CN105003377B - 水轮机自动开合桨叶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绿色能源发电设备技术领域，特别涉及一种水轮机自动开合桨叶。该水轮机自动开合桨叶，包括弧形叶扇、以及均匀安装在叶扇上的若干弧形叶片，所述叶扇安装在水轮机转轴上，其特征在于：所述两叶片中间位置的叶扇上固定有套环，所述套环内套置有升降杆，所述升降杆的底部安装有滑轮，水轮机下水槽的逆水侧铺设有若干以转轴为圆心的半圆形轨道，所述轨道为中部水平，两端向下的月牙型，叶片通过合页固定在叶扇上。本发明构思新颖、设计独特，由于采用自动开合桨叶，大大减少桨叶逆水转动时的阻力，可使水轮机做的足够宽、足够高，发电能力强，单部水轮机发电机组发电功率可达10000Kw左右，明显优于现行的利用自由水发电的设备。
Description
技术领域
本发明涉及绿色能源发电设备技术领域，特别涉及一种水轮机自动开合桨叶。
背景技术
在能源消费量持续攀升和传统能源日趋紧缺的外部环境影响下，探寻与发展新能源已经成为大势所趋。海洋能是一种清洁、环保的可再生能源，我国是海洋大国，拥有300多万平方公里的海域、18000公里海岸线，海洋能资源丰富，开发前景可观。当前海洋能的主要利用形式就是发电。同时我国还有流域面积在1000平方公里的河流1500多条，因河水落差而形成的径流能也不可估量，受制于技术设备等各方面的原因，这些能源的开发利用率还很低。
本发明人于申请号为2014204172214的中国专利中，公开了一种可利用海水、河水和风力发电的多功能发电设备，能够将洋流能、潮汐能、径流能和水面上的风能 转换为机械能，把机械能转换为电能，实现了水能的立体利用，在适宜的海域、河流，还可以水下水轮机发电，水上风力发电机发电，实现能源的综合利用，是一种全新的和理想的发电设备。但由于低速水轮机叶扇在逆水转动时阻力大，水能利用率低，影响了该设备的发电能力。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种结构简单合理，大幅减少逆水运行阻力的水轮机自动开合桨叶。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种水轮机自动开合桨叶，包括弧形叶扇、以及通过合理布局均匀安装在叶扇上的若干弧形叶片，所述叶扇安装在水轮机转轴上，其特征在于：所述两叶片中间位置的叶扇上固定有套环，所述套环内套置有升降杆，所述升降杆的底部安装有滑轮，水轮机下水槽的逆水侧铺设有若干以转轴为圆心的半圆形轨道，所述轨道为中部水平，两端向下的月牙型，叶片通过合页固定在叶扇上。
所述升降杆上沿叶扇的框架方向固定有横向连杆，所述横向连杆通过拉杆与扳手的一端连接，所述扳手的另一端与叶片固定连接，所述拉杆与横向连杆和扳手通过轴头活接连接，升降杆通过拉杆和扳手调节叶片的张合，当处于迎水区间时，在水的冲力和升降杆拉力的作用下，桨叶关闭；当处于逆水区间时，在水的冲力和升降杆力的作用下，桨叶张开。
所述每片叶扇上有m层叶片，m根横向连杆，m为大于等于1小于等于5的自然数，所述每层叶片的数量大于等于2，水平合理布局均匀排列在叶扇上。
为减少水的阻力，所述叶扇总面积的70%为透空状态，叶片的面积大于叶扇中部透空的面积，以便在吃水时，叶片可以依托在叶扇上。
所述各叶扇升降杆的数量与轨道的数量相同，每一升降杆对应一轨道，控制所有叶片的开合。
当来水方向做周期性变化时，如潮汐、涨潮、退潮时，下水槽可左右对称设置可升降的轨道，即迎水面、逆水面分别对称铺设可升降的轨道，当来水方向发生变化时，原先一侧升起的轨道下降，另一侧轨道升起，两轨道的斜坡过渡区间用可自动调控的多块液压支撑智能轨道。
为减轻桨叶逆水转动时的阻力，同时阻挡漂浮物对叶扇的磕绊缠绕，在桨叶的外侧，上、下水槽的边缘上连接有分水器，所述分水器是不完全的蜗壳状挡水板，在电机和齿轮的驱动下可绕水槽作前后移动，当水轮机正常工作时，分水器停在来水方向叶扇逆水运行一侧，用于分水和阻拦漂浮物；来流方向改变时，分水器移至来水方方向叶扇逆水转动一侧；在水轮机启动前或水轮机需要停机维护时，分水器停在桨叶吃水受力一侧，将来水拦住分流，中断动力来源,水轮机停止转动，可对水轮机起制动作用；水轮机准备工作时，分水器缓慢离开迎水受力区，移至桨叶逆水区间的一侧，防止桨叶、传动部件和发电机突然起动引起的阵颤，对设备起保护作用。
本发明的有益效果是：
1. 本发明以水治水，减少水轮机逆水转动区间水的阻力，大大提高水能利用率和发电能力。叶片开启时，叶扇几乎呈全透空状态，同时分水器对来水阻拦分流,可使叶扇逆水转动时的阻力减少60%以上，发电能力大幅度提高。相对于压强大、转速快的大坝电站水轮机，洋流、潮流、径流流速慢，水轮机转速低，为宽体水轮机自动开合桨叶的设计和应用提供了可能，开创了低速水轮机高效利用水能的先例。
2. 适应能力强，发电功率大。本设计可使多功能发电设备更好地利用洋流能、潮汐能，径流能发电，使设备在各种水域均能高效工作。由于采用自动开合桨叶，大大减少桨叶逆水转动时的阻力，可使水轮机做的足够宽、足够高，发电能力强，单部水轮机发电机组发电功率可达10000Kw左右，明显优于现行的利用自由水发电的设备。
3. 本发明构思新颖、设计独特，非常实用，不仅在减轻水的阻力方面，而且在设备自我保护、便于维护方面，都设计的极尽周到，既先进，又实用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明一种水轮机自动开合桨叶的立体结构示意图；
附图2为本发明一种水轮机自动开合桨叶的轨道结构示意图；
附图3为本发明一种水轮机自动开合桨叶的主视结构示意图；
附图4为本发明一种水轮机自动开合桨叶的水轮机添加分水器的结构示意图。
图中，1、叶扇，2、叶片，3、升降杆，4、转轴，5、轨道，6、下水槽，7、拉杆，8、扳手，9、套环，10、滑轮， 11、上水槽，12、分水器，13、水轮机，14、横向连杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不用来限制本发明的范围。
如附图1-3所示，本发明一种水轮机自动开合桨叶，包括弧形叶扇1、以及均匀安装在叶扇1上的2片弧形叶片2，根据实际情况叶扇1上可以安装多层叶片2，以1-5层为宜，叶扇1安装在水轮机转轴4上，所述叶扇1总面积的70%为透空状态，叶片2的面积大于叶扇1中部透空的面积，以便在吃水时，叶片可以依托在叶扇上，可以减少水的阻力，所述两叶片2中间位置的叶扇1上固定有套环9，所述套环9内套置有升降杆3，所述升降杆3的底部安装有滑轮10，水轮机下水槽6的逆水侧铺设有若干以转轴4为圆心的半圆形轨道5，所述轨道5为中部水平，两端向下的月牙型，叶片2通过合页固定在叶扇1上，升降杆3上沿叶扇1的框架方向固定有横向连杆14，每根横向连杆14连接一层叶片2，所述横向连杆14通过拉杆7与扳手8的一端连接，所述扳手8的另一端与叶片2固定连接，所述拉杆7与横向连杆14和扳手8通过轴头活接连接，升降杆3通过拉杆7和扳手8调节叶片2的张合，当处于迎水区间时，在水的冲力和升降杆3拉力的作用下，桨叶关闭；当处于逆水区间时，在水的冲力和升降杆3升力的作用下，桨叶张开，搬手8距横向连杆14的距离适中，距离过长，横向连杆14的行程过大，影响桨叶的透空面积；距离过短，会加大横向连杆14的负荷，每片叶片2布置2个搬手8为宜。
所述各叶扇1上升降杆3的数量与轨道5的数量相同，每一升降杆3对应一轨道5，控制所有叶片的开合。
当来水方向做周期性变化时，如潮汐、涨潮、退潮时，下水槽可左右对称设置可升降的轨道，即迎水面、逆水面分别对称铺设可升降的轨道，当来水方向发生变化时，原先一侧升起的轨道下降，另一侧轨道升起，两轨道的斜坡过渡区间用可自动调控的多块液压支撑智能轨道。
为减轻桨叶逆水转动时的阻力，同时阻挡漂浮物对叶扇的磕绊缠绕，在桨叶的外侧，上、下水槽的边缘上连接有分水器12，所述分水器12是不完全的蜗壳状挡水板，在电机和齿轮的驱动下可绕水槽作前后移动，当水轮机正常工作时，分水器停在来水方向叶扇逆水运行一侧，用于分水和阻拦漂浮物；来流方向改变时，分水器移至来水方方向叶扇逆水转动一侧；在水轮机启动前或水轮机需要停机维护时，分水器停在桨叶吃水受力一侧，将来水拦住分流，中断动力来源,水轮机停止转动，可对水轮机起制动作用；水轮机准备工作时，分水器缓慢离开迎水受力区，移至桨叶逆水区间的一侧，防止桨叶、传动部件和发电机突然起动引起的阵颤，对设备起保护作用。
本发明的叶片2和升降杆3装在叶扇1迎水面一侧，水轮机自动开合桨叶均匀分布于水轮机上，浆叶数量根据需要和可能而定，叶片大小及厚度依据实际情况而定，叶片的弧度依叶扇的弧度而定，升降杆3拉拽可进行开合的活动叶片2，升降杆3沿下水槽6上的中部降平，两端有斜坡的月牙型轨道5，在水力的推动下做一起一伏的方向运动，带动叶片2一开一合，减少叶片逆水运行的阻力，提高水能利用率和发电能力。
本发明构思新颖、设计独特，非常实用，不仅在减轻水的阻力方面，而且在设备自我保护、便于维护方面，都设计的极尽周到，既先进，又实用，由于采用自动开合桨叶，大大减少桨叶逆水转动时的阻力，可使水轮机做的足够宽、足够高，发电能力强，单部水轮机发电机组发电功率可达10000Kw左右，明显优于现行的利用自由水发电的设备。
Claims (6)
1.一种水轮机自动开合桨叶，包括弧形叶扇（1）、以及均匀安装在叶扇（1）上的若干弧形叶片(2)，所述叶扇（1）安装在水轮机转轴（4）上，其特征在于：两叶片(2)中间位置的叶扇（1）上固定有套环（9），所述套环（9）内套置有升降杆（3），所述升降杆（3）的底部安装有滑轮（10），水轮机下水槽(6)的逆水侧铺设有若干以转轴（4）为圆心的半圆形轨道(5)，所述轨道(5)为中部水平，两端向下的月牙型，叶片(2)通过合页固定在叶扇（1）上；所述升降杆（3）上沿叶扇（1）的宽度方向固定有横向连杆（14），所述横向连杆（14）通过拉杆（7）与扳手（8）的一端连接，所述扳手（8）的另一端与叶片（2）固定连接，所述拉杆（7）与横向连杆（14）和扳手（8）通过轴头活接连接。
2.根据权利要求1所述的一种水轮机自动开合桨叶，其特征是：每片叶扇(1)上有m层叶片（2），m根横向连杆(14)，m为大于等于1小于等于5的自然数，每层叶片（2）的数量大于等于2，水平均匀排列在叶扇（1）上。
3.根据权利要求1所述的一种水轮机自动开合桨叶，其特征是：所述叶扇（1）总面积的70%为透空状态，叶片（2）的面积大于叶扇（1）中部透空的面积。
4.根据权利要求1所述的一种水轮机自动开合桨叶，其特征是：所述各叶扇升降杆(3)的数量与轨道(5)的数量相同。
5.根据权利要求1所述的一种水轮机自动开合桨叶，其特征是：来水方向呈周期性改变水域的下水槽(6)左右对称设置可升降的轨道（5）。
6.根据权利要求1所述的一种水轮机自动开合桨叶，其特征是：在桨叶的外侧，上水槽(11)、下水槽(6)的边缘上连接有分水器(12)，所述分水器(12)是不完全的蜗壳状挡水板，在电机和齿轮的驱动下可绕上、下水槽(11、6)作前后移动。
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