本发明专利技术涉及一种可以阵列布局、具有汇流聚能和泄洪减压功能、利用河道流动水体推动水车轮叶片做功的具有汇流泄洪功能的水力驱动装置技术方案，主要由水车轮和一个同时包含汇流聚能水流通道（段）和能量转换水流通道（段）及泄洪口的水流通道构成。该装置主要驱动对象为发电机和水泵，分别构成具有汇流泄洪功能的水力发电装置和水力自动抽水装置。它适用于大小河流中利用自然水力发电、抽水，属于高效利用清洁环保、可再生水力能源的装置。当用于河道较宽且深水区或水的深度会发生变化的环境时，则需将本发明专利技术水力驱动装置安装在配套的、特定形态的漂浮体上进行发电和抽水，并用牵引绳将其固定在河道的某个区域工作；否则，可以将本本发明专利技术水力驱动装置安装在河道两岸适当位置或配套固定的支架上进行发电和抽水。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开ー种可以阵列布局、具有汇流聚能和泄洪减压功能的、利用河道流动水体推动水车轮叶片做功的具有汇流泄洪功能的水力驱动装置的技术方案；该水力驱动装置主要驱动对象为各型发电机和水泵，分别构成具有汇流泄洪功能的水力发电装置和水力自动抽水装置。它适用于大小河流自然水力发电、抽水，属于高效利用清洁环保、可再生水力能源的装置。当具有汇流泄洪功能的水力驱动装置工作于河道较窄或水浅且较稳定环境时，可以将本专利技术涉及的水力驱动装置安装在河道两岸适当位置或固定的支架上进行发电和抽水；当工作在河道较宽且深水或水的深度会发生变化的环境时，则需将本专利技术涉及的水力驱动装置安装在配套的、特定形态的漂浮体上进行发电和抽水，构成漂浮式具有汇流泄洪功能的水力发电装置和水力自动抽水装置，并用牵引绳将其固定在河道的某个区域。
技术介绍
目前，已公开了多种漂浮式水力发电机装置和水力能自动抽水装置，它们当中均为简单、直接利用河道流动水体推动水车轮叶片做功的水力发电和抽水装置，包括古老的水车，主要不足是对水力能的利用效率较低，仅限适用河道水流速度较快情况；其次，即使河道水流速度较快，当要密集、阵列式布局实现若干漂浮式水力发电装置组合发电时，后排的漂浮式水力发电装置的发电效果相对变差；其次，已公开的漂浮式水力发电装置，当河道水流速度变化吋，不能有效控制水车轮保持较稳定的转速，以匹配额定转速的发电机。目前，我国乃至世界各国，都十分重视清洁环保、可再生能源的开发应用，除水能夕卜，还包括风能和太阳能。但风能和太阳能相对水能较为分散，能量密度低，尤其是太阳能，受昼夜时间和天气变化影响很大，属于一种间断性的可再生能源；其次，风能和太阳能发电设备和建设投资较大，一般达到2000元/千瓦以上，尤其太阳能发电设备使用寿命较短，太阳能电池板的使用寿 命仅有4 5年时间，且平均每天工作时间小于10小时，按年工作300日、毎日工作8小时计算，太阳能发电平均成本约为0. 21元/千瓦 小吋。而河道中水力能量密度相对较集中，且持续稳定，尤其水流速度较大的地段，流动水体能量密度可以是风能和太阳能的能量密度的十倍或几十倍以上。开发河道中水力发电项目，直接投资成本一般为1800 2500元/千瓦，使用寿命10年以上，且每天可连续24小时工作。按年工作330日计算，漂浮水力发电平均成本小于0. 032元/千瓦 小时，仅为太阳能发电成本的15%;并又对当地生态环境没有任何负面影响，投资少，エ期短，对环境要求低，比拦河筑坝建水电站更具优越性。
技术实现思路
本专利技术技术——具有汇流泄洪功能的水力驱动装置，利用了固定压カ条件下，水体流速随水流通道横截面积减少而不断变快和河道泄洪ロ水流加速等原理，在水力驱动装置中水轮车前端増加ー个上下方向由阔变窄的平置四棱台形水流通道(段)，主要起到汇流和能量聚集的作用，简称为汇流聚能水流通道(段)；紧接是位于水车轮下部ー个水平或稍向后倾斜的、与水车轮叶片运动的部分区域基本重合的水流通道(段)，此通道的作用是将水力能转换为水车轮的转动能，固而称为能量转换通道(段);在能量转换通道(段)的后端为ー个上下方向迅速由窄变阔的水流通道，该通道长度很短，主要起到泄洪减压和能量释放的作用，称为泄洪ロ。在具有汇流泄洪功能的水力驱动装置的整个工作过程中，水力能量密度先是由疏变密，然后再由密变疏，而水体推动水车轮工作的地方恰为水力能量最密集区，从而实现水力能高效转换成水车轮转动能的目的，这种适用河道工作、同时具有汇流聚能及泄洪减压技术的特点就是本专利技术技术的核心所在。汇流聚能水流通道可以是ー个半开放状态的水流通道(段)，它主要由两侧垂直的挡流导流面板和下部一个向前倾斜的挡流导流面板组成；当顶面亦使用面板封堵时，则该水流通道为四面相对封闭的水流通道(段)。由于该水流通道下部挡流导流面板向前傾斜，以使由前至后，汇流聚能水流通道的横截面积由大变小，水流速度则随横截面积減少而不断加快，使水力能更加密集，表明下部向前倾斜的挡流导流面板的作用最为重要，是本专利技术涉及的水力驱动装置中不可或缺的关键性部件。能量转换通道也可以是ー个半开放状态的水流通道(段)，主要由两侧垂直的挡流导流面板和ー个非常靠近水车轮底部外缘的水平面板，或非常靠近水车轮底部、至前小于60°弧段(一般取45° ±)的向后倾斜面板组成，其中后者将使能量转换过程中有较长的水流通道，因而高密度水力能对水车轮的作用时间较长，且可使水体重力做功，因而能量转换效果更好。当水车轮叶片内缘处设置ー个圆筒时，则该圆筒即可起到能量转换通道上部转动的导流面板的作用，约束能量转换通道尽可能与水车轮叶片运动区域有更好的重叠性。由于汇流聚能水流通道(段)中的下部为向前倾斜的挡流导流面板，在该面板的下面和后面，自然形成了一个负压工作区，因而，能量转换通道(段)后面的泄洪ロ本身就自然存在，但为使流经能量转换通道后的水体流动更顺畅和更有利于泄洪，可以在能量转换通道(段)下部水平面板或向后倾斜面板的后端处增加一块倾角较大的向后倾斜面板。汇流聚能水流通道(段)下部向前倾斜的挡流导流面板的安装方式可以是固定方式，或半固定方式，也可以是活动方式。所谓固定方式是指该整个倾斜面板是被焊接或被螺栓固定的，属于不可调模式；而半固定方式和活动方式的倾斜挡流导流面板，是指该面板的后端固定在靠近水车轮下的一条转轴上，而整个面板可以围绕转轴可以上下转动的，如果倾斜面板前端采用螺栓直接固定，则属于半固定方式的倾斜面板；如果倾斜面板倾斜角度是利用额外调控部件可以实现手动或自动方式调节的，则属于活动方式的倾斜面板。调节倾斜挡流导流面板的倾斜角度，可以有效控制水车轮基本保持与发电机相匹配的转速，因而它更能适应在不同流速的河道中平稳高效发电目的。一般，倾斜挡流导流面板的倾斜角度在45°左右时，汇流聚能水流通道的汇流聚能的综合效果较为理想。水轮车的叶片可以是直面型，也可以是由似半圆弧形曲面面板构成的水斗式叶片，后者更能高效将水力能转化为水车轮的转动能；其次，当水车轮宽度较大时，为保持整个装置具有对称平衡和稳定性，可以将水车轮叶片分为两段或多段，以便从水车轮中间部位获取转动能，这样的水车轮称为同轴同心分段式水车轮。当具有汇流泄洪功能的水力驱动装置工作在河道较宽且深水或水的深度会发生变化的环境时，则要将具有汇流泄洪功能的水力驱动装置安装在配套的、特定形态的漂浮体上进行工作，并利用牵引绳将其固定在河道的某个区域。适用本专利技术涉及的水力驱动装置配套的特定形态的漂浮体主要由两类漂浮体部分組成。一是该漂浮体中支承水车轮两侧的、分别为内侧面垂直的长条形、似墙体状的漂浮体(部分)，它在起到漂浮作用的同时，其两内侧面也起到水流通道两侧的挡流导流面板作用；当两侧长条形漂浮体的内侧面不能完全起到汇流聚能水流通道(段)两侧挡流导流作用，即高度不够时，则要在其内侧面下部再补充焊接固定挡流导流板，以共同起到汇流聚能水流通道的侧面挡流导流作用；其中，采用梯形和三角形挡流导流面板，不仅可以节省材料，更主要是在负压作用下，亦可以使水力驱动装置的两侧流动水体与底部水体同时被压向汇流聚能水流通道(段)下部向前倾斜的挡流导流面板的下面，达到高效利用水力驱动装置旁侧和底部水力能的目的。ニ是为有效平衡水体对汇流聚能水流通道(段本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术涉及一种可以阵列布局、具有汇流泄洪功能的、利用河道流动水体推动水车轮叶片做功的水力驱动装置技术方案；一个具有汇流泄洪功能的水力驱动装置单元主要由一个水车轮和一个同时包含汇流聚能水流通道（段）和能量转换水流通道（段）及泄洪口的水流通道构成，主要驱动对象为各型发电机和水泵，适用河道水力发电或水力自动抽水等领域，适用的发电机和水泵类型不限。
【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种可以阵列布局、具有汇流泄洪功能的、利用河道流动水体推动水车轮叶片做功的水力驱动装置技术方案；一个具有汇流泄洪功能的水力驱动装置单元主要由一个水车轮和一个同时包含汇流聚能水流通道(段)和能量转换水流通道(段)及泄洪口的水流通道构成，主要驱动对象为各型发电机和水泵，适用河道水力发电或水力自动抽水等领域，适用的发电机和水泵类型不限。2.权项I所述具有汇流泄洪功能的水力驱动装置当用于河道较宽而且深水或水的深度会发生变化的环境时，还应有一个与之相配套的、特定形态的漂浮体，共同构成一个漂浮式具有汇流泄洪功能的水力驱动装置。3.权项I所述具有汇流泄洪功能的水力驱动装置当用于河道较窄或水浅且水的深度保持稳定的环境时，本发明涉及的水力驱动装置或安装河道两岸适当的位置，或安装在固定支架上进行工作，这时，需要在水流通道中两侧及顶部安装专门的挡流导流面板，以形成具有汇流聚能和能量转换功能的水流通道，成为一个相对固定的具有汇流泄洪功能的水力驱动装置。4.权项I所述汇流聚能的水流通道(段)是指一个上下方向由阔变窄的平置四棱台形水流通道(段)，主要由两侧垂直的挡流导流面板、一个底部向前倾斜的、其倾斜角度是固定或活动可调的、起关键性作用的、不可或缺的挡流导流面板，以及一个顶部的面板(可选件) 组成。5.权项I所述能量转换水流通道(段)是指一个位于水车轮下部与水车轮叶片运动的部分区域基本重合的水流通道(段)，主要由两侧垂直的挡流导流面板、一个非常靠近水车轮底部外缘的水平面板或向后倾斜...
【专利技术属性】
技术研发人员：周耀瑜，
申请(专利权)人：周耀瑜，
类型：发明
国别省市：
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