CN105756837A - 一种直面叶片沿轴向分布式水轮机 - Google Patents

一种直面叶片沿轴向分布式水轮机 Download PDF

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Abstract

一种直面叶片沿轴向分布式水轮机。它主要是解决现有水轮机叶片结构复杂，制造成本较高，水轮机在运转过程中会受到不稳定轴向水推力，导致水轮机在工作过程不稳定，以及产生较大噪声等技术问题。其技术方案要点是：它包括主轴1、壳体2、分水槽5和进水盘6，分水槽5和进水盘6通过螺栓11固定连接。壳体2下端设置有排水口10,壳体2内设置有U形凹槽，且与分水槽5下端U形凹槽构成圆筒状内腔；在壳体2和分水槽5之间安装主轴1，主轴1上安装叶片8，弧形阻水器7一端与叶片8齐平。弧形阻水器7与分水槽5之间安装有球轴承4。叶片8两侧各布置有隔离板9，隔离板9通过套筒主轴1连接。它主要用于水利发电等水资源的利用领域。

Description

一种直面叶片沿轴向分布式水轮机
技术领域
本发明涉及一种水轮机，特别是一种直面叶片沿轴向分布式水轮机。
背景技术
目前，随着不可再生能源的日益枯竭，可再生的清洁能源逐渐受到人们的重视，水利发电作为一种可再生，无污染的能源备受人们关注。水轮机作为水利发电不可或缺的一部分，近年来受到国内外广泛学者关注。但由于我国水资源分布不均，以及分布范围广的原因，目前大部分水资源得不到充分利用。因此，研发一种适用于分布式水资源利用的水轮机十分必要。但一方面现有水轮机叶片结构复杂，制造成本较高，不易于推广。另一方面水轮机在运转过程中会受到不稳定轴向水推力，导致水轮机在工作过程不稳定，以及产生较大噪声。本发明采用直面叶片沿轴向分布、叶片与弧形阻水器的配合设计方式，不仅简化了叶片的结构，降低了制造成本，还消除了轴向水推力，一定程度上提高了水资源的利用率。该方法为分布式水资源的利用提供了一种新思路。
发明内容
本发明的目的是提供一种简化了水轮机叶片结构，降低其制造成本,以及直面叶片的结构特点消除了水轮机轴向水推力的产生的一种直面叶片沿轴向分布式水轮机。本发明通过小型化设计，可适用于分布式水资源的利用，一定程度上可提高水资源利用率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括主轴1、壳体2、分水槽5和进水盘6，分水槽5和进水盘6通过螺栓11固定连接，在分水槽5和进水盘6内部设置有相互连通的通水孔，且通水孔从上至下贯穿分水槽5，在分水槽5下端的出水口两侧分别安装有球轴承4。壳体2下端一侧设置有排水口10,同时壳体2内设置有上端敞口且三周封闭的U形凹槽，且与分水槽5下端设置下端敞口的U形凹槽固定连结构成圆筒状内腔，且在其之间设置有密封层3；在壳体2和分水槽5之间的圆筒状内腔内轴向安装主轴1，主轴1上安装有3片叶片8，3片叶片8互成120°分布，且沿轴向等距分布。叶片8外周与弧形阻水器7内表面粘结固定，且弧形阻水器的圆周角为240°，同时弧形阻水器7一端与叶片8齐平。弧形阻水器7外表面与分水槽5U形槽之间安装有球轴承4。叶片8两侧各布置有两片隔离板9，隔离板9通过套筒主轴1连接，且隔离板9弧形外表面与壳体2内上端敞口的U形凹槽内壁粘结。
本发明的分水槽5内布置有相互交汇的三条水通道，水通道从上至下贯通分水槽5。
本发明的进水盘6内设置有通水孔，从上至下贯通进水盘6，且与分水槽5内的通水孔交汇点相连通。
本发明的壳体2内设置有上端敞口且三周封闭的U形凹槽，且与分水槽5下端设置下端敞口的U形凹槽固定连结构成圆筒状内腔，且在其之间设置有密封层3，密封层3用于防止水的溢出，减少水的容积损失。
本发明的弧形阻水器7外表面与分水槽5U形槽之间安装有球轴承4，用于减少主轴转动时弧形阻水器7与分水槽5之间的摩擦力。
本发明的叶片8为直面造型设计，同时与主轴1固定连接，3片叶片互成120°，同时沿轴向等距分布。
本发明的隔离板9为扇形结构，通过套筒结构与主轴1连接，在装备时隔离板9与壳体2内上端敞口的U形凹槽内壁粘结；分水槽5下端U形凹槽内出水口两侧分别布置两片隔离板9，避免各出水口水流相互干扰，起到隔离作用。
本发明的弧形阻水器7圆周角为240°，弧形阻水器通过套筒结构主轴1连接，且弧形阻水器7内壁与叶片8外周粘结固定，同时弧形阻水器7一端面与叶片8直面齐平。
本发明的主轴1两端分别设置有角接触轴承，与壳体2活动连接。
本发明的轴承的内侧装有密封圈，防止水溢出壳体2，排水口10布置在壳体2下侧，与壳体2固定连接且与壳体2内腔相通，起到排水的作用。
本发明的有益效果是：直面叶片沿轴向分布，弧形阻水器和隔离板配合，使叶片上端进水口按规律交替启闭，使水流在任意时刻只冲击叶片的正面，带动主轴转动。它不仅简化了水轮机叶片的设计降低制造成本，同时避免了水轮机轴向水推力的产生；通过水轮机小型化设计，可适用于分布式水资源的利用，一定程度上可提高水资源利用率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的外形装配图；
图3是本发明的叶片正视图。
图中：1-主轴、2-壳体，3-密封层，4-球轴承，5-分水槽，6-进水盘，7-弧形阻水器，8-叶片，9-隔离板，10-排水口，11-螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1，本发明包括主轴1、壳体2、分水槽5和进水盘6，分水槽5和进水盘6通过螺栓11固定连接，在分水槽5和进水盘6内部设置有相互连通的通水孔，且通水孔从上至下贯穿分水槽5，在分水槽5下端的出水口两侧分别安装有球轴承4。壳体2下端一侧设置有排水口10,同时壳体2内设置有上端敞口且三周封闭的U形凹槽，且与分水槽5下端设置下端敞口的U形凹槽固定连结构成圆筒状内腔，且在其之间设置有密封层3；在壳体2和分水槽5之间的圆筒状内腔内轴向安装主轴1，主轴1上安装有3片叶片8，3片叶片8互成120°分布，且沿轴向等距分布。叶片8外周与弧形阻水器7内表面粘结固定，且弧形阻水器的圆周角为240°，同时弧形阻水器7一端与叶片8齐平。弧形阻水器7外表面与分水槽5U形槽之间安装有球轴承4。叶片8两侧各布置有两片隔离板9，隔离板9通过套筒主轴1连接，且隔离板9弧形外表面与壳体2内上端敞口的U形凹槽内壁粘结。参阅图1至图3。
实施例2，本发明的分水槽5内等距离布置有相互交汇的三条水通道，，水通道从上至下贯通分水槽5,水通道分别将水引入三个独立工作空间。参阅图1至图3。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例3，本发明的进水盘（6）通过螺栓（11）连接和分水槽（5）配合使用，进水盘（6）内布置一条进水通道，且与分水槽（5）内水通道交汇点相同的进水通道。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例4，本发明的弧形阻水器7外表面与分水槽5U形槽之间安装有球轴承4，用于减少主轴转动时弧形阻水器7与分水槽5之间的摩擦力。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例5，本发明的进水盘（6）和分水槽（5）之间具有密封层，壳体2内设置有上端敞口且三周封闭的U形凹槽，且与分水槽5下端设置下端敞口的U形凹槽固定连结构成圆筒状内腔，且在其之间设置有密封层3，密封层3用于防止水的溢出，减少水的容积损失密封层用于防止水的溢出，减少水的容积损失。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例6，本发明的主轴（1）上布置有三片沿主轴方向等距分布的叶片（8），且为直面造型设计，同时与主轴1固定连接，3片叶片互成120°，同时沿轴向等距分布。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例7，本发明的隔离板9为扇形结构，通过套筒结构与主轴1连接，在装备时隔离板9与壳体2内上端敞口的U形凹槽内壁粘结；分水槽5下端U形凹槽内出水口两侧分别布置两片隔离板9，避免各出水口水流相互干扰，起到隔离作用，与叶片（8）有一定距离，起到隔离作用；每一片叶片（8）形成独立的空间，相互不影响。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例8，本发明的弧形阻水器7圆周角为240°，弧形阻水器通过套筒结构主轴1连接，且弧形阻水器7内壁与叶片8外周粘结固定，同时弧形阻水器7一端面与叶片8直面齐平，弧形阻水器（7）通过与球轴承（4）相接，随着主轴（1）转动过程中，交替启闭分水槽（5）内开出的三条水通道，达到阻水效果。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例9，本发明的主轴（1）两端分别设置有角接触轴承，与壳体（2）活动连接。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例10，本发明的轴承的内侧装有密封圈，防止水溢出壳体（2）。参阅图1至3，其余同上述实施例。
实施例11，本发明的轴承的内侧装有密封圈，防止水溢出壳体2，排水口10布置在壳体2下侧，与壳体2固定连接且与壳体2内腔相通，起到排水的作用。参阅图1至3，其余同上述实施例。
本发明工作过程：本发明采用3片叶片8沿主轴1等距离分布，且互成120°；弧形阻水器7圆周角为240°，弧形阻水器7内表面与叶片8外周粘结，且弧形阻水器7一端面与叶片8表面齐平粘结固定，当主轴1转动时叶片8以及弧形阻水器7同步转动；弧形阻水器7外侧表面与分水盘5下端凹槽内表面相互贴合，当弧形阻水器7转到分水盘5下端出水口时，可避免通水孔中水流的流出；在水轮机工作，第1片叶片位于第一个通水孔下端时，其余两个通水孔均被弧形阻水器7挡住，使水流只会冲击第1片叶片的正面，当第1片叶片转120°之后，第2个通水孔打开，此时另外2条通水孔均被弧形阻水器7挡住，当第,2片叶片转120°之后，第3个通水孔打开，此时另外2条通水孔均被弧形阻水器7挡住，依次循环，使水轮机在任意时刻均只有一个通水孔有水流冲击叶片；采用本发明一定程度上可避免水资源的浪费，同时采用直面叶片结构设计的特点避免了轴向水推力的产生，保证了水轮机的安全性以及减轻叶片造型设计带来的难度，以及降低其制造成本。

Claims (10)

1.一种直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：它包括主轴（1）、壳体（2）、分水槽（5）和进水盘（6），分水槽（5）和进水盘（6）通过螺栓（11）固定连接，在分水槽（5）和进水盘（6）内部设置有相互连通的通水孔，且通水孔从上至下贯穿分水槽（5），在分水槽（5）下端的出水口两侧分别安装有球轴承（4），壳体（2）下端一侧设置有排水口（10）,同时壳体（2）内设置有上端敞口且三周封闭的U形凹槽，且与分水槽（5）下端设置下端敞口的U形凹槽固定连结构成圆筒状内腔，且在其之间设置有密封层（3）；在壳体（2）和分水槽（5）之间的圆筒状内腔内轴向安装主轴（1），主轴（1）上安装有3片叶片（8），3片叶片（8）互成120°分布，且沿轴向等距分布，叶片（8）外周与弧形阻水器（7）内表面粘结固定，且弧形阻水器的圆周角为240°，同时弧形阻水器（7）一端与叶片（8）齐平，弧形阻水器（7）外表面与分水槽（5）U形槽之间安装有球轴承（4），叶片（8）两侧各布置有两片隔离板（9），隔离板（9）通过套筒主轴（1）连接，且隔离板（9）弧形外表面与壳体（2）内上端敞口的U形凹槽内壁粘结。
2.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述分水槽（5）内布置有相互交汇的三条水通道，水通道从上至下贯通分水槽（5）。
3.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述进水盘（6）内设置有通水孔，从上至下贯通进水盘（6），且与分水槽（5）内的通水孔交汇点相连通。
4.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述壳体（2）内设置有上端敞口且三周封闭的U形凹槽，且与分水槽（5）下端设置下端敞口的U形凹槽固定连结构成圆筒状内腔，且在其之间设置有密封层（3），密封层（3）用于防止水的溢出，减少水的容积损失。
5.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述弧形阻水器（7）外表面与分水槽（5）U形槽之间安装有球轴承（4），用于减少主轴转动时弧形阻水器（7）与分水槽（5）之间的摩擦力。
6.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述叶片（8）为直面造型设计，同时与主轴（1）固定连接，3片叶片互成120°，同时沿轴向等距分布。
7.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述隔离板（9）为扇形结构，通过套筒结构与主轴（1）连接，在装备时隔离板（9）与壳体（2）内上端敞口的U形凹槽内壁粘结；分水槽（5）下端U形凹槽内出水口两侧分别布置两片隔离板（9），避免各出水口水流相互干扰，起到隔离作用。
8.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述弧形阻水器（7）圆周角为240°，弧形阻水器通过套筒结构主轴（1）连接，且弧形阻水器（7）内壁与叶片（8）外周粘结固定，同时弧形阻水器（7）一端面与叶片（8）直面齐平。
9.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述主轴（1）两端分别设置有角接触轴承，与壳体（2）活动连接。
10.根据权利要求1所述直面叶片沿轴向分布式水轮机，其特征是：所述轴承的内侧装有密封圈，防止水溢出壳体（2），排水口（10）布置在壳体（2）下侧，与壳体（2）固定连接且与壳体（2）内腔相通，起到排水的作用。
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