[发明专利]一种水力发电装置

说明书

本发明公开了一种水力发电装置，包括叶轮和叶轮轴，所述叶轮包括叶片，其特征在于：所述叶轮的安装需使构成叶轮的部分叶片处在空气中，而余下叶片处在水流中。本发明通过使构成叶轮的部分叶片处在空气中，余下叶片处在水流中，从而使旋转方向与水流方向相反的叶片不再受到水流的反向阻力而只是空气阻力，由于空气阻力远远小于水流所产生的阻力，因而本发明可大幅度降低水能的损耗，提高水流发电效率，可低成本、低能耗、高效率实现高品质的水力发电，对促使水流资源的规模化应用具有重要价值。

技术领域

本发明是涉及水力发电技术，具体说，是涉及一种水力发电装置。

背景技术

众所周知，水资源是宝贵的清洁可再生资源，可以作为解决能源制约的长效手段。目前水力发电的原理主要是利用水位差产生的强大水流所具有的动能推动水轮机带动发电机组而发电。现在基本上都是采用螺旋桨叶式进行水力发电，如：美国在水里安装直径达70米的螺旋浆发电，利用水流推动螺旋浆旋转，带动发电机发电。但这种螺旋浆旋转的发电方法具有制造成本高的缺点，特别是桨叶边缘的线速度高、阻力大，存在水能转化率低的难题。以直径为70米、转速为10r/m的螺旋浆为例：桨叶的边缘线速度达到36.6米/秒，相当于121公里/小时的水阻力。这种水阻力的存在会极大地消耗水流自身的动能，导致发电量减少。为什么不用叶轮发电？因为当叶轮在水力推动下旋转时，轮轴的上方叶片与下方叶片的旋转方向是相反的，这种相反旋转就会相互抵销推动力，导致能耗大、发电效率低、发电成本高，没有实用价值。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种水力发电装置，以低成本、低能耗、高效率实现水力发电，以促使水力资源的规模化应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水力发电装置，包括叶轮和叶轮轴，所述叶轮包括叶片，其特征在于：所述叶轮的安装需使构成叶轮的部分叶片处在空气中，而余下叶片处在水流中。

本发明将与水流方向相反的上部叶片放置在空气中，由于空气的比重只有水的八百分之一，并且空气是相对静止的，这样，当上部叶片进行反向旋转时，所受的空气阻力远远小于水流所产生的阻力，从而可大幅度降低水能的损耗，提高水流发电效率。

作为优选方案，使处在空气中的叶片与处在水流中的叶片成中心对称分布。这种对称分布可以使水里的叶片尽量浸没在水流中，能受到最大水能作用。

作为优选方案，所述叶片为弧形叶片。当弧形叶片与水流方向相对时，可获得更大的水流推动力。

作为进一步优选方案，在弧形叶片的两端设有挡板。在弧形叶片的两端设置挡板，可将两端的水流锁住，提高水能的利用率。

作为进一步优选方案，在所述挡板上设置传动轮，所述传动轮与发电机相连接。

作为进一步优选方案，所述弧形叶片上设有至少一块分隔板，使所述弧形叶片被分隔为多段。通过分隔板的阻挡作用，可将水流锁住在隔离区内，防止水流扩散，提高水能的利用效率。

作为优选方案，所述水力发电装置还包括U形束水槽，叶轮位于所述U形束水槽内。通过束水槽的束流作用，可以防止水流在推动叶片时，不会向其它方向扩散，以致水流的动力仅限于叶轮的旋转方向，从而进一步提高水能的利用效率。

作为优选方案，在所述叶轮的前端设有导流罩，所述导流罩的口径由大变小，在进水口处为大口径，在叶轮的前端处是小口径。通过导流罩的导流作用，将更多的水流引入到水力发电机里，从而可提高水力发电机的工作效率。如：叶轮的进水口是5米×20米，现在通过导流罩的作用，导流罩的进水口的尺寸是15米×20米，宽度与原来一样，但高度是原来的三倍；导流罩的出水口仍然是5米×20米，与叶轮的进水口相同，并与之相接。通过导流罩的导流作用，将15米×20米的水能引入到5米×20米，进水量增加了三倍，从而大大提高了可发电的水能。