[发明专利]并列一体式多级水重力水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体机械领域，特别是一种并列一体式多级水重力水轮机。

技术背景

现有的水轮机主要以上、下游的压差为动力，以消耗水头的势能、动能为代价的，难以实现多级高效发电，还要拦水筑坝，不但成本高，还远远不能满足人们对能源的需求。

现有技术：本人专利申请号为200910037472.3的“一种不损失动能的水力发电技术”，在上级输水管道与下级输水管道之间，设有多级密封罐，内有空气，上游输水管的水流经入口流入密封罐，穿过密封罐中的空气，经密封罐中的水轮机做功后，落入密封罐的水池中，末级密封罐底的出口与下游输水管连接。由于密封罐内的气压与水压相同，密封罐内的压强与密封罐内的物体无关，因此密封罐内的水轮机不会使水流原有的动能减少。该发明是一种“免费”清洁能源技术，但缺乏部份关键的具体细节，与产品实用化、产业化的要求有一定的距离。

本发明是在该技术原理的基础上，采用整体高效的结构，将多级并列设置的水轮机设在一个有多个间隔区的密封罐内，每个间隔区都有相对独立的空气腔、进水口和出水口，结构紧凑、高效。

发明内容

本发明的目的是提供一种依靠水的重力推动的并列一体式多级水重力水轮机。

本发明是这样实现的：一种并列一体式多级水重力水轮机，主要包括：导流板(1)、密封水导管(2)、水斗式水轮机(3)、挡水板(4)、密封罐(5)、排水口(6)、补气阀(7)、下隔板(8)、上隔板(9)、进水口(10)、密封盖(11)、转轴(12)和密封件，其特征是：密封罐内用2块或2块以上的上隔板和3块或3块以上的下隔板分成3个或3个以上的间隔区，流体可以从一个间隔区的上隔板底部通过，然后进入上、下隔板的夹层，再从下隔板的顶部流入下一个间隔区；每个间隔区内设有1个或1个以上的水斗式水轮机，单个间隔区内的2个或2个以上的水斗式水轮机纵向分布；在密封罐内，处在同一水平面上的水斗式水轮机并列设置；密封罐一侧的底部或罐体高度的1/4以下位置设有排水口，进水口设在罐体的另一侧，其位置低于下隔板的高度；挡水板为弧线形挡水板，挡水板的数量与水斗式水轮机的数量相同，挡水板位于水斗式水轮机的左下侧或右下侧，末级挡水板固定在密封罐罐体的内壁，其余挡水板固定在上隔板的板壁上和/或下隔板的板壁上；水斗式水轮机的一个轴端通过轴承定位于密封罐罐体的一侧内壁，另一个轴端为输出端，通过轴承和密封件定位于密封盖；密封盖与罐体之间设有密封胶圈，密封盖用螺丝或盖锁固定在罐体的开口处，且封住罐体的开口；挡水板的内弧对着水斗式水轮机的叶片，挡水板与水斗式水轮机的叶片之间的间隙小于5cm；每块下隔板的顶部都设有一块导流板，导流板的底端对着水斗式水轮机的叶片；水斗式水轮机的转轴与密封盖之间设有密封件；密封件主要包括转环、密封座、密封环，密封座设有密封水导孔；密封水导管的入口接在导流板和/或挡水板上，密封水导管的出口对着密封座的密封水导孔；密封罐的每个间隔区靠近罐体底部位置都设有一个补气阀；水斗式水轮机的叶片与上隔板的底部的水平距离在2cm以上。

水轮机转轴的输出端设有带轮或齿轮，通过链传动机构或带传动机构输出动力。

工作原理：水流从进水口流入密封罐，从第一块下隔板的顶部流入密封罐的第一个间隔区的空腔，经导流板，穿越空气落入水斗式水轮机的叶片中，带动水轮机旋转，最后穿越空气落入密封罐第一个间隔区底部的水池中，然后又从第二块下隔板的顶部流入下一级间隔区的空腔。由于水流要漫过下隔板的顶部才进入间隔区的空腔，密封罐的空气不会从下级间隔区的空腔流到上一级间隔区，也不会从进水管道排出，密封罐的排水口水位以上的空气保留在密封罐内。挡水板或弧形密封盖阻碍水流从水斗流出，使水轮机的一侧保有较多的水，水轮机的另一侧没有水或较少水，由于水与空气的比重不同，水斗式水轮机的两侧重量不同，水轮机依靠水与空气的比重差旋转。由于罐内的气压与水压相同，水轮机各处的压力相同，因此推动水轮机旋转的动力是水与空气的比重差，而不是上游与下游的压差。普通水轮机则是主要以水流上、下游的压力差为动力的。

由于密封罐内的气压与水压相同，密封罐内的压强与密封罐内的物体无关，因此密封罐内的水轮机不会使水流原有的动能减少，密封罐入口的水流的动能与密封罐出口的水流的动能是相同的，水流靠入口与出口的压差流动。因此也可称之为不损失动能的水重力水轮机。

密封罐的罐体设有开口，方便将水轮机装入密封罐，密封罐罐体的开口用密封盖及密封胶圈封住，密封盖及密封胶圈用螺丝或盖锁固定在罐体上。水斗式水轮机出现故障时，可以打开密封盖，对水斗式水轮机及相关组件进行维修。