专利名称：一种水力发电方法及其水轮发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水力发电方法及其水轮发电机装置。
背景技术：
现有的水轮发电机装置无论是立式或卧式水轮机组，都是安装于水流束的底部利用高水位落差推动水轮机转动而工作的，因此，通常要使水轮发电机装置能够正常的发电运行需要对河流甚至于整个河床、以及河岸相应场地进行严格的高要求的必要整修，同时，还必须进行专门的筑坝设堤，其建设工期长达几年甚至十几年，工程量大、投资大、周期长、发电使用成本高；特别是，由于其水轮机的叶片极短，吃水很浅，导致水能的利用率很低，严重浪费水资源。同时受水轮机与流体之间结构关系的影响和限制，若干台水轮机及其相应的发电机组等装置不能根据实际河床和地形等因地置宜地进行横向、纵向、或者横、纵向任意综合组织设置安装。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种水力发电方法及其水轮发电装置。该方法简单、易于实施，该水轮发电装置结构简单，投资建造简单、方便，建造成本低，工期短，对筑坝没有特别的要求，并能更大限度的充分利用水资源。本发明的水力发电方法是在流道上设置水轮机，所述在流道上设置水轮机是将水轮机的叶轮设置于流道流体的上方，利用流道的自然流速流体或筑坝形成的流道落差流体推动水轮机转动。本发明水轮发电装置的技术方案包括一台或若干台水轮机及其相应的发电机，所述一台或若干台水轮机或其叶轮设于流道流体的上部，利用流道的自然流速流体或筑坝形成的流道落差流体推动水轮机转动。所述若干水轮机或其叶轮沿流体的流道纵向和/或横向依次串行和/或相互并列设于所述流道的流体上部。所述水轮机通过相应的变速传动装置与相应的发电机传动连接。所述水轮机其叶轮的叶片深入所述流道的水流深度的1/2-1/6。所述叶轮的叶片其表壁面呈曲面。所述叶片的曲面呈拱形或弧形。所述流体包括筑坝流出侧流道、自由流道和/或自然河流流道的水流。当所述流道为自由流道或自然河流流道时，所述水轮机的转动是以流体的自然流动动能为主要推动力。根据流道的水流速度通过变速传动装置将所述水轮机装置输出的转速变换成发电机所要求的转速。本发明的水力发电方法和水轮发电装置其水轮机和相应的发电机等可以设置于自然河道地面，其水轮机适用于任意自然河流流道的水流，即只要有水流动，水轮机就能够正常工作，不受水位落差大小的限制，适应性强，适用范围广，投资少、见效快，发电成本低，对相应的运行设备性能要求低，建造安装技术要求低，运行维护、维修简单方便、费用少，运行寿命长，叶轮的叶片吃水深达水流深度的1/3，相对运行效率高，水能利用率高，水资源利用高；再者，本水轮发电装置由于流速低，水中泥沙对叶轮的叶片冲击力小，叶片不易受损坏。
图I-图4分别为本发明水轮发电装置的水轮机在流道上的设置的第1-4实施例结构示意图；图5为本发明水轮发电装置的水轮机的叶轮的叶片结构示意图。
具体实施例方式现通过实施例并结合附图对发明做进一步说明。
本发明的水力(水轮机)发电方法是将水轮机的叶轮和/或发电机等装置设置于流道(流体)的上方(水面上部)，当流道为自由流道或自然河流流道时，水轮机(叶轮)的转动可以是以自然流速流体、或经整理的自由流速流体的动能为主要推动力，也可以流体的落差形成的势能为主要推动力；自由流速流体为由自由流道产生，其自由流道为经人工按一定流速和流束(即流束型体)要求整理的流道；本水轮发电装置可根据流道的水流速度的高低通过包括齿轮机构在内的变速传动装置将水轮机装置输出的转速变换成发电机所要求的相应的转速。本发明的水轮发电装置如图I所示，自然河流流道(或通过整理的自由流道)I的两侧分别设有水轮机的安装支承体2，沿自然河流流道I流向依次(串行)设有多台水轮机及其相应的发电机6，各水轮机的相应的叶轮3分别处于自然河流流道I的水流12上部、通过相应的叶轮轴9设于安装支承体2上；在水轮机与发电机6之间可以连接齿轮等变速装置7，以使水轮机转速与相应的发电机6的转速相适应；叶轮3的叶片4通过叶片柄5连接于叶轮轴9上，叶片4 (全部)处于自然河流流道I的水流12内，叶片4的长度为自然河流流道I的水流12的深度的三分之一左右。本发明的发电装置实施例2如图2所示，自然河流流道(或通过整理的自由流道)1上通过其相对两侧安装支承体2设有一台水轮机，水轮机的叶轮轴9上相互串接若干叶轮
3。本发电装置实施例的其余结构和相应的设置方式等可与实施例I类同。实施例3如图3所示，在自然河流流道I的相对两侧安装支承体2上沿自然河流流道I长度(流向)方向依次相互串行设有若干台水轮机，每台水轮机的叶轮轴9上分别串接有若干个叶轮3。其余结构等可与上述实施例I或2类同。发电装置实施例4如图4所示，自然河流流道I上沿其流向方向依次串行设有若干台水轮机，在自然河流流道I上沿其流向的横向方向分别设有若干道安装支承体2，由该若干安装支承体2将自然河流流道I分隔成若干分流道10，每台水轮机通过同一叶轮轴9设有分别处于各相应的分流道10内的一个叶轮3。其余结构及相应的连接方式等可与上述任一实施例类同。本发明发电装置实施例5中，在上述实施例4的基础上每条分流道分别串行设置有若干水轮机，每个水轮机通过其叶轮轴对应设有一个位于相应的分流道内的叶轮；其余结构及其设置方式等可与上述实施例4类同。本发明发电装置实施例6中，水轮机及其相应的叶轮设于筑坝的流出侧的流道上面，推动叶轮转动的主要动力为流体产生的势能；其余结构、设置方式等可与上述任一实施例同。本发明的发电装置上述任一实施例中，其叶轮的叶片4表壁面的形状可以呈内拱(弧)形11，如图5所示。本发明的水轮发电装置其水轮机和发电机等机组装置的其余设置结构、类型、组成、连接等可与现有的水轮发电装置类同。本发明的水轮发电装置其水轮机、发电机等机组装置可以设 置于同一处或同一基本平面场地。当流体的流速能够使水轮机的转速达到发电机的要求时，水轮机与发电机之间可以不设置变速装置。基于本水力发电方法及其水轮发电装置的技术方案的其他变形产品均属于本发明的保护范围；上述实施例并非本发明的具体实施方式
的穷举。
权利要求
1.一种水力电方法，包括在流道上设置水轮机，其特征是所述在流道上设置水轮机是将水轮机的叶轮设置于流道流体的上方，利用流道的自然流速流体或筑坝形成的流道落差流体推动水轮机转动。
2.一种水轮发电装置，包括一台或若干台水轮机及其相应的发电机，其特征是所述一台或若干台水轮机或其叶轮设于流道流体的上方，利用流道的自然流速流体或筑坝形成的流道落差流体推动水轮机转动。
3.根据权利要求I所述水轮发电装置，其特征是所述若干水轮机或其叶轮沿流体的流道纵向和/或横向依次串行和/或相互并列设于所述流道的流体上方。
4.根据权利要求I或2所述水轮发电装置，其特征是所述水轮机通过相应的变速传动装置与相应的发电机传动连接。
5.根据权利要求I或2所述水轮发电装置，其特征是所述水轮机其叶轮的叶片深入所述流道的水流深度的1/2-1/6。
6.根据权利要求4所述水轮发电装置，其特征是所述叶轮的叶片其表壁面呈曲面。
7.根据权利要求5所述水轮发电装置，其特征是所述叶片的曲面呈拱形或弧形。
8.根据权利要求I或2所述水轮发电装置，其特征是所述流体包括筑坝流出侧流道、自由流道和/或自然河流流道的水流。
9.根据权利要求I或2所述水轮发电装置，其特征是当所述流道为自由流道或自然河流流道时，所述水轮机的转动是以流体的自然流动动能为主要推动力。
10.根据权利要求I或2所述水轮发电装置，其特征是根据流道的水流速度通过变速传动装置将所述水轮机装置输出的转速变换成发电机所要求的转速。
全文摘要
本发明公开了一种易于实施及其结构简单，投资建造简单方便，建造成本低，工期短，对筑坝没有特别的要求，并能更大限度的充分利用水资源的水力发电方法及其水轮发电装置。包括一台或若干台水轮机，所述一台或若干台水轮机或其叶轮设于流道流体的上部，利用流道的自然流速流体或筑坝形成的流道落差流体推动水轮机转动。
文档编号F03B13/00GK102913367SQ20121039389
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者张机智 申请人:张机智