专利名称：新型低水头水力发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一系列水力发电装置，特别是适合低(中)水头条件下的一系列水力发电装置。
据本发明所知，现有的各种水力发电装置(包括冲击式的水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机、反击式的混流式水轮机、轴流式水轮机、斜流式水轮机、贯流式水轮机和它们所配套的发电机及有关附属设备组成的机组)有两方面的缺点一.无法利用极低水头(0.5m或2m以下水头)的水力运行发电;二.不能随着上、下游水位变化在升降移动状态下运行发电。现有的各种水力发电装置的其它方面的缺点本说明书不作一一列举。
本发明的目的(任务)是为了克服现有的各种水力发电装置所存在的上述缺点，研究发明出一系列可升降移动(或浮动)的适合利用极低水头的水力即能发电的装置，特别是适合于低水头、大(中)流量、水位变幅大的暴涨暴落河流的电站运行使用的水力发电装置。
本发明的一系列低水头水力发电装置是在整体结合可随上、下游水位变化升降移动(或浮动)的这一相同主题构思的基础上研究发明出来的。本发明的一系列低水头水力发电装置从升降移动特征型式上暂分为三大类型一、垂直升降型低水头水力发电装置;
二、斜面升降型低水头水力发电装置;
三、船型低水头水力发电装置。
本发明的上述三大类型低水头水力发电装置各自(细分)又有多种型式、垂直升降型低水头水力发电装置包括有a.垂直升降型圆盘叶轮式水力发电装置。b.垂直升降型贯流式水力发电装置。c.在现有的立轴的轴流式、混流式、斜流式水轮机改进设计发明的垂直升降型低(中)水头轴流式(混流式、斜流式)水力发电装置。(也可把本说明书中所述的水力发电装置称为水力发电机组。)斜面升降型低水头水力发电装置包括有a.斜面升降型圆盘叶轮式水力发电装置。b.斜面升降型贯流式水力发电装置。船型低水头水力发电装置包括有a.船型圆盘叶轮式水力发电装置。b.船型贯流式水力发电装置。此外，本发明的水力发电装置还可有几种组合型机组，例如垂直升降型轴伸虹吸贯流式水力发电机组，斜面升降型轴流转桨式(或定桨式)水力发电机组，斜面升降型船形贯流式(或圆盘叶轮式)水力发电机组、潜艇型贯流式水力发电机组，微型(小型)圆盘叶轮式(或贯流式)整装机组。在本说明书所记载的各种水力发电装置的基础上作改进但在功能特性方面没有重大的或实质的变化的改进后的机组，也属于本发明的新型低(中)水头水力发电装置包括的范围。下面分别记载它们的功能结构、技术特征并作实施应用举例。
一.垂直升降型低水头水力发电装置(下面均省去低水头三字)本发明的垂直升降型圆盘叶轮式水力发电装置的技术特征是整个装置由机架、圆盘叶轮、增速齿轮组、动力离合器、调速器、传动皮带轮及皮带、发电机、液压升降机构、起重装置、垂直滑动钢轨及钢轨槽、定位小轮、与发电、输电有关的电器设备、机前闸门、自动化控制设备、各种轴承、各种螺钉及零配件等组成。但对具体某一个型号的机组来说，也可以没有上述的其中某些部件，增设其它部件。
本发明的垂直升降型圆盘叶轮式水力发电装置是将整个机组安装在一个永久性竖井形机坑内运行使用的。垂直升降机架的上部是厂房，厂房内装发电机、配电盘、调速器、励磁机及操纵装置等。垂直升降机架的下部装有一个圆盘转动叶轮，圆盘叶轮的转动大轴两头是密封防水机舱供安装增速齿轮组、刹车装置、重力平衡物(铁或砼)。垂直升降机架的左右两侧各安装有一组液压升降装置，机架的两侧或底部必要时可装置有多根升降定位卡杆，定位卡杆的侧面有卡口或杆中有孔，定位卡杆也可制成有大螺纹的光滑圆柱形。当整个水力发电装置通过液压升降装置或吊车升(降)至某个高程后用卡盘卡住定位卡柱而对它起到支承保险作用。本发明的各种类型的圆盘叶轮(转轮)的具体结构在说明书下面另作记载。液压升降装置视机组的大小及不同电站的实际情况需要其最大升降行程分别为1m～10m不等。液压升降装置至少有两个以上的液压缸，垂直升降机架在导流道进水口前方可装有(或不装)机前闸门。增速齿轮组一般采用正齿轮(直齿圆柱齿轮)或采用斜齿轮、圆锥齿轮，还可采用万向联轴节和各种齿轮结合组成增速齿轮组。本发明的垂直升降圆盘叶轮式水力发电装置的圆盘叶轮尺寸是外径0.6m×宽0.3m～外径10m×宽14m，但以外径3m×宽2m～外径6m×宽7m的圆盘叶轮较适用(相对适合单机功率为75Kw～2500Kw的机组使用)。由于水流质点对圆盘叶轮的冲击速度(在0.7m～5m水头时)为1m/S～4.6m/S(与导流道坡度设计有关，7m水头时流速约为6.3m/S-即6.3米/秒)。圆盘叶轮的转速为12转/分～60转/分，因此增速齿轮组要设2对～6对大小齿轮使转速增至500转/分～1500转/分才能带动发电机运行发电。本发明的垂直升降型圆盘叶轮式水力发电装置可以整个机组在垂直升降时不停顿地运行发电，也可暂停运行发电待整个装置升降至某一高程后再运行发电。
本发明的垂直升降型贯流式水力发电装置的主要结构技术特征是垂直升降机架的下部是全贯流式水轮机或半贯流式水轮机，但最好是轴伸式万向联轴节传动正齿轮组增速的贯流式水力发电装置，这种机组的上部分是发电机，机组的上部四周均为密封防水壁板(钢板)，发电机就位于这样的一个盒形活动厂房内运行(必要时盒形活动厂房上方可设有顶板)，垂直升降机架的底部或两侧是安装垂直升降装置的密封舱，高压油(水)泵就装在密封舱内，液压缸可向上也可倒装。若液压缸筒倒装则筒口及柱塞在下面，液压缸筒的上段与密封舱底部连接，柱塞与液压缸外套筒向下延伸至永久性支承面上。导流道进水口可设置平板式或蝶阀式机前闸门。本发明的垂直升降型贯流式水力发电装置小型的将增速齿轮组装在盒形活动厂房内，中型以上的机组在盒形厂房与贯流水轮机之间另设有一个齿轮舱(密封舱)。本发明的垂直升降型贯流式机组的最大升降行程(视不同型号)为1m～8m。与现有的老式(不能在升降过程中运行)的贯流式水轮发电机组比较，本发明的几种垂直升降型水力发电装置能通过调节整个机组的升降高程而适应较大的上下游水位变幅并使机组时刻处于最佳运行状态，最适合在水位暴涨暴落的中小河流建径流式低水头水电站使用。
本发明的垂直升降型轴流定桨式(转桨式)水力发电装置的结构技术特征是整个装置的主要部件轴流式水轮机、转动轴、增速齿轮组、调速器、发电机及有关运行控制设备都安装在一个圆筒形升降机架内或者多边形机架内)，圆筒形升降机架的上段是向上开口的(或顶上有盖板但上面四周开口)的圆筒形活动厂房，圆筒形升降机架的中段是水轮机顶盖和导流叶片进水口以及金属蜗壳和转轮。圆筒形升降机架的下段是可随整个机架升降的金属尾水管。本发明的垂直升降型轴流式水力发电机组的液压升降装置的设置一般是一.当圆筒形升降机架的上段的直径是转轮直径的2.5倍～4倍时液压缸装在圆筒机架内侧;二.当圆筒形升降机架的直径均为(水轮机)转轮直径的1.6倍～2.8倍时液压缸装在圆筒机架的外侧。本发明的中小型的垂直升降型轴流式水力发电机组(全重120吨以下)能靠电动吊车起吊的也可不设液压升降装置。圆筒形机架的内侧或外侧设有几根有卡口或有螺纹的保险支柱和设有活动卡盘。整个机组的最大升降行程视不同型号为1.4m～10m为宜。圆筒形机架的外侧与永久性圆形机坑(或正多边形筒状机架和永久性多边形机坑)内侧相对应设有垂直的凹凸滑动钢轨和钢槽。因中低水头水轮机转速较低，可在圆筒形机架的中上段(水轮机顶盖与发电机下层之间)设增速齿轮舱和增速齿轮组、调速器等，导叶自动控制(或手动控制)机构也装在该舱内。如是中水头机组若水轮机转速达375转/分以上可不设增速齿轮组而将水轮机与发电机联轴(立轴)安装。若上游水位高于圆筒形机架上口，为了防止水漏入圆筒机架内，可在圆筒形机架的上中段外侧设多圈金属或或橡胶等材料制成的止水圈将圆筒机架外侧的空隙的水通过小水管引流。本发明的垂直升降型轴流式水力发电装置可根据实际需要设置各种属现有技术的电气控制设备本说明书不作一一记述。
上述三种垂直升降型水力发电装置的机架外侧与永久性机坑内侧壁之间装有垂直升降定向导轨及小轮，永久性厂房顶部设有电动吊车或其它起重设备。
本发明的垂直升降型混流式(斜流式)水力发电装置的结构与本发明的垂直升降型轴流式水力发电装置的结构大部分都相似，不同的是转轮和引水室。本发明的垂直升降型轴流式机组的引水室一般是单层并做得相对较高(但也可做成多层的引水室)，而本发明的垂直升降型混流式或斜流式机组的引水室最好能做成2层～3层(单层也可)。当整个机组的圆筒形机架的进水口正对某一层永久引水室时其余各层引水室实际已被圆筒形机架的侧壁封闭。对于中型江河建中低水头的径流式电站若上下游的水位变幅很大(水位变幅为6～20m，旺季流量比 季流量大10倍～70倍)采用本发明的垂直升降型轴流式机组比不能升降的老式轴流式机组更有利于运行发电。
二.斜面升降型低水头水力发电装置本发明的斜面升降型圆盘叶轮式水力发电装置分为单圆盘叶轮式(一个圆盘叶轮带动一台发电机)和双圆盘叶轮式(两个圆盘叶轮带动一台发电机)两种。本发明的斜面升降圆盘叶轮式水力发电装置又分为斜面轨道滑动升降和斜面钢轮滑动升降两种。本发明的斜面升降型圆盘叶轮式水力发电装置的结构技术特征是由圆盘叶轮、斜面升降机架、增速齿轮组、调速器、动力离合器、发电机、励磁机、配电盘、减速刹车装置、滑动(滚动)斜面升降装置、活动厂房、装在机组上的输电设备(包括几组自行绕卷式导线收放盘)以及各种附属配件、各种螺钉等组成。其中圆盘叶轮安装在机组后部位置相对较低，装发电机的厂房地板比圆盘叶轮转动大轴两头的机舱地板高0.5m～3m单圆盘叶轮式机组的增速齿轮组装在机组的左侧或右侧机舱。双圆盘叶轮式机组的增速齿轮组安装在机组的中后部机舱内。圆盘叶轮靠水流冲击获得动能转动经过动力离合器、增速齿轮组，调速器(有的机组还经皮带轮)最后带动发电机运行。本发明的各个类型机组一般采现有技术的动力离合器，也可采用应急垂直跳离式齿轮或水平推离式齿轮代替动力离合器。垂直跳离式离合器的中介齿轮的轴心与相合的两个齿轮构成的夹角应是30°～120°为宜(夹角小则容易跳离而迅速切断动力)。平行推离式离合器的中介齿轮与相合的两齿之间构成的夹角应是180°±60°为宜(180°±120°也可)。应急切断动力后要待关闸使导流道停水后并刹住圆盘叶轮大轴上的飞轮才能合上垂直距离(或平行推离)中介齿轮。若设有动力离合装置并在导流道进水口设有进水闸门则不必再设机前闸门，因为断离动力后圆盘叶轮不带负荷运转其转速也不会超过150转/分或外圆的线速度不会超过18米/秒，不会造成飞车危险。为了防止风力挠动圆盘叶轮影响运行，可设置一个半圆形挡风罩盖在圆盘叶轮上方。如机组所对应的导流道上方建筑有永久性厂房则不必设置上述挡风罩并且斜面升降机架上的活动厂房也不必设装板墙和屋顶(但设有工作桥和拦杆)。如导流道上方不建永久厂房则应设挡风罩并在斜面升降机架的活动厂房四周设置壁板墙和门、窗(通风采光窗、运行观察窗)、屋顶、斜面升降机架的主力钢架下面装置有滑动钢轨或滚动钢轮以及为清除泥污而设的小水枪、小钢铲、硬毛刷、橡胶刷等小配件。斜面升降机架上还可根据需要设置行人桥、露天平台。本发明的斜面升降型圆盘叶轮式水力发电机组(以及本发明中各种类型的水力发电机组)可视实际需要装置属于现有技术的水位自动测量显示器、发电机转速信号器、配电盘及有关仪器、仪表、发电机运行控制和水文(闸门和橡胶坝)调度、电网调度的综合型电子计算机、机组本体的斜面升降(或垂直升降)装置(液压装置或卷扬机)的运行控制箱、附装水泵等，或不设上述某些配件而增设其它配件，如漏电保护装置、自动调节电压装置、蓄电池、输电导线自动收放盘、套筒式可伸缩的输电导体、避雷器、电车式输电装置等。(本发明的各种类型的机组都可视需要采用上述各种配件、装置。下面不再作一一记述。)本发明的斜面升降型贯流式水力发电装置的结构技术特征是贯流式水轮机(多采用半贯流式水轮机)和增速装置、发电机、机前闸门以及有关配件都装在一个活动的斜面升降机架上。其中贯流式水轮机装在斜面升降机架的下部，发电机则装在斜面升降机架的上部的活动厂房内。本发明的斜面升降型贯流式水力发电装置在升降机架的底部装有滑动钢轨或滚动钢轮。侧面装有锁定插销(整个机组升降至某个位置后用插销将它固定才开始运行发电。)机架上部的活动厂房向上游这一面的钢板实际起到挡水墙的作用。上述斜面升降型贯流式水力力电装置需安装在底部有滑动钢槽的导流道运行，本发明的另一种斜面升降型虹吸式水力发电装置一般不设置导流道并且整个机组的斜面升降轨道与贯流水轮机的水流方向垂直。这种机组一般不设机前闸门但设有一台作虹吸式水轮机启闭用的真空抽气机(真空泵)。
三.船型低水头水力发电装置本发明的船型低水头水力发电装置又分为浮于水面的船艇型圆盘叶轮式水力发电装置、浮于水面的船型贯流式水力发电装置、沉潜于水下的潜艇型贯流式水力发电装置、可升降浮动的平台型圆盘叶轮式或贯流式水力发电装置等几种。
本发明的船型圆叶轮式水力发电装置又分为单圆盘叶轮式、双圆盘叶轮式、多圆盘叶轮多机组合式几种，下面以两个圆盘叶轮共带动一台发电机的双圆盘叶轮式机组为代表记载它的主要结构技术特征是整个机组由中部的主力船体和两侧的辅助船体作为浮动载体，主力船体、辅助船体的底部和甲板上前后都可设有横向的主力大梁将两个辅助船体和主力船体连接成固定一个整体，主力船体左右侧各距辅助船体1.2m～15m的距离作为两条导流道，设有一条(或两条同在一轴线)转动大轴横装在三个主、辅船体中(后)部甲板上，两个圆盘叶轮分别装在上述转动大轴上并位于导流道内。导流道前段(进水口处)各装有一个机前闸门和拦杂物栅，增速齿轮组和发电机、配电盘、动力离合器、水泵、船用柴油机等装在主力船体的甲板和船舱内，船体的底面必要时可设置小钢轮。主力船体的尾部还可设方向舵。导流道的底面可设导流底板(钢板)。船上还可设办公、生活舱房，圆盘叶轮的上面设半圆形挡风罩，主力船体、辅助船体内都可设空气舱和水舱，船上还装有蓄电池、燃油(燃料)箱，还允许安装各种工农业产品加工机械，船上的柴油机既可作自航动力又可作水季节带动抽水机抗旱使用，使它成为发电，抽水等多用途设备。
本发明的潜艇型贯流式水力发电装置的结构技术特征是贯流式水轮机和增速装置、发电机、配电盘、调速器等都装在潜艇体内，潜艇体的前面设有高度为12m以下的挡水钢板并在永久性建筑物配合下形成上下游之间的水位差，如潜艇内装的是全贯流式水轮发电机最好，若装半贯流式水轮机则潜艇内最好做成两层-上层是安装增速齿轮组、调速器、发电机、配电盘的密封舱，下层是半贯流水轮机及流道，贯流水轮机流道进水口处装有平板式(或其它形式)机前闸门，在导流道内装圆锥形导叶闸门。尾水管出口也可装平板闸门，检修时关住导流道前后闸门并将水抽出潜艇体外工人可从侧面的密封门进入导流道内，下层机舱内还可设压水舱和可搬动的重物。如设置自航设备也安装在下层机舱内，为此下层机舱还应设有燃料油箱。本发明较大型的(或中型)潜艇型贯流式水力发电装置在潜艇体内设置的机舱层数不限，还要设有供工人住的生活舱(包括备用氧气、食品保存冷库、有关生活用品)。潜艇的顶部设有供人出入的伸出水面以上的通道。潜艇船体的上游进水口设有活动集水挡板和拦杂物栅，如排掉压水舱内的水并搬走压舱重物(金属或砼)后船艇体约有10%～40%浮于水面之上可自航或拖运走，必要时可配套2个～60个浮力筒(可拆可装)安装在潜艇船体的外侧以增大浮力。潜艇船体的前部和其它位置设有钢绳将潜艇船体连系在岸上或水下的永久性建筑物;本发明的大中型潜艇型贯流式水力发电装置多做成2条～6条流道(在同一潜艇体内)分别安装2台～6台贯流水轮机和发电机。也有的只设一条流道安装一台贯流水轮机和一台发电机。由于潜艇型贯流式水力发电装置的底部(在半上浮状态时运行)与水下永久性建筑物之间有一定的距离，为了防止水从潜艇体的底部大量流走，可在本发明的潜艇型贯流式水力发电装置的底部安装活动金属挡水板或安装充高压水的橡胶袋，也可把橡胶袋(即橡胶坝)安装在潜艇船体底下的永久性建筑物上。
本发明的可升降浮动的平台型圆盘叶轮式水力发电装置和平台型贯流式水力发电装置是为了适合在很大的江河或海洋洋流中利用水流发电而设计的。因为在很大的江河或海洋中要建大型永久性挡水建筑物需很大的投资。而本发明的上述两种装置显然节省了大量永久性水工建筑特的投资。只需在水下建筑永久性基础并建2个～8个垂直支架把本发明的船型圆盘叶轮式(或船型贯流式、潜艇型贯流式)水力发电装置(只需增设些连接件)安装在上述支架即是，或在上述支架上安装不能自浮的金属平台，金属平台一般有1层～5层，在平台的中部或底部设有1条～6条(也可多达30条)明槽式流道或水下圆洞形流道，圆盘叶轮安装在明槽式导流道中，如是贯流式转轮则安装在水下圆洞形流道中，增速齿轮组、调速器、动力离合器、发电机、配电盘升压变压器、电器自动化控制设备等都装在可升降平台上(为海洋发电而设计的还可兼有旋转的功能)，平台上还可装有气象(洋流)预报设备、无线电通讯设备、工人生活设备、备用动力设备(例如备用柴油发电机组，明槽式流道或水下圆洞形流道的两头都可装平板式闸门、蝶阀式闸门或其它型式的闸门，圆盘叶轮上面装有挡风罩，轮盘架之间有横向金属杆条相通连。
按照水流能量转换特征分类，本发明的各种类型垂直升降型、斜面升降型、船型的圆盘叶轮式水力发电机组(或称装置)都属于新型冲击式水力发电机组。本发明各种垂直升降型、斜面升降型、船型的贯流式和潜艇型贯流式、垂直升降型的轴流式、混流式、斜流式水力发电机组(或称装置)都属于新型反击式水力发电机组。
本发明的各种型号的圆盘叶轮的结构技术特征是1、定叶式有轮盘架圆盘叶轮的结构技术特征是一条转动大轴上套装有2个～20个轮盘架，转动大轴与轮盘架之间有若干条键槽和起紧固作用的金属件(插入键槽)，轮盘架是一个圆片形平面上有空洞或全封的整铸或焊接成的支架，大中型的轮盘架也可由多块金属件用螺钉或铆钉装配而成。一个圆盘叶轮如有N个轮盘架则分成N-一段，每段之间最好等距也可不等距，每段轮盘架在转动大轴外侧和叶片内侧之间套装有一个直径为0.16D～0.44D的导流圆筒，(D是圆盘叶轮外径)圆盘叶轮外径为0.5m～12m，圆盘叶轮宽幅以0.2m～18m为宜转动大轴最小为φ25mm×长度400mm～φ1400mm×长度25000mm(最大的)。每个圆盘叶轮被轮盘架分隔成1～12段(最多不超30段)，每段轮盘架上安装6～60片叶片，但一般以每段轮盘架安装9～18片叶片为宜，每片叶片的平面投影面积以宽0.2m×0.16m～宽3.5m×4m为宜，叶片内边距导流圆筒之间最好间隔2cm～40cm的距离其作用是在圆盘叶轮的配合下将导流道上游的冲击水流引向下游减少从转动大轴上面流过的水量。叶片一般用金属、塑料整块铸(注塑)成，中小型的圆盘叶轮的叶片可用木板装制成，叶片上一般不开设过水孔，如开设过水小孔也可以。叶片的两面可通过整铸(注塑)制造有凸起的加强梁，大中型的圆盘叶轮多为每段轮盘架采用高叶片和低叶片混装，叶片的挡水面最好制成向下游方向略凹的曲面形状以减少水对叶片背面的阻力。转动大轴的两头安装在机架梁的轴承座上。本发明的大型圆盘叶轮还可在中段增设一个(位于导流道中的金属薄型纵向支架上的)中间轴承(将圆盘叶轮分成两大段)。上述位于导流道中的金属薄型纵向支架也可用薄型纵向支梁代替并且都是固定的构筑物上面还是供中间轴承座(底下有小钢轮或滑动钢轨)滚动(或滑动)的金属板槽。中间轴承座应有金属臂与活动机架相连2.转叶式有轮盘架圆盘叶轮的结构技术特征是在本发明的定叶式有轮盘架圆盘叶轮的基础上对叶片增加了一套转动机构。在叶片靠轮盘架的侧面中部设置靠轮盘架支承的叶片转动轴，叶片靠导流圆筒这一侧的活动转动臂或转动轮架连接并通过液压装置或手动(电动)装置控制它的转向，叶片的转向角为100°以下。当电网负荷或发电机有故障需减缓转速或紧急停机时，通过控制机构转动叶片改变水流对叶片的冲切角减小水流对叶片的推力使转速减慢或同时关闸配合紧急停机。
3.定叶式无轮盘架圆盘叶轮的结构技术特征是转动大轴上套装有1～40副叶片插座，每副叶片插座的外圆均有2～20个(组)插孔。每片叶片有1～10个插柄并适合插入插孔中再用螺钉固定或焊接固定。叶片插座中孔内侧和转动大轴外侧的对应部位有键槽插入金属块使之固定，也可把叶片插座制成两个半圆环形用螺钉安装固定于转动大轴上。小型的定叶式无轮盘架圆盘叶轮可用一些小金属块作紧固件将叶片和紧固件都直接焊接到转动大轴上，每片叶片的顶端外圆也可有连接相邻叶片的金属杆。为了防止运行时叶片之间的内圆形成阻水气泡，可在叶片的根部钻有小孔或相邻两叶片之间预设有1cm～10cm的间隙。本发明的无轮盘架的圆盘叶轮的叶片最好做成已有的水斗式水轮机的叶片的相似形状，但本发明的圆盘叶轮的叶片比已有水轮机的叶片(又叫水斗)显得浅宽而薄，一个圆盘叶轮由一根转动大轴上套装1组～30组(一组相当于一圈有6～40块叶片)水斗形(或其它曲面形状)叶轮构成，定叶式(或转叶式)无轮盘架圆盘叶轮的外形尺寸以外径0.5m×宽幅0.2m～外径10m×宽幅16m为宜，大中型的定叶式(或转叶式)无轮盘架的圆盘叶轮也可设有中间轴承和支持建筑物。
4.转叶式无轮盘架圆盘叶轮的结构技术特征是在本发明的定叶式无轮盘架的圆盘叶轮的基础上通过改进增设叶片的转动机构而成，转叶式无轮盘架圆盘叶轮与转叶式有轮盘架圆盘叶轮相比较其不同之处是，前者的叶片转动轴线与转动大轴的轴线基本相垂直;后者的叶片转动轴线则与转动大轴的轴线相平行。但它们的共同特征是通过转动叶片改变水流对叶片正面的冲切角减小(或增大)水流对叶片的轴向水推力使转动大轴和发电机的转速得到调整(当然还要设有进水闸门、液压装置和调速器等配合)。本发明的圆盘叶轮的叶片转动机构由叶片、叶片转动轴、轴承、转动臂、连杆、辅助操作架、推拉杆、螺钉、接力器等部件构成。大中型机组的转动机构还通过电脑自动化控制装置控制叶片的运行工况。
下面是本发明的各和机组的零部件的名称和编号顺序一.机架部分 (11)机架上的活动厂房(1)主力机架 (12)机架上的内层机舱(2)次要机架 (13)钢轨除污装置(包括小(3)金属板、壁板、顶板 水枪、小钢铲、硬毛刷、橡胶刷)(4)木板、塑胶板、壁板 (14)重力吊环、机架拉环(5)各种非密封门、舱口 (15)各种螺钉、铆钉(6)各种型式的窗、通风洞 (16)平衡重物(金属或砼)(7)可滑动的钢轨槽或钢轮 (17)轴承座、支承座(8)固定的钢轨或金属底板 (18)机前闸门(9)挡风罩 (19)橡胶轴瓦、止水橡胶(10)机架上的行人桥 橡胶或软物垫片二.传动、发电设备、控制器部分(20)发电机(有的发电机 (26)其它电器传动控制装已含励磁装置) 置(是现有电控设备的一种)(21)励磁机 (27)平皮带或三角皮带(22)输电导体、导线 (28)平皮带轮或三角皮带轮(23)配电盘或各种电器仪表 (29)惯性飞轮和刹车机构(24)电力自动控制器或开关 (30)正齿轮或斜齿轮、圆(25)综合调度电子计算机 柱齿轮
(31)圆锥齿轮、蜗轮或蜗杆 (55)各种转动部件的注油孔(32)轴、各种转动轴 四.船艇体部分(33)各种型式的轴承 (56)主力船体或潜艇体(34)万向联轴节、传动节 (57)辅助船体(35)离合器或紧急跳离齿轮 (58)甲板、机舱内板(36)温度计或温度信号器 (59)水下的金属板、底板(38)蓄电池 (60)预应力金属框架梁(39)各种照明灯具 (61)导流道前后闸门(40)电风扇或空调器 (62)船艇上的金属挡水板三.圆盘叶轮部分 (63)贯流水轮机的转轮体(41)圆盘叶轮转动大轴 (64)水轮机流道(42)轮盘架或叶片支承架 (65)贯流水轮机的灯泡体(43)定叶式叶片 (66)灯泡体内的发电机(44)转叶式叶片 (67)增速行星齿轮(45)轮盘架连杆 (68)支架或补气架(46)导流圆筒 (69)导水机构(47)叶片插座 (70)密封防水门(48)叶片转轴、叶柄 (71)活动挡水板(49)转动盘或转动臂 (72)备用动力机(船用柴油机)(50)接力器 (73)抽水机、水泵(51)辅助操作架 (74)浮筒、有浮力的物体(52)推拉杆、连杆 (75)船艇自航设备(53)转动机械节 (76)压水舱、重力压舱物(54)焊接点缝、接合缝 (77)船艇航行螺旋桨
(78)船艇方向舵 (96)固定金属蜗(79)空气压缩机 (97)真空破坏阀(80) (98)固定的和可转向的导叶五.液压升降装置部分 (99)座环(81)高压油(水)泵 (100)真空泵(82)液压缸筒 (101)安全销与限压阀(83)液压缸柱 (柱塞) (102)密封件、止漏装置(84)液压缸外套筒 (103)轴承套、滑动轴承和(85)液压缸底座(有的倒装 滚动轴承在上与活动机架相连接) (104)控制环(86)高压油(水)输送管 (105)各种法兰(87)单向液压阀门或高压双 (106)转动油盘、固定油盘向阀门、放油(水)阀门 (107)联轴器或曲轴(88)液压缸定位套筒 (108)实心轴或空心轴(89)强力弹簧或各种弹簧 (109)支承盖(90)液压油(水)贮存箱 (110)水轮机叶片(91)压力显示器(表) (111)泄水锥(92)液压油(水)加热器 (112)转轮内底盖(93)液压缸柱顶端与机架 (113)蝶阀式闸门的活动连接件 (114)拨叉(94)油(水)贮量显示表、 (115)调节螺钉油(水)温度显示表 (116)减振装置六.水轮机零件及其它设备 (117)卡盘或插销(95)活动金属蜗 (118)机架支承大柱
(119) (142)漏电保护装置(120)升(降)压变压器 (143)缓浪浮动物(121)电力计量箱(表) (144)拦杂物栅(122)电动或手动启闭设备 (145)交通船、运输船、拖头(123)大小钢绳 七.水工建筑物及其它(124)各种农副产品加工机械 (146)永久性挡水坝(125)门式起重机 (147)橡胶坝及有关装置(126)桥式起重机 (148)永久性导流道(127)与机组分离的进水闸门 (149)行人遂道(128)电动卷扬机、手动葫芦 (150)水轮机尾水管(129)输出线路的导体活动连 (151)永久性厂房接架或导线收放盘 (152)船闸(130)平台转向装置 (153)冲砂闸、挡水闸(131)水位自动记录显示仪 (154)导流墙或挡风墙(132)漏电保护装置 (155)斜面上行人梯级(133)氧气发生器或氧气瓶 (156)排水管(134)食品保鲜设备 (157)深孔放水洞及球阀(135)厨房设备 (158)上游水位(a 最高、b正(136)小仓库、工具仓 常、c最低)海拨高程(m)(137)各种电讯设备 (159)下游水位(a最高、b正(138)工人生活间 常、c最低)海拨高程(m)(139)人(货)升降机 (160)公路、道路(140)气象观测设备(141)舱内废物排出装置下面是本发明的几个实施例本发明实施例一.1.5kw微型圆盘叶轮式水力发电机组。以下简称为本发明的1.5kw机组，本发明的1.5kw机组由固定机架(1)、圆盘叶轮(41)、增速齿轮组(30)(注圆盘叶轮、增速齿轮组以及其它大的整件设备只取它某个较大的零件编号表示)、发电机(20)、飞轮(29)、动力输出轮(28)、电流表(23)、电压表(23)、蓄电池(38)、闸刀开关(24)、螺丝钉(15)、起吊环(14)以及其它有关配件组成。另外附加配套有一只起重量为400公斤的手动葫芦(128)，发电机(20)本体已含有半导体整流自励磁装置。
本发明的固定机架(1)下面安装一个直径1m×宽幅0.6m的圆盘叶轮其转动轴(41)的直径50mm×长度700mm，转动轴(41)两头各有一个直径1m的轮盘架(42)内侧装有一个外径20cm×长58cm的导流圆筒(46)，两个轮盘架之间装有4～10根连杆(45)并有10片叶片(43)，每片叶片(43)的尺寸是宽58cm×高35cm其形状似圆弧形曲面凹面朝向上游水流正方向以利减少水对叶片(43)背面的阻力，叶片(43)的厚度为2mm～5mm背面有凸起的加强筋，叶片(43)也可用木板、塑料板制成。增速齿轮组的各个齿轮(30)的模数都是M＝4(或M＝5)，齿轮Z1有60个齿，齿轮Z2Z4、Z6各有20个齿，轮Z3有80个齿、轮Z5有60个齿。作动力输出的三角皮带轮Z7外径120mm，发电机的额定功率为1.5KW，额定转速是1500转/分，发电机的三角皮带轮外径80mm，当水头高度为0.7m～1.2m时水流对圆盘叶轮的叶片(43)的冲击速度为1m/S～1.5m/S，圆盘叶轮转动大轴(41)与齿轮Z1同轴可获20转/分～30转/分的转速，推算出发电机(20)的理论转速为1080转/分～1620转/分，实际转速可达950转/分～1500转/分。增速齿轮组的齿轮舱(12)可设在机架(1)的左右任一侧，机架(1)上面是个平台安装有1.5KW发电机(20)、蓄电池(38)8个(蓄电池按串联接法或其它接法)、电流表(23)、电压表(23)各一个、闸刀开关(24)一个、输入输出控制盒(26)一个。本发明的1.5KW微型机组适合在0.17m3/S×水头1.2m～流量0.25m3/S×水头0.8m条件下使用出力可达1.2KW以上。
本发明实施例二30KW圆盘叶轮单独升降型综合性发电加工多用途机组。下面简称为本发明的30KW机组。本发明的30KW机组的主要技术特征是圆盘叶轮与圆锥齿轮组等部分机件装在垂直升降机架上可随机架上升或下降，部分增速齿轮组(或皮带轮组)和发电机、配电盘、抽水机、各种农副产品加工机械以及垂直升降机架的电动卷扬机等都装有固定厂房地面上或固定的支墩上。活动机架的垂直圆柱形齿轮将动力传送给固定厂房上的垂直圆柱形齿轮并且在一定高度范围内可使垂直升降机架在升降的同时实现转动，也可用一组立轴的皮带轮和皮带代替上述一组垂直圆柱形齿轮。
本发明实施例三四柱液压垂直升降圆盘叶叶轮式125KW水力发电机组。以下简称为本发明的125KW机组。本发明实施例三的125KW机组的整机外形尺寸为高8.5m×6.5m×6m，圆盘转轮由直径30mm×长4.5m的转动轴(41)一条，直径3.5m的轮盘架(42)4个将圆盘叶轮分隔成三段，整个圆盘叶轮直径3.5m×宽幅2.7m，每段轮盘架(42)各安装宽0.85m×高1.1m的近似抛物线形的曲面定叶片(43)12片和直径1m×0.85m的导流圆筒(46)1个。本发明的增速齿轮组(30)装在右边机舱(12)内，齿轮(30)统一采用模数M＝10，齿轮组(30)自下而上的转动顺序是圆盘叶轮(41)-Z1-Z2-Z3-Z4-Z5-Z6-皮带轮(28)-动力离合器(35)-发电机(20)，各个齿轮(30)的齿数是Z196个齿、Z224个齿、Z3120个齿、Z424个齿、Z596个齿、Z632个齿，主动皮带轮(27)是从动皮带轮(27)的直径的1.5倍。发电机(20)选用SFW125-4/590型号，额定转速为1500转/分(也可选用125KW的其它型号的发电机但要调整两个皮带轮的直径比)当水头1.8m～2.5m时(导流道坡度为15°～28°时)水流对圆盘叶轮的叶片(43)的冲击速度为2.2m/S～3.4m/S，理论计算得圆盘叶轮(41)和齿轮Z1的转速为12转/分～19转/分，发电机(20)转速达1080转/分～1710转/分，考虑机械磨影响发电机(20)实际转速应为950转/分～1560转/分。必要时本发明的125KW机组可在皮带轮(28)与发电机(20)的转动轴(32)上或增速齿轮组的轴(32)上装一个调速器(119)(本发明实施例未装)。本发明的125KW机组成升降架两侧(导流道的左右)上方每侧设置2个液压缸，每个液压缸筒(82)内径100mm，全高约2.8m，壁厚40mm，液压缸柱塞(83)外径100mm，液压缸设计最大升降行程2.2m，工作压力250Kgf/cm3，每个液压设计最大顶回力19.6T，每侧的两个液压缸共同靠一个3KW的电动高压油(水)泵(81)供给高压油(水)，液压缸柱塞(83)的升(降)速度每10cm/分～20cm/分，也可以每一个液压缸配备1个高压油泵(81)或四个液压共用1个高压油泵(81)。每个液压缸筒(82)下段还设有1个定位套筒(84)，液压缸筒(82)可在定位套筒(84)内上下滑动。本发明的125KW机组在靠导流道(148)的左右两侧设有定位轮(7)、定位滑动钢轨(7)若干段，以利升降机架(1)保持在一个垂直投影面作上下移动。与升降机架(1)所装置的定位轮(7)定位滑动钢轨(7)相对应的永久性机架井筒(151)的侧面装有固定的钢轨槽(8)和轮槽(8)。本发明的125KW机组的左右两个机舱(12)的四壁和底板(3)是厚度为4mm～10mm的钢板焊成的密封舱，两个机舱(12)下游的上部对面各开有1个密封防水门(70)并有行人桥(10)，活动厂房(11)的地板设有活动舱口(5)并有爬梯(10)。活动厂房(11)的四壁的钢板(3)厚度为3mm～6mm可用厚度为10mm～20mm的木板(4)代替并且在前后两侧开有窗(6)及在左右两侧开有门(5)。本发明的125KW机组配备有一台10KW的电动减速卷扬机(128)装在井形机坑上部的永久机房(151)内，预计本发明的125KW机组的活动机架(1)及机上设备全重约30T～35T，包括电动减速卷扬机等全部设备(不计水工建筑物)造价为每套26万元～35万元。
下面是本发明的125Kw机组的假设安装使用实例，电站C的地址假设选定在中国南方某河流，电站C的坝址控制集雨面积约1000平方公里，多年平均流量22.0m3/S，最枯水月平均流量3.7m3/S，百年一遇特大洪峰4380m3/S，设计建永久性拦河坝一座并在它的顶部安装橡胶坝长度均为75m，下游最高水位、正常水位、最低水位分别是(159)a210.70m、b200.00m、c199.20、上游最高水位、正常水位、最低水位分别是(158)a212.00m、b203.65m、c202.30m、上述永久性水坝顶部高度202.00m、橡胶坝净高1.60m充满高压水后坝顶高程升至203.60m(均为海拨高程)。根据上述条件确定电站C安装2台本发明的125KW机组并设计修建2条导流道和2个竖井形机坑，2条导流道上游进水口高程为201.50m，宽度由5m缩小为3m至圆盘叶轮转动轴下导流道底面高程为200.00m，本发明的125Kw机组在流量9m3/S×水头2m或流量6m3/S×水头3m条件下都能满足单机出力125Kw的需要。当流量小于640m3/S时上游水位低于204.20m本发明的125Kw机组可通过四柱液压升降机构调节整个机组的高度使圆盘叶轮最低点保持与下游水位基本同高可连续正常运行发电。当上游水位超过204.20m时应停机并将整个机组(1)用电动卷扬机吊升至水面以上。必要时本发明实施例三的同类型机组可设置2～8条垂直安全保险支柱。安全保险支柱分为圆柱螺旋式、光柱插孔式或光柱外卡孔式几种。(本实施例三附图未画出)本发明实施例四斜面升降型圆盘叶轮式水力发电机组，又分为轨道滑动升降和钢轮滚动升降两种型式。本发明实施例四以1600Kw轨道滑动升降式、2500Kw钢轮滚动升降式两种机组为例，其结构、技术特征是(下称为本发明实施例四1600Kw机组、2500Kw机组)本发明实施例四的1600Kw机组的结构技术特征是圆盘叶轮外径5.6m×宽幅6.8m，转动大轴(41)长约11.8m×直径0.45m(用45号钢制造全重约14T，圆盘叶轮由6个外径5.6m的轮盘架(42)分隔成5段，每段安装有宽1.3m×高1.9m的大叶片9片和宽1.3m×高1.2m的小叶片9片，大小叶片间隔安装互成20°角。转动大轴(41)外的每段轮盘架(42)套装有导流圆筒(46)一个(直径1.5m×长1.3m)各轮盘架(42)之间在叶片的背水面有横向联系的条(45)。本发明的1600Kw的增速齿轮组的各个齿轮(30)统一采用模数M＝16，各个齿轮(30)从圆盘叶轮转动轴(41)这一头自下而上向发电机(20)方向排列依次为Z1有75个齿，Z2、Z4、Z6都是25个齿、Z3有100个齿、Z5有75个齿，在齿轮Z1和Z2之间有一个中介齿轮Z中。发电机(20)的型号是SFW1600-6/1430，励磁机(21)也与发电机(20)同轴。本发明实施例的1600Kw机组需要配套装置的其它各种电器自动化控制设备(26)、轴承冷却降温装置(80)以及各种有关电器设备、配件这里不作一一说明，本发明的1600Kw机组的主力机架(1)上的活动厂房(11)、机舱(12)的布置是厂房比机舱高约1.28m，预计本发明的1600Kw机组包括配套设备全套造价约100万元～130万元，机组的重量(不包括与机组分离的配套设备)约125T～160T，配套的电动减速卷扬机(128)的功率是25Kw，对机组向上拉动速度是60cm/分～100cm/分。钢轨(8)和钢轨槽(7)的相接触的表面光洁度达国标的 5～ 9，当整个机组被拉动到钢轨的某个位置时用插销固定整个机组。
本发明的2500Kw机组的功能结构技术特征是由两个圆盘叶轮(41)共同带动一台发电机(20)，主力机架(1)下面装小钢轮(7)代替滑动钢轨。两个圆盘叶轮尺寸均为外径5.6m×宽幅5.5m，每个圆盘叶轮被5个轮盘架(42)分成4段，每段间距为1.3m每段安装宽1.3m×高1.9m的大叶片9片和宽1.3m×高1.2m的小叶片9片，导流圆筒(46)直径1.5m×1.3m，增速齿轮组(30)各个齿轮的模数都是M＝20，Z1有75个齿、Z2、Z4、Z6各25个齿，Z3有100个齿，Z5有75个齿，主动皮带轮直径是发电机皮带轮直径的2倍。发电机(20)选用SFW2500-6/1430。本发明的2500Kw机组主力机架(1)下面共装有18对小钢轮(7)尺寸是直径48cm×宽15cm，本发明的2500Kw机组根据需要装置的各种电器自动控制设备及零部件这里不作一一记载，本发明的2500Kw机组重约190T～240T，配套功率为35Kw的电动减速卷扬机，在16°斜面上拉动速度为60cm/分～100cm/分。
下面是一个假设水电站D安装使用本发明实施例四的1600Kw机组、2500Kw机组的实例(略去文字记述，请参见附图)。
本发明实施例五.75Kw～200Kw内河船型双圆盘叶轮式发电抽水综合型机组，以下简称为本发明的75Kw机组。本发明的75Kw机组由1个主力船体(56)、2个辅助船体(57)，连结船体的主力框架(60)，联轴的两个圆盘叶轮(42)、增速齿轮组(30)、发电机(20)、抽水机(73)、配电盘(23)为主要部件组成。还有备用柴油机(72)、方向舵(78)、进水闸门(61)、自航设备(75)、动力离合器(35)、活动挡水板(71)、调速器(80)、导流道底板(59)等及有关辅助设备，这里不作一一记述。本发明的齿轮组(30)的各个齿轮的模数都是M＝8(或M＝10)，齿轮Z有125个齿，Z、Z、Z各有25个齿，Z有100个齿、Z有75个齿，当水流速度以1.2m/S～2m/S通过导流道时圆盘叶轮(外径4.2m×宽幅4m)转速为16转/分～26转/分，经齿轮组和皮带轮增速后发电机(20)的转速为1120转/分～1820转/分，经调速器(80)调速后转速与发电机(20)的额定转速1500转/分相配，发电机(20)可视实际情况选用4对磁极的功率为75Kw、100Kw、125Kw、160Kw、200Kw的几种型号。如皮带轮要带动抽水机(73)运行则拆下发电机(20)的皮带，若发电机(20)、抽水机(73)各用1个主动皮带轮当导流道的水流动能较大时可同时带动125Kw以下的发电机(20)和100马力以下的抽水机(73)各1台同时运行。
本发明实施例六.5500Kw垂直升降型低水头轴流转桨式水轮发电机组。以下简称为本发明的5500Kw机组，它的主要技术特征是水轮机相似型号ZZ700-LH-320，设计水头11m，适用水头是6.5m～12.7m，适用流量范围45m3/S～62m3/S，功率范围是2170Kw～6000Kw，额定转速103转/分～157转/分，转轮(63)直径3.2m，转叶式叶片(44)6片，导水机构(69)叶片20片，最大轴向水推力约85T，活动金属蜗壳(95)的包角170°，水轮机本体重约65T。本发明的5500Kw机组配套的发电机(20)的型号是立轴的SF5500-10/2600，额定转速500转/分，发电机(20)的本体重量48T，垂直升降圆筒形机架(1)上段是外径10.6m×高8m，下段是外径5.4m×高7.2m，增速齿轮组(30)的4个齿轮的统一模数是M＝25，齿轮Z1、Z3各有56个齿，Z2、Z4各有28个齿，当水轮机转轮(63)和齿轮Z1的转速为150转/分时齿轮Z4和发电机(20)的转速为600转/分，齿轮舱(12)高1.8m，导叶控制机构(69)、真空破坏阀(97)等有关配件装在齿轮舱(12)内，水轮机顶盖(109)装在齿轮舱(12)的底板下，设有6根形如固定导叶的支柱(98)并与主力机架(1)的上下两段连接，圆筒形机架(1)的上下两段的外侧都设有6条垂直的滑动钢轨(7)并与圆筒机井侧壁上固定的钢轨槽(8)对合使整个机组保持在一个垂直投影面升降。整个圆筒形活动机组全重约300T，设置4个水压缸(32)，水压缸柱塞杆(83)上端与圆筒机架(1)的上端的横梁活动连接(也可固定连接)。每个水压缸(82)的技术数据都是内径240mm、工作压力是300Kgf/cm2，共产生最大顶回力(单缸)130T×4(个)＝520T。4个水压缸(62)靠1台55Kw的电动高压水泵(81)供给高压水、另有一台高压水泵(81)作备用，还设有4条外径280mm的螺旋纹形安全保险支柱(118)和4个配套螺纹卡盘(117)，4个水压缸柱塞(33)的最大升降行程是4m。本发明的5500Kw机组根据需要装置的各种零配件及辅助设备在这里不作一一记述。
下面是本发明实施例六的5500Kw机组的安装使用举例。假定在某河流选址建一座低水头径流式水电站F，水电站F的水文和水工建筑物为控制集雨面积1.2万平方公里，站址多年平均流量318m3/S，建成电站后上游最高水位、正常水位、最低水位是(158)a84.75m、b80.60m、c75.10m，下游最高水位、正常水位、最低水位是(159)a80.00m、b70.15m、c68.30m，水库有效库容为3.27亿m3，电站大坝的另一头建有长200m×宽16m×高17m的单级船闸(152)一个。计划安装本发明的5500Kw机组3台，并安装老式(不能升降运行)的型号为ZZ560-JH-350的水轮机2台并配套2台型号为SF6300-40/5600发电机，技术数据是水轮机设计水头12.5m，适用水头为6.8m～13.5m，设计适用流量58m3/S～77m3/S，功率范围2850Kw～7200Kw，发电机额定功率6300Kw，枯水期当流量小于140m3/S且水头低于7m(上游水位低于77.00m高程)时两台老式水轮机不适合运行发电可停机而将2台本发明的5500Kw机组降至最低运行，洪水期上下游水位均高时3台本发明的5500Kw机组和2台老式6300Kw机组都运行发电。由本电站设计实例可知，对于中低水头、大中流量的径流式电站本发明的可升降机组与老式机组配合使用既减少投资又保证电站有最佳发电效益。
本发明实施例七.2000Kw斜面升降轴伸贯流转桨式水力发电机组，以下简称为本发明的2000Kw机组，主要技术数据是水轮机相似型号GZ005-WG-400，设计水头3m，适用水头1.6m～4m，设计流量90m3/S，额定转速80转/分，功率范围900Kw～2520Kw，转轮桨叶片数6片，圆锥导水机构叶片数20片，水轮机与发电机的转动方式是轴前伸由万向联轴节经增速齿轮组再带动发电机。发电机型号是SF2000-12/1730，额定转速500转/分。整个可升降机组装在截面为U形的倾斜流道内可沿钢轨和轮槽作斜面升降滑动或滚动以利上下游水位变化时贯流水轮机都处于最佳运行工况。主力机架前面的挡水钢板(也是机舱壁板)使导流道上下游形成1.6m～4m的水位差。本发明的2000Kw机组的其它各种零配件可视需要设置。
本发明实施例八.1000Kw×3潜艇贯流式水力发电机组，以下简称为本发明的1000Kw×3机组，它的主要技术特征是设计水头10m，适用水头5.5m～11.8m，设计流量14.8m，贯流水轮机相似型号是GZ002-WZ-240，额定转速186转/分，转轮叶片数6片，导水机构圆锥形叶片16片，发电机型号SFW1000-10/1450，额定转速750转/分，贯流水轮机的动力经万向联轴节传递给圆锥齿轮组再传递给圆柱齿轮组最后带动发电机运转，经齿轮增速后转速达发电机的额定转速。圆洞形流道的前段、后段均设有平板式或蝶阀式闸门，潜艇体前面是伸缩高度为5m的橡胶坝并固定安装在金属泄洪顶板的最上部，当洪水较大时有部分洪水从潜艇前面的橡胶坝顶流过，有两个高度12m的垂直人货升降机及机筒作为工人和设备出入潜艇体内的运输通道。潜艇体下部是3条相同尺寸的贯流水轮机流道，潜艇体上部是长14m×宽8m×高3.8m的内层厂房。3台发电机并排装在潜艇的内层厂房内。厂房内还有控制橡胶坝升降的高压水泵2台、配电盘3个，潜艇体内还有工人生活舱、工具舱、潜艇体内还有蓄电瓶、汽油(柴油)发电机组作备用及调速器等。
上述八个实施例的机组和属于本发明所包括的各种机组还可视实际需要设置一些本发明说明书中没有记载详细名称的零件和辅助设备，例如多设几个垫圈，各种弹簧各种属现有技术的电器传动控制设备、油(水)输送管道及阀门、各种仪表、机械运行状况显示灯、各种通讯设备、各种照明灯具、各种形状的金属或非金属零件，各种电子元件、各种机电运行检测设备、电器绝缘零件、各种机电运行状况报装置(如发电机超速报警铃、轴温度超限报警显示器)、传动链条各种机件的加热或降温装置，各种手动控制把、各种机电开关、各种机械防护罩(如齿轮、皮带部位的安全防护罩)、油(水)过滤器、各种备用励磁设备、各种船艇设备等都可以。
本发明说明书上面所记载的仅是本发明中有代表性的实施例，但不要把本发明要求得到的权利保护范围仅理解为上述八个有限实施例。
本发明说明书所包括的各类型机组的单机功率范围是10Kw～20万Kw不等，其中实施例一的微型机组单机功率范围是0.2Kw～2万Kw(实际可做成中型机组并且主力机架底下装滑动钢轨或钢轮)，本发明实施例四的双圆盘叶轮斜面升降型机组的单机功率范围可达200Kw～16万Kw，本发明实施例六的垂直升降型轴流式机组的单机功率范围可达100Kw～20万Kw。本发明的各种机组的最高应用水头为40m，单机最大应用流量为1200m3/S。
本发明说明书中所述的水力发电设备、水力发电装置、水力发电机组都是意义相同的术语，均指本发明的水力发电设备物体。
本发明的各种新型水力发电设备的各个实施例由附图给出，下面是对附图的说明
图1、图2、图3是本发明实施例一的1.5Kw机组的三视图，图4、图5分别是本发明实施例二的30Kw机组的安装运行图和正视图，图6是本发明实施例三的125Kw机组的安装运行图，图7、图8、图9是本发明实施例三的125Kw机组的三视图，图10是本发明实施例四的水电站(水工建筑物)平面图。图11是本发明实施例四的两种机组运行状态图，图12、图13、图14是本发明实施例四的1600Kw机组的三视图，图15是本发明实施例四的2500Kw机组的主力机架平面图，图16、图17、图18是本发明实施例四的2500Kw机组的三视图，图19是本发明实例五的75Kw机组的平面图，图20是图19的A-剖面图，图21是图19B-B剖面图，图22是图19的C-C剖面图，图23是本发明实施例六的5500Kw机组的运行状态及机型基本结构图样。
本发明专利说明书中记载的其它机型暂未用附图给出，但也应属于本发明的专利保护范围，本发明说明书和附图所记载的仅是本发明的几个有代表性的机组(机型)的实施例，当然不能把本发明的权利保护范围仅理解为本发明说明书附图中所记载的几个实施例。
(说明本页是专利申请号为91100361.4的专利申请说明书的续页，按顺序是该发明专利申请说明书的第29页。)
权利要求
1.本发明涉及应用于水力发电的装置，特别是应用于(中)低水头条件下的新型水力发电装置，本发明的主要技术特征是由主要机架(1)上装有发电机(20)、圆盘叶轮(41)、转动(传动)增速装置(27)、(28)、(29)、(30)、(31)、(32)、(34)为主要部件组成，圆盘叶轮(41)靠水流推动并通过上述传动增速装置带动发电机(20)运行发电。本发明的新型水力发电装置可以作整体升降移动(包括垂直升降移动、斜面升降移动、水平移动)使整个装置时刻处于最佳运行发电状态。
2.根据权利要求1所述的新型水力发电装置，其技术特征是可设置主力船体(56)、辅助船体(57)或潜艇体(56)分别代替上述主力机架(1)和次要机架(2)，也可将主力机架(1)制造成平台形状(以适合在大型江流或海洋用)，主力船体(56)和辅助船体(57)之间有一定距离成为水流通道(即导流道)(148)，本发明的船艇型水力发电装置则在下部设置沉在水下的圆洞形水轮机流道(64)，明槽式导流道(148)上装有圆盘叶轮(41)，沉于水下的圆洞形水轮机流道(64)内则装贯流式水轮机(63)。
3.根据权利要求1、2所述的新型水力发电装置，其功能结构技术特征是A.本发明的新型水力发电装置的传动增速装置由各种皮带(27)、各种皮带轮(28)、惯性飞轮和刹车机构(29)、正齿轮或斜齿轮(30)、圆锥齿轮或蜗轮和蜗杆(31)、各种转动轴(32)、万向联轴节(转动节)(34)等部件组成。必要时在上述传动机构中增设动力离合器或紧急跳离齿轮(35)、调速器(26)，上述各种转动(传动)部件的动力传递顺序和设置数量(如应设多少个齿轮)可按实际需要确定，也可不设置上述某些传动部件;B.本发明的新型水力发电装置的发电机(20)有的已含自励磁装置，如发电机(20)有的已含自励磁装置则应配套励磁机(21);C.本发明的新型水力发电装置设置有外输电装置(导体)(22)、配电盘或各种电力仪表(23)、电力自动控制器或开关(24)、综合调度(控制)电子计算机(25)、其它电器传动控制装置(26)、漏电保护装置(132)等配件，也可不设置上述的某些配件(如本发明的小型水力发电装置不设置综合调度电子计算机);D.本发明的新型水力发电装置在主要机架(1)、次要机架(2)、主力船体(潜艇体)(56)、辅助船体(57)都可通过设置金属板(3)或木板、塑料板(及其它合成板材)(4)做成活动厂房(11)和内层机舱(12)，活动厂房(11)和内层机舱(12)的任何适宜位置都可开设各种门或舱口(5)也可开设各种窗或通风洞(6)，设置行人桥或梯(10)，无必要时也可不设窗(6)和行人桥(梯)(10);E.本发明的平台型水力发电装置的主力机架(1)上最好装有平台转向装置(130)并可在支承大柱(118)四周转动和升降调整平台的位置以利发电;F.本发明的新型水力发电装置(的各种机型)都可按需要在主力机架(1)下面设置滑动钢轨槽或钢轮(7)。并可附装一套钢轨除污装置(13)、主力机架(1)上可设有机架拉环或吊环(14);G.本发明的新型水力发电装置为了将上述各种配件安装固定，可按需要在各个部件(零配件)之间装置各种形状的金属或橡胶(以及其它任何材料)制造的零配件，如装置有各种弹簧(89)、各种垫片、垫圈、法兰(105)、各种螺钉、铆钉(15)(115)、各种轴承或支架(17)、辅助操作台(架)(51)、减振装置(116)等，在各个转动(传动)、滑动、滚动部位按需要设置各种注油孔(55)或机油油盘(106)，在危险部位最好能设置防护罩(挡风罩)(9)。
4.根据权利要求1、2所述的新型水力发电装置，其特征是A.本发明的定叶式有轮盘架的圆盘叶轮由转动大轴(41)、轮盘架(42)、定叶式叶片(43)、轮盘架连杆(45)、导流圆筒(46)作为主要部件组成，但也可不设导流圆筒(46);B.本发明的转叶式有轮盘架圆盘叶轮由转动大轴(41)、轮盘架(42)、转叶式叶片(44)、轮盘架连杆(45)、导流圆筒(46)、转动盘(转动臂)(49)、接力器(50)、推拉杆(52)、转动节(53)作为主要部件构成。但有的圆盘叶轮也可不设上述某些部件;C.本发明的各种定叶式无轮盘架圆盘叶轮由转动大轴(41)、定叶式叶片(43)、叶片插座(47)为主要部件组成;D.本发明的转叶式无轮盘架圆盘叶轮由转动大轴(41)、转叶式叶片(44)、叶片插座(47)、转动臂(49)、推拉杆(52)、转动节(53)为主要部件构成。
5.根据权利要求1所述的新型水力发电装置，其特征是A.本发明有的垂直升降型水力发电装置(如垂直升降型圆盘叶轮式水力发电装置、垂直升降型轴流式水力发电装置、垂直升降型贯流式水力发电装置等)设有液压升降装置(81)、(82)配合电动卷扬机、桥式起重机等将整个水力发电装置升降至适宜的运行高度;B.本发明的各种斜面升降型水力发电装置可用电动卷扬机在斜面上作上下拉动以利整个水力发电装置处于最佳运行状态;C.本发明有的船艇型水力发电装置在底部也可装有滑动钢轨槽或钢轮可在水下斜面拉动。
6.根据权利要求1所述的新型水力发电装置的其中的小型(微型)单圆盘叶轮式水力发电装置其特征是主要机架(1)下面装有定叶式圆盘叶轮(41)上面则装有发电机(20)，主要机架(1)侧面是小机舱(齿轮舱)(12)内装增速齿轮组(30)、皮带(27)和皮带轮(28)为主要部件，必要时也可配套装有蓄电装置(38)、飞轮和刹车机构(29)、电流表、电压表(23)等。
7.根据权利要求1、2、6所述的新型水力发电装置，其特征是A.本发明的各种新型水力发电设备必要时可设有动力输出装置(如输出动力的皮带轮(27)等)，如专门为发电而设计的水力发电装置则不必设动力输出装置;B.本发明的新型水力发电装置如用贯流水轮机代替圆盘叶轮，一般是采用半贯流轴前(后)伸式水轮机(63)，水轮机(63)的转动轴(32)伸入前(后)部位的机舱(12)经增速齿轮组(30)(31)、(67)和调速器(26)再带动发电机(20)，如采用全贯流式水轮机也可以，各种增速齿轮(30)、(31)、(67)可任选采用。C.本发明的新型水力发电装置有的在导流道(洞)内装有闸门(18)，如船艇型水力发电装置的水下导流洞(64)前段装有蝶阀式机前闸门(18)。
全文摘要
本发明是一种新型低水头水力发电装置，最适合在各大中小河流水位变幅大(暴涨暴落)的河段修建低水头径流电站使用。
文档编号F03B13/08GK1066712SQ9110036
公开日1992年12月2日 申请日期1991年1月16日 优先权日1991年1月16日
发明者周彬 申请人:周彬