CN110500230B - 一种具有调节和更换功能的水轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有调节和更换功能的水轮机，包括调控室、进水管、蜗壳、发电装置、出水管和若干喷管，所述调控室内设有调节机构和更换机构，所述调节机构包括阀板、升降组件和清洁刷，所述升降组件包括支撑杆、第一电机、丝杆和套管，所述更换机构包括驱动组件、从动齿轮、转轴、第一轴承和连接杆，所述驱动组件包括第二电机和半齿轮，该具有调节和更换功能的水轮机，通过调节机构控制水的流量，防止叶轮超负荷运转，在阀板上升的同时还能清洁滤网，不仅如此，通过更换机构将滤网移动到调控室内的上方，便于对滤网进行更换和维修，提高了实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备领域，特别涉及一种具有调节和更换功能的水轮机。
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。
现有的水轮机在工作时，水中如果含有泥沙，冲刷叶轮时会对叶轮造成一定的损坏，如果安装滤网，滤网容易堵塞，而更换清理起来又十分麻烦，不仅如此，现有的水轮机难以控制水的流量，如果水流过大，会使叶轮超负荷运转，缩短叶轮的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有调节和更换功能的水轮机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有调节和更换功能的水轮机，包括调控室、进水管、蜗壳、发电装置、出水管和若干喷管，所述进水管穿过调控室与蜗壳连通，所述发电装置和喷管均设置在蜗壳内，所述喷管的一端与进水管连通，所述喷管的另一端朝向发电装置，所述出水管与蜗壳的下方连通，所述调控室内设有调节机构和更换机构，所述调控室的上方设有处理器，所述处理器内设有PLC；
所述调节机构包括阀板、升降组件和清洁刷，所述调控室的两侧均与进水管连通，所述阀板抵靠在调控室内的与进水管连通的一侧，所述阀板的两端与调控室的内壁密封连接，所述升降组件与阀板的上方连接，所述清洁刷固定在阀板上，所述调控室内设有滤网，所述滤网的两端和下方均设有卡槽，所述卡槽固定在调控室的内壁上，所述清洁刷的刷毛抵靠在滤网上，所述滤网的上方设有连接块；
所述更换机构包括驱动组件、从动齿轮、转轴、第一轴承和连接杆，所述连接块的下方设有插孔，所述第一轴承的外圈固定在阀板上，所述转轴与第一轴承的内圈固定连接，所述转轴竖向设置，所述连接杆的形状为L形，所述转轴的底端与连接杆的一端固定连接，所述连接杆的另一端与插孔正对设置，所述调控室的上方设有穿孔，所述转轴的顶端穿过穿孔与从动齿轮固定连接，所述从动齿轮与转轴同轴设置。
作为优选，为了驱动阀板升降，所述升降组件包括支撑杆、第一电机、丝杆和套管，所述第一电机通过支撑杆固定在调控室的上方，所述丝杆竖向设置，所述第一电机与丝杆的顶端传动连接，所述套管套设在丝杆的底端，所述套管与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹，所述套管与阀板的上方固定连接，所述调控室的上方设有通孔，所述套管穿过通孔，所述第一电机与PLC电连接。
作为优选，为了防止水从通孔与套管之间的缝隙内溢出，所述通孔内设有密封圈，所述套管通过密封圈与通孔的内壁密封连接。
作为优选，为了防止丝杆生锈，所述丝杆上涂有防腐镀锌层。
作为优选，为了驱动从动齿轮转动，所述驱动组件包括第二电机和半齿轮，所述第二电机固定在调控室的上方，所述第二电机与半齿轮传动连接，所述半齿轮与从动齿轮啮合，所述第二电机与PLC电连接。
作为优选，为了提高第二电机的驱动力，所述第二电机为伺服电机。
作为优选，为了减小半齿轮与从动齿轮之间的摩擦力，所述半齿轮上涂有润滑油。
作为优选，为了发电，所述发电装置包括叶轮、驱动轴、第二轴承和发电机，所述第二轴承的外圈固定在蜗壳的底部的中心处，所述驱动轴竖向设置，所述驱动轴的底端与第二轴承的内圈固定连接，所述叶轮固定在驱动轴上，所述叶轮与驱动轴同轴设置，所述发电机位于蜗壳的上方，所述驱动轴的顶端与发电机连接，所述喷管围绕驱动轴的轴线周向均匀分布。
作为优选，为了将滤网从调控室内取出，所述调控室的一侧的上方设有开口和密封盖，所述密封盖盖设在开口上。
作为优选，为了检测进水管内的水的流量，所述进水管内设有流量传感器，所述流量传感器与PLC电连接。
本发明的有益效果是，该具有调节和更换功能的水轮机，通过调节机构控制水的流量，防止叶轮超负荷运转，与现有的调节机构相比，该调节机构设计巧妙，在阀板上升的同时还能清洁滤网，不仅如此，通过更换机构将滤网移动到调控室内的上方，便于对滤网进行更换和维修，与现有的更换机构相比，该更换机构由升降组件驱动，节省了电力，提高了实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有调节和更换功能的水轮机的结构示意图；
图2是图1的A部放大图；
图3是本发明的具有调节和更换功能的水轮机的发电装置的俯视图；
图4是本发明的具有调节和更换功能的水轮机的驱动组件的结构示意图；；
图中：1.调控室，2.进水管，3.蜗壳，4.出水管，5.喷管，6.处理器，7.阀板，8.清洁刷，9.支撑杆，10.第一电机，11.丝杆，12.套管，13.密封盖，14.第二电机，15.半齿轮，16.从动齿轮，17.转轴，18.第一轴承，19.滤网，20.卡槽，21.叶轮，22.驱动轴，23.第二轴承，24.发电机，25.流量传感器，26.连接块，27.连接杆。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种具有调节和更换功能的水轮机，包括调控室1、进水管2、蜗壳3、发电装置、出水管4和若干喷管5，所述进水管2穿过调控室1与蜗壳3连通，所述发电装置和喷管5均设置在蜗壳3内，所述喷管5的一端与进水管2连通，所述喷管5的另一端朝向发电装置，所述出水管4与蜗壳3的下方连通，所述调控室1内设有调节机构和更换机构，所述调控室1的上方设有处理器6，所述处理器6内设有PLC；
PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
水从进水管2内流入，经过调控室1，再进入蜗壳3，被喷管5喷出，驱动发电装置工作，从而发电，最后水通过出水管4流出到蜗壳3外。
如图2所示，所述调节机构包括阀板7、升降组件和清洁刷8，所述调控室1的两侧均与进水管2连通，所述阀板7抵靠在调控室1内的与进水管2连通的一侧，所述阀板7的两端与调控室1的内壁密封连接，所述升降组件与阀板7的上方连接，所述清洁刷8固定在阀板7上，所述调控室1内设有滤网19，所述滤网19的两端和下方均设有卡槽20，所述卡槽20固定在调控室1的内壁上，所述清洁刷8的刷毛抵靠在滤网19上，所述滤网19的上方设有连接块26；
升降组件控制阀板7上升，从而调节水的流量，同时，阀板7上升带动清洁刷8移动，刷毛刷去滤网19上的垃圾，实现清洁滤网19的效果。
所述更换机构包括驱动组件、从动齿轮16、转轴17、第一轴承18和连接杆27，所述连接块26的下方设有插孔，所述第一轴承18的外圈固定在阀板7上，所述转轴17与第一轴承18的内圈固定连接，所述转轴17竖向设置，所述连接杆27的形状为L形，所述转轴17的底端与连接杆27的一端固定连接，所述连接杆27的另一端与插孔正对设置，所述调控室1的上方设有穿孔，所述转轴17的顶端穿过穿孔与从动齿轮16固定连接，所述从动齿轮16与转轴17同轴设置。
如需更换滤网19，则PLC控制驱动组件带动从动齿轮16转动，从动齿轮16通过转轴17带动连接杆27转动，使连接杆27对准插孔，升降组件再带动阀板7上升，连接杆27插入插孔，通过连接块26带动滤网19上升，然后用户再对滤网19进行更换，而平时如果不需要更换滤网19，则只需控制连接杆27转动，连接杆27远离连接块26，升降组件上升时滤网19就不会跟着移动。
作为优选，为了驱动阀板7升降，所述升降组件包括支撑杆9、第一电机10、丝杆11和套管12，所述第一电机10通过支撑杆9固定在调控室1的上方，所述丝杆11竖向设置，所述第一电机10与丝杆11的顶端传动连接，所述套管12套设在丝杆11的底端，所述套管12与丝杆11的连接处设有与丝杆11匹配的螺纹，所述套管12与阀板7的上方固定连接，所述调控室1的上方设有通孔，所述套管12穿过通孔，所述第一电机10与PLC电连接。
PLC控制第一电机10驱动丝杆11转动，带动套管12上升，从而使阀板7逐渐上升，水流的流量逐渐变大，由于转轴17通过第一轴承18与阀板7连接，转轴17穿过穿孔，可以限制套管12的移动方向，防止套管12跟着丝杆11转动。
作为优选，为了防止水从通孔与套管12之间的缝隙内溢出，所述通孔内设有密封圈，所述套管12通过密封圈与通孔的内壁密封连接。
作为优选，为了防止丝杆11生锈，所述丝杆11上涂有防腐镀锌层。
如图4所示，所述驱动组件包括第二电机14和半齿轮15，所述第二电机14固定在调控室1的上方，所述第二电机14与半齿轮15传动连接，所述半齿轮15与从动齿轮16啮合，所述第二电机14与PLC电连接。
PLC控制第二电机14驱动半齿轮15转动，从动齿轮16随之转动，通过转轴17带动连接杆27转动，升降组件带动阀板7上升，此时半齿轮15转动到没有齿的一侧朝向转轴17，以防升降组件带动阀板7下降时，半齿轮15卡住从动齿轮16。
作为优选，为了提高第二电机14的驱动力，所述第二电机14为伺服电机。
作为优选，为了减小半齿轮15与从动齿轮16之间的摩擦力，所述半齿轮15上涂有润滑油。
如图3所示，所述发电装置包括叶轮21、驱动轴22、第二轴承23和发电机24，所述第二轴承23的外圈固定在蜗壳3的底部的中心处，所述驱动轴22竖向设置，所述驱动轴22的底端与第二轴承23的内圈固定连接，所述叶轮21固定在驱动轴22上，所述叶轮21与驱动轴22同轴设置，所述发电机24位于蜗壳3的上方，所述驱动轴22的顶端与发电机24连接，所述喷管5围绕驱动轴22的轴线周向均匀分布。
进水管2内的水从喷管5内喷出，从各个角度喷向叶轮21，使叶轮21转动，带动驱动轴22转动，使发动机发电。
作为优选，为了将滤网19从调控室1内取出，所述调控室1的一侧的上方设有开口和密封盖13，所述密封盖13盖设在开口上。
用户将密封盖25打开，通过升降组件将滤网19移动到调控室1内的顶部，然后将连接块26从连接杆27上取下，将滤网19从开口内取出。
作为优选，为了检测进水管2内的水的流量，所述进水管2内设有流量传感器25，所述流量传感器25与PLC电连接。
流量传感器25检测进水管2内的水的流量，并发送信号给PLC，PLC收取信号后，根据流量控制阀板7上升的距离，从而实现调节流量的功能。
水从进水管2内流入，经过调控室1，PLC控制第一电机10驱动丝杆11转动，带动套管12上升，从而使阀板7逐渐上升，从而调节水流的流量，如需更换滤网19，则在阀板7向上移动之前，PLC控制第二电机14驱动半齿轮15转动，带动从动齿轮16转动，通过转轴17带动连接杆27转动，使连接杆27对准插孔，升降组件再带动阀板7上升，使连接杆27插入插孔，然后通过连接块26带动滤网19上升，用户再对滤网19进行更换。
与现有技术相比，该具有调节和更换功能的水轮机，通过调节机构控制水的流量，防止叶轮21超负荷运转，与现有的调节机构相比，该调节机构设计巧妙，在阀板7上升的同时还能清洁滤网19，不仅如此，通过更换机构将滤网19移动到调控室1内的上方，便于对滤网19进行更换和维修，与现有的更换机构相比，该更换机构由升降组件驱动，节省了电力，提高了实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种具有调节和更换功能的水轮机，包括调控室(1)、进水管(2)、蜗壳(3)、发电装置、出水管(4)和若干喷管(5)，所述进水管(2)穿过调控室(1)与蜗壳(3)连通，所述发电装置和喷管(5)均设置在蜗壳(3)内，所述喷管(5)的一端与进水管(2)连通，所述喷管(5)的另一端朝向发电装置，所述出水管(4)与蜗壳(3)的下方连通，其特征在于，所述调控室(1)内设有调节机构和更换机构，所述调控室(1)的上方设有处理器(6)，所述处理器(6)内设有PLC；
所述调节机构包括阀板(7)、升降组件和清洁刷(8)，所述调控室(1)的两侧均与进水管(2)连通，所述阀板(7)抵靠在调控室(1)内的与进水管(2)连通的一侧，所述阀板(7)的两端与调控室(1)的内壁密封连接，所述升降组件与阀板(7)的上方连接，所述清洁刷(8)固定在阀板(7)上，所述调控室(1)内设有滤网，所述滤网的两端和下方均设有卡槽(20)，所述卡槽(20)固定在调控室(1)的内壁上，所述清洁刷(8)的刷毛抵靠在滤网(19)上，所述滤网(19)的上方设有连接块(26)；
所述更换机构包括驱动组件、从动齿轮(16)、转轴(17)、第一轴承(18)和连接杆(27)，所述连接块(26)的下方设有插孔，所述第一轴承(18)的外圈固定在阀板(7)上，所述转轴(17)与第一轴承(18)的内圈固定连接，所述转轴(17)竖向设置，所述连接杆(27)的形状为L形，所述转轴(17)的底端与连接杆(27)的一端固定连接，所述连接杆(27)的另一端与插孔正对设置，所述调控室(1)的上方设有穿孔，所述转轴(17)的顶端穿过穿孔与从动齿轮(16)固定连接，所述从动齿轮(16)与转轴(17)同轴设置。
2.如权利要求1所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述升降组件包括支撑杆(9)、第一电机(10)、丝杆(11)和套管(12)，所述第一电机(10)通过支撑杆(9)固定在调控室(1)的上方，所述丝杆(11)竖向设置，所述第一电机(10)与丝杆(11)的顶端传动连接，所述套管(12)套设在丝杆(11)的底端，所述套管(12)与丝杆(11)的连接处设有与丝杆(11)匹配的螺纹，所述套管(12)与阀板(7)的上方固定连接，所述调控室(1)的上方设有通孔，所述套管(12)穿过通孔，所述第一电机(10)与PLC电连接。
3.如权利要求2所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述通孔内设有密封圈，所述套管(12)通过密封圈与通孔的内壁密封连接。
4.如权利要求2所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述丝杆(11)上涂有防腐镀锌层。
5.如权利要求1所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述驱动组件包括第二电机(14)和半齿轮(15)，所述第二电机(14)固定在调控室(1)的上方，所述第二电机(14)与半齿轮(15)传动连接，所述半齿轮(15)与从动齿轮(16)啮合，所述第二电机(14)与PLC电连接。
6.如权利要求5所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述第二电机(14)为伺服电机。
7.如权利要求5所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述半齿轮(15)上涂有润滑油。
8.如权利要求1所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述发电装置包括叶轮(21)、驱动轴(22)、第二轴承(23)和发电机(24)，所述第二轴承(23)的外圈固定在蜗壳(3)的底部的中心处，所述驱动轴(22)竖向设置，所述驱动轴(22)的底端与第二轴承(23)的内圈固定连接，所述叶轮(21)固定在驱动轴(22)上，所述叶轮(21)与驱动轴(22)同轴设置，所述发电机(24)位于蜗壳(3)的上方，所述驱动轴(22)的顶端与发电机(24)连接，所述喷管(5)围绕驱动轴(22)的轴线周向均匀分布。
9.如权利要求1所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述调控室(1)的一侧的上方设有开口和密封盖(13)，所述密封盖(13)盖设在开口上。
10.如权利要求1所述的具有调节和更换功能的水轮机，其特征在于，所述进水管(2)内设有流量传感器(25)，所述流量传感器(25)与PLC电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Pu Enliang Inventor after: Wu Jianping Inventor after: Kong Weikuan Inventor after: Bao Sarula Inventor before: Bao Sarula |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210107 Address after: 653100 No.4 Chuangye Road, Guanyinshan area, Hongta Industrial Park, Yuxi City, Yunnan Province Applicant after: YUNNAN YUXI HYDROELECTRIC POWER EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 024000 room 205, building 3, Dengta Road, Hongshan District, Chifeng City, Inner Mongolia Autonomous Region Applicant before: Bao Sarula |
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| GR01 | Patent grant | ||
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