CN111894786A - 变径式波浪能发电机轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变径式波浪能发电机轮机，属于流体机械设备领域，本发明的轮机包括：转轮壳体，转轮壳体中部设有主轴，主轴侧壁连接第二转轮组，第二转轮组上部设第一转轮组，第一转轮组包括设置在第二转轮组上方的主轴上同轴连接第二转动套和第一转动套，第一转动套设于第二转动套上方，第一转动套两侧设有第一桨叶，第二转动套两侧设有第二桨叶，第二桨叶与第一桨叶端部通过连接件连接，第二转动套与主轴连接且可绕主轴旋转，第一转动套与主轴滑动连接且可绕主轴旋转，第一转动套与第二转动套之间设有弹簧件。本发明可实现叶轮直径随流体流速自调整，改善叶轮空化性能，降低叶片产生裂纹和断裂几率，保证流道内流量分配均匀提升水轮机效率。

Description

变径式波浪能发电机轮机

技术领域

本发明属于流体机械设备领域，具体涉及一种变径式波浪能发电机轮机。

背景技术

当今世界各国把开发水电放在了能源开发的优先位置。我国水能资源总量十分丰富，不仅有中、高水头资源，而且还有约0 .8～1 .0亿千瓦的低水头资源(含潮流能)，开发利用新能源特别是开发利用海洋能源发电具有极大的发展潜力。海流能发电是依靠海潮流的冲击力使水轮机高速旋转，然后带动发电机发电，不需要较高水头来创造初始压力，仅依靠海潮流的流速就能实现发电，其经济价值十分显著。水轮机叶轮作为海潮流发电机组最为关键的部件之一，叶轮的性能直接影响着整个机组的性能，叶轮通常在使用过程中会存在空蚀性能较差，叶片容易产生裂纹和断裂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶轮直径随流体流速自调整，有效改善叶轮空化性能，降低叶片产生裂纹和断裂几率，保证流道内流量分配均匀提升水轮机效率的变径式波浪能发电机轮机。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：变径式波浪能发电机轮机，包括：两端贯通的转轮壳体，转轮壳体中部设有同轴的主轴，主轴上端部延伸至转轮壳体外且与发电机连接，主轴侧壁环绕连接叶片形成第二转轮组，第二转轮组上部设第一转轮组，第一转轮组包括设置在第二转轮组上方的主轴上同轴连接第二转动套和第一转动套，第一转动套设于第二转动套上方，第一转动套两侧设有可上下摆动的第一桨叶，第二转动套两侧设有可上下摆动的第二桨叶，第二桨叶与第一桨叶端部通过连接件连接，第二转动套与主轴固定连接且可绕主轴旋转，第一转动套与主轴上下滑动连接且可绕主轴旋转，第一转动套与第二转动套之间设有弹簧件。

本申请在主轴上设置两组转轮组分别为第一转轮组和第二转轮组的方式，使主轴上的做功部件数量得到增加，在水流作用下水轮机的效率可以得到有效的提高，进一步对第一转轮组的设计使其转轮直径随流体流速自动调节，具体的，在水体从转轮壳体上部进入转轮壳体的流道内的过程中，向下流动的水体与第一桨叶、第二桨叶发生接触下促使第二转动套和第一转动套旋转并带动第一、二桨叶的旋转运动实现同步带动主轴旋转运动，流道内水体的流速较大具有较大水压的情况下其对第一桨叶形成一定的下压力促使弹性件产生压缩使第一转动套向下滑移，而第二转动套保持原水平高度位置，第一桨叶和第二桨叶的旋转直径随第一转动套的向下滑移实现旋转直径的扩大，两者之间的夹角缩小，而在水压较小的时候，弹性件向上推动第一转动套上移，扩大第一桨叶与第二桨叶之间的夹角，缩小第一桨叶、第二桨叶的旋转直径，实现在高水压状态下桨叶的旋转直径扩大，这样桨叶正反面的水压可得到较高的平衡减小两者的压差来提高桨叶的受力均匀度及减小桨叶背面压力较小出现空蚀的几率，且因离心作用部分水体甩向转轮壳体的流道内壁分化流道内的高压水流，在低水压状态下桨叶的旋转直径缩小实现扩大桨叶与转轮壳体的流道内壁距离，降低因离心作用导致转轮壳体内壁区域可能出现的空化对桨叶的空蚀率，相较于现有技术的桨叶，上述设计有效分化流道内的水体压力以及保持流道内流体分布均匀，有效避免桨叶出现裂纹或断裂且降低桨叶受空蚀影响，有效改善第一转轮组空化性能。

根据本发明一实施方式，转轮壳体两端部开口向外渐扩分别形成，转轮壳体上端部的渐扩段设有延伸环体，延伸环体上设有导流叶片，导流叶片上端部连接有机壳，机壳中部与主轴装配连接且连接处设轴承，机壳上部连接发电机，设计转轮壳体两端部形成向外渐扩状，使其两端形成喇叭状结构，提高转轮壳体进流口的聚能作用和出流效率，进而实现水体流通量的扩大及水轮机的输出功率提高发电机的发电效率，导流叶片的设计用于实现对进入转轮壳体的水体进行分流保证转轮壳体内的分流均匀并有效解决进流口水体堵塞的问题，另通过导流叶片实现转轮壳体与机壳的连接，发电机设于机壳内，实现发电机的固定安装，同时因电机工作产生的振动也可分化到各导流叶片上降低发电机振动。

根据本发明一实施方式，转轮壳体上端部具有渐扩段A，下端部具有渐扩段B，渐扩段A与渐扩段B的初始渐扩直径与转轮壳体内径相等，渐扩段A的渐扩直径与B的渐扩直径两者直径比为0.92-0.95:1，优选0.93:1，且渐扩段B高度方向长度为渐扩段A高度方向的2倍以上，优选2.3倍，两者之间高度方向尺寸的比值设计用于控制流道聚能范围及流道释能范围，上述渐扩段A、B的渐扩直径比值依据如下计算公式确定：C=2πC_uR；式中，C为流道内进出水环量分布；C_u流道水体流速速度的周向分量（m/s），R为流道半径，流道指转轮壳体内流道，渐扩段A、B的直径变化属于流道直径变化；通过上述计算公式确定渐扩段A的渐扩直径小于渐扩段B的渐扩直径，实现转轮壳体的流道进流端口的聚能效果得到有效提升同时扩大流道出流量，流道进流口聚能的水流向下流动并得到能量的释放促使第一、二转轮组高效做功，保持流道内流体水压降低空蚀产生几率，同时可减小转轮壳体流道进口端对出水端的环量分布影响。

根据本发明一实施方式，导流叶片绕转轮壳体轴线设置，环绕设置的导流叶片之间形成过流通道，现有技术中布设导流叶片的方式，流体在经过转轮壳体的进流口过程中会由于流量过大部分流体直接从转轮壳体上部流失或者在转轮壳体的进流端口出现水体堵塞降低进流效率，相较于现有技术，本申请将导流叶片环绕布设于转轮壳体进水口端部并留有过流通道，这样在水流从装置四周水平方向向转轮壳体中部流入过程中利用导流叶片对水流分流，经分流后的水体更易转向朝向下流动方向流动，提高进流效率，并且经过分流后转轮壳体内流到的流量分配均匀效果可得到有效提升。

根据本发明一实施方式，导流叶片一侧边宽度向另一对向侧边宽度渐缩，导流叶片较宽的一侧远离转轮壳体进流口设置，而导流叶片较窄一侧靠近转轮壳体进流口侧设置，导流叶片的侧面为弧面状，通过对导流叶片上述结构设计，目的在于使导流叶片之间的过流通道的过流量由小变大，进入过流通道内的流体的流量不断的扩大利于提高其流体流速进而提高其对第一转轮组和第二转轮组冲击力，提高两轮组的做功效率。

根据本发明一实施方式，导流叶片为板状，中部折弯处理，上端部板体与下端部板体平面垂直，导流叶片下部板体环绕转轮壳体轴线设置，水轮机外侧的水体在进入转轮壳体的过程中，经过导流叶片的分流，经过导流叶片下板体的水体由于靠近转轮壳体进水口沿着其进水口的渐扩段直接进入转轮壳体内并其流向改变，经过导流叶片上部板体的水体沿导流叶片中部折弯面的引导向下流动，提高导流叶片上部水体向下流向改变速度避免产生流体冲击，且导流叶片上部的流体流向向下的改变对其下部导流叶片进入的水体具有下压及向下引导作用，实现进入转轮壳体流体快速转变流向并有效解决转轮壳体进流口水体拥堵的问题。

根据本发明一实施方式，第一桨叶两端部均设有第二装配件，第二桨叶两端部均设有第二装配件，连接件两端部开设有与第二装配件连接的装配半通槽，第二装配件及连接件上开设有对应的装配孔用于安装连接销，第一转动套和第二转动套两侧均设有与第二装配件连接的第一装配件，且采用连接销连接。第一桨叶一端的第二装配件与第一转动套上的第一装配件连接，另一端部与连接件连接，连接均采用销轴连接，而第二转动套侧方同样设有第一装配件，第二桨叶一端部与第二转动套上的第一装配件连接，另一端部与连接件连接，通过上述连接方案实现第一桨叶和第二桨叶之间可相对产生形变，具体表现为两者之间的夹角的变化，控制两桨叶的旋转直径的变化，实现与流道内的流体接触，并在流体冲击的作用下旋转，同时在旋转过程中可分化流道内流体，使其在流道内均匀分布。

根据本发明一实施方式，转轮壳体出水端的主轴端部连接有弹头状的配重头，配重头直径渐缩表面连接有同轴且为环状的导流基件，导流基件外端向外弯曲形成弯曲弧面，该弧面与配重头外表面的弧面圆弧过度连接，导流基件截面呈喇叭口状，配重头端部设于导流基件内侧，且导流基件表面环绕均布导流孔。配重头的结构设计用于实现在主轴在旋转过程中重心稳定，降低主轴的轴晃动，提高主轴旋转做功效率，在配重头上设有导流基件用于增大配重头的重量提高其重心稳定作用，将导流基件的截面设计为喇叭开口状还设有的导流孔实现沿配重头流动的流体经过导流基件过程分流，分别沿导流基件环绕流动及通过导流孔流动，这样导流基件表面环绕流动的流体流向向四周发散性流动降低流体外流速率并对导流基件具有反向力可降低导流基件和配重头旋转过程中的晃动，即降低圆跳动量以提高主轴旋转效率提高发电效率，更为重要的是上述导流基件的设计合理的分化排出水体使部分流体沿导流基件向四周发散性流动有益于将部分流体甩至转轮壳体出口端边缘低压区，特别是流体中的水生物甩至转轮壳体出口端边缘低压区，提高水体中生物存活率，避免排出水体因离心作用过于集中于转轮壳体中部排出导致中部水体水压过高使水中生物受压过大而影响其存活率。

根据本发明一实施方式，转轮壳体出水端口连接出水辅助管，出水辅助管管体直径大于转轮壳体出水端直径，出水辅助管外侧壁环绕连接与其切线连接延伸箱体，延伸箱体端口设有水平面垂直的辅助出水口。出水辅助管的设计用于扩大导流基件侧方出流面积以降低出料通道水压，并且设计延伸箱体和辅助出水口的方式进一步释放水压且有益于提高中部的配重头旋转稳定性。

根据本发明一实施方式，弹簧件上下两端部分别与第一转动套、第二转动套连接，弹簧件为弹簧套其套接于主轴上，弹簧件的设计用于实现根据水压变化调节第一转动套相对主轴的上下移动来改变叶片的旋转直径，还需说明的是第一转动套和第二转动套均为轴承，第二转动套的轴承内圈与主轴固定连接，第一转动套的轴承内圈直径岛屿主轴，此为现有技术在此，不过多阐述。

根据本发明一实施方式，第一转动套两侧第一桨叶最大旋转直径小于转轮壳体最小内径，第一桨叶和第二桨叶的尺寸规格一致，弹簧件的压缩比为22%-28%，弹簧件压缩长度大于连接件长度，通过控制桨叶的最大旋转直径来避免其与转轮壳体内壁产生摩擦或难以旋转的问题，而弹簧件的压缩比的设计用于控制第一桨叶与第二桨叶之间的夹角范围避免两桨叶产生贴合或者两桨叶之间产生不必要的磨损。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：本申请在主轴上设置两组转轮组分别为第一转轮组和第二转轮组的方式，使主轴上的做功部件数量得到增加，在水流作用下水轮机的效率可以得到有效的提高，对第一转轮组的设计使其转轮直径随流体流速自动调节，相较于现有技术的桨叶，第一转轮组设计有效分化流道内的水体压力以及保持流道内流体分布均匀，有效避免桨叶出现裂纹或断裂且降低桨叶受空蚀影响。

附图说明

图1为变径式波浪能发电机轮机内部示意图；

图2为变径式波浪能发电机轮机另一方案的内部示意图；

图3为转轮壳体外部结构示意图；

图4为第一转轮组示意图；

图5为转轮壳体剖视图；

图6为导流基件正视图；

图7为导流基件结构示意图；

图8为导流叶片结构示意图；

图9为导流叶片另一结构示意图；

图10为连接件结构示意图；

图11为机壳结构示意图；

图12为第一桨叶、第二桨叶结构示意图；

图13为主轴在旋转状态下配重头端部对于水流冲击的受力情况；

图14为各组水轮机在相对流量箱的空化系数。

附图标号：10-主轴；11-机壳；12-导流叶片；13-配重头；20-转轮壳体；21-凸环；30-第一转轮组；31-第一转动套；32-第一桨叶；33-连接件；331-装配孔；332-装配半通槽；34-第二桨叶；35-第二转动套；36-第一装配件；37-第二装配件；40-导流基件；41-导流孔；50-出水辅助管；51-辅助出水口；52-延伸箱体；60-第二转轮组；A-渐扩段；B-出流段。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

参见附图1-12所示，变径式波浪能发电机轮机，包括：两端贯通的转轮壳体20，转轮壳体10中部设有同轴的主轴10，主轴10上端部延伸至转轮壳体20外且与发电机连接，主轴10侧壁环绕连接叶片形成第二转轮组60，第二转轮组60上部设第一转轮组30，第一转轮组30包括设置在第二转轮组60上方的主轴10上同轴连接第二转动套35和第一转动套31，第一转动套31设于第二转动套35上方，第一转动套31两侧设有可上下摆动的第一桨叶32，第二转动套35两侧设有可上下摆动的第二桨叶34，第二桨叶34与第一桨叶32端部通过连接件33连接，第二转动套35与主轴10固定连接且可绕主轴10旋转，第一转动套31与主轴10上下滑动连接且可绕主轴10旋转，第一转动套31与第二转动套35之间设有弹簧件。

本申请在主轴10上设置两组转轮组分别为第一转轮组30和第二转轮组60的方式，使主轴10上的做功部件数量得到增加，在水流作用下水轮机的效率可以得到有效的提高，进一步对第一转轮组30的设计使其转轮直径随流体流速自动调节，具体的，在水体从转轮壳体20上部进入转轮壳体20的流道内的过程中，向下流动的水体与第一桨叶32、第二桨叶34发生接触下促使第二转动套35和第一转动套31旋转并带动第一、二桨叶的旋转运动实现同步带动主轴10旋转运动，流道内水体的流速较大具有较大水压的情况下其对第一桨叶32形成一定的下压力促使弹性件产生压缩使第一转动套31向下滑移，而第二转动套35保持原水平高度位置，第一桨叶32和第二桨叶34的旋转直径随第一转动套31的向下滑移实现旋转直径的扩大，两者之间的夹角缩小，而在水压较小的时候，弹性件向上推动第一转动套31上移，扩大第一桨叶32与第二桨叶34之间的夹角，缩小第一桨叶32、第二桨叶34的旋转直径，实现在高水压状态下桨叶的旋转直径扩大，这样桨叶正反面的水压可得到较高的平衡减小两者的压差来提高桨叶的受力均匀度及减小桨叶背面压力较小出现空蚀的几率，且因离心作用部分水体甩向转轮壳体20的流道内壁分化流道内的高压水流，在低水压状态下桨叶的旋转直径缩小实现扩大桨叶与转轮壳体20的流道内壁距离，降低因离心作用导致转轮壳体20内壁区域可能出现的空化对桨叶的空蚀率，相较于现有技术的桨叶，上述设计有效分化流道内的水体压力以及保持流道内流体分布均匀，有效避免桨叶出现裂纹或断裂且降低桨叶受空蚀影响，有效改善第一转轮组30空化性能。

转轮壳体20两端部开口向外渐扩分别形成，转轮壳体20上端部的渐扩段设有延伸环体，延伸环体上设有导流叶片12，导流叶片12上端部连接有机壳11，机壳11中部与主轴10装配连接且连接处设轴承，机壳11上部连接发电机，设计转轮壳体20两端部形成向外渐扩状，使其两端形成喇叭状结构，提高转轮壳体20进流口的聚能作用和出流效率，进而实现水体流通量的扩大及水轮机的输出功率提高发电机的发电效率，导流叶片12的设计用于实现对进入转轮壳体20的水体进行分流保证转轮壳体20内的分流均匀并有效解决进流口水体堵塞的问题，另通过导流叶片12实现转轮壳体20与机壳11的连接，发电机设于机壳11内，实现发电机的固定安装，同时因电机工作产生的振动也可分化到各导流叶片12上降低发电机振动。

转轮壳体20上端部具有渐扩段A，下端部具有渐扩段B，渐扩段A与渐扩段B的初始渐扩直径与转轮壳体20内径相等，渐扩段A的渐扩直径与B的渐扩直径两者直径比为0.92-0.95:1。且渐扩段B高度方向长度为渐扩段A高度方向的2倍以上，优选2.3倍，两者之间高度方向尺寸的比值设计用于控制流道聚能范围及流道释能范围，上述渐扩段A、B的渐扩直径比值依据如下计算公式确定：C=2πC_uR；式中，C为流道内进出水环量分布；C_u流道水体流速速度的周向分量（m/s），R为流道半径，流道指转轮壳体20内流道，渐扩段A、B的直径变化属于流道直径变化，通过上述计算公式确定渐扩段A的渐扩直径小于渐扩段B的渐扩直径，实现转轮壳体20的流道进流端口的聚能效果得到有效提升同时扩大流道出流量，流道进流口聚能的水流向下流动并得到能量的释放促使第一、二转轮组高效做功，保持流道内流体水压降低空蚀产生几率，同时可减小转轮壳体20流道进口端对出水端的环量分布影响。

导流叶片12绕转轮壳体20轴线设置，环绕设置的导流叶片12之间形成过流通道，现有技术中布设导流叶片的方式，流体在经过转轮壳体20的进流口过程中会由于流量过大部分流体直接从转轮壳体20上部流失或者在转轮壳体20的进流端口出现水体堵塞降低进流效率，相较于现有技术，本申请将导流叶片12环绕布设于转轮壳体20进水口端部并留有过流通道，这样在水流从装置四周水平方向向转轮壳体20中部流入过程中利用导流叶片12对水流分流，经分流后的水体更易转向朝向下流动方向流动，提高进流效率，并且经过分流后转轮壳体20内流到的流量分配均匀效果可得到有效提升。

导流叶片12一侧边宽度向另一对向侧边宽度渐缩，导流叶片12较宽的一侧远离转轮壳体20进流口设置，而导流叶片12较窄一侧靠近转轮壳体20进流口侧设置，导流叶片12的侧面为弧面状，通过对导流叶片12上述结构设计，目的在于使导流叶片12之间的过流通道的过流量由小变大，进入过流通道内的流体的流量不断的扩大利于提高其流体流速进而提高其对第一转轮组30和第二转轮组60冲击力，提高两轮组的做功效率。

导流叶片12为板状，中部折弯处理，上端部板体与下端部板体平面垂直，导流叶片12下部板体环绕转轮壳体20轴线设置，水轮机外侧的水体在进入转轮壳体20的过程中，经过导流叶片12的分流，经过导流叶片12下板体的水体由于靠近转轮壳体20进水口沿着其进水口的渐扩段直接进入转轮壳体20内并其流向改变，经过导流叶片12上部板体的水体沿导流叶片12中部折弯面的引导向下流动，提高导流叶片12上部水体向下流向改变速度避免产生流体冲击，且导流叶片12上部的流体流向向下的改变对其下部导流叶片12进入的水体具有下压及向下引导作用，实现进入转轮壳体20流体快速转变流向并有效解决转轮壳体20进流口水体拥堵的问题。

第一桨叶32两端部均设有第二装配件37，第二桨叶34两端部均设有第二装配件37，连接件33两端部开设有与第二装配件37连接的装配半通槽332，第二装配件37及连接件33上开设有对应的装配孔331用于安装连接销，第一转动套31和第二转动套34两侧均设有与第二装配件37连接的第一装配件36，且采用连接销连接。第一桨叶32一端的第二装配件37与第一转动套31上的第一装配件36连接，另一端部与连接件33连接，连接均采用销轴连接，而第二转动套35侧方同样设有第一装配件36，第二桨叶34一端部与第二转动套35上的第一装配件36连接，另一端部与连接件33连接，通过上述连接方案实现第一桨叶32和第二桨叶34之间可相对产生形变，具体表现为两者之间的夹角的变化，控制两桨叶的旋转直径的变化，实现与流道内的流体接触，并在流体冲击的作用下旋转，同时在旋转过程中可分化流道内流体，使其在流道内均匀分布。

转轮壳体20出水端的主轴10端部连接有弹头状的配重头13，配重头13直径渐缩表面连接有同轴且为环状的导流基件40，导流基件40外端向外弯曲形成弯曲弧面，该弧面与配重头13外表面的弧面圆弧过度连接，导流基件40截面呈喇叭口状，配重头13端部设于导流基件40内侧，且导流基件40表面环绕均布导流孔41。配重头13的结构设计用于实现在主轴10在旋转过程中重心稳定，降低主轴10的轴晃动，提高主轴10旋转做功效率，在配重头13上设有导流基件40用于增大配重头13的重量提高其重心稳定作用，将导流基件40的截面设计为喇叭开口状还设有的导流孔41实现沿配重头13流动的流体经过导流基件40过程分流，分别沿导流基件40环绕流动及通过导流孔41流动，这样导流基件40表面环绕流动的流体流向向四周发散性流动降低流体外流速率并对导流基件40具有反向力可降低导流基件40和配重头13旋转过程中的晃动，即降低圆跳动量以提高主轴10旋转效率提高发电效率，更为重要的是上述导流基件40的设计合理的分化排出水体使部分流体沿导流基件40向四周发散性流动有益于将部分流体甩至转轮壳体20出口端边缘低压区，特别是流体中的水生物甩至转轮壳体20出口端边缘低压区，提高水体中生物存活率，避免排出水体因离心作用过于集中于转轮壳体20中部排出导致中部水体水压过高使水中生物受压过大而影响其存活率。

转轮壳体20出水端口连接出水辅助管50，出水辅助管50管体直径大于转轮壳体20出水端直径，出水辅助管50外侧壁环绕连接与其切线连接延伸箱体52，延伸箱体52端口设有水平面垂直的辅助出水口51。出水辅助管50的设计用于扩大导流基件40侧方出流面积以降低出料通道水压，并且设计延伸箱体52和辅助出水口51的方式进一步释放水压且有益于提高中部的配重头13旋转稳定性。

弹簧件上下两端部分别与第一转动套31、第二转动套35连接，弹簧件为弹簧套其套接于主轴10上，弹簧件的设计用于实现根据水压变化调节第一转动套31相对主轴10的上下移动来改变叶片的旋转直径，还需说明的是第一转动套31和第二转动套35均为轴承，第二转动套35的轴承内圈与主轴10固定连接，第一转动套31的轴承内圈直径岛屿主轴10，此为现有技术在此，不过多阐述。

第一转动套31两侧第一桨叶32最大旋转直径小于转轮壳体20最小内径，第一桨叶32和第二桨叶34的尺寸规格一致，弹簧件的压缩比为22%-28%，弹簧件压缩长度大于连接件33长度，通过控制桨叶的最大旋转直径来避免其与转轮壳体20内壁产生摩擦或难以旋转的问题，而弹簧件的压缩比的设计用于控制第一桨叶32与第二桨叶34之间的夹角范围避免两桨叶产生贴合或者两桨叶之间产生不必要的磨损。

本申请的变径式波浪能发电机轮机基本参数，参见表1所示，各工况数值效率参见表2所示。

表1 变径式波浪能发电机轮机基本参数

表2 各工况数值效率

工况	计算水头	单位流量	单位转速	效率
					最优工况	20m	1150L/s	120.5r/min	95.2%
额定工况	20m	1550L/s	125r/min	92.7%
					最大水头	20m	1100L/s	115r/min	94.1%

实施例2：

本实施例中的变径式波浪能发电机轮机中不设第一转轮组30，其余方案与实施例1的变径式波浪能发电机轮机方案相同。

实施例3：

本实施例中的变径式波浪能发电机轮机中拆除配重头13和导流基件40，其余方案与实施例1的变径式波浪能发电机轮机方案相同。

试验例1：

参见图13所示，分析了本申请的主轴10在旋转状态下配重头13端部对于水流冲击的受力情况，由图中内容可知导流基件40与配重头13连接处应力较为集中，而配重头13和导流基件40出流段受应力影响几乎没有，可见流体在经过配重头13和导流基件40过渡面的过程中由于产生了分流，部分流体通过导流孔41流程部分流体沿导流基件40流动向其四周流动，进而该处应力集中，但由图分析，压力梯度较为均匀，具有优秀的压力分布，故导流基件40与配重头13的设计可有效降低主轴晃动，降低主轴10在旋转过程中的圆跳动值，并分化出水口水压。

试验例2：

以实施例1-3的变径式波浪能发电机轮机和现有技术的水轮机进行空化率试验分析，现有水轮机型号为ZZ105-LH-300；四组水轮机的设计水头均为20m，额定流量均为60m³/s，额定转速180r/min，四组水轮机的空化系数参见图14所示，由图中内容可知，现有技术的水轮机的空化系数在不同的相对流量下均较高，而实施例1、3的水轮机空化系数极低，实施例2的水轮机空化系数相对实施例1、3的水轮机空化系数略高，其可能是实施例2中未设置第一转轮组30导致实施例2的水轮机空化系数升高，而实施例3的水轮机空化系数相对实施例1的水轮机空化系数略高的原因可能是由于配重头13和导流基件40的拆除导致水轮机空化系数上升。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.变径式波浪能发电机轮机，包括：两端贯通的转轮壳体（20），所述转轮壳体（10）中部设有同轴的主轴（10），所述主轴（10）上端部延伸至转轮壳体（20）外且与发电机连接，所述主轴（10）侧壁环绕连接叶片形成第二转轮组（60），其特征是：所述第二转轮组（60）上部设第一转轮组（30），所述第一转轮组（30）包括设置在第二转轮组（60）上方的主轴（10）上同轴连接第二转动套（35）和第一转动套（31），所述第一转动套（31）设于第二转动套（35）上方，所述第一转动套（31）两侧设有可上下摆动的第一桨叶（32），所述第二转动套（35）两侧设有可上下摆动的第二桨叶（34），所述第二桨叶（34）与第一桨叶（32）端部通过连接件（33）连接，所述第二转动套（35）与主轴（10）固定连接且可绕主轴（10）旋转，所述第一转动套（31）与主轴（10）上下滑动连接且可绕主轴（10）旋转，所述第一转动套（31）与第二转动套（35）之间设有弹簧件。

2.根据权利要求1所述的变径式波浪能发电机轮机，其特征是：所述转轮壳体（20）两端部开口向外渐扩分别形成，所述转轮壳体（20）上端部的渐扩段设有延伸环体，所述延伸环体上设有导流叶片（12），所述导流叶片（12）上端部连接有机壳（11），所述机壳（11）中部与主轴（10）装配连接且连接处设轴承，所述机壳（11）上部连接发电机。

3.根据权利要求2所述的变径式波浪能发电机轮机，其特征是：所述转轮壳体（20）上端部具有渐扩段A，下端部具有渐扩段B，所述渐扩段A与渐扩段B的初始渐扩直径与转轮壳体（20）内径相等，所述渐扩段A的渐扩直径与渐扩段B的渐扩直径两者直径比为0.92-0.95:1，所述渐扩段A、B的渐扩直径比值依据如下计算公式确定：C=2πC_uR；式中，C为流道内进出水环量分布；C_u流道水体流速速度的周向分量（m/s），R为流道半径。

4.根据权利要求1所述的变径式波浪能发电机轮机，其特征是：所述导流叶片（12）绕转轮壳体（20）轴线设置，环绕设置的导流叶片（12）之间形成过流通道；

优选的，所述导流叶片（12）一侧边宽度向另一对向侧边宽度渐缩；

优选的，所述导流叶片（12）为板状，中部折弯处理，上端部板体与下端部板体平面垂直。

5.根据权利要求1所述的变径式波浪能发电机轮机，其特征是：所述第一桨叶（32）两端部均设有第二装配件（37），所述第二桨叶（34）两端部均设有第二装配件（37），所述连接件（33）两端部开设有与第二装配件（37）连接的装配半通槽（332），所述第二装配件（37）及连接件（33）上开设有对应的装配孔（331）用于安装连接销，所述第一转动套（31）和第二转动套（34）两侧均设有与第二装配件（37）连接的第一装配件（36），且采用连接销连接。

6.根据权利要求1所述的变径式波浪能发电机轮机，其特征是：所述转轮壳体（20）出水端的主轴（10）端部连接有弹头状的配重头（13），所述配重头（13）直径渐缩表面连接有同轴且为环状的导流基件（40），所述导流基件（40）外端向外弯曲形成弯曲弧面，该弧面与配重头（13）外表面的弧面圆弧过度连接，所述导流基件（40）截面呈喇叭口状，所述配重头（13）端部设于导流基件（40）内侧，且所述导流基件（40）表面环绕均布导流孔（41）。

7.根据权利要求1所述的变径式波浪能发电机轮机，其特征是：所述转轮壳体（20）出水端口连接出水辅助管（50），所述出水辅助管（50）管体直径大于转轮壳体（20）出水端直径，

所述出水辅助管（50）外侧壁环绕连接与其切线连接延伸箱体（52），所述延伸箱体（52）端口设有水平面垂直的辅助出水口（51）。

8.根据权利要求1所述的变径式波浪能发电机轮机，其特征是：所述弹簧件上下两端部分别与第一转动套（31）、第二转动套（35）连接，所述弹簧件为弹簧套其套接于主轴（10）上。

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