形成漩涡的大量水流在叶片的非工作面的作用力下随着涡轮进行再次旋转而阻碍涡轮做功，降低对水流的利用发电效率。因此，在本实施例中，通过在叶片的表面设置溢流间隙，从而将部分作用在叶片工作面的水流通过溢流间隙引流至该叶片与上一个叶片之间，并且对上一个叶片的工作面形成冲击作用。

此时，当水流冲击到叶片的工作面时，一部分水流直接作用在该叶片的工作面，形成对涡轮的转动做功，另一部分水流则通过溢流间隙穿过该叶片后流至上一个叶片处，对上一个叶片产生冲击作用，形成对涡轮的二次转动做功。这样，不仅可以通过溢流间隙减小沿叶片工作面流动的水流量，削弱水流沿叶片工作面形成的旋涡强度，降低旋涡对涡轮的转动阻力，而且还可以借助穿过溢流间隙的水流对转过的上一叶片形成二次做功，从而达到将形成漩涡的水流能量转移至对涡轮转动的二次做功效果，大大提高去涡轮的驱动效率和对水流能量的利用效率。

结合图3所示，在本实施中，涡轮2的叶片22上设有一条溢流间隙221，并且将叶片22划分为第一过流叶片222和第二过流叶片223。这样，流入引流管的水流主要作用在第一过流叶片部分，驱动涡轮进行转动，同时部分水流穿过溢流间隙后直接作用在上一个叶片的第二过流叶片部分，其中，以引流管中水流直接冲击作用的叶片为基准，该叶片与上一个叶片沿涡轮的转动方向依次布设。

进一步，在本实施例中，溢流间隙221采用u形结构，靠近叶片的尖端布设并且开口朝向输出轴21，从而形成靠近输出轴位置的第一过流叶片222和靠近叶片尖端的第二过流叶片223。这样，就可以使穿过溢流间隙的水流直接作用到上一个叶片的第二过流叶片区域，形成对上一个叶片的冲击作用。

同样，在其他实施例中，根据叶片的结构形式和尺寸以及水流情况下，也可以在叶片上设置多个溢流间隙以及调整溢流间隙的分布位置，获得消除旋涡和对涡轮二次驱动做功的效果。

结合图2所示，在本实施例中，引流管1采用变截面结构形式，即沿水流方向，将引流管1的截面尺寸设计为由大变小再变大，并且涡轮2位于最小截面位置a的下游位置。这样，借助变截面形式的引流管，不仅可以借助大截面尺寸的管口增加引入的水流量，提高对涡轮的驱动做功量，而且还可以对水流的流动进行引导控制，提高水流对涡轮冲击作用的精准度，提高对涡轮的做功效率。

进一步，在本实施例中，将引流管1的最小截面位置a的宽度尺寸与涡轮2的半径尺寸进行相等设置，从而使经过最小截面位置a的水流全部作用到叶片的工作面而非是叶片的非工作面，实现水流对涡轮单方向转动的最大驱动效果，提高涡轮的转动稳定性和效率。

与此同时，进一步将引流管1的内表面与涡轮2中叶片21外形进行相对应设计，使涡轮2与引流管1之间形成滑动密封。这样，可以最大限度减少叶片与引流管之间的泄漏间隙，减少涡轮转动过程中，通过叶片与引流管之间间隙流至叶片背面的回流量，从而降低涡轮的转动阻力，提高水流驱动涡轮转动做功效率。

此外，在本实施例的引流管上还设有一个安装孔。其中，发电机通过安装孔实现与引流管的固定连接。进一步，结合图4所示，发电机与引流管采用可拆卸式固定连接，例如安装孔采用螺纹孔结构，同时在发电机3上设有对应的外螺纹31，从而借助螺纹连接实现发电机与引流管之间的快速拆装连接。同样，在其他实施例中，也可以采用其他方式进行可拆卸式固定连接，例如通过在安装孔和发电机上分别设置法兰盘，借助螺栓形成可拆卸式法兰连接。

此外，结合图1所示，在引流管1的底部还设有多个防滑脚柱11，用于对整个引流管进行支撑固定，防止该应急发电装置在河道内发生滑动，提高应急发电装置固定位置的稳定性，保证整个应急发电装置的持续平稳发电。