專利名稱：低水頭、動態(tài)可變間距、潛水水力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及產生和分配水電電力的系統(tǒng)，特別是一種微型水力發(fā)電系統(tǒng)，以便從低流量河流和類似地方發(fā)電。
背景技術：
水電站一般分為“低”或“高”水頭。低水頭通常指小于10英尺(3米)的高度變化。過去，垂直落差低于2英尺(0.6)米通常不能提供可用的水電系統(tǒng)。高流速可以補償?shù)退^，但是必須有較大型的而且更昂貴的渦輪。特別是，現(xiàn)有技術的渦輪在非常低水頭和低流動性下不能高效運轉。
可用的電力量依賴于動態(tài)水頭、水流量和渦輪/發(fā)電機組合的效率。為獲得瓦特可用功率的理想，水頭應當按英尺倍增，乘流量GMP，乘0.18倍效率。渦輪效率范圍為25％至50％，在較高水頭有較高效率。為獲得初步理想，采用0.30(表示30％)作為效率的乘數(shù)。
更理想的和迄今還未能實現(xiàn)的目標是利用河流的自然流動產生動力，而不通過壩阻擋流動，或只是低壩(低于6米高)來形成人工水頭。問題是河流的自然水流和溪流很可能是可變的。在某些地區(qū)，一年最干燥的月份中河流流量平均是一年最潮濕月份中流量的十分之一。因此，小型水力發(fā)電站被認為作為可靠電量來源幾乎沒有什么價值。
當在小型場所進行同步發(fā)電時，完全利用所有自然河流不是簡單的問題。在水力渦輪以低河流流量放水運轉期間，存在必須考慮的的機器容量的較低限制，常常導致低效率、不良定義和常常不穩(wěn)定的性能。過去，不推薦這樣的運轉長時間進行，機電零件制造商也不保證長期進行這樣的運轉。
在低水頭渦輪情況中，這些渦輪的水頭量級小于15米，該限制被固定在最大額定機器排流量的約40％。但是如果利用異步(感應)發(fā)電機，則經濟因素允許在多個同樣小的動力推動機組之間劃分特定場所的預定可用水電潛在生產能力，其導致在每年可用河流流量的更重要時期以及在該年的剩余時期更好地運轉利用。該潛在生產能力不是正好用于一臺機器的50％，而是用于兩臺相同機器的約80％，當具有相同工程設計的三臺相同設備之間結合預定電勢時，則達到95％。
這些要求對于新英格蘭和美國中大西洋地區(qū)的河流水文特征是有代表性的。如果包含的發(fā)電機組是密封艙裝配式的，其或者位于渦輪轉子的上游或下游，無論垂直還是水平布置，則可以進一步提高異步發(fā)電的經濟性。這些發(fā)電機可制成水冷式，具有水潤滑套式軸承，密封艙填充有處理過的水，并且基本完全與周圍介質的污染水隔離。在安裝前，這樣的設備填充有清潔的中性水。該水潤滑軸承，而且冷卻電繞組，發(fā)電機可安裝在浸沒于水中的任何高度。壓力補償裝置將保證保持注水的任何膨脹，注水的膨脹是在設備到達其最高溫度時發(fā)生的，這防止由于設備在停止后進行冷卻時溫度落差而使周圍受污染的水或堿性水流入。
US4345159中公開了嘗試利用自然河道發(fā)電的早期水動防水壁組件，其中提供了筑壩或類似結構聯(lián)合的組件，該筑壩或類似結構通過非航行壩、可移動式壩、在為航行程序限定的閘門處的室、渠道跌水或輔助閘門限定水通道。所述的系統(tǒng)包括選擇性位移主體，以當布置在相對筑壩結構的運轉位置時實現(xiàn)異步發(fā)電。包括流動控制裝置，如弧形閘門、chanoine旋閘門、人字閘門盒和類似閘門，該流動控制裝置可工作而允許組件進行大修或處于閑置狀態(tài)。根據(jù)極高度可變液壓壓頭的要求，多個異步發(fā)電機可以在任何一個防水壁中結合起來以提高發(fā)電質量。
US4476396示出了與低水頭壩和泄洪道裝置一起使用的水力發(fā)電系統(tǒng)。呈駁船形式的船包含壓載箱、泵和使船選擇性浮動或得以浸沒在泄洪道中的聯(lián)合結構。船包括多個水平水道和貫穿延伸的通流管通道，各自包含發(fā)電的渦輪，船具有這樣的結構，使其浮入壩泄洪道的閘門內，其中水流過船通道驅動渦輪發(fā)電?？拷购榈老薅ǖ腻^裝置和限定在船上的成形支座合作以保持浸沒工作位置。
為了控制洪水，在主河流中存在多個壩裝置，這樣的壩包括用于控制水位的多個閘門控泄洪道。安裝在這種泄洪道內的低水頭水力發(fā)電機為了發(fā)電而有效利用水流。
眾所周知，在具有洪水控制壩和泄洪道的河流內利用低水頭水力發(fā)電系統(tǒng)。由于許多原因該系統(tǒng)沒有得到普遍使用。低水頭發(fā)電系統(tǒng)目的是可以利用水流的流動，US3978345、US4142823、US4163904和US4301377公開了這樣的裝置。還可在底水頭安裝中還使用虹吸式水力發(fā)電系統(tǒng)，US4117676中公開了該裝置的實例。但是，在每年發(fā)生的河流洪峰中，這樣的水力發(fā)電設備會干涉通過泄洪道的水流，起到閘門作用，嚴重影響壩的洪水控制目的。由于此原因，考慮到高水位時出現(xiàn)的問題，以前水力發(fā)電設備沒有與低水頭壩和洪水控制型泄洪道一同被利用。
因此需要向世界許多地區(qū)提供穩(wěn)定、有效和經濟的電力。使用自然水道提供電力仍然是人們希望的但是難以實現(xiàn)的方案。甚至在有廣闊電網電氣化的國家，由于降壓變壓器成本很高而且收入低，因此電網常常不能連接到小社區(qū)。當?shù)厮娤到y(tǒng)提供的電力比起太陽能、風力和柴油系統(tǒng)，每千瓦的長期成本要低得多。但是，由于沒有可靠的水力技術，或者有可靠的水利技術而該技術通?；ㄙM過高而可靠性仍然值得懷疑，因此尚未廣泛打開該市場。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種水力發(fā)電機，其具有基座，該基座適于安裝在流動水流中，垂直于水流形成上游側和下游側。轉子安裝成在基座內繞其軸旋轉，多個鉸接葉片安裝在轉子上并從轉子沿徑向向外伸展。將葉片設計成在轉子的一部分旋轉期間在上游側打開到完全伸展位置，而在轉子的一部分旋轉期間閉合到嵌套位置，其中由上游側流向下游側的水流沖擊葉片而使其打開到完全伸展位置以驅動轉子。轉子或轉子和葉片可完全浸沒在水中。
在優(yōu)選實施例中，基座包括葉片接納槽，用于在部分轉子轉轉周期接納葉片并使葉片折疊入嵌套、關閉位置，其中葉片的選擇與槽有關。轉子伸展至水道的寬度。特別是，基座包括上游壁和下游壁，其中上游壁高于下游壁。
最好，轉子延伸到水道的寬度，并且葉片伸展至轉子的長度。轉子可包括限定葉片完全伸展位置的限位擋塊。安裝在轉子或葉片上的端蓋形成相鄰葉片間的封閉腔。最好，每個葉片呈相對于上游側的凹曲形虹吸排水道可以被包含在基座上游側和下游側之間。
設置發(fā)電機，通過轉子的旋轉驅動用于帶動發(fā)電機的驅動軸。
在操作中，基座和轉子浸沒在流動的水流中，轉子水平安裝，多個鉸接葉片在水溢出頂部時張開攔截水，當葉片旋轉中下降時存住水，在葉片下降預定量時釋放水，接著閉合，以允許最小損失的浸沒旋轉。
本發(fā)明的一種有效應用是用于改造高水頭壩，以建造壩下游的船用梯，其中通過浸沒式水力發(fā)電機建成魚道的每一臺階。該魚道考慮了河流的整個流量。
本發(fā)明的水力發(fā)電機能夠在低水頭流中發(fā)出可靠有效的電力。在優(yōu)選實施例中，組件采用低垂直落差來提供有效可靠的發(fā)電機，而不需要壩。在一個實施例中，一米的垂直落差和十米的電機長度能夠產生0.2兆瓦特的發(fā)電量。電機在與自然水流相同的速度下運轉，因此有益于某些生物如鮭魚。系統(tǒng)提供合乎環(huán)境需要的、有效的具有可靠電力的非污染源，該可靠電力能夠在消費點附近產生。這使得本發(fā)明的系統(tǒng)有益于在世界上那些不易得到電網的地區(qū)。該系統(tǒng)還有益于在電網支持地區(qū)中增加發(fā)電量，這只需要新電廠的一小部分成本，而且沒有污染。
在一個實施例中，可以一米落差(或其它合適的增量)連續(xù)放置多個成套裝置，以提供發(fā)電時使鮭魚遷移的魚道。這會使現(xiàn)有壩留在適當位置，同時提供滿足設置功能魚道需求的解決方案。在該實例中，魚道本身發(fā)電。
在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，包括基座，用于支撐伸至水道的寬度的大體水平的心軸。葉片連接到采用鉸鏈的心軸上。動力軸由心軸支撐。在優(yōu)選實施例中，葉片在上游側呈凹曲形。組件放置在水道中，并橫跨水道的寬度，使得造成上游側的水位升高。迫使水溢出成套裝置的頂部，向上沖擊葉片沖而遠離心軸。這使葉片通過鉸鏈向上方和向著心軸外展開，直到其到達限位擋塊。葉片接著將流動能量傳遞給心軸并使其旋轉。一旦葉片穿過中心并處于下游側，它可以通過收縮板向著心軸部分折疊。這防止了由每個葉片攜帶的水由葉片帶回到上游側，使系統(tǒng)的效率達到最大。
在優(yōu)選實施例中，設置虹吸式斷口而使空氣流入轉子組件的端部。
這些葉片以自然的水流速旋轉，并隔開以使鮭魚通過該組件游向上游。
優(yōu)選組件包括水平安裝的圓柱形轉子，轉子具有多個鉸接葉片，葉片連接于轉子以沿相同的徑向擺動。提供一種手段，用于在水溢出系統(tǒng)時，操作葉片而將水阻擋在截留槽內，從而使葉片旋轉，同時葉片完全浸沒在水中。使用旋轉轉子來提供發(fā)電的動力。


圖1示出了水力發(fā)電機的工作機構和其上安裝轉子的基座；圖2示出了組件的橫截面，水沿流動箭頭作用于機構上；圖3示出了容置軸承的端蓋，該軸承支撐基座上的轉子；圖4示出了一種待配置鉸接葉片的心軸；圖5是正視圖，包括發(fā)電機、旋轉式電力傳輸模塊、軸封、排水環(huán)、軸承和聯(lián)接法蘭。
圖6示出了待連接于圖4所示心軸上的單個鉸接葉片。
圖7示出了水力發(fā)電機運轉橫截面，圖中示有魚，以便表示本裝置如何運轉而不傷害到魚；圖8示出了使用本水力發(fā)電機改進水電壩的系統(tǒng)。
具體實施例方式
圖1示出了基本工作組件。設置基座10，使其適于安裝在水道的底面?；目v軸延伸至水道寬度或跨距，并垂直于流動方向。在優(yōu)選實施例中，基座由重惰性材料如鋼筋混凝土構成?；€可以由呈空心的高強度塑料構成，以便在安裝地點在該空心中填充混凝土。基座包括成形槽12，用于接納心軸和葉片組件14?；纳嫌蝹让?6高于下游側面18，葉片組件確保水流入心軸22的旋轉軸20上方的系統(tǒng)。軸向動力軸24連接心軸。箭頭26表示旋轉方向。
通常，心軸22由具有高剛性和高斷裂韌度的材料制成，這樣的材料如玻璃纖維合成物、高強度塑料或耐蝕金屬。心軸由圖1所示的中心圓柱組成，或在圖4所示的替代實例中，由圓柱形芯軸33、徑向延伸板32和軸向擋水板或端壁31組成。心軸必須由具有足夠強度的材料構成，以便承受水施加的力。
如圖1所示，葉片28延伸至心軸的長度，并向著基座的上游側面16呈凹曲形。葉片由在標準溫度和壓力條件下浮在水中的高強度材料制成，該材料能夠模制成要求的形狀，或者根據(jù)形狀、強度和浮力要求來制造。將凹曲形設計成當葉片處于基座槽12中時使葉片套在心軸上，如圖1所示。
葉片28各自單獨通過鉸鏈30連接于心軸22，如圖6所示。鉸鏈可具有獨立結構，并且栓接或鉚接于心軸和葉片；或以構造傳統(tǒng)銷接式鉸鏈的方式，將鉸鏈模塑在心軸延伸板的端部和葉片的對接端，供單銷裝配。葉片可以具有一個位于葉片末端的小斷面，該斷面具有相對凹陷34，如圖6所示，為的是有助于水將葉片沖離心軸。圖6所示的葉片被顯示為連接圖4的板式心軸，如連接于每個單獨板32。但是應該明白，葉片可以類似地連接于任何心軸結構。
驅動軸24(圖1)可以是獨立嵌入式部件，或如圖4所示，是與心軸組件成整體的部件33。
圖2示出了基本工作機構的橫截面。圖中表示了當葉片鉸接在心軸板32上時，它們必須以提供葉片的支撐物或限位擋塊40的方式工作。在圖2中，示出了鉸鏈30連接于葉片的上游(凹入)側，使得葉片的對接端必須?？吭谛妮S延伸板的末端，以提供限位擋塊。
如圖2所示，水由上游側流入組件，沖擊第一嵌套葉片28a。這迫使水上升，超過心軸的軸線，沿箭頭42所示的順時針方向驅動心軸。當葉片28a離開槽12的上邊緣44時，水迫使葉片到達完全伸展的位置，如葉片28b、28c和28d上示出的位置。葉片會保持在完全伸展位置，一直到迫使其套在基座的槽12內，如葉片28e、28f、28g和28h所示。這迫使心軸腔內的所有水在流動方向上，是從組件向外流的。它還確保，當葉片旋轉回到葉片28a的位置時，排出組件內的碎片或動物活體，而不傷害生命或組件。
轉子組件包括端蓋53，如圖3和7所示。轉子軸51(圖3)延伸穿過端蓋，并且由足夠額定值的軸承52支撐，以支撐轉子組件重量、水重量和水流沖擊作用于其上的力。在優(yōu)選實施例中，軸承安裝在端蓋內。端蓋應該由高強度材料制成，如玻璃纖維合成物、高強度塑料或耐蝕金屬。端蓋應當使虹吸斷口54并入其中，該斷吸槽54由端蓋的頂部56延伸至剛好在心軸的中心軸區(qū)域下面的區(qū)域58。斷吸槽僅在端蓋頂部56和心軸的中心軸51下面的區(qū)域58開口。區(qū)域58處的開口向著組件的內部，或者在由旋轉葉片占據(jù)的空腔內。
圖5示出了完整心軸組件的正視圖，圖中未示出基座前壁16。整個組件具有在發(fā)電機端部的兩個軸承66、67。在該端部可以或不必使用兩軸承。帶有雙軸封的排水環(huán)74設置在電力傳輸模塊59(圖中顯示為軸60)、滑輪鼓69和合成繩索類(但是可以為齒輪或皮帶)或鏈輪和環(huán)鏈以及轉子組件之間。通過將板焊接成標號68所示的箱形而構造排水環(huán)、鼓套和發(fā)電機套。整個組件的尺寸將隨要求的電力輸出改變。圖中示出了鼓和合成繩索組件69，因為眾所周知它是最耐蝕、運轉噪音最小的動力傳遞系統(tǒng)。
多繩索對于傳遞大量級動力也許是必要的，繩索64通常由高強度合成材料構成。將鼓63和69直徑大小設置成提供發(fā)動機62合適的運轉速度。發(fā)電機組件也安裝在板箱61內。發(fā)電機機架61具有軸封以防止潮氣進入發(fā)電機組件內。
在組件與驅動發(fā)動機處相對的端部，具有用鍵固定在轉子組件的軸上的聯(lián)接法蘭73，該聯(lián)接法蘭73允許附加轉子組件串聯(lián)于同一發(fā)動機。連接軸應當具有與下一單位聯(lián)接法蘭匹配的螺栓圖形。
操作。參照圖2、5和7，操作原理見圖5。在這些附圖中，可看出操作的基本原理?；?0安裝在河流、溝渠和魚道中。通常包括心軸22和葉片28的旋轉組件安裝在基座10上。假設河流的堤壩與水利發(fā)電機的端部會合，設備會引起上游側的水平面升高，下游側的水平面暫時下降。河流的堤壩必須高到足以適應河流上游水平面的上升。由于將該設備設計成模塊式，具有一個或多個聯(lián)接法蘭73，見圖5，使水力發(fā)電機的總長度改變而盡可能接近河流或溪流的寬度。
當迫使水溢出裝置頂部時(圖7)，河流的水流或流動能量將向上沖掃有浮力的鉸接葉片28，使其遠離心軸22(圖2和圖7)。葉片向外伸展，直至對接端40(圖2)靠著心軸板32。在這一點，通過水施加在葉片上的力，使葉片保持在完全伸展位置。一旦有關的葉片移動通過上中心點或“12點鐘”位置，或者相應板32與心軸22向外垂直，葉片不受河流水流沖擊力的作用，但是受到由水重量或勢能施加的向下力的作用。
葉片是以這樣一種方式安裝在心軸上的在葉片下移高差時，促使水在葉片之間受最佳攔截。另外，端蓋53(圖5)阻擋水流出葉片的邊緣。水的勢能直接轉變成轉子組件的旋轉機械能。當有關葉片到達下水位時，其將停止增加轉子組件的能量，但是由于其它葉片目前處于峰變換水平，因此轉子組件將繼續(xù)轉動。由于葉片在標號30處(圖2)絞接，因此當葉片又移向上游側時其回折而靠著心軸。
為了防止浪費大量勢能損失，提供虹吸斷口54(圖3)，其允許空氣流向正好在下面的轉子組件末端和流向心軸下游側。這使得心軸延伸板之間所容納的水流出，防止旋轉心軸和葉片將其吸回。
旋轉的轉子組件直接連接軸60，軸60用于驅動的發(fā)電機62(見圖5)。由于大多數(shù)發(fā)電機并不設計成潛水式的，因此必須將發(fā)電機安裝在最高水位。由于驅動軸低于水位，因此提供傳動系統(tǒng)或皮帶和皮帶輪系統(tǒng)63、64、69(圖5)以使發(fā)電機位于水位以上。
在優(yōu)選實施例中，如圖5所示，使用滾筒和繩索式滑輪系統(tǒng)，這不需要潤滑，比齒輪噪音小，比起皮帶來打滑的可能性更小。齒輪、滾筒和繩索或皮帶和帶輪都需要保持干燥。為實現(xiàn)干燥，設置軸封62以防止水流入輪箱內。填隙式排水環(huán)61的使用，由小電泵(未示)抽吸，或者鉆孔以排放到發(fā)電機的下游側，將提供特極保護。設定驅動軸的滾筒和發(fā)電機的驅動軸的直徑大小，使其為發(fā)電機提供最適宜的軸速。發(fā)電機架具有軸封以阻止雨水和洪水。
圖8示出了使用水力發(fā)電機改進水電壩的系統(tǒng)。壩80在流動水道84的上游側形成水庫82。圖示實例是高水頭系統(tǒng)，壩的高度足以防止魚“爬”到壩上，即從下游側84游到上游側82。本發(fā)明可用于提供魚道88，其中通過沿斜坡92連續(xù)放置本發(fā)明的多個水力發(fā)電機組件90a、b、c...n形成一連串低水頭臺階，設立圖7所示結構的船用梯。
如上所述，可以了解到本發(fā)明是一種水力發(fā)電機系統(tǒng)或水力發(fā)電機，其具有適于垂直于水流安裝在流動水流中以形成上游側和下游側的基座。轉子安裝成繞基座的軸旋轉，多個鉸接葉片安裝在轉子上并從轉子徑向向外伸展。葉片被設計成在轉子的一部分旋轉期間在上游側張開到完全伸展位置，而在轉子的一部分旋轉期間使葉片閉合到嵌套位置，其中從上游側流向下游側的水流沖擊葉片，并使其張開到完全伸展位置以驅動轉子。轉子或轉子和葉片可完全被浸沒。
在優(yōu)選實施例中，基座包括葉片接納槽，用于在部分轉子旋轉循環(huán)中接納并使葉片折疊到嵌套閉合位置，其中葉片的選擇與槽有關。通常，基座包括上游壁和下游壁，其中上游壁高于下游壁。
最好，轉子延伸至水道的寬度，葉片延伸至轉子的長度。轉子可包括用于限定葉片完全伸展位置的限位擋塊。安裝在轉子或葉片上的端蓋在相鄰葉片間形成封閉腔。最好，每個葉片相對于上游側呈內凹曲線形。
基座的上游側和下游側之間可以包含虹吸排水道。
設置發(fā)電機并通過轉子的旋轉驅動用于帶動發(fā)電機的驅動軸。
在操作中，基座和轉子浸沒在流動的水流中，轉子水平安裝，多個鉸接葉片在水溢出頂部時，張開攔截住水，并在旋轉中下降時存住水，在其下降到預定量時放掉水，以及閉合，從而允許以最小損失浸沒旋轉。
本發(fā)明的一種有效應用是用于改造高水頭壩，以建造壩下游的船用梯，其中通過潛水水力發(fā)電機建成魚道的每一臺階。
盡管上文已詳細描述了本發(fā)明的實施例和特征，但是應該容易理解，本發(fā)明包括落在權利要求所述范圍和精神內的所有改進、修改和增加。
權利要求
1.一種水力發(fā)電機系統(tǒng)，包括a)、基座，適于安裝在流動水流中，并通常垂直于水流形成上游側和下游側；b)、安置在基座內繞其軸旋轉的，預定長度的并具有外端和直徑的轉子；以及c)多個鉸接葉片，安裝在轉子上并從轉子沿徑向向外伸展，所述葉片適于在轉子的一部分旋轉期間，在上游側張開到完全伸展位置，而在轉子的一部分旋轉期間，閉合到嵌套位置，其中由上游側流向下游側的水流沖擊葉片，并使其張開到完全伸展位置以驅動轉子。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉子完全浸沒在水中。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉子和所述葉片完全浸沒在水中。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述基座包括葉片接納槽，用于在部分轉子轉轉循環(huán)中接納葉片并使葉片折疊入嵌套、閉合位置，其中所述葉片的選擇與所述槽有關。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉子伸展至水道的寬度。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所示葉片伸展至所述轉子的長度。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉子還包括限定所述葉片完全伸展位置的限位擋塊。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括位于所述轉子外端的端蓋，所述端蓋使相鄰葉片之間呈封閉。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述端蓋安裝在所述基座上。
10.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述端蓋安裝在所述轉子上。
11.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括在所述基座上游側和下游側之間的虹吸排水道。
12.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個葉片呈相對于上游側的凹曲形。
13.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中設置發(fā)電機，通過所述轉子的旋轉驅動用于帶動發(fā)電機的驅動軸。
14.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述基座包括上游壁和下游壁，其中上游壁高于下游壁。
15.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉子呈圓柱形，所述葉片直接連接于所述轉子的外曲線壁。
16.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述圓柱體分段切割，用于限定在其長度上延伸的多個板，并且其中所述葉片各自連接于所述轉子上的板。
17.一種水力發(fā)電機系統(tǒng)，其中使用水驅動式轉子驅動發(fā)電機發(fā)電，包括a、基座，適于安裝在流動水流中，并通常垂直于水流形成上游側和下游側；b、安置在基座內繞其軸旋轉的，預定長度的并具有外端和直徑的浸沒式轉子；以及c、多個鉸接葉片，安裝在轉子上并從轉子沿徑向向外伸展，所述葉片適于在轉子的一部分旋轉期間，在上游側張開到完全伸展位置，而在轉子的一部分旋轉期間，閉合到嵌套位置，其中由上游側流向下游側的水流沖擊葉片，并使其張開到完全伸展位置以驅動轉子；d、基座內的槽，用于在部分旋轉周期，在嵌套位置接納和保持葉片；e、位于轉子外端外部的端蓋，用于在相鄰葉片和端蓋之間形成封閉腔。
18.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述轉子還包括限位擋塊，用于限定葉片的完全伸展位置。
19.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述端蓋安裝在所述基座上。
20.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述端蓋安裝在所述轉子上。
21.如權利要求17所述的系統(tǒng)，還包括在所述基座上游側和下游側之間的虹吸排水道。
22.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中每個葉片呈相對于所述上游側的凹曲形。
23.一種發(fā)電的方法，包括將裝置浸沒在流動水流中，該裝置包括水平安置的可旋轉式圓柱形裝置，具有多個鉸接葉片，該葉片張開以在水溢出頂部時攔截水，當葉片在旋轉期間下降時保存水，在葉片下降預定量時釋放水，接著閉合，以允許最小損失地浸沒旋轉。
24.如權利要求23所述的方法，還包括使水位改變預定高度的步驟。
25.一種改造水電壩的方法，包括a、在壩的下游建造魚道，通過浸沒式水力發(fā)電機建造魚道的每個臺階。b、設置考慮了河流整個流量的魚道尺寸；以及c、經由水壩引導水流，使水流經過一連串水利發(fā)電機向下流過魚道。
全文摘要
水利發(fā)電機系統(tǒng)包括轉子，轉子繞其基座上的軸旋轉，多個葉片鉸接于轉子并由轉子沿徑向向外伸展。將這些葉片設計成在轉子的部分旋轉轉中在上游側張開到完全延伸位置，其中水由上游側流向下游側的水流沖擊葉片并使其張開道完全伸展位置以驅動轉子。轉子或轉子和葉片可完全浸沒在水中。
文檔編號F03B13/10GK1795330SQ200480014699
公開日2006年6月28日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權日2003年5月27日
發(fā)明者尤金·G·利格曼 申請人:尤金·G·利格曼