空腔無軸水自潤滑水輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的空腔無軸水自潤滑水輪機，包括葉片（2）、軸承座（4）、腔體（1）、端蓋（3）、水室（5）及水輪機配重輪（10），腔體為中空結(jié)構(gòu)，在腔體的外圓周上均布有葉片，腔體的兩側(cè)端由端蓋密封，端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與軸承座內(nèi)的軸承連接，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機配重輪（10），另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機主動輪（11），在軸承座內(nèi)設(shè)置有由于水潤滑的水室（5）。解決現(xiàn)有水輪機的動力托滯現(xiàn)象，可使水輪機大型化設(shè)計，有效提升水輪機的工作效率，實現(xiàn)利用超低水頭發(fā)電的目的。
【專利說明】空腔無軸水自潤滑水輪機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水輪機【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及的是一種空腔無軸水自潤滑水輪機。適用于低水位發(fā)電站使用，尤其是在吊掛式水能發(fā)電站、舟橋式發(fā)電站、橡膠壩固堤水能發(fā)電站中使用。也可應(yīng)用于潮汐發(fā)電。

【背景技術(shù)】
[0002]水電是一種清潔能源，可再生，無污染，運用費用低，便用進行電力調(diào)節(jié)，有利于提高資源利用率和造就社會的綜合效益。在地球傳統(tǒng)能源日益緊張的情況下，利用水能進行發(fā)電是世界各國普遍優(yōu)先考慮的能源之一。目前，各國對中高水頭(水流落差在2米以上)水能資源的發(fā)電利用已較普遍，但對最為廣闊的低水頭(水流落差在0.5-2米)水能資源的利用卻鮮有報道，究其原因，主要是低水頭的水流流差低、壓力小、動力性能差，致使水輪機、發(fā)電機的轉(zhuǎn)速低、發(fā)電量小或無法發(fā)電，造成這些大量可利用的綠色能源被白白浪費掉。
[0003]為此，本發(fā)明人已申請的“吊掛式水能發(fā)電站”專利、“舟橋式發(fā)電站”專利和“橡膠壩固堤水能發(fā)電站”專利較好的解決了不同環(huán)境下低水頭發(fā)電量小或無法發(fā)電的問題，但是，現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備所采用的水輪機——衆(zhòng)片有軸水輪機，中心為水輪機軸，在水輪機軸的圓周上通過連接件均布有葉片，由于這種結(jié)構(gòu)的水輪機在使用時，水頭會直接進入到水輪機中心軸上，水輪機旋轉(zhuǎn)時葉片會兜起水而增加阻力，形成水輪機的動力托滯現(xiàn)象，影響水輪機的工作效率，制約了水輪機的大型化設(shè)計，目前主要在中水頭領(lǐng)域使用。目前，能夠在低水頭使用的水輪機主要有申貫軸流式水輪機，由于其屬封閉壓力式運轉(zhuǎn)，所以對水頭流速壓力仍有要求，當(dāng)水頭低于3米就很難啟動，影響了低水頭的發(fā)電利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的由此產(chǎn)生，提出一種空腔無軸水自潤滑水輪機。解決現(xiàn)有水輪機的動力托滯現(xiàn)象，可使水輪機大型化設(shè)計，有效提升水輪機的工作效率，實現(xiàn)利用超低水頭發(fā)電的目的。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是:一種空腔無軸水自潤滑水輪機，包括葉片、軸承座，腔體、端蓋、水室及水輪機配重輪，腔體為中空結(jié)構(gòu)，在腔體的外圓周上均布有葉片，腔體的兩側(cè)端由端蓋密封，端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與軸承座內(nèi)的軸承連接，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機配重輪，另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機主動輪，在軸承座4內(nèi)設(shè)置有用于水潤滑的水室。
[0006]本發(fā)明所述的葉片上部為折彎結(jié)構(gòu)，折彎角度為15度。
[0007]本發(fā)明所述的軸承座內(nèi)的軸承由上、下軸承支座固定，上、下軸承支座的底部均固定在機架上。
[0008]本發(fā)明在所述的軸承座上還設(shè)置有水位傳感器和溫度傳感器。
[0009]本發(fā)明在所述的軸承座上還設(shè)置有潤滑備用水箱。
[0010]本發(fā)明在所述水輪機主動輪外設(shè)置有齒輪罩。
[0011]本發(fā)明所述的腔體為多個，相鄰的兩個腔體通過連接器固定連接，兩端腔體的外側(cè)端蓋，其中一側(cè)的端蓋軸上連接水輪機配重輪，另一側(cè)的端蓋軸連接水輪機主動輪。
[0012]本發(fā)明在所述的腔體上部設(shè)置有水斗。
[0013]本發(fā)明所述的水室設(shè)置在軸承座內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)，且上、下軸承支座內(nèi)的水室為連通結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明和當(dāng)前最低三米水頭申貫軸流式水輪機型相比具有水頭更低可以不失水能啟動運轉(zhuǎn)發(fā)電之優(yōu)點。其原因是申貫軸流式水輪機葉片啄水方式不同屬封閉壓力式運轉(zhuǎn)，所以對流速壓力仍有要求水頭再低就很難啟動，要么就是失水能設(shè)計。而空腔無軸水自潤滑水輪機葉片屬橫軸啄水，腔體外壁、葉片、端蓋形成一個個水斗，只靠水流就能形成重力推進，空腔封閉內(nèi)輪開放式水能流速，所以可以在0.5米至2米的低水頭仍能啟動，實現(xiàn)利用超低水頭發(fā)電，水能資源動力百分之百的發(fā)揮效果。由于水輪機的腔體為中空密封結(jié)構(gòu)，不會形成動力托滯現(xiàn)象。且腔體材料可采用輕質(zhì)材料如鋁、耐磨塑料、玻璃鋼、炭纖維等制作，大大減輕了重量，方便于水輪機大型化設(shè)計。由于在軸承座設(shè)有水潤滑機構(gòu)，并設(shè)置有水位、軸承溫度傳感器警示系統(tǒng)，因此，保障了設(shè)備的安全運行。本發(fā)明在吊掛式水能發(fā)電站、橡膠壩固堤水能發(fā)電站、舟橋式發(fā)電站中應(yīng)用，實現(xiàn)了在大江大河、激流、橡膠壩固堤內(nèi)、橡膠壩翻垠水等低水頭領(lǐng)域建站發(fā)電的可能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1的側(cè)視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖.圖中:1、腔體，2、葉片，3、端蓋，4、軸承座，5、水室，6、進水管，7、排水管，8、排污口，9、機架，10、水輪機配重輪，11、齒輪罩，13、潤滑備用水箱，14、水位傳感器，15、溫度傳感器，16、增速器，17、發(fā)電機，18、水斗，19、連接器。

【具體實施方式】
[0018]結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不局限以下實施例。
[0019]實施例1
如圖1結(jié)合圖2所示:本實施例所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機適用于在吊掛式水能發(fā)電站和橡膠壩固堤水能發(fā)電站上使用。其主要由腔體1、葉片2、端蓋3、軸承座4、水室5、機架9及水輪機配重輪10組成，腔體I為封閉的筒狀空腔體，腔體的直徑可根據(jù)水頭高低確定。腔體材料可采用輕質(zhì)材料代替軸體強度材料制作，如鋁、塑、玻璃鋼、碳纖維等材料，由此可減輕水輪機的重量。在腔體I的外圓周上均布有葉片2，葉片2與腔體I焊接連接，可采用大型同心校床上均衡焊接。為提高水輪機的工作效率，葉片2的上部設(shè)計為折彎結(jié)構(gòu)，折彎角度為15度。腔體I的兩側(cè)端由端蓋3通過螺栓緊固密封，在端蓋上均設(shè)置有端蓋軸,端蓋軸分別與軸承座4內(nèi)的軸承連接，軸承座4內(nèi)的軸承由上、下軸承支座固定，上、下軸承支座的底部均固定在機架9上，由此，腔體I通過軸承座4固定支撐在機架9上。在軸承座4內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)均設(shè)置有水室5，該上下水室5為連通結(jié)構(gòu)。在上水室上連接有進水管6，該進水管與水輪機外部的進水口處連通；在下水室上連接有排水管7。使用時,上水室內(nèi)的水經(jīng)過軸承后進入下水室內(nèi)，然后由下水室上的排水管7排出，實現(xiàn)水潤滑軸承。在下水室上還設(shè)置有排污口 8，目的是方便及時排出下水室內(nèi)的污物等。為了保證水輪機的正常運行，延長設(shè)備的使用壽命，在軸承座4上還設(shè)置有水位傳感器14和溫度傳感器15，當(dāng)水輪機出現(xiàn)異常情況時，能夠及時報警，進行維護。水位傳感器14和溫度傳感器15均采用的是公知產(chǎn)品，其報警方式也為常規(guī)的技術(shù)，在此不再贅述。在軸承座4上還設(shè)置有潤滑備用水箱13作為備用潤滑水使用。其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機配重輪10，即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機配重輪10連接，確保水輪機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)；另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機主動輪11，即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機主動輪11連接，實現(xiàn)動力輸出。水輪機主動輪11通過增速器16將動力傳遞給發(fā)電機17，增速器16與另案申請專利。在水輪機主動輪11外設(shè)置有保護水輪機主動輪11的齒輪罩12。使用時，將水輪機機架9與吊掛式水能發(fā)電站的連系梁固定連接后，在吊掛升降系統(tǒng)和發(fā)、輸、變電、自控系統(tǒng)的配合下就實現(xiàn)了在吊掛式水能發(fā)電站的水輪發(fā)電功能。去掉吊掛系統(tǒng)本實施例即可在橡膠壩固堤水能發(fā)電站使用。
[0020]實施例2
如圖3所示:本實施例所述的空腔無軸水自潤滑水輪機適用于在舟橋式發(fā)電站上使用。其主要由腔體1、葉片2、端蓋3、軸承座4、水室5、水輪機配重輪10、水斗18及連接器19組成，腔體I為封閉的筒狀空腔體，腔體的直徑可根據(jù)水頭與舟體浮水面高低確定，腔體材料可采用輕質(zhì)材料代替軸體強度材料制作，如鋁、耐磨塑料、玻璃鋼、碳纖維等材料，由此大大減輕了水輪機的重量。在腔體I的外圓周上均布有葉片2，當(dāng)葉片為金屬材料時，葉片2與腔體I可焊接連接，在大型同心校床上均衡焊接。當(dāng)葉片為非金屬材料時，可將其與腔體I制作為一體。為增加水輪機的工作效率，葉片2的上部設(shè)計為折彎結(jié)構(gòu)，折彎角度為Z 15度。腔體I的兩側(cè)端由端蓋3通過螺栓緊固密封，在端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與軸承座4內(nèi)的連接，軸承可采用橡膠等非金屬材料制作。軸承座4內(nèi)的軸承由上、下軸承支座固定，上、下軸承支座的底部均固定在機架9上，由此，腔體I通過軸承座4固定支撐在機架9上。在軸承座4內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)均設(shè)置有水室5，該上下水室5為連通結(jié)構(gòu)。在上水室上連接有進水管6，該進水管與水斗18處連接取水，在下水室上連接有排水管7。使用時，上水室內(nèi)的水經(jīng)過軸承后進入下水室內(nèi)，然后由下水室上的排水管7排出，實現(xiàn)對軸承的水潤滑。在下水室上還設(shè)置有排污口 8，目的是方便及時排出下水室內(nèi)的污物等。為了保證水輪機的正常運行，延長設(shè)備的使用壽命，在軸承座4上還設(shè)置有水位傳感器14和溫度傳感器15，當(dāng)水輪機出現(xiàn)異常情況時，能夠及時報警，進行維護。水位傳感器14和溫度傳感器15均采用的是公知產(chǎn)品，其報警方式也為常規(guī)的常規(guī)的技術(shù)，在此不再贅述。
[0021]由于舟橋式發(fā)電站的水頭長度相對較長，因此，腔體I可設(shè)計為多個，相鄰的兩個腔體I通過連接器19固定連接。兩邊端腔體I的外側(cè)端蓋，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機配重輪10，即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機配重輪10連接，確保水輪機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)?’另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機主動輪11，即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機主動輪11連接，實現(xiàn)動力輸出。在腔體I的入水口部位還連接有水斗18，起引導(dǎo)水流是作用，使水頭集中進入水輪機，水斗18固定在軸承座4上。水輪機主動輪11通過增速器16將動力傳遞給發(fā)電機17，增速器16與另案申請專利。在水輪機主動輪11外設(shè)置有保護水輪機主動輪11的齒輪罩12。使用時，軸承座安裝在舟橋聯(lián)接的滑動軌道上，滑動軌道與舟橋聯(lián)接，配合進水斗，就實現(xiàn)了空腔無軸水自潤滑水輪機在舟橋式發(fā)電站的水輪發(fā)電功能。
【權(quán)利要求】
1.一種空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，包括葉片(2)、軸承座(4)，其特征是:還包括腔體(I)、端蓋(3)、水室(5)及水輪機配重輪(10)，腔體為中空結(jié)構(gòu)，在腔體的外圓周上均布有葉片，腔體的兩側(cè)端由端蓋密封，端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與軸承座內(nèi)的軸承連接，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機配重輪(10)，另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機主動輪(II)，在軸承座內(nèi)設(shè)置有由于水潤滑的水室(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:所述的葉片(2)上部為折彎結(jié)構(gòu)，折彎角度為Z 15度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:所述的軸承座(4)內(nèi)的軸承由上、下軸承支座固定，上、下軸承支座的底部均固定在機架(9 )上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:在所述的軸承座4上還設(shè)置有水位傳感器14和溫度傳感器15。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:在所述的軸承座(4)上還設(shè)置有潤滑備用水箱(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:在所述水輪機主動輪(11)外設(shè)置有齒輪罩(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:所述的腔體(I)為多個，相鄰的兩個腔體通過連接器(19)固定連接，腔體(I)兩端的外側(cè)端蓋，其中一側(cè)的端蓋軸上連接水輪機配重輪(10 )，另一側(cè)的端蓋軸連接水輪機主動輪(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:在所述的腔體(I)上部設(shè)置有水斗(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空腔無軸水自調(diào)潤滑水輪機，其特征是:所述的水室(5)設(shè)置在軸承座(4)內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)，且上、下軸承支座內(nèi)的水室(5)為連通結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F03B3/12GK104314728SQ201410009775
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】梁士周 申請人:洛陽市四洲水能發(fā)電科技有限公司