CN106762334A - 一种超低水头滚流式水轮机 - Google Patents

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    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

本发明涉及水力发电设备领域，目的是提供一种水力转换效率高且尤其适合用于低水头水力发电设备配套的超低水头滚流式水轮机。本发明所采用的技术方案是：一种超低水头滚流式水轮机，包括设置在机架上的滚筒和由滚筒驱动的传动轴。滚筒的一侧设置进水仓且在该侧的下部设置弧形的导流板，导流板与进水仓连接。滚筒的周面上均匀设置若干活动叶片，活动叶片由支撑架和叶片主体构成，叶片主体远离滚筒一侧的边沿与支撑架铰接。活动叶片上还设置有限位件，限位件在叶片主体受到水流冲击时防止叶片主体过度翻转，使叶片主体的宽度方向与滚筒的径向一致。本发明结构简单、稳定且水力转换效率高。

Description

一种超低水头滚流式水轮机
技术领域
本发明涉及水力发电设备领域，具体涉及一种超低水头滚流式水轮机。
背景技术
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。目前水力发电设备所配备的水轮机按水力转换方式主要分为反击式和冲击式两种，这两种水利转换方式均存在巨大的缺陷，不仅水资源消耗大且水力转换效率低，尤其是低水头更加明显。
现有的水轮机，其水轮在转动的过程中，一部分叶片受到水流冲击带动转轴转动做功，而另一部分叶片由于受到空气或水的阻力，不仅不能为转轴的转动提供动能，还会阻碍转轴的转动。这一直是本领域的一大难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水力转换效率高且尤其适合用于低水头水力发电设备配套的超低水头滚流式水轮机。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种超低水头滚流式水轮机，包括设置在机架上的滚筒和由滚筒驱动的传动轴。
所述滚筒的一侧设置进水仓且在该侧的下部设置弧形的导流板，所述导流板与进水仓连接。所述滚筒的周面上均匀设置若干活动叶片，所述活动叶片由支撑架和叶片主体构成，所述叶片主体远离滚筒一侧的边沿与支撑架铰接。所述活动叶片上还设置有限位件，所述限位件在叶片主体受到水流冲击时防止叶片主体过度翻转，使叶片主体的宽度方向与滚筒的径向一致。
优选的，所述相邻的两活动叶片之间的滚筒上还设置有贯通滚筒内外表面的透气口，所述透气口呈条形且沿滚筒的长度方向延伸，所述透气口处设置单向流通组件。所述单向流通组件包括橡胶封片和封片压紧架。所述橡胶封片的长度和宽度均大于透气口，所述橡胶封片通过由钢筋焊接构成的封片压紧架压在透气口处，所述封片压紧架与滚筒焊接。所述橡胶封片上还设置有多排透气孔，所述透气孔与透气口错开。
优选的，所述支撑架包括两根沿滚筒径向延伸的方形立杆，所述立杆面向水流来向的一侧的顶端设置连接耳，所述叶片主体通过穿设在连接耳处的铰接轴与支撑架铰接。所述限位件由位于两连接耳之间的立柱自身构成。
优选的，所述立柱的端部还设置有限位条。
优选的，所述传动轴通过多根沿传动轴径向延伸的加强杆固定在滚筒内部的中心。
优选的，所述滚筒的两端设置端板，所述端板上设置与滚筒内部连通的进气孔。
本发明的有益效果集中体现在:
1.本发明由于采用活动叶片，在滚筒转动的过程中，滚筒受到水流冲击的一侧的叶片主体在限位件的作用下保持与滚筒的径向一致，也就是处于关闭的状态，确保将水流的动能有效的转换成滚筒的动能。而未受到水流冲击一侧的叶片主体，受到空气阻力和活动叶片之间夹带的水的重力时自动翻转，使叶片主体处于打开的状态，从而减小了空气的阻力。同时，在活动叶片打开后，便于水排出，减轻了未受到水流冲击一侧的滚筒的重力，使得受到水流冲击的一侧和未受到水流冲击的另一侧形成更大的重力差，从而促进滚筒转动。因此，本发明极大的提高了水力的转化率。
2.通过优选设置的透气口和设置在透气口处的单向流通组件，使得水流在末端能更加顺畅的从两活动叶片之间排出，进一步提高了水力的转化率。具体来说，水在排出时下落的过程中，滚筒和两个活动叶片之间共同构成了一个暂时的真空区域，形成的气压差导致水在下落时速度较慢，再加上滚筒的转速较快。从而造成水无法及时排净，该部分水对活动叶片不仅没有冲击力，反而造成了一定的阻力。而本发明在形成上述真空区域时，滚筒内部的气体由于压力差的缘故顶开橡胶封片，依次经过透气口和透气孔后对真空区域进行补充，使得水能快速的排出。而在其他时候，水压迫橡胶封片，使橡胶封片紧贴在滚筒表面，同时透气口和透气孔为错开的，因此水又无法从滚筒外进入滚筒内部。
3.通过加强杆的设置，提高了滚筒与传动轴的结构强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A部放大图；
图3为橡胶封片的安装示意图；
图4为一种优选的活动叶片的结构示意图。
具体实施方式
结合图1-4所示的一种超低水头滚流式水轮机，包括设置在机架上的滚筒1和由滚筒1驱动的传动轴2。也就是所述的传动轴2位于滚筒1的轴向上并与滚筒1固定连接，所述传动轴2可以是贯穿滚筒1设置，所述传动轴2通过多根沿传动轴2径向延伸的加强杆15固定在滚筒1内部的中心。当然，也可以是在滚筒1的端部设置端板16，将传动轴2与端板16焊接。
所述滚筒1的一侧设置进水仓4且在该侧的下部设置弧形的导流板3，如图1所示，滚筒1的右侧设置进水仓4，右下侧设置导流板3。所述导流板3与进水仓4连接，水从进水仓4进入，沿着导流板3与滚筒1之间的工作腔行进，直到到达导流板3的末端，然后排出。所述滚筒1的周面上均匀设置若干活动叶片5，所述活动叶片5由支撑架6和叶片主体7构成，所述叶片主体7远离滚筒1一侧的边沿与支撑架6铰接。在图1中也就是位于上方的叶片主体7的上边沿与支撑架6铰接，位于下方的叶片主体7的下边沿与支撑架6铰接。所述活动叶片5上还设置有限位件，所述限位件在叶片主体7受到水流冲击时防止叶片主体7过度翻转，使叶片主体7的宽度方向与滚筒1的径向一致。
本发明由于采用活动叶片5，在滚筒1转动的过程中，滚筒1受到水流冲击的一侧，在图1中也就是右侧和右下侧的叶片主体7在限位件的作用下保持与滚筒1的径向一致，也就是处于关闭的状态，确保将水流的动能有效的转换成滚筒1的动能。而未受到水流冲击一侧，在图1中也就是左侧、上侧的叶片主体7，受到空气阻力和活动叶片5之间夹带的水的重力时自动翻转，使叶片主体7处于打开的状态，从而减小了空气的阻力。同时，在活动叶片5打开后，便于水排出，减轻了未受到水流冲击一侧的滚筒1的重力，使得受到水流冲击的一侧和未受到水流冲击的另一侧形成更大的重力差，从而促进滚筒1转动。因此，本发明极大的提高了水力的转化率。所述限位件的具体结构可以是一根限位销、限位片或具有一定长度的拉绳等。
为了进一步提高本发明的性能，结合图1-3所示，更好的做法还可以是所述相邻的两活动叶片5之间的滚筒1上还设置有贯通滚筒1内外表面的透气口8，所述透气口8呈条形且沿滚筒1的长度方向延伸，所述透气口8处设置单向流通组件。所述单向流通组件包括橡胶封片9和封片压紧架10。所述橡胶封片9的长度和宽度均大于透气口8，所述橡胶封片9通过由钢筋焊接构成的封片压紧架10压在透气口8处，也就是橡胶封片9卡接在封片压紧架10和滚筒1的表面之间，所述封片压紧架10与滚筒1焊接。所述橡胶封片9上还设置有多排透气孔11，所述透气孔11与透气口8错开。
通过优选设置的透气口8和设置在透气口8处的单向流通组件，使得水流在末端能更加顺畅的从两活动叶片5之间排出，进一步提高了水力的转化率。具体来说，水在排出时下落的过程中，滚筒1和两个活动叶片5之间共同构成了一个暂时的真空区域，形成的气压差导致水在下落时速度较慢，再加上滚筒1的转速较快。从而造成水无法及时排净，该部分水对活动叶片5不仅没有冲击力，反而造成了一定的阻力。而本发明在形成上述真空区域时，滚筒1内部的气体由于压力差的缘故顶开橡胶封片9，依次经过透气口8和透气孔11后对真空区域进行补充，使得水能快速的排出。而在其他时候，水压迫橡胶封片9，使橡胶封片9紧贴在滚筒1表面，同时透气口8和透气孔11为错开的，因此水又无法从滚筒1外进入滚筒1内部。
本发明的活动叶片5及限位件的具体结构较多，例如，如图4所示，所述支撑架6包括两根沿滚筒1径向延伸的方形立杆12，所述立杆12面向水流来向的一侧的顶端设置连接耳13，水流来侧也就是右侧，因此立杆12的右侧设置连接耳13，所述叶片主体7通过穿设在连接耳13处的铰接轴与支撑架6铰接。所述限位件由位于两连接耳13之间的立柱自身构成。当叶片主体7逆时针翻转时，受到立杆12的阻挡，无法过度翻转，保持与立杆12位于同一平面的状态，也就是与滚筒1径向一致的状态。更好的做法是，所述立柱的端部还设置有限位条14。限位条14的作用也是防止叶片主体7过度翻转，如活动叶片5转动到图1中右上和正右侧的位置时，防止叶片主体7翻转至支撑架6与水流来向相反的一侧。为了进一步提高本发明的稳定性及结构强度，最好在所述滚筒1的两端设置端板16，所述端板16上设置与滚筒1内部连通的进气孔17，在设置有端板16的情况下，进气孔17用于向滚筒1内补入空气。

Claims (6)

1.一种超低水头滚流式水轮机，包括设置在机架上的滚筒(1)和由滚筒(1)驱动的传动轴(2)；
其特征在于：所述滚筒(1)的一侧设置进水仓(4)且在该侧的下部设置弧形的导流板(3)，所述导流板(3)与进水仓(4)连接；所述滚筒(1)的周面上均匀设置若干活动叶片(5)，所述活动叶片(5)由支撑架(6)和叶片主体(7)构成，所述叶片主体(7)远离滚筒(1)一侧的边沿与支撑架(6)铰接；所述活动叶片(5)上还设置有限位件，所述限位件在叶片主体(7)受到水流冲击时防止叶片主体(7)过度翻转，使叶片主体(7)的宽度方向与滚筒(1)的径向一致。
2.根据权利要求1所述的超低水头滚流式水轮机，其特征在于：所述相邻的两活动叶片(5)之间的滚筒(1)上还设置有贯通滚筒(1)内外表面的透气口(8)，所述透气口(8)呈条形且沿滚筒(1)的长度方向延伸，所述透气口(8)处设置单向流通组件；所述单向流通组件包括橡胶封片(9)和封片压紧架(10)；所述橡胶封片(9)的长度和宽度均大于透气口(8)，所述橡胶封片(9)通过由钢筋焊接构成的封片压紧架(10)压在透气口(8)处，所述封片压紧架(10)与滚筒(1)焊接；所述橡胶封片(9)上还设置有多排透气孔(11)，所述透气孔(11)与透气口(8)错开。
3.根据权利要求2所述的超低水头滚流式水轮机，其特征在于：所述支撑架(6)包括两根沿滚筒(1)径向延伸的方形立杆(12)，所述立杆(12)面向水流来向的一侧的顶端设置连接耳(13)，所述叶片主体(7)通过穿设在连接耳(13)处的铰接轴与支撑架(6)铰接；所述限位件由位于两连接耳(13)之间的立柱自身构成。
4.根据权利要求3所述的超低水头滚流式水轮机，其特征在于：所述立柱的端部还设置有限位条(14)。
5.根据权利要求4所述的超低水头滚流式水轮机，其特征在于：所述传动轴(2)通过多根沿传动轴(2)径向延伸的加强杆(15)固定在滚筒(1)内部的中心。
6.根据权利要求5所述的超低水头滚流式水轮机，其特征在于：所述滚筒(1)的两端设置端板(16)，所述端板(16)上设置与滚筒(1)内部连通的进气孔(17)。
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