CN203892101U - 空腔无轴水自润滑水轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的空腔无轴水自润滑水轮机，包括叶片（2）、轴承座（4）、腔体（1）、端盖（3）、水室（5）及水轮机配重轮（10），腔体为中空结构，在腔体的外圆周上均布有叶片，腔体的两侧端由端盖密封，端盖上均设置有端盖轴，端盖轴分别与轴承座内的轴承连接，其中一侧的端盖轴上连接有水轮机配重轮（10），另一侧的端盖轴连接有水轮机主动轮（11），在轴承座内设置有用于水润滑的水室（5）。解决现有水轮机的动力托滞现象，可使水轮机大型化设计，有效提升水轮机的工作效率，实现利用超低水头发电的目的。

Description

空腔无轴水自润滑水轮机

技术领域

本实用新型属于水轮机技术领域，主要涉及的是一种空腔无轴水自润滑水轮机。适用于低水位发电站使用，尤其是在吊挂式水能发电站、舟桥式发电站、橡胶坝固堤水能发电站中使用。也可应用于潮汐发电。 

背景技术

水电是一种清洁能源，可再生，无污染，运用费用低，便用进行电力调节，有利于提高资源利用率和造就社会的综合效益。在地球传统能源日益紧张的情况下，利用水能进行发电是世界各国普遍优先考虑的能源之一。目前，各国对中高水头（水流落差在2米以上）水能资源的发电利用已较普遍，但对最为广阔的低水头（水流落差在0.5-2米）水能资源的利用却鲜有报道，究其原因，主要是低水头的水流流差低、压力小、动力性能差，致使水轮机、发电机的转速低、发电量小或无法发电，造成这些大量可利用的绿色能源被白白浪费掉。 

为此，本发明人已申请的“吊挂式水能发电站”专利、“舟桥式发电站”专利和“橡胶坝固堤水能发电站”专利较好的解决了不同环境下低水头发电量小或无法发电的问题，但是，现有发电设备所采用的水轮机——桨片有轴水轮机，中心为水轮机轴，在水轮机轴的圆周上通过连接件均布有叶片，由于这种结构的水轮机在使用时，水头会直接进入到水轮机中心轴上，水轮机旋转时叶片会兜起水而增加阻 

力，形成水轮机的动力托滞现象，影响水轮机的工作效率，制约了水轮机的大型化设计，目前主要在中水头领域使用。目前，能够在低水头使用的水轮机主要有申贯轴流式水轮机，由于其属封闭压力式运转，所以对水头流速压力仍有要求，当水头低于3米就很难启动，影响了低水头的发电利用。

发明内容

本实用新型的目的由此产生，提出一种空腔无轴水自润滑水轮机。解决现有水轮机的动力托滞现象，可使水轮机大型化设计，有效提升水轮机的工作效率，实现利用超低水头发电的目的。 

    本实用新型实现上述目的采取的技术方案是：一种空腔无轴水自润滑水轮机，包括叶片、轴承座，腔体、端盖、水室及水轮机配重轮，腔体为中空结构，在腔体的外圆周上均布有叶片，腔体的两侧端由端盖密封，端盖上均设置有端盖轴，端盖轴分别与轴承座内的轴承连接，其中一侧的端盖轴上连接有水轮机配重轮，另一侧的端盖轴连接有水轮机主动轮，在轴承座内设置有用于水润滑的水室。 

    本实用新型所述的叶片上部为折弯结构，折弯角度为15度。 

    本实用新型所述的轴承座内的轴承由上、下轴承支座固定，上、下轴承支座的底部均固定在机架上。 

    本实用新型在所述的轴承座上还设置有水位传感器和温度传感器。 

本实用新型在所述的轴承座上还设置有润滑备用水箱。 

本实用新型在所述水轮机主动轮外设置有齿轮罩。 

    本实用新型所述的腔体为多个，相邻的两个腔体通过连接器固定连接，两端腔体的外侧端盖，其中一侧的端盖轴上连接水轮机配重轮，另一侧的端盖轴连接水轮机主动轮。 

    本实用新型在所述的腔体上部设置有水斗。 

    本实用新型所述的水室设置在轴承座内的上、下轴承支座内，且上、下轴承支座内的水室为连通结构。 

 本实用新型和当前最低三米水头申贯轴流式水轮机型相比具有水头更低可以不失水能启动运转发电之优点。其原因是申贯轴流式水轮机叶片啄水方式不同属封闭压力式运转，所以对流速压力仍有要求水头再低就很难启动，要么就是失水能设计。而空腔无轴水自润滑水轮机叶片属横轴啄水，腔体外壁、叶片、端盖形成一个个水斗，只靠水流就能形成重力推进，空腔封闭内轮开放式水能流速，所以可以在0.5米至2米的低水头仍能启动，实现利用超低水头发电，水能资源动力百分之百的发挥效果。由于水轮机的腔体为中空密封结构，不会形成动力托滞现象。且腔体材料可采用轻质材料如铝、耐磨塑料、玻璃钢、炭纤维等制作，大大减轻了重量，方便于水轮机大型化设计。由于在轴承座设有水润滑机构，并设置有水位、轴承温度传感器警示系统，因此，保障了设备的安全运行。本实用新型在吊挂式水能发电站、橡胶坝固堤水能发电站、舟桥式发电站中应用，实现了在大江大河、激流、橡胶坝固堤内、橡胶坝翻垻水等低水头领域建站发电的可能。 

附图说明

 图1为本实用新型实施例1的结构示意图。 

 图2为图1的侧视图。 

 图3是本实用新型实施例2的结构示意图. 

    图中：1、腔体，2、叶片,3、端盖,4、轴承座,5、水室，6、进水管，7、排水管，8、排污口，9、机架，10、水轮机配重轮，11、齿轮罩，13、润滑备用水箱，14、水位传感器，15、温度传感器，16、增速器，17、发电机，18、水斗，19、连接器。

具体实施方式

结合附图，通过实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不局限以下实施例。 

实施例1 

如图1结合图2所示：本实施例所述的空腔无轴水自润滑水轮机适用于在吊挂式水能发电站和橡胶坝固堤水能发电站上使用。其主要由腔体1、叶片2、端盖3、轴承座4、水室5、机架9及水轮机配重轮10组成，腔体1为封闭的筒状空腔体，腔体的直径可根据水头高低确定。腔体材料可采用轻质材料代替轴体强度材料制作，如铝、塑、玻璃钢、碳纤维等材料，由此可减轻水轮机的重量。在腔体1的外圆周上均布有叶片2，叶片2与腔体1焊接连接，可采用大型同心校床上均衡焊接。为提高水轮机的工作效率，叶片2的上部设计为折弯结构，折弯角度为15度。腔体1的两侧端由端盖3通过螺栓紧固密封，在端盖上均设置有端盖轴，端盖轴分别与轴承座4内的轴承连接，轴承座4内的轴承由上、下轴承支座固定，上、下轴承支座的底部均固定在机架9上，由此，腔体1通过轴承座4固定支撑在机架9上。在轴承座4内的上、下轴承支座内均设置有水室5，该上下水室5为连通结构。在上水室上连接有进水管6，该进水管与水轮机外部的进水口处连通；在下水室上连接有排水管7。使用时，上水室内的水经过轴承后进入下水室内，然后由下水室上的排水管7排出，实现水润滑轴承。在下水室上还设置有排污口8，目的是方便及时排出下水室内的污物等。为了保证水轮机的正常运行，延长设备的使用寿命，在轴承座4上还设置有水位传感器14和温度传感器15，当水轮机出现异常情况时，能够及时报警，进行维护。水位传感器14和温度传感器15均采用的是公知产品，其报警方式也为常规的技术，在此不再赘述。在轴承座4上还设置有润滑备用水箱13作为备用润滑水使用。其中一侧的端盖轴上连接有水轮机配重轮10，即端盖轴经轴承座4与水轮机配重轮10连接，确保水轮机的平稳运转；另一侧的端盖轴连接有水轮机主动轮11，即端盖轴经轴承座4与水轮机主动轮11连接，实现动力输出。水轮机主动轮11通过增速器16将动力传递给发电机17，增速器16与另案申请专利。在水轮机主动轮11外设置有保护水轮机主动轮11的齿轮罩12。使用时，将水轮机机架9与吊挂式水能发电站的连系梁固定连接后，在吊挂升降系统和发、输、变电、自控系统的配合下就实现了在吊挂式水能发电站的水轮发电功能。去掉吊挂系统本实施例即可在橡胶坝固堤水能发电站使用。

实施例2 

如图3所示：本实施例所述的空腔无轴水自润滑水轮机适用于在舟桥式发电站上使用。其主要由腔体1、叶片2、端盖3、轴承座4、水室5、水轮机配重轮10、水斗18及连接器19组成，腔体1为封闭的筒状空腔体，腔体的直径可根据水头与舟体浮水面高低确定，腔体材料可采用轻质材料代替轴体强度材料制作，如铝、耐磨塑料、玻璃钢、碳纤维等材料，由此大大减轻了水轮机的重量。在腔体1的外圆周上均布有叶片2，当叶片为金属材料时，叶片2与腔体1可焊接连接，在大型同心校床上均衡焊接。当叶片为非金属材料时，可将其与腔体1制作为一体。为增加水轮机的工作效率，叶片2的上部设计为折弯结构，折弯角度为15度。腔体1的两侧端由端盖3通过螺栓紧固密封，在端盖上均设置有端盖轴，端盖轴分别与轴承座4内的连接，轴承可采用橡胶等非金属材料制作。轴承座4内的轴承由上、下轴承支座固定，上、下轴承支座的底部均固定在机架9上，由此，腔体1通过轴承座4固定支撑在机架9上。在轴承座4内的上、下轴承支座内均设置有水室5，该上下水室5为连通结构。在上水室上连接有进水管6，该进水管与水斗18处连接取水，在下水室上连接有排水管7。使用时，上水室内的水经过轴承后进入下水室内，然后由下水室上的排水管7排出，实现对轴承的水润滑。在下水室上还设置有排污口8，目的是方便及时排出下水室内的污物等。为了保证水轮机的正常运行，延长设备的使用寿命，在轴承座4上还设置有水位传感器14和温度传感器15，当水轮机出现异常情况时，能够及时报警，进行维护。水位传感器14和温度传感器15均采用的是公知产品，其报警方式也为常规的常规的技术，在此不再赘述。

    由于舟桥式发电站的水头长度相对较长，因此，腔体1可设计为多个，相邻的两个腔体1通过连接器19固定连接。两边端腔体1的外侧端盖，其中一侧的端盖轴上连接有水轮机配重轮10，即端盖轴经轴承座4与水轮机配重轮10连接，确保水轮机的平稳运转；另一侧的端盖轴连接有水轮机主动轮11，即端盖轴经轴承座4与水轮机主动轮11连接，实现动力输出。在腔体1的入水口部位还连接有水斗18，起引导水流是作用，使水头集中进入水轮机，水斗18固定在轴承座4上。水轮机主动轮11通过增速器16将动力传递给发电机17，增速器16与另案申请专利。在水轮机主动轮11外设置有保护水轮机主动轮11的齿轮罩12。使用时，轴承座安装在舟桥联接的滑动轨道上，滑动轨道与舟桥联接，配合进水斗，就实现了空腔无轴水自润滑水轮机在舟桥式发电站的水轮发电功能。 

Claims (9)

1.一种空腔无轴水自润滑水轮机，包括叶片（2）、轴承座（4），其特征是：还包括腔体（1）、端盖（3）、水室（5）及水轮机配重轮（10），腔体为中空结构，在腔体的外圆周上均布有叶片，腔体的两侧端由端盖密封，端盖上均设置有端盖轴，端盖轴分别与轴承座内的轴承连接，其中一侧的端盖轴上连接有水轮机配重轮（10），另一侧的端盖轴连接有水轮机主动轮（11），在轴承座内设置有用于水润滑的水室（5）。

2.根据权利要求1所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：所述的叶片（2）上部为折弯结构，折弯角度为15度。

3.根据权利要求1所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：所述的轴承座（4）内的轴承由上、下轴承支座固定，上、下轴承支座的底部均固定在机架（9）上。

4.根据权利要求1所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：在所述的轴承座（4）上还设置有水位传感器（14）和温度传感器（15）。

5.根据权利要求1所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：在所述的轴承座（4）上还设置有润滑备用水箱（13）。

6.根据权利要求1所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：在所述水轮机主动轮（11）外设置有齿轮罩（12）。

7.根据权利要求1所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：

所述的腔体（1）为多个，相邻的两个腔体通过连接器（19）固定连

接，腔体（1）两端的外侧端盖，其中一侧的端盖轴上连接水轮机配重轮（10），另一侧的端盖轴连接水轮机主动轮（11）。

8.根据权利要求1所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：在所述的腔体（1）上部设置有水斗（18）。

9.根据权利要求3所述的空腔无轴水自润滑水轮机，其特征是：所述的水室（5）设置在轴承座（4）内的上、下轴承支座内，且上、下轴承支座内的水室（5）为连通结构。