[实用新型]集流浮动式水轮机

说明书

本实用新型涉及一种用于水力发电的集流浮动式水轮机，这种水轮机可安装在普通的河流的水面上进行工作。

目前世界上水力发电站中的主要驱动设备是水轮机，其作用原理是把栏截在水库或河派里的水变为驱动机械的能量，利用这种能量来驱动发电设备。

水力发电是世界上重要的电能来源，据估计在经济上值得开发的水力资源有38×10⁵MW，目前业已开发的水力大约只有37×10⁴MW，37×10MW即约占百分之十，还有百分之九十的水能尚未被利。非洲和亚洲的水能储备基本上尚没有开发利用。产生这一情况的原因主要是建造水库需要大量人力和物力，投资昂贵。因为，无论是古典式的轮浆式水轮机，抑或近代通用的各种冲击式水轮机和反击式水轮机，其工作原理均是依靠水的位能转变成流动能冲击叶轮，带动水轮机做功。没有水头，水轮机就不能工作。即使是灌注式水轮机，一般也要求有一米以上的水头才能工作。十分明显，水能应用来转变为电能，必须选择水位落差较大的地点，或者拦河建造水库。这不但耗资巨大，占田占地，给国民生计带来困难，而且有可能破坏生态平衡，诱发地震，时间一久，总有一天水库会崩坏，将会带来难于预测的后果。

本实用新型的任务是寻求一种新型结构的水轮机，它不需兴建水库或不必寻求水位落差较大之处，它能在一般河流中工作，以达到消除建造水库所带来的种种弊病。本实用新型将大大地扩大了水能的利用范围。

本实用新型的技术解决方案是用两浮体将水轮机悬浮在河面中，使叶轮轴线下部的翼片浸入水中。浮体与导流板均呈双曲线形，两浮体与导流板相联，形成一水道，使水流加速，冲击叶轮而做功，叶轮轴线上部的翼片在水面，不受水流作用。

本实用新型的技术要点是：一、两浮体与导流板组成的水道起水流加速冲击作用，因此两浮体与导流板均呈双曲线形；二、浮体的浮力恰好能使叶轮轴线下部的翼片浸入水中，也就是使水面接近叶轮轴中心线位置。三、由于水位的涨落，水轮机也能随水面作上、下移动。后两者决定于浮体的材料以及浮体与水轮机联结的位置。为了使水轮机在固定地点工作，用固定支架与水轮机相联，且在固定支架上开导槽，使水轮机壳体上的轴销能在其中松动地上下滑动，保证水轮机因水位的涨落而保持与水面的相互位置不变。当河宽流急或河水甚深且使用较大功率的水轮机时，可将发电机与水轮机相联，均安装在浮体上，而用锚将整个装置稳定在河流中，无论水面的大涨大落，浮体与水面都能保持一定的相对位置。

本实用新型附图：

图1  为本实用新型的工作示意图。

图1  为本实用新型的工作示意图。集流浮动式水轮机由叶轮（1）翼片（2）、浮体（3）、支架（4）和导流板（6）组成。叶轮的两端轴用滚动轴承固定在壳体（H）上，壳体两侧面上有轴肖（5）可在两支架（4）的导槽（S）中滑动。另一设计方案可将叶轮轴的两端由支架的导槽中伸出。支架必须固定在河床上或岸边的其他支架上。浮体与壳体（H）固定连接。浮体可用木材制成，或用塑料制成的气室，也可用玻璃钢制成的气室。此浮体的截面形状最佳方案为双曲线，为制造方便，也可为类似双曲线。导流板（6）沿水流方向截面为双曲线，也可为类似双曲线。导流板两侧与浮体的双曲面相联。导流板可用木材、金属或塑料制成，也可用玻璃钢。这样，两浮体与导流板三者形成一水道。整条水道四面为：三面均为双曲面，另一面则为水面。水轮机叶轮轴所处位置即为两浮体双曲面的喉部（轴线）。叶轮轴前的入水道与叶轮轴后的出水道是对称的，在实用中出水道短于入水道是完全允许的。当水流流经此水道时被加速而冲击叶片。水轮机叶轮轴穿过浮体与传动装置相联（图中没有标出）。当浮体厚度甚大而导致叶轮轴伸出端过长时，此时可在叶轮轴伸出壳体处安装一对伞齿轮或斜齿轮传递运动，而不必使叶轮轴穿过浮体。

本实用新型集流浮体式水轮机的结构简单，使用和维修十分方便，它突破了现有水力发电所采用的形式，而可以在一般河流中安装使用。我国河流密布，使用本实用新型集流浮动式水轮机具存甚大的经济意义。