CN112343748A - 一种水轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水轮机，它包括蜗壳和尾水管，尾水管安装于蜗壳的侧面，尾水管与蜗壳的内部相连通且构成水流通道，水流通道内设有转轮、若干块导叶、滤筒和轴杆，转轮、导叶和滤筒均与蜗壳转动连接，转轮和导叶均位于滤筒内，若干块导叶沿转轮的周向均匀分布于转轮的侧面，轴杆位于滤筒外，轴杆上设有刷板和与滤筒相匹配的驱动组件，刷板位于轴杆的一端且与轴杆固定连接，刷板上设有若干根与滤筒表面相接触的毛刷，驱动组件位于轴杆的另一端且与轴杆转动连接。本发明的有益效果是：延长使用寿命。

Description

一种水轮机

技术领域

本发明涉及水轮机相关技术领域，尤其是指一种水轮机。

背景技术

水轮机是将水流能转换成机械能的一种重要能量转换装置，它也是新能源利用中对于水利发电的重要核心机组。现有的水轮机主要包括蜗壳、尾水管、转轮和发电机，流动的水流从蜗壳的进水口流入经过盘旋加速后形成高压水流冲击转轮最后经尾水管排出，在此过程中带动转轮转动，然后通过传动轴驱使发电机转动发电。

但是现有技术中，水轮机的导叶和叶轮常常会受到水中泥沙、石子等杂质的冲击而受损，大大减小了水轮机的使用寿命，同时水轮机庞大，频繁拆卸检修对工作人员来说操作及其不便。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中水轮机使用寿命短的不足，提供了一种能延长使用寿命的水轮机。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水轮机，它包括蜗壳和尾水管，所述尾水管安装于蜗壳的侧面，所述尾水管与蜗壳的内部相连通且构成水流通道，所述水流通道内设有转轮、若干块导叶、滤筒和轴杆，所述转轮、导叶和滤筒均与蜗壳转动连接，所述转轮和导叶均位于滤筒内，若干块导叶沿转轮的周向均匀分布于转轮的侧面，所述轴杆位于滤筒外，所述轴杆上设有刷板和与滤筒相匹配的驱动组件，所述刷板位于轴杆的一端且与轴杆固定连接，所述刷板上设有若干根与滤筒表面相接触的毛刷，所述驱动组件位于轴杆的另一端且与轴杆转动连接。

尾水管安装于蜗壳的侧面，尾水管与蜗壳的内部相连通且构成水流通道，水流通道内设有转轮、若干块导叶、滤筒和轴杆，转轮、导叶和滤筒均与蜗壳转动连接，转轮和导叶均位于滤筒内，若干块导叶沿转轮的周向均匀分布于转轮的侧面，轴杆位于滤筒外，轴杆上设有刷板和与滤筒相匹配的驱动组件，刷板位于轴杆的一端且与轴杆固定连接，刷板上设有若干根与滤筒表面相接触的毛刷，驱动组件位于轴杆的另一端且与轴杆转动连接。蜗壳内含有杂质的水冲击驱动装置的同时进入水流通道冲击转轮使得转轮转动带动发电机发电，驱动装置旋转并带动滤筒旋转，使得轴杆上的毛刷能够清扫滤筒的整个表面，以清除被滤筒阻挡在外的杂质，这样设计有利于防止杂质冲击导叶和转轮的同时，避免杂质吸附在滤筒上而阻挡水流，影响水轮机的正常工作，达到了能延长使用寿命的目的。

作为优选，驱动组件包括驱动叶轮和齿轮，驱动叶轮包括轴筒和若干块叶片，轴筒的内侧壁上设有滚珠轴承一，轴筒通过滚珠轴承一与轴杆转动连接，若干块叶片均匀分布于轴筒的外侧壁上，齿轮固定连接于轴筒的端部，齿轮与轴杆转动连接，滤筒上设有若干根沿滤筒周向均匀分布的与齿轮相啮合的齿条。蜗壳内的水流冲击驱动叶轮转动，从而带动齿轮转动，齿轮通过相啮合的齿条带动滤筒旋转，使得轴杆上的毛刷能够清扫滤筒的整个表面，清除被滤筒阻挡在外的杂质，避免杂质吸附在滤筒上而阻挡水流经过，过滤杂质、保护转轮和导叶的同时，保证了水轮机的正常运行。

作为优选，滤筒的两端均设有滚珠轴承二，滤筒通过滚珠轴承二与蜗壳转动连接。滚珠轴承二利于驱动叶轮在水流的冲击作用下转动的同时通过齿轮与若干根齿条啮合能够带动滤筒旋转。

作为优选，蜗壳的一侧设有顶盖，尾水管安装于蜗壳相对应的另一侧，顶盖上设有控制环组件，转轮上设有主轴，主轴依次贯穿顶盖和控制环组件与发电机连接。流动的水流从蜗壳的进水口流入经过盘旋加速后形成高压水流通过滤筒过滤后冲击转轮最后经尾水管排出，在此过程中带动转轮转动，然后通过主轴驱使发电机转动发电。

作为优选，转轮包括轮片、若干块转动叶片和转筒，轮片与蜗壳的一侧转动连接，主轴固定安装于轮片的一侧上且位于轮片的中心位置处，转动叶片位于轮片的另一侧上，若干块转动叶片以主轴为中心均匀分布于轮片的边缘处，轮片通过若干块转动叶片与转筒固定连接，导叶位于转动叶片和滤筒之间，转筒与蜗壳相对应的另一侧转动连接。高压水流通过滤筒过滤后冲击转动叶片，转动叶片带动轮片和转筒旋转，轮片通过主轴驱使发电机转动发电，很好地将水能转换成机械能，然后将机械能转换为电能。

作为优选，顶盖的一侧与控制环组件连接，顶盖的另一侧与蜗壳连接，蜗壳与顶盖连接的侧面中心位置处设有与轮片相匹配的通孔，顶盖与蜗壳连接的侧面上设有挡环，顶盖通过挡环与轮片转动连接，挡环的中心轴线与主轴的中心轴线为同一轴线，挡环的一端与顶盖固定连接，挡环的另一端设有若干个均匀分布的挤压囊，挤压囊的一端设有连接柱，挤压囊通过连接柱与挡环螺纹连接，挤压囊的另一端设有吸管，吸管的一端与挤压囊固定连接，吸管的另一端设有吸孔，吸孔通过吸管与挤压囊的内部相连通，挤压囊所采用的材质为橡胶。转轮上的轮片与蜗壳之间存在转动间隙，水流通过转动间隙渗入到顶盖与轮片之间的间隙内，并从主轴与顶盖和控制环组件之间的间隙处渗出，此时挡环能够阻隔水流从轮片和顶盖之间的间隙内渗出，并将其引流至挡环与轮片转动连接的间隙内，转轮旋转使得挤压囊不停地交替进行挤压、释放来清除挡环与轮片转动连接间隙处的水流，防渗水效果好；挤压囊通过连接柱与挡环螺纹连接，便于挤压囊的更换，设计合理简单。

作为优选，轮片上设有挤压腔，挤压腔的形状为圆环形，挤压腔内设有两块环形挤压板，挤压腔的中心轴线和环形挤压板的中心轴线均与主轴的中心轴线为同一轴线，其中一块环形挤压板的直径小于另一块环形挤压板的直径，挤压囊位于两块环形挤压板之间，挤压腔的一侧设有与挡环相匹配的环形槽一，挤压腔相对应的另一侧设有与吸管相匹配的环形槽二，环形槽一与主轴均位于轮片的同一侧面上，环形槽二的底部设有若干个与吸孔相对应的矩形孔，挤压腔通过矩形孔与水流通道相连通。挡环将轮片和顶盖之间间隙内的水流引入至环形槽一、挤压腔和环形槽二内，转轮带动挤压囊在两块环形挤压板之间旋转，挤压囊不断地交替进行挤压、释放，挤压囊受到环形挤压板挤压时排尽内部空气，挤压囊得到释放时，内部产生负压，将环形槽一、挤压腔和环形槽二内的水自动吸入到挤压囊内，挤压囊再次受到环形挤压板挤压，挤压囊内的水通过矩形孔排出到水流通道内，最后从尾水管排出，从而将渗出的水排除干净，同时部分水流可直接通过矩形孔排出，大大提高了密封性。

作为优选，环形挤压板是由多个波浪型曲板依次首尾衔接而成，其中一块环形挤压板的一侧靠近另一块环形挤压板，且其另一侧远离环形挤压板，其中一块环形挤压板远离另一块环形挤压板的一侧与挤压腔的侧壁固定连接，其中一块环形挤压板凹陷部分的位置与另一块环形挤压板凹陷部分的位置一一相对应，且其凸起部分的位置与另一块环形挤压板凸起部分的位置一一相对应。这样设计有利于转轮带动挤压囊旋转过程中，挤压囊不断通过环形挤压板上的凹陷部分进行释放、凸起部分进行挤压，如此交替进行使得挤压囊不断地进行吸水、排水，设计合理简单。

作为优选，矩形孔的一端位于环形挤压板凹陷部分相对应的位置处，矩形孔的另一端位于环形挤压板凸起部分相对应的位置处。转轮带动挤压囊旋转过程中，当挤压囊从环形挤压板的凸起部分转到凹陷部分时，挤压囊逐渐受到挤压，使得其内部的水逐渐排出直至排尽，矩形孔位置的设计利于挤压囊在受到挤压过程中，其内部的水能够完全从矩形孔内排出，同时挤压囊内部形成真空；当挤压囊从环形挤压板的凹陷部分再次转到凸起部分时，挤压囊逐渐得到释放，内部产生的负压将水吸入到挤压囊内，再次进行排水，如此循环往复，防止水流渗出，大大提高了密封性。

作为优选，导叶的两端均设有转轴，导叶通过转轴与蜗壳转动连接，导叶的一端靠近顶盖，导叶的另一端远离顶盖，导叶靠近顶盖一端上的转轴贯穿顶盖与控制环组件连接。控制环组件控制导叶，使得导叶能够起到控制水流的效果。

本发明的有益效果是：有利于防止杂质冲击导叶和转轮的同时，避免杂质吸附在滤筒上而阻挡水流，影响水轮机的正常工作，延长使用寿命；防止水流渗出，大大提高了密封性；设计合理简单。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的结构放大图；

图3是转轮的结构示意图；

图4是图1中B处的结构放大图；

图5是图1中C处的结构放大图；

图6是图3中A-A的剖视图；

图7是图6中D处的结构放大图。

图中：1.蜗壳，2.尾水管，3.水流通道，4.转轮，5.导叶，6.滤筒，7.轴杆，8.刷板，9.驱动组件，10.毛刷，11.驱动叶轮，12.齿轮，13.轴筒，14.叶片，15.滚珠轴承一，16.齿条，17.滚珠轴承二，18.顶盖，19.控制环组件，20.主轴，21.轮片，22.转动叶片，23.转筒，24.通孔，25.挡环，26.挤压囊，27.连接柱，28.吸管，29.吸孔，30.挤压腔，31.环形挤压板，32.环形槽一，33.环形槽二，34.矩形孔，35.转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种水轮机，它包括蜗壳1和尾水管2，尾水管2安装于蜗壳1的侧面，尾水管2与蜗壳1的内部相连通且构成水流通道3，水流通道3内设有转轮4、若干块导叶5、滤筒6和轴杆7，转轮4、导叶5和滤筒6均与蜗壳1转动连接，转轮4和导叶5均位于滤筒6内，若干块导叶5沿转轮4的周向均匀分布于转轮4的侧面，轴杆7位于滤筒6外，轴杆7上设有刷板8和与滤筒6相匹配的驱动组件9，刷板8位于轴杆7的一端且与轴杆7固定连接，刷板8上设有若干根与滤筒6表面相接触的毛刷10，驱动组件9位于轴杆7的另一端且与轴杆7转动连接。

如图2所示，驱动组件9包括驱动叶轮11和齿轮12，驱动叶轮11包括轴筒13和若干块叶片14，轴筒13的内侧壁上设有滚珠轴承一15，轴筒13通过滚珠轴承一15与轴杆7转动连接，若干块叶片14均匀分布于轴筒13的外侧壁上，齿轮12固定连接于轴筒13的端部，齿轮12与轴杆7转动连接，滤筒6上设有若干根沿滤筒6周向均匀分布的与齿轮12相啮合的齿条16。

如图1和图2所示，滤筒6的两端均设有滚珠轴承二17，滤筒6通过滚珠轴承二17与蜗壳1转动连接。

如图1所示，蜗壳1的一侧设有顶盖18，尾水管2安装于蜗壳1相对应的另一侧，顶盖18上设有控制环组件19，转轮4上设有主轴20，主轴20依次贯穿顶盖18和控制环组件19与发电机连接。

如图1和图3所示，转轮4包括轮片21、若干块转动叶片22和转筒23，轮片21与蜗壳1的一侧转动连接，主轴20固定安装于轮片21的一侧上且位于轮片21的中心位置处，转动叶片22位于轮片21的另一侧上，若干块转动叶片22以主轴20为中心均匀分布于轮片21的边缘处，轮片21通过若干块转动叶片22与转筒23固定连接，导叶5位于转动叶片22和滤筒6之间，转筒23与蜗壳1相对应的另一侧转动连接。

如图1所示，顶盖18的一侧与控制环组件19连接，顶盖18的另一侧与蜗壳1连接，蜗壳1与顶盖18连接的侧面中心位置处设有与轮片21相匹配的通孔24，如图4和图5所示，顶盖18与蜗壳1连接的侧面上设有挡环25，顶盖18通过挡环25与轮片21转动连接，挡环25的中心轴线与主轴20的中心轴线为同一轴线，挡环25的一端与顶盖18固定连接，挡环25的另一端设有若干个均匀分布的挤压囊26，挤压囊26的一端设有连接柱27，挤压囊26通过连接柱27与挡环25螺纹连接，挤压囊26的另一端设有吸管28，吸管28的一端与挤压囊26固定连接，吸管28的另一端设有吸孔29，吸孔29通过吸管28与挤压囊26的内部相连通，挤压囊26所采用的材质为橡胶。

如图4、图5、图6和图7所示，轮片21上设有挤压腔30，挤压腔30的形状为圆环形，挤压腔30内设有两块环形挤压板31，挤压腔30的中心轴线和环形挤压板31的中心轴线均与主轴20的中心轴线为同一轴线，其中一块环形挤压板31的直径小于另一块环形挤压板31的直径，如图4和图5所示，挤压囊26位于两块环形挤压板31之间，挤压腔30的一侧设有与挡环25相匹配的环形槽一32，挤压腔30相对应的另一侧设有与吸管28相匹配的环形槽二33，环形槽一32与主轴20均位于轮片21的同一侧面上，如图5、图6和图7所示，环形槽二33的底部设有若干个与吸孔29相对应的矩形孔34，挤压腔30通过矩形孔34与水流通道3相连通。

如图6和图7所示，环形挤压板31是由多个波浪型曲板依次首尾衔接而成，其中一块环形挤压板31的一侧靠近另一块环形挤压板31，且其另一侧远离环形挤压板31，其中一块环形挤压板31远离另一块环形挤压板31的一侧与挤压腔30的侧壁固定连接，其中一块环形挤压板31凹陷部分的位置与另一块环形挤压板31凹陷部分的位置一一相对应，且其凸起部分的位置与另一块环形挤压板31凸起部分的位置一一相对应。

如图7所示，矩形孔34的一端位于环形挤压板31凹陷部分相对应的位置处，矩形孔34的另一端位于环形挤压板31凸起部分相对应的位置处。

如图1所示，导叶5的两端均设有转轴35，导叶5通过转轴35与蜗壳1转动连接，导叶5的一端靠近顶盖18，导叶5的另一端远离顶盖18，导叶5靠近顶盖18一端上的转轴35贯穿顶盖18与控制环组件19连接。

蜗壳1内含有杂质的水流经过盘旋加速后形成高压水流冲击驱动叶轮11转动，从而带动齿轮12转动，齿轮12通过相啮合的齿条16带动滤筒6旋转，使得轴杆7上的毛刷10能够清扫滤筒6的整个表面，清除被滤筒6阻挡在外的杂质，避免杂质吸附在滤筒6上造成堵塞而阻挡水流经过；高压水流通过滤筒6过滤后冲击转轮4，此时挡环25阻隔水流从轮片21和顶盖18之间的间隙内渗出，将间隙内的水流引入至环形槽一32、挤压腔30和环形槽二33内，转轮4带动挤压囊26旋转过程中，当挤压囊26从环形挤压板31的凸起部分转到凹陷部分时，挤压囊26逐渐受到挤压，使得其内部的水逐渐排出直至排尽，矩形孔34位置的设计利于挤压囊26在受到挤压过程中，其内部的水能够完全从矩形孔34内排出到水流通道3内，同时挤压囊26内部形成真空；当挤压囊26从环形挤压板31的凹陷部分再次转到凸起部分时，挤压囊26逐渐得到释放，内部产生的负压将水吸入到挤压囊26内，再次进行排水，如此循环往复，防止水流渗出，大大提高了密封性；最后水流通道3内的水经尾水管2排出，在此过程中带动转轮4转动，然后通过主轴20驱使发电机转动发电。

Claims (10)

1.一种水轮机，其特征是，包括蜗壳（1）和尾水管（2），所述尾水管（2）安装于蜗壳（1）的侧面，所述尾水管（2）与蜗壳（1）的内部相连通且构成水流通道（3），所述水流通道（3）内设有转轮（4）、若干块导叶（5）、滤筒（6）和轴杆（7），所述转轮（4）、导叶（5）和滤筒（6）均与蜗壳（1）转动连接，所述转轮（4）和导叶（5）均位于滤筒（6）内，若干块导叶（5）沿转轮（4）的周向均匀分布于转轮（4）的侧面，所述轴杆（7）位于滤筒（6）外，所述轴杆（7）上设有刷板（8）和与滤筒（6）相匹配的驱动组件（9），所述刷板（8）位于轴杆（7）的一端且与轴杆（7）固定连接，所述刷板（8）上设有若干根与滤筒（6）表面相接触的毛刷（10），所述驱动组件（9）位于轴杆（7）的另一端且与轴杆（7）转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种水轮机，其特征是，所述驱动组件（9）包括驱动叶轮（11）和齿轮（12），所述驱动叶轮（11）包括轴筒（13）和若干块叶片（14），所述轴筒（13）的内侧壁上设有滚珠轴承一（15），所述轴筒（13）通过滚珠轴承一（15）与轴杆（7）转动连接，若干块叶片（14）均匀分布于轴筒（13）的外侧壁上，所述齿轮（12）固定连接于轴筒（13）的端部，所述齿轮（12）与轴杆（7）转动连接，所述滤筒（6）上设有若干根沿滤筒（6）周向均匀分布的与齿轮（12）相啮合的齿条（16）。

3.根据权利要求2所述的一种水轮机，其特征是，所述滤筒（6）的两端均设有滚珠轴承二（17），所述滤筒（6）通过滚珠轴承二（17）与蜗壳（1）转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种水轮机，其特征是，所述蜗壳（1）的一侧设有顶盖（18），所述尾水管（2）安装于蜗壳（1）相对应的另一侧，所述顶盖（18）上设有控制环组件（19），所述转轮（4）上设有主轴（20），所述主轴（20）依次贯穿顶盖（18）和控制环组件（19）与发电机连接。

5.根据权利要求4所述的一种水轮机，其特征是，所述转轮（4）包括轮片（21）、若干块转动叶片（22）和转筒（23），所述轮片（21）与蜗壳（1）的一侧转动连接，所述主轴（20）固定安装于轮片（21）的一侧上且位于轮片（21）的中心位置处，所述转动叶片（22）位于轮片（21）的另一侧上，若干块转动叶片（22）以主轴（20）为中心均匀分布于轮片（21）的边缘处，所述轮片（21）通过若干块转动叶片（22）与转筒（23）固定连接，所述导叶（5）位于转动叶片（22）和滤筒（6）之间，所述转筒（23）与蜗壳（1）相对应的另一侧转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种水轮机，其特征是，所述顶盖（18）的一侧与控制环组件（19）连接，所述顶盖（18）的另一侧与蜗壳（1）连接，所述蜗壳（1）与顶盖（18）连接的侧面中心位置处设有与轮片（21）相匹配的通孔（24），所述顶盖（18）与蜗壳（1）连接的侧面上设有挡环（25），所述顶盖（18）通过挡环（25）与轮片（21）转动连接，所述挡环（25）的中心轴线与主轴（20）的中心轴线为同一轴线，所述挡环（25）的一端与顶盖（18）固定连接，所述挡环（25）的另一端设有若干个均匀分布的挤压囊（26），所述挤压囊（26）的一端设有连接柱（27），所述挤压囊（26）通过连接柱（27）与挡环（25）螺纹连接，所述挤压囊（26）的另一端设有吸管（28），所述吸管（28）的一端与挤压囊（26）固定连接，所述吸管（28）的另一端设有吸孔（29），所述吸孔（29）通过吸管（28）与挤压囊（26）的内部相连通，所述挤压囊（26）所采用的材质为橡胶。

7.根据权利要求6所述的一种水轮机，其特征是，所述轮片（21）上设有挤压腔（30），所述挤压腔（30）的形状为圆环形，所述挤压腔（30）内设有两块环形挤压板（31），所述挤压腔（30）的中心轴线和环形挤压板（31）的中心轴线均与主轴（20）的中心轴线为同一轴线，其中一块环形挤压板（31）的直径小于另一块环形挤压板（31）的直径，所述挤压囊（26）位于两块环形挤压板（31）之间，所述挤压腔（30）的一侧设有与挡环（25）相匹配的环形槽一（32），所述挤压腔（30）相对应的另一侧设有与吸管（28）相匹配的环形槽二（33），所述环形槽一（32）与主轴（20）均位于轮片（21）的同一侧面上，所述环形槽二（33）的底部设有若干个与吸孔（29）相对应的矩形孔（34），所述挤压腔（30）通过矩形孔（34）与水流通道（3）相连通。

8.根据权利要求7所述的一种水轮机，其特征是，所述环形挤压板（31）是由多个波浪型曲板依次首尾衔接而成，其中一块环形挤压板（31）的一侧靠近另一块环形挤压板（31），且其另一侧远离环形挤压板（31），其中一块环形挤压板（31）远离另一块环形挤压板（31）的一侧与挤压腔（30）的侧壁固定连接，其中一块环形挤压板（31）凹陷部分的位置与另一块环形挤压板（31）凹陷部分的位置一一相对应，且其凸起部分的位置与另一块环形挤压板（31）凸起部分的位置一一相对应。

9.根据权利要求8所述的一种水轮机，其特征是，所述矩形孔（34）的一端位于环形挤压板（31）凹陷部分相对应的位置处，所述矩形孔（34）的另一端位于环形挤压板（31）凸起部分相对应的位置处。

10.根据权利要求4所述的一种水轮机，其特征是，所述导叶（5）的两端均设有转轴（35），所述导叶（5）通过转轴（35）与蜗壳（1）转动连接，所述导叶（5）的一端靠近顶盖（18），所述导叶（5）的另一端远离顶盖（18），所述导叶（5）靠近顶盖（18）一端上的转轴（35）贯穿顶盖（18）与控制环组件（19）连接。

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