專利名稱：水循環空氣壓縮式微水發電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用微水勢能發電的技術，特別涉及水循環空氣壓縮式微水發電系統。
背景技術：
利用流水所蘊藏的能量生產電能的過程叫做水力發電。水力是無污染的可再生能源，用水力資源發電可以節約大量資源量有限的煤炭、石油等礦物燃料。水力資源成本比較低，水電站設備使用壽命也比較長，目前水力發電技術已得到廣泛應用。但是，現有一般利用微水的勢能發電的方法是，水由引水池流出后，經引水渠進入水輪發電機組，對水輪發電機組內的水輪進行沖擊，水在沖擊水輪過程中，除了推動水輪轉動做功外，水還有相當大部分的多余動能被耗散，而且水在沖擊完水輪后，將直接經水輪發電機組的出口排出至排水 池，不但浪費了水循環利用的機會，而且水的動能也不能充分得到利用。此外，由于微水的水流量小，動能較小，往往很難達到推動水輪發電機組工作的動力，所以微水發電還受到引水池水量及引水池地勢落差高度的，但是實際條件往往很難滿足具有較大水量和很大落差高度。
發明內容
本發明的目的就是提供水循環空氣壓縮式微水發電系統，可在水輪機外圍形成高壓從而迫使多余水回流利用。本發明的目的可通過以下技術方案實現一種水循環空氣壓縮式微水發電系統，包括引水池、引水渠和水輪發電機組，所述水輪發電機組包括水輪機以及與水輪機的葉輪軸對接的發電機，所述引水池的微水經弓I水渠輸送至水輪發電機組，推動水輪機旋轉帶動發電機發電，所述水輪機為兩個，分別為上部水輪機和下部水輪機，所述下部水輪機位于上部水輪機的斜下方，并均通過對應葉輪軸安裝于一密封殼體內；所述引水渠為設于密封殼體頂部的引水管，引水管的兩端分別與引水池和密封殼體密封連通；所述密封殼體的底部連接有回水管，回水管兩端分別與密封殼體和引水池密封連通；通過流入密封殼體內的微水沖擊推動兩水輪機發電，并壓縮密封殼體內的空氣而升壓，迫使密封殼體底部的水經回水管回流至引水池，實現水循環。在上述基礎上，為進一步壓縮密封殼體內的空氣來增強密封殼體內的壓力，本發明可做如下改進本發明采用的其中一種方式是在引水管的末端依次連接有水力增壓器和增壓管，所述增壓管的一端通過水力增壓器與引水管對接連通，增壓管的另一端與密封殼體連通，所述增壓管的口徑小于引水管的口徑。所述增壓管的出口與上部水輪機相對，所述回水管的入口與下部水輪機相對，穿過所述的兩水輪機葉輪軸中心的平面與鉛垂面的夾角α為20°飛5°，兩水輪機的葉輪間隔相對，所述增壓管為兩條或兩條以上，以形成均勻的噴射效果，各增壓管均通過水力增壓器與引水管對接連通，以使入水正對沖擊驅動上部水輪機旋轉后恰好帶動下部水輪機旋轉，下部水輪機旋轉帶動的水流可迫使水流下沉從而進入回水管。本發明采用的另一種方式是增加設置空氣壓縮機，該空氣壓縮機的空氣壓縮出口與密封殼體密封連通，以通過空氣壓縮機壓縮密封殼體內的空氣。所述密封殼體內設有抽水泵，該抽水泵的抽水出口與回水管的入口連通，以便在壓力不足時抽水至引水池來輔助實現水循環。為進一步減少水動能的損耗，本發明還可做如下改進本發明所述密封殼體為一圓柱形管體，管體的兩管口設有防水板密封。所述管體
為無縫管。為防止密封殼體過壓，本發明還可做如下改進本發明所述微水發電系統還包括排水池和排水管，所述排水管上設有溢流閥，所述排水管設于密封殼體底部，排水管的兩端分別與密封殼體和排水池連通。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果(I)本發明通過流水進入密封殼體、水力增壓器和增壓管的設置或空氣壓縮機的設置，可在密封殼體內加壓，迫使密封殼體底部的水回流至引水池，從而實現了水的循環利用，并且水的動能在密封殼體內也得到了更加充分的利用，從而降低了引水池水量及引水池需具有較大落差高度的要求，利于推廣應用；(2)本發明通過相互傾斜相錯設置的水輪機，可使兩水輪機受間隙間的水流影響，相互推動，進而使上部水輪機帶起的水流恰好切入下部水輪機，形成S形水流，從而提高水動能的利用率；(3)本發明水流沖入密封殼體內后將不斷升壓，從而逼迫密封殼體內的沉水中的氣體脫離水體，且通過設置密封殼體為圓管，減少了水花產生，使兩水輪機的相互帶動旋轉形成的水流更為接近層流，減少了損耗，進一步提高水動能的利用率。
圖1為本發明實施例一的結構示意圖；圖2為本發明圖1中密封殼體的A-A剖視結構圖；圖3為本發明實施例二的結構示意圖。圖中1、引水池；2、引水管；201、流量調節閥；3、排水池；4、水輪機；41、葉輪軸；42、葉輪；401、上部水輪機；402、下部水輪機；5、發電機；6、密封殼體；61、管體；62、防水板；7、水力增壓器；8、增壓管；9、回水管；10、排水管；11、溢流閥；12、空氣壓縮機；13、抽水栗。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例一如圖1所示的一種水循環空氣壓縮式微水發電系統，包括引水池1、引水渠、水輪發電機組和排水池3，水輪發電機組包括水輪機4以及與水輪機的葉輪軸41對接的發電機5，引水池I的微水經引水渠輸送至水輪發電機組，推動水輪機4旋轉從而帶動發電機5發電。如圖2所示，水輪機4包括葉輪軸41和安裝于葉輪軸上的葉輪42，本實施例的水輪機4為兩個，分別為上部水輪機401和下部水輪機402，下部水輪機402位于上部水輪機401的斜下方，使穿過兩水輪機葉輪軸中心的平面P與鉛垂面V的夾角α為45°，也可在20°飛5°的范圍內選擇。兩水輪機4均通過對應葉輪軸41通過軸承安裝于一密封殼體6內，兩葉輪軸41分別朝密封殼體6的兩側伸出，用于對接發電機5。密封殼體6為一圓柱形管體61,管體的兩管口設有防水板62密封,管體61為無縫管，鋼材質，厚度為30mm, 口徑為64cm。引水渠為設于密封殼體6頂部的引水管2，引水管2的兩端分別與引水池I和密封殼體6密封連通，并呈一定坡度設置。本實施例在引水管2的末端依次連接有水力增壓器 7和增壓管8，本實施例的水力增壓器7為現有常規用于增強水壓流出的增壓器，可為增壓轉換接頭。增壓管8的一端通過水力增壓器7與引水管2對接連通，增壓管8的另一端與密封殼體6連通，增壓管8的口徑小于引水管2的口徑。增壓管8為五條，也可設置兩條或兩條以上，以形成均勻的噴射效果，各增壓管8均通過水力增壓器7與引水管2對接連通。對應在引水管2上設有用于調節微水流量大小的流量調節閥201。在引水池I底部設置沉砂池，并在引水池I與引水管2的連接口處設置過濾網，以便過濾沙石。在密封殼體的底部連接有回水管9，回水管9兩端分別與密封殼體6和引水池I密封連通；本實施例的回水管9呈一定坡度設置，在豎直方向上的高度為60m，也可在30nT200m的范圍內選擇，可根據密封殼體6內壓力的需求或者發電功率的需求來設置該高度，該高度即為微水勢能的落差高度。增壓管8的出口與上部水輪機401相對，回水管9的入口與下部水輪機402相對，兩水輪機4的葉輪42間隔相對，以使入水正對沖擊驅動上部水輪機401旋轉后恰好帶動下部水輪機402旋轉，下部水輪機402旋轉帶動的水流可迫使水流下沉從而進入回水管9。在密封殼體6的底部還另外連接有排水管10，排水管10上設有溢流閥11，排水管10的兩端分別與密封殼體6和排水池3連通，用于過壓排水。從弓I水管2流入密封殼體6內的微水沖擊推動兩水輪機4旋轉，兩水輪機4均以1500r/min的速度旋轉，帶動發電機5發電，發電功率均為500kW *h。通過水流的高壓沖擊和水量的不斷增加，壓縮密封殼體6內的空氣而升壓，一方面迫使水流在密封殼體6內形成接近層流地推動兩水輪機4，另一方面迫使密封殼體6底部的水經回水管9回流至引水池I，實現水循環。實施例二如圖3所示為本發明的實施例二，本實施例二與實施例一的不同之處在于省去了增壓管8和水力增壓器7。為實現增加密封殼體內的壓力，本實施例在密封殼體6外設置空氣壓縮機12，該空氣壓縮機12的空氣壓縮出口與密封殼體6密封連通，以通過空氣壓縮機12壓縮密封殼體6內的空氣。在密封殼體6內設有抽水泵13，該抽水泵13的抽水出口經管道與回水管9的入口連通，以便在壓力不足時抽水至引水池I來輔助實現水循環。此外，也可在實施例一的基礎上增加設置空氣壓縮機12和抽水泵13，以適應發電功率的需求和水循環的動力需求。本發明的實施方式不限于此，按照本發明的上述內容，利用本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發明權利保護范圍之內。
權利要求
1.一種水循環空氣壓縮式微水發電系統，包括引水池、引水渠和水輪發電機組，所述水輪發電機組包括水輪機以及與水輪機的葉輪軸對接的發電機，所述引水池的微水經引水渠輸送至水輪發電機組，推動水輪機旋轉帶動發電機發電，其特征在于所述水輪機為兩個， 分別為上部水輪機和下部水輪機，所述下部水輪機位于上部水輪機的斜下方，并均通過對應葉輪軸安裝于一密封殼體內；所述引水渠為設于密封殼體頂部的引水管，引水管的兩端分別與引水池和密封殼體密封連通；所述密封殼體的底部連接有回水管，回水管兩端分別與密封殼體和引水池密封連通；通過流入密封殼體內的微水沖擊推動兩水輪機發電，并壓縮密封殼體內的空氣而升壓，迫使密封殼體底部的水經回水管回流至引水池。
2.根據權利要求1所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述引水管的末端依次連接有水力增壓器和增壓管，所述增壓管的一端通過水力增壓器與引水管對接連通，增壓管的另一端與密封殼體連通，所述增壓管的口徑小于引水管的口徑。
3.根據權利要求2所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述增壓管的出口與上部水輪機相對，所述回水管的入口與下部水輪機相對。
4.根據權利要求3所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于穿過所述的兩水輪機葉輪軸中心的平面與鉛垂面的夾角α為20。飛5°，兩水輪機的葉輪間隔相對。
5.根據權利要求2所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述增壓管為兩條或兩條以上，均通過水力增壓器與引水管對接連通。
6.根據權利要求1所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述微水發電系統還包括空氣壓縮機，該空氣壓縮機的空氣壓縮出口與密封殼體密封連通。
7.根據權利要求6任一項所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述密封殼體內設有抽水泵，該抽水泵的抽水出口與回水管的入口連通。
8.根據權利要求1所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述密封殼體為一圓柱形管體，管體的兩管口設有防水板密封。
9.根據權利要求8所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述管體為無縫管。
10.根據權利要求1-8任一項所述的水循環空氣壓縮式微水發電系統，其特征在于所述微水發電系統還包括排水池和排水管，所述排水管上設有溢流閥，所述排水管設于密封殼體底部，排水管的兩端分別與密封殼體和排水池連通。
全文摘要
本發明公開了水循環空氣壓縮式微水發電系統，包括引水池、引水渠和水輪發電機組，所述水輪發電機組包括水輪機以及與水輪機的葉輪軸對接的發電機，所述引水池的微水經引水渠輸送至水輪發電機組，推動水輪機旋轉帶動發電機發電，所述水輪機為兩個，分別為上部水輪機和下部水輪機，所述下部水輪機位于上部水輪機的斜下方，并均通過對應葉輪軸安裝于一密封殼體內；所述引水渠為設于密封殼體頂部的引水管，引水管的兩端分別與引水池和密封殼體密封連通；所述密封殼體的底部連接有回水管，回水管兩端分別與密封殼體和引水池密封連通。本發明可在水輪機外圍形成高壓從而迫使多余水回流利用。
文檔編號F03B13/06GK103016241SQ20121057926
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者周德芝 申請人:廣州市永洲電力科技有限公司