专利权人：肖昌富
专利名称：水轮发电机组
专利号：实用新型专利号：201120483254.5       
 发明专利申请号：201910682367.9

项目简介：本专利利用流体的束流优势，把原始设计圆柱体引水管改成锥体引水管设计，经过验证，锥体引水管的液柱重力是圆柱体引水管液体重力的五倍，圆锥体引水管落差高度是原始设计安装圆柱体引水管落差高度的的二分之一。增大圆锥体引水管液柱重力使圆锥体引水管的排量与圆柱体引水管的排量相等。根据此原理锥体引水管在柱体引水管的二分之一处联动一级。同等的水能资源，用圆锥体引水管设计安装，使发电量翻番。

水轮发电机组
技术领域

本发明涉及机械领域，具体地，涉及水能发电机组。

背景技术

目前，公知的水电安装，都是根据自然的地形地貌进行安装，如图4所示，这样的安装方法由于引水管与水能发电机组角度(坡度在45-60度之间)过大，水在流动过程中，造成大量的水能重力摩擦损失和势能损失。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了水轮发电机组。

本发明提供了水轮发电机组，通过引水管将水导入水能发电机，该引水管的进水口的截面积大于该引水管的出水口的截面积，该引水管的倾角小于或等于10°。

在一个示例中，该引水管的进水口的截面积等于该引水管的出水口的截面积的19倍。

在一个示例中，该引水管的进水口的截面积为该引水管的出水口的截面积的5-100倍。

在一个示例中，引水管为铸铁引水管或者水泥引水管。

在一个示例中，水泥引水管壁的厚度大于15cm。

本发明的水能发电机组在相应的固定落差，同等的水能资源条件下，根据梯级联动级数，使发电量翻番。

附图说明

下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中：

图1、现有的圆柱体引水管实例结构图；

图2、本发明的圆锥体引水管实例结构图；

图3、本发明的圆锥体引水管的剖视图；

图4、现有的圆柱体引水管与水能发电机组安装实例结构图；

图5、本发明的圆锥体引水管梯级单项联动水能发电机组安装实例结构图。

图中：1、圆锥体引水管进水口；2、圆锥体引水管管体；3、圆锥体引水管出水口；4、水能发电机组；5、水能发电机尾水管；6、二级引水管进水口；7、二级引水管管体；8、二级水轮发电机组；9、圆柱体引水管进水口；10、圆柱体引水管管体；11、圆柱体引水管出水口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1～5所示，水轮发电机组，通过引水管将水导入水能发电机，该引水管的进水口的截面积大于该引水管的出水口的截面积，该引水管的倾角小于或等于10°。该引水管的进水口的截面积等于该引水管的出水口的截面积的19倍。该引水管的进水口的截面积为该引水管的出水口的截面积的5-100倍。引水管为铸铁引水管或者水泥引水管。水泥引水管壁的厚度大于15cm。本发明的水能发电机组在相应的固定落差，同等的水能资源条件下，根据梯级联动级数，使发电量翻番。

图1是现有的圆柱体引水管实例结构图，圆柱体引水管管体10上的圆柱体引水管进水口9与圆柱体引水管出水口11的截面积相同。进水口横截面积与出水口横截面积相等为1平方米，落差50米。

图2是圆锥体引水管结构图，圆锥体引水管管体2上部的圆锥体引水管进水口1的横截面积是圆锥体引水管出水口3的截面积的19倍。

图3是图2圆锥体引水管剖面图，其中将圆锥台截面的边延长并相交。

图3中，H1＝50米，H2＝30.56米，图2中：入水口横截面积为19平方米，入水口横截面积为1平方米；

根据圆锥体的体积公式：V＝底面积×高/3

圆锥台的体积：V＝[S1(H1+H2)/3]-(S2×H2/3)

V＝〔19平方米×(50米+30.55米)/3〕-(1平方米×30.55米/3)＝510.15立方米-10.18立方米≈500立方米≈500吨，即：图2圆锥体引水管落差50米的液柱重力等于5×105千克力。

根据测试：圆锥体引水管落差50米，进水口是出水口的19倍，液柱重力500吨，与出水口横截面积为1平方米，落差100米，液柱重力100吨，进水口与出水口横截面积相同，1平方米排量的冲击力，即：根据重力加速度的原理：W柱＝W锥，论证结论：液柱重力约等于5×105千克力，模拟计算数据是论证数据的一倍，锥体引水管达到梯级单项联动发电的设计。单项联动发电可增加一套水能发电机组，包括水能发电机尾水管5、二级引水管进水口6、二级引水管管体7、二级水轮发电机组8。

根据水能发电机组4的排量确定圆锥体引水管落差的高度，根据引水管进水口横截面积是出水口横截面积的5-100倍，计算出引水管的液柱重力。引水管和水能发电机组垂直夹角保持在0-10度之间，一般不得大于10度。使引水管液柱重力所产生的重力势能集中于引水管出水口，让低落差引水管出水口排量的冲击力达到高落差圆柱体原始自然坡度引水管安装技术出水口的排量的冲击力。

根据所设计的引水管空间，圆锥体引水管壁厚均可根据不同材质进行浇铸施工，一般铸铁引水管壁厚可在10～20毫米之间；水泥引水管壁厚一般在200-300毫米之间。其设计方式是：按设计内空加壁厚打引水管孔道，在孔道壁上打150毫米深的孔，用长50毫米的钢筋钉进壁孔并与璧厚内两层钢筋相连接，焊上钢筋骨架，使其固定。然后用铁皮圈成按设计要求的引水管壁厚空间，再对引水管壁进行水泥砂浆灌注施工。管壁不得低于200毫米厚。可根据发电机排量的大小以及水能资源的大小对引水管的大小与璧厚进行设计施工。引水管出水口可根据各种不同类型的水能发电机组的水头连接点的不同形状进行设计，不能有固定模式。

较小型的水能发电机组，可在出水口与水头的连接点加上一个生产闸门与一个备用闸门，一般上一个闸门为备用闸门，下一个闸门为生产闸门。以便于检修水能机组设备时断水用。或者在尾水管安装一个调压闸门，以供调节水能排量运用。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。