[發明專利]一種水力發電裝置

在審

• 申請號: 201810371501.9
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN110397543A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 王武生
• 申請（專利權）人: 上海廣謀能源技術開發有限公司
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B11/00;F03B7/00;F03B15/00
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

本發明公開了一種水力發電裝置，包括葉輪和葉輪軸，所述葉輪包括葉片，其特征在于：所述葉輪的安裝需使構成葉輪的部分葉片處在空氣中，而余下葉片處在水流中。本發明通過使構成葉輪的部分葉片處在空氣中，余下葉片處在水流中，從而使旋轉方向與水流方向相反的葉片不再受到水流的反向阻力而只是空氣阻力，由于空氣阻力遠遠小于水流所產生的阻力，因而本發明可大幅度降低水能的損耗，提高水流發電效率，可低成本、低能耗、高效率實現高品質的水力發電，對促使水流資源的規模化應用具有重要價值。

技術領域

本發明是涉及水力發電技術，具體說，是涉及一種水力發電裝置。

背景技術

眾所周知，水資源是寶貴的清潔可再生資源，可以作為解決能源制約的長效手段。目前水力發電的原理主要是利用水位差產生的強大水流所具有的動能推動水輪機帶動發電機組而發電。現在基本上都是采用螺旋槳葉式進行水力發電，如：美國在水里安裝直徑達70米的螺旋漿發電，利用水流推動螺旋漿旋轉，帶動發電機發電。但這種螺旋漿旋轉的發電方法具有制造成本高的缺點，特別是槳葉邊緣的線速度高、阻力大，存在水能轉化率低的難題。以直徑為70米、轉速為10r/m的螺旋漿為例：槳葉的邊緣線速度達到36.6米/秒，相當于121公里/小時的水阻力。這種水阻力的存在會極大地消耗水流自身的動能，導致發電量減少。為什么不用葉輪發電？因為當葉輪在水力推動下旋轉時，輪軸的上方葉片與下方葉片的旋轉方向是相反的，這種相反旋轉就會相互抵銷推動力，導致能耗大、發電效率低、發電成本高，沒有實用價值。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種水力發電裝置，以低成本、低能耗、高效率實現水力發電，以促使水力資源的規模化應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種水力發電裝置，包括葉輪和葉輪軸，所述葉輪包括葉片，其特征在于：所述葉輪的安裝需使構成葉輪的部分葉片處在空氣中，而余下葉片處在水流中。

本發明將與水流方向相反的上部葉片放置在空氣中，由于空氣的比重只有水的八百分之一，并且空氣是相對靜止的，這樣，當上部葉片進行反向旋轉時，所受的空氣阻力遠遠小于水流所產生的阻力，從而可大幅度降低水能的損耗，提高水流發電效率。

作為優選方案，使處在空氣中的葉片與處在水流中的葉片成中心對稱分布。這種對稱分布可以使水里的葉片盡量浸沒在水流中，能受到最大水能作用。

作為優選方案，所述葉片為弧形葉片。當弧形葉片與水流方向相對時，可獲得更大的水流推動力。

作為進一步優選方案，在弧形葉片的兩端設有擋板。在弧形葉片的兩端設置擋板，可將兩端的水流鎖住，提高水能的利用率。

作為進一步優選方案，在所述擋板上設置傳動輪，所述傳動輪與發電機相連接。

作為進一步優選方案，所述弧形葉片上設有至少一塊分隔板，使所述弧形葉片被分隔為多段。通過分隔板的阻擋作用，可將水流鎖住在隔離區內，防止水流擴散，提高水能的利用效率。

作為優選方案，所述水力發電裝置還包括U形束水槽，葉輪位于所述U形束水槽內。通過束水槽的束流作用，可以防止水流在推動葉片時，不會向其它方向擴散，以致水流的動力僅限于葉輪的旋轉方向，從而進一步提高水能的利用效率。

作為優選方案，在所述葉輪的前端設有導流罩，所述導流罩的口徑由大變小，在進水口處為大口徑，在葉輪的前端處是小口徑。通過導流罩的導流作用，將更多的水流引入到水力發電機里，從而可提高水力發電機的工作效率。如：葉輪的進水口是5米×20米，現在通過導流罩的作用，導流罩的進水口的尺寸是15米×20米，寬度與原來一樣，但高度是原來的三倍；導流罩的出水口仍然是5米×20米，與葉輪的進水口相同，并與之相接。通過導流罩的導流作用，將15米×20米的水能引入到5米×20米，進水量增加了三倍，從而大大提高了可發電的水能。