专利名称：水车及利用该水车的水力发电构造物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土木技术领域，更详而言，涉及用于水力发电的结构。
背景技术：
由于潮力、河川的水力等是几乎不会引起环境污染的清洁能源，为了有效地利用这些能源不断地进行研究。尤其，河川朝预定方向持续地流着，所以，只要将水车(用于发电的螺旋桨)朝预定方向旋转就能发电，因此具有与潮力发电相比，发电设备的制作及利用简单的优点。现有河川水利发电利用在河川建立水坝,将通过水坝的落差而产生的水的势能转 换为水车的动能的方式。但是，所述现有方式具有建立水坝需要时间和费用，而且由于水坝的储藏部发生水淹地区等问题。
发明内容
本发明是为解决所述问题点而提出的，其目的在于，提供一种即使不利用水坝，也能将河川的水力转换成电能的水车及利用该水车的水力发电构造物。为解决所述问题点，本发明提供用于水力发电的水车100，其特征在于，包含旋转轴110，其朝垂直方向形成；多个旋转叶片120，以所述旋转轴110为中心设置为放射形结构，所述多个旋转叶片120的纵截面优选朝预定方向弯曲形成。在所述多个旋转叶片120的朝向预定方向的面优选突出形成辅助叶片123。所述旋转叶片120优选形成为其横截面面积朝外侧端部逐渐减小。在所述旋转叶片120的内部优选形成能够防止水渗透的中空部121。优选在所述旋转轴110的侧方朝外侧突出形成铰接部111，所述旋转叶片120朝旋转方向可铰接驱动地设置在所述铰接部111。在所述旋转叶片120的内侧端部优选形成多个接触面122a、122b，所述多个接触面与所述旋转轴110的外壁接触，接触时的相互倾斜度互相不同。本发明提供水力发电构造物，其特征在于，包括流路切断部件200，堵住水流的一部分而形成用于发电的流路a和水车100，形成在所述旋转轴110的一侧的所述旋转叶片120位于所述流路切断部件200的下游侧，形成在所述旋转轴110的另一侧的所述旋转叶片120露出在所述用于发电的流路a。在所述旋转轴110的另一侧优选设有流量增大部件300以便与所述流路切断部件200 一起形成所述用于发电的流路a。所述流路切断部件200和流量增大部件300优选设置为相互间隔朝所述水车100
的设置位置逐渐变窄。所述流路切断部件200及流量增大部件300优选具有朝内侧突出的弯曲的结构。
优选在所述水车100的另一侧设置外桩400a，所述流量增大部件300设置在所述外桩400a。所述外桩400a优选形成为其上游侧及下游侧端部尖锐的流线型结构。优选所述流路切断部件200其上游侧端部形成为尖锐的流线型结构，所述流量增大部件300在所述流路切断部件200的左右设置一对，在所述流路切断部件200及形成在一对所述流量增大部件300之间的一对所述用于发电的流路a分别设置所述水车100。优选所述流路切断部件200的下游侧端部是朝下游侧凹陷的弯曲的结构。优选所述外桩400a设置有多个，在所述多个外桩400a的上部设置从地面延长的甲板410。优选在所述甲板410的上部设置连接在所述旋转轴110的发电装置420。
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优选在所述水车100的下部区域形成堰b。所述堰b优选形成为其上游侧倾斜陡坡，下游侧倾斜缓慢。优选在所述一对流量增大部件300之间设置多个所述流路切断部件200，在所述多个流路切断部件200之间设置内桩400b，所述用于发电的流路a形成在所述流路切断部件200和内桩400b之间的区域以及流量增大部件300和流路切断部件200之间的区域，在所述多个用于发电的流路a分别设置所述水车100。所述流路切断部件200，包括桩部200a，形成为流线型截面结构；水车容纳槽201，形成在所述桩部200a的一侧或两侧供容纳形成在所述水车100的旋转轴110的一侧的所述旋转叶片120。
图I示出以下本发明的实施例的图。图2是水力发电构造物的第一实施例。图3是旋转叶片的立体图。图4是水车的主要部分的纵截面图。图5是水车的使用状态图。图6是水力发电构造物的第二实施例的平面图。图7是水力发电构造物的第三实施例的平面图。图8是水力发电构造物的第三实施例的正视图。图9是水力发电构造物的第三实施例的侧视图。图10是水力发电构造物的第四实施例的平面图。图11是水力发电构造物的第五实施例的平面图。图中A :用于发电的流路，b ±1,100 :水车，110 :旋转轴，111 :铰接部，120 :旋转叶片，121 :中空部，122a、122b :接触面，200 :流路切断部件，300 :流量增大部件，400a :外桩，400b :内桩，410 :甲板，420 :发电装置
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的实施例。
如图I所示，根据本发明的用于水力发电的水车100包括朝垂直方向形成的旋转轴110 ;以及以旋转轴110为中心设置为放射形结构的多个旋转叶片120。一般，水车的旋转轴朝水平方向(水流方向)形成，相对于此，根据本发明的水车的特征是旋转轴110朝垂直方向(对于水流方向呈垂直的方向)形成的。通过如此构成，与具有水平方向旋转轴的一般的水车相比，可以获得能够增加旋转叶片120和水的接触面积，随此能够通过水力提高发电效率等效果。所述构成的旋转叶片120中，一部分根据水流朝正方向驱动，而其他一部分对水流相反方向驱动，因此存在会阻碍旋转的问题。为解决所述问题，如图I所示，通过流路切断部件200堵住局部水流而形成用于发电的流路a，从而可以最大限度地减小因反方向旋转而导致的阻碍。S卩，将所述水车100设置为使形成在旋转轴110的一侧的旋转叶片位于流路切断部件200的下游侧，并使形成在旋转轴110的另一侧的旋转叶片120位于用于发电的流路a并使之露出，从而水车100具有垂直方向旋转轴110的结构的同时，可通过水流旋转。当设置为多个旋转叶片120的纵截面朝预定方向弯曲地形成的结构(露出于用于发电的流路a的旋转叶片120的纵截面朝下游侧突出的结构)时，露出于用于发电的流路a的旋转叶片a受水的阻抗较多，而相反侧的旋转叶片120形成为流线型受水的阻抗较少，因此具有能够顺利旋转的效果(图1，2)。进而，在多个旋转叶片120朝预定方向(相同的旋转方向)的面突出形成辅助叶片123时，接触在旋转叶片120并沿其面流动的水也接触在所述辅助叶片123，从而进一步具有更多各水能传到旋转叶片120的效果(图5)。旋转叶片120的横截面的面积逐渐朝外侧端部减小，此结构有利于减少涡流的发生等。在旋转叶片120的内部形成防止水渗透的中空部121时，因包含在所述中空部121的空气的浮力，旋转叶片120变轻，随此进一步具有能够更加促进通过水力的水车100的旋转。在旋转轴110的侧方朝外侧突出形成铰接部111，旋转叶片120可铰接驱动地设置在铰接部111，当旋转叶片120露出在用于发电的流路a时进行展开驱动，没有露出在用于发电的流路时进行折叠驱动，因此具有进行所述逆方向驱动时能够更加减少阻力的效果(图4及5)。在旋转叶片的内侧端部，设置接触旋转轴110的外壁的同时，相互形成不同倾斜度的多个接触面122a、122b的构造时，进行所述旋转叶片120的展开驱动及折叠驱动时，通过各接触面122a、122b接触旋转轴110的外壁，而进一步具有能够更加稳定地铰接驱动的效果(图4及图5)。以下，说明利用用于所述水力发电的水车100的水力发电构造物的实施例。为了与所述流路切断部件200 —起形成用于发电的流路a而在旋转轴110的另一侧设置流量增大部件300时，将水流集中在用于发电的流路a来能够更加提高发电效率(图 6)。流路切断部件200及流量增大部件300的相互间隔朝水车100的设置位置逐渐变窄，此时，能够过得更大的效果(图6)。
当所述流路切断部件200及流量增大部件300具有朝内侧突出弯曲的结构时，在用于发电的流路a中可以更加稳定地增进流量及流速。流量增大部件300优选比流路切断部件200具有更大的规模，为了方便施工，在水车100的另一侧先设置外桩400a，在此基础上设置板形构造等流量增大部件300。成为流量增大部件300的施工基准的外桩400a —般具有圆形截面结构，当外桩400a的上游侧及下游侧端部形成为尖锐的流线型结构时，不仅施工方便，还能在用于发电的流路上最大限度地减小对水流的阻碍。如图7所示，当具有流路切断部件200的上游侧端部形成尖锐的流线型结构，流量增大部件300在流路切断部件200的左右设置一对，在形成在流路切断部件200及一对流量增大部件300之间的一对用于发电的流路a设置水车100的结构时，有效地形成一对用于发电的流路a，并在其中能分别设置水车100，因此能获得相对于时间及费用能够更加提 高发电效率的效果。此处，流路切断部件200的下游侧端部具有朝下游侧弯曲的结构，此结构有利于减小对旋转叶片120的反方向驱动的水阻力。为了设置多个流量增大部件300而设置多个外桩400a,在所述多个外桩400a的上部设置从地面延长的甲板410时，进一步具有容易施工及维修的水力发电构造物。为了容易设置及维修发电装置420，在所述甲板410的上部设置连接在旋转轴110的发电装置420为佳。通过在水车100的下部区域形成堰b，使溢流的负荷集中在水车10为佳(图8、9)。具体而言，将沿b形成为上游侧倾斜陡坡，而下游侧倾斜缓慢时效果最佳。进而，如图10所示，在一对流量增大部件300之间设置多个流路切断部件200，在多个流路切断部件200之间设置内桩400b，用于发电的流路a形成在流路切断部件200和内装400b之间的区域及流量增大部件300和流路切断部件200之间的区域，在多个用于发电的流路a分别设置水车100时，可以获得对于投资的时间及费用能够提高发电效率的效果O此处，内桩400b与所述外桩400b同样形成为上游侧及下游侧端部尖锐的流线型结构，此时进一步具有施工方便，且在用于发电的流路上能够最大限度地减低妨碍水流的优点。当水力发电构造物的规模小时，流路切断部件200可以如下构成，所述结构包括桩部200a，形成为流线型截面结构；水车容纳槽201，形成在桩部200a的一侧或两侧供容纳形成在水车100的旋转轴110的一侧的所述旋转叶片120。所述流路切断部件200实际上与所述桩400a、400b用相同的方式施工，施工流路切断部件200之后，将水车100设置在所述水车容纳槽201即可，因此通过简单施工可经济性地形成小规模水力发电构造物。以上，说明了可通过本发明实现的局部优选实施例，众所周知，本发明的范围并不限定在所述实施例，应解释为本发明的技术思想包含于本发明的范围内。
权利要求
1.用于水力发电的水车(100)，其特征在于，包含 旋转轴(110),其朝垂直方向形成； 多个旋转叶片(120)，以所述旋转轴(110)为中心设置为放射形结构。
2.根据权利要求I所述的用于水力发电的水车(100)，其特征在于，所述多个旋转叶片 120)的纵截面朝预定方向弯曲形成。
3.根据权利要求I所述的用于水力发电的水车(100)，其特征在于，在所述多个旋转叶片(120)的朝向预定方向的面突出形成有辅助叶片(123)。
4.根据权利要求I所述的用于水力发电的水车(100)，其特征在于，所述旋转叶片(120)形成为其横截面面积朝外侧端部逐渐减小。
5.根据权利要求I所述的用于水力发电的水车(100)，其特征在于，在所述旋转叶片(120)的内部形成有经水渗透的防止的中空部(121)。
6.根据权利要求I所述的用于水力发电的水车(100)，其特征在于，在所述旋转轴(110)的侧方朝外侧突出形成铰接部(111)，所述旋转叶片(120)能够朝旋转方向铰接驱动地设置于所述铰接部(111)。
7.根据权利要求6所述的用于水力发电的水车(100)，其特征在于，所述旋转叶片(120)的内侧端部形成有多个接触面(122a、122b)，所述多个接触面与所述旋转轴(110)的外壁接触，此时，接触时的倾斜度互不相同。
8.一种水力发电构造物，其特征在于，包括 流路切断部件(200)，堵住水流的一部分而形成用于发电的流路(a)； 水车(100)，是权利要求I至7中任一项所述的水车， 形成在所述旋转轴(110)的一侧的所述旋转叶片(120)位于所述流路切断部件(200)的下游侧，形成在所述旋转轴(110)的另一侧的所述旋转叶片(120)露出在所述用于发电的流路(a)。
9.根据权利要求8所述的水力发电构造物，其特征在于，在所述旋转轴(110)的另一侧设有流量增大部件(300)以便与所述流路切断部件(200) —起形成所述用于发电的流路(a)。
10.根据权利要求9所述的水力发电构造物，其特征在于，所述流路切断部件(200)和流量增大部件(300)设置为相互间隔朝所述水车(100)的设置位置逐渐变窄。
11.根据权利要求10所述的水力发电构造物，其特征在于，所述流路切断部件(200)及流量增大部件(300)具有朝内侧突出的弯曲的结构。
12.根据权利要求10所述的水力发电构造物，其特征在于，在所述水车(100)的另一侧设置外桩(400a)，所述流量增大部件(300)设置在所述外桩(400a)。
13.根据权利要求12所述的水力发电构造物，其特征在于，所述外桩(400a)形成为其上游侧及下游侧端部尖锐的流线型结构。
14.根据权利要求12所述的水力发电构造物，其特征在于，所述流路切断部件(200)形成为其上游侧端部尖锐的流线型结构，所述流量增大部件(300)在所述流路切断部件(200)的左右设置有一对，在所述流路切断部件(200)及形成在一对流量增大部件(300)之间的一对所述用于发电的流路(a)分别设置所述水车(100)。
15.根据权利要求14所述的水力发电构造物，其特征在于，所述流路切断部件(200)的下游侧端部是朝下游侧凹陷的弯曲的结构。
16.根据权利要求14所述的水力发电构造物，其特征在于，所述外桩(400a)设置有多个，在所述多个外桩(400a)的上部设置从地面延长的甲板(410)。
17.根据权利要求16所述的水力发电构造物，其特征在于，在所述甲板(410)的上部设置连接在所述旋转轴(110)的发电装置(420)。
18.根据权利要求16所述的水力发电构造物，其特征在于，在所述水车(100)的下部区域形成堰(b)。
19.根据权利要求18所述的水力发电构造物，其特征在于，所述堰(b)形成为其上游侧倾斜陡坡，下游侧倾斜缓慢。
20.根据权利要求14所述的水力发电构造物，其特征在于，在所述一对流量增大部件(300)之间设置多个所述流路切断部件(200)， 在所述多个流路切断部件(200)之间设置内桩(400b)， 所述用于发电的流路(a)形成在所述流路切断部件(200)和内桩(400b)之间的区域以及所述流量增大部件(300)和流路切断部件(200)之间的区域，在所述多个用于发电的流路(a)分别形成有所述水车(100)。
21.根据权利要求20所述的水力发电构造物，其特征在于，所述内桩(400b)形成为上游侧及下游侧端部尖锐的流线型结构。
22.根据权利要求8所述的水力发电构造物，其特征在于，所述流路切断部件(200)，包括 桩部(200a)，形成为流线型截面结构； 水车容纳槽(201)，形成在所述桩部(200a)的一侧或两侧供容纳形成在所述水车(100)的旋转轴(110)的一侧的所述旋转叶片(120)。
全文摘要
本发明涉及一种用于水力发电的水车及利用该水车的水力发电构造物，所述用于水力发电的水车(100)包括朝垂直方向形成的旋转轴(110)和以旋转轴(110)为中心设置为放射形的多个旋转叶片(120)，藉此，即使不利用水坝也能将河川的水利有效地转换为电能。
文档编号F03B17/06GK102959233SQ201180019839
公开日2013年3月6日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年8月30日
发明者丁光玉, 丁海权, 丁俊弘 申请人:丁光玉