CN108730098B - 自动转换的双向竖井贯流式水轮机 - Google Patents

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Abstract

自动转换的双向竖井贯流式水轮机，转轮主轴的一端穿进竖井中，主轴的另一端连接到轴承座，轴承座的外部与支撑连接，定轮的外部与支撑连接，支撑与竖井连接；两个转轮的右边有一对右离合器，左边有一对左离合器，两边靠外的一半离合器可绕主轴转动；中间有定轮，定轮的两边各有一半不能转动的离合器；有两个转轮，转轮的两端面都有一半离合器，转轮的外圆绕轴线均布有螺旋叶片，一个转轮上是右螺旋叶片，一个转轮上是左螺旋叶片；转轮中间有与主轴配合的圆孔，转轮能绕主轴转动，能沿主轴的轴线滑动；右轴承座与左轴承座的端面都有传动机构，有离合器及行星轮系。

Description

自动转换的双向竖井贯流式水轮机
技术领域
本发明涉及贯流式水轮机，尤其是“自动转换的双向竖井贯流式水轮机”，属于流体机械，是一种双向贯流式水轮机，主要用潮汐发电。
背景技术
中国专利申请号：201310738718.6，“一种利用潮汐发电的双向贯流式水轮机”，包括正向进水流道、竖井、支撑架、双向 发电转轮、反向进水流道、发电机和增速器，其特征在于还包括前置等宽活动导叶和后置等宽活动导叶；前置等宽活动导叶设置在正向进水流道和双向发电转轮之间；后置等宽活动导叶设置在双向发电转轮与反向进水流道之间，这项专利申请采用前后对称等宽活动导叶，需要调节前置等宽活动导叶角度，导叶的控制及结构较复杂，用了一个转轮。中国专利申请号：200610057125.3 ，“可双向发电的对旋贯流式水轮机”，它含有两套沿水轮机中轴反向安装的转轮，所述两个转轮装有相同叶片数的S型叶片。本专利申请巧妙的使用了两个旋转方向相反的转轮，无需导叶，要安装S型叶片，但是总有一个转轮与主轴的旋转方向相反，会消耗掉一部分能量，如果作为导叶的轮子能静止效果会更好。
发明内容
为了完善贯流式水轮机系列，本发明力图提供一种自动转换的双向竖井贯流式水轮机，水分别从正反两个方向流入都能获得同样的发电效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：自动转换的双向竖井贯流式水轮机，转轮主轴的一端穿进竖井中，主轴的另一端连接到轴承座，定轮的外部与支撑连接，支撑与竖井连接；两个转轮的右边有一对右离合器，左边有一对左离合器，两边靠外的一半离合器可绕主轴转动；中间有定轮，定轮的两边各有一半不能转动的离合器；有两个转轮，转轮的两端面都有一半离合器，转轮的外圆绕轴线均布有螺旋叶片，一个转轮上是右螺旋叶片，一个转轮上是左螺旋叶片；转轮中间有与主轴配合的圆孔，转轮能绕主轴转动，能沿主轴的轴线滑动；螺旋叶片均布在转轮的圆周，螺旋叶片的数量大于1个，螺旋叶片以转轮的轴线为中心圆周均布。
右轴承座与左轴承座的端面都有传动机构，有离合器及行星轮系，中间有一个齿轮与主轴连接在一起并能同向旋转，为太阳轮；外圈有一个内齿轮与离合器连接在一起并可同向旋转，为齿圈；太阳轮与齿圈之间的齿轮，为行星轮；本行星轮系的特点是，齿圈能转动，太阳轮能转动，行星轮及轮架不能环绕转动。
自动转换的双向竖井贯流式水轮机，工作方法是，第一种流水方向，当竖井内的水从左边向右边流动时，作用在螺旋叶片上轴向分力推动二个转轮，沿主轴向右边滑动，使得左边的转轮与定轮右边的离合器啮合，使得右边的转轮与右边的离合器啮合；同时，流水在螺旋叶片上的切向分力推动转轮旋转，而左边的转轮是与定轮啮合被限定只能停止，右边的转轮与右边离合器啮合能够旋转；旋转的转轮通过离合器带动齿圈转动，齿圈带动行星轮，行星轮带动太阳轮，太阳轮与主轴作同向旋转，此时，左边的转轮起到不能转动的导叶作用，右边的转轮起驱动主轴的作用；第二种流水方向，当竖井内的水从右边向左边流动时，作用在螺旋叶片上轴向分力推动两个转轮，沿主轴向左边滑动，由于定轮、转轮、离合器及行星轮系，都是对称结构，所以第二种流水方向的工作方法同第一种流水方向的工作方法相同，只是水的换向使导叶与转轮自动的转换了，变成右边的转轮起到不能转动的导叶作用，左边的转轮起驱动主轴的作用，转轮主轴的一端穿进竖井中，将旋转力矩输出到竖井之内的发电机单元。
本发明的有益效果是，自动转换的双向竖井贯流式水轮机形状简单，过流通道的水力损失减少，能获得较好的水力性能，适合综合开发利用潮汐的低水头水力资源。采用了行星齿轮系，其传动的主要特点是体积小，承载能力大，工作平稳，提高了传动比，低转速的发电机体积大价格高，转速提高发电机的体积可缩小，对水库有限的空间能提高装机台数，降低制造成本。转轮上连接了离合器，能根据水流方向使导叶与转轮可自动转换。双向的、对称性的、静止的导轮能获得较大的能量环，提高发电的效率。只用了一套设备实现双流向发电。
附图说明
图1自动转换的双向竖井贯流式水轮机示意图。
图2转轮单元的示意图。
图3转轮的示意图。
图4除去转轮后传动机构示意图。
在图中，1.转轮、2.螺旋叶片、3.右离合器、4.左离合器、5.左轴承座、6.右轴承座、7.支撑、8.竖井、9.定轮。
具体实施方式
在图中，自动转换的双向竖井贯流式水轮机，转轮1主轴的一端穿进竖井8中，主轴的另一端连接到右轴承座6，右轴承座6的外部与支撑7连接，左轴承座5的外部与支撑7连接，定轮9的外部与支撑7连接，支撑7与竖井8连接；两个转轮1的的右边有一对右离合器3，左边有一对左离合器4，两边靠外的一半离合器可绕主轴转动；中间有定轮9，定轮9的两边各有一半不能转动的离合器；有两个转轮1，转轮1的两端面都有一半离合器，转轮1的外圆绕轴线均布有螺旋叶片2，一个转轮1上是右螺旋叶片2，一个转轮1上是左螺旋叶片2；转轮1中间有与主轴配合的圆孔，转轮1能绕主轴转动，能沿主轴的轴线滑动；螺旋叶片2均布在转轮1的圆周，螺旋叶片2的数量大于1个，螺旋叶片2以转轮1的轴线为中心圆周均布。
右轴承座6与左轴承座5的端面都有传动机构，有离合器及行星轮系，中间有一个齿轮与主轴连接在一起并能同向旋转，为太阳轮；外圈有一个内齿轮与离合器连接在一起并可同向旋转，为齿圈；太阳轮与齿圈之间的齿轮，为行星轮；本行星轮系的特点是，齿圈能转动，太阳轮能转动，行星轮及轮架不能环绕转动。
导叶与转轮1可自动转换的贯流式水轮机，工作方法是，第一种流水方向，当竖井8内的水从左边向右边流动时，作用在螺旋叶片2上轴向分力推动二个转轮1，沿主轴向右边滑动，使得左边的转轮1与定轮9右边的离合器啮合，使得右边的转轮1与右边的离合器啮合；同时，流水在螺旋叶片2上的切向分力推动转轮1旋转，而左边的转轮1是与定轮9啮合被限定只能停止，右边的转轮1与右边离合器啮合能够旋转；旋转的转轮1通过离合器带动齿圈转动，齿圈带动行星轮，行星轮带动太阳轮，太阳轮与主轴作同向旋转，此时，左边的转轮1起到不能转动的导叶作用，右边的转轮1起驱动主轴的作用；第二种流水方向，当竖井8内的水从右边向左边流动时，作用在螺旋叶片2上轴向分力推动两个转轮1，沿主轴向左边滑动，由于定轮9、转轮1、离合器及行星轮系，都是对称结构，所以第二种流水方向的工作方法同第一种流水方向的工作方法相同，只是水的换向使导叶与转轮1自动的转换了，变成右边的转轮1起到不能转动的导叶作用，左边的转轮1起驱动主轴的作用。转轮1主轴的一端穿进竖井8中，将旋转力矩输出到竖井8之内的发电机单元。

Claims (2)

1.自动转换的双向竖井贯流式水轮机，有转轮，其特征是：转轮主轴的一端穿进竖井中，主轴的另一端连接到轴承座，定轮的外部与支撑连接，支撑与竖井连接；两个转轮的右边有一对右离合器，左边有一对左离合器，两边靠外的一半离合器可绕主轴转动；两个转轮的中间有定轮，定轮的两边各有一半不能转动的离合器；有两个转轮，转轮的两端面都有一半离合器，转轮的外圆绕轴线均布有螺旋叶片，一个转轮上是右螺旋叶片，一个转轮上是左螺旋叶片；转轮中间有与主轴配合的圆孔，转轮能绕主轴转动，能沿主轴的轴线滑动；
右轴承座与左轴承座的端面都有传动机构，有离合器及行星轮系，中间有一个齿轮与主轴连接在一起并能同向旋转，为太阳轮；外圈有一个内齿轮与离合器连接在一起并可同向旋转，为齿圈；太阳轮与齿圈之间的齿轮，为行星轮；本行星轮系的特点是，齿圈能转动，太阳轮能转动，行星轮及轮架不能环绕转动。
2.自动转换的双向竖井贯流式水轮机工作方法是：第一种流水方向，当竖井内的水从左边向右边流动时，作用在螺旋叶片上轴向分力推动二个转轮，沿主轴向右边滑动，使得左边的转轮与定轮左边的离合器啮合，使得右边的转轮与右边的离合器啮合；同时，流水在螺旋叶片上的切向分力推动转轮旋转，而左边的转轮是与定轮啮合被限定只能停止，右边的转轮与右边离合器啮合能够旋转；旋转的转轮通过离合器带动齿圈转动，齿圈带动行星轮，行星轮带动太阳轮，太阳轮与主轴作同向旋转，此时，左边的转轮起到不能转动的导叶作用，右边的转轮起驱动主轴的作用；第二种流水方向，当竖井内的水从右边向左边流动时，作用在螺旋叶片上轴向分力推动两个转轮，沿主轴向左边滑动，由于定轮、转轮、离合器及行星轮系，都是对称结构，所以第二种流水方向的工作方法同第一种流水方向的工作方法相同，只是水的换向使导叶与转轮自动的转换了，变成右边的转轮起到不能转动的导叶作用，左边的转轮起驱动主轴的作用，转轮主轴的一端穿进竖井中，将旋转力矩输出到竖井之内的发电机单元。
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