CN209494655U - 一种高效水轮机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及水轮机技术领域，公开了一种高效水轮机，包括第一壳体和叶轮；所述第一壳体内竖向转动设有转轴，叶轮同轴固定在转轴上；叶轮外圆周上均匀间隔固设有多个叶片；第一壳体的侧面切向固定连接有进水管，第一壳体的底部开设有通孔，并且第一壳体的下方固定连接有蓄水仓；蓄水仓的下方设置有第二壳体，第二壳体的底部开设有泄放孔；转轴的下端伸入第二壳体内；转轮的外圆周上固设有多个导叶；第二壳体内导叶的上方竖向设置有多个喷水管，喷水管的另一端连接至蓄水仓的底部；转轮和叶轮的下方均设置有支撑件，支撑件同轴设置在转轴上。本高效水轮机对水资源的利用率高，充分利用流水的动能和势能转化为电能，转化率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及水轮机技术领域，特别是涉及一种高效水轮机。
背景技术
火力发电能源消耗多，而且能源转换率不高，燃烧中产生的粉尘对环境造成的污染大，导致现在火力发电受到限制。如今随着能源的紧缺和环保意识的提高，已在逐步关停一些耗能高产能低都火力发电站。因此利用水流、潮汐、风力等自然资源来发电，因此类自然资源可以循环利用且对环境没有污染，水力发电、潮汐发电、风力发电已成为现如今电站的主要发展的方向，但是由于潮汐和风力发电的发电效率低使得发展的速度受到限制，所以水力发电的发展越来越迅速。其中水轮机是水力发电的主要设备之一，水轮机将水流的冲击力转变为动力提供给发电机发电，是一种环保、清洁的获取电力的方式。但是在水力发电的发展中，也暴露出一定的缺陷：水流对叶轮的冲击力不够，水轮机对水流的动能利用率低，因此使得水轮机叶轮的转速较小，导致能量转化率低，即水轮机的发电效率低。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种高效水轮机，以解决现有技术中水轮机对水流动能的利用率低，从而使得水轮机的发电效率低的技术问题。
本实用新型采用的技术方案为：包括第一壳体和通过转轴水平安装在第一壳体内的叶轮；所述叶轮外圆周上均匀间隔固设有多个叶片；所述第一壳体的侧面切向固定连接有进水管，第一壳体的底部开设有通孔，并且第一壳体的下方对应通孔固定连接有蓄水仓；所述蓄水仓的下方与转轴同轴设置有第二壳体，第二壳体的底部开设有泄放孔；所述转轴的下端伸入第二壳体内，并通过转轴在第二壳体内安装有转轮；所述转轮的外圆周上均匀间隔固设有多个导叶，导叶的一端倾斜地设置在转轮的轮圈外壁上；所述第二壳体内导叶的上方竖向设置有多个喷水管，喷水管的另一端连接至蓄水仓的底部；所述转轮和叶轮的下方均设置有支撑件，支撑件同轴设置在转轴上。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述轮圈外同轴设置有外轮圈，外轮圈的内壁与导叶的另一端固定连接。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述喷水管设置有四个，喷水管的出口均匀间隔的排布在导叶的上方。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述叶片与对应的叶轮连接叶片处的切线的夹角为锐角。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述第二壳体的底部对应泄放孔固定连接有泄放管。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述泄放管为倒锥形，其大端与第二壳体连接。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述支撑件通过支撑柱固定，支撑柱的另一端固设在蓄水仓和泄放管的内壁上。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述支撑件通过支撑柱固定，支撑柱的另一端固设在蓄水仓或泄放管的内壁上。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述蓄水仓的纵截面为倒锥形。
进一步地作为高效水轮机的一个优选技术方案，所述叶轮包括圈体和固定设置在圈体内的支撑架，支撑架上同轴固定连接转轴。
本实用新型的有益效果是：
该高效水轮机上下重叠同轴的设置有叶轮和转轮，流水冲击叶轮的叶片带动转轴转动。而从叶轮上流下的水在蓄水仓内蓄积在其自重下势能增大，之后通过喷水管流下冲刷转轮，由于势能大，冲刷转轮的水压大，可以加快转轴的转速，提高水轮机的发电效率。从而提高了水流的利用率，充分利用水流的动能和重力势能，将能量转化为电能，提高能量转化率。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；
图2是图1中叶轮的俯视图(图中箭头为进水管中水流方向)；
图3是图1中转轮的俯视图；
图中：1、泄放管，2、转轮，3、第二壳体，4、喷水管，5、蓄水仓，6、第一壳体，7、转轴，8、叶轮，9、进水管，10、支撑件，11、支撑柱，12、叶片，13、支撑架，14、圈体，15、外轮圈，16、导叶，17、轮圈。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型提供了一种高效水轮机，包括第一壳体6和通过转轴7水平安装在第一壳体6内的叶轮8；具体的，所述第一壳体6内竖向转动设有转轴7，叶轮8同轴固定在转轴7上，并容置在第一壳体6内，可随着转轴7自由转动；所述叶轮8外圆周上均匀间隔固设有多个叶片12；所述叶片12与对应的叶轮8连接叶片12处的切线的夹角为锐角；如图2所示。具体的，叶轮8包括圈体14和固定设置在圈体14内的支撑架13，叶片12即固定设置在圈体14上，而支撑架13上固定设置有轴套，轴套内固定穿设有转轴7；转轴7的上端连接有发电机组；叶轮8在水流作用下，带动转轴7转动，即可使发电机组工作发电。所述第一壳体6的侧面切向固定连接有进水管9，进水管9中的水流切向进入第一壳体6内冲击叶片12，如图2所示。第一壳体6的底部开设有通孔，并且第一壳体6的下方对应通孔固定连接有蓄水仓5。冲刷叶轮8后流下的水在蓄水仓5内蓄积，蓄水仓5底部的压力在水自重的作用下加大；蓄水仓5的纵截面为倒锥形，可以提高蓄水的液面，增压效果更明显。所述蓄水仓5的下方与转轴7同轴设置有第二壳体3，第二壳体3的底部开设有泄放孔；所述转轴7的下端伸入第二壳体3内，并通过转轴7在第二壳体3内安装有转轮2；具体的，转轴7上固定连接有转轮2，转轮2容置在第二壳体3内，同样可随着转轴7自由转动；所述转轮2的外圆周上均匀间隔固设有多个导叶16，导叶16的一端倾斜地设置在转轮2的轮圈17外壁上，如图3所示。所述第二壳体3内导叶16的上方竖向设置有多个喷水管4，喷水管4的另一端连接至蓄水仓5的底部。蓄水仓5中的加压水从喷水管4中喷出，冲刷导叶16，带动转轮2旋转，从而提高转轴7的转速用以发电，水流从第二壳体3底部的泄放孔内流出。转轮2和叶轮8的下方均设置有支撑件10，支撑件10同轴设置在转轴7上，支撑件10起支撑固定转轮2和叶轮8的作用，其通过支撑柱11固定，而支撑柱11的另一端固设在蓄水仓5和/或泄放管1的内壁上。
如图3所示，转轮2的结构与叶轮8相似，包括轮圈17和设置在轮圈17内的支撑架13，轮圈17外还同轴设置有外轮圈15，外轮圈15的内壁与导叶16的另一端固定连接。有效提高转轮2的刚度和强度，提高其使用寿命。
喷水管4设置有四个，喷水管4的出口均匀间隔的排布在导叶16的上方。喷水管4喷水，直接冲刷导叶16，带动转轮2旋转工作。同样的，喷水管4可以设置为对称的两个布置在导叶16上方。
第二壳体3的底部对应泄放孔固定连接有泄放管1，泄放管1为倒锥形，其大端与第二壳体3连接；泄放管1当然还可以设置为常用的直圆筒形；优选为倒锥形的泄放管1是因安装方便和泄流量较大的缘故。冲刷叶轮8、转轮2发电后，完成能量转化的流水从泄放管1内泄放，完成发电中能量转化的全部过程。
本实用新型的工作原理及有益效果是：
该高效水轮机上下重叠同轴的设置有叶轮8和转轮2，流水冲击叶轮8的叶片12带动转轴7转动，转轴7另一端(上端)连接发电机组，从而带动发电机组发电。关于转轴7与发电机组的连接方式是最常见的轴与轴之间通过联轴器或者法兰的连接，属于现有技术，是本领域技术人员的基本技能。其在已公开的专利一种立式混流式水轮发电机组结构(公开(公告)号CN201521122315.X，公开日20160810)中公开了上述连接方式：一种立式混流式水轮发电机组结构，包括发电机8’与水轮机10’且上下设置，发电机主轴4’与水轮机主轴5’通过法兰连接，水轮机主轴5’下部设有水导轴承6’，发电机主轴4’上端设有推力头1’，推力头1’下部的直径大于推力头1’上部的直径，推力头1’下部的外侧设有上导轴承2’，推力头1’下部的下侧设有推力轴承3’。
另外，一种水轮发电机(公开(公告)号CN201120556002.0，公开日20121010)中同样公开了上述转轴与发电机组的连接方式：一种水轮发电机，包括发电机1’、水轮机2’以及机坑城堡7’，所述发电机1’的主轴4’与水轮机2’的主轴5’之间设置有中间轴3’，所述中间轴3’分别与发电机1’的主轴4’和水轮机2’的主轴5’法兰联接；所述机坑城堡7’中部开设有用于检修的通道口6’。
上述中，从叶轮8上流下的水在蓄水仓5内蓄积在其自重下势能增大，之后通过喷水管4流下冲刷转轮2，由于势能大，冲刷转轮2的水压大，可以加快转轴7的转速，提高水轮机的发电效率。从而提高了水流的利用率，充分利用水流的动能和重力势能，将能量转化为电能，提高能量转化率。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本实用新型的较优实施例用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，当更不是限制本实用新型的专利范围；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；另外，将本实用新型的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高效水轮机，其特征在于，包括第一壳体和转动设于第一壳体内的叶轮；所述第一壳体内竖向转动设有转轴，叶轮同轴固定在转轴上；所述叶轮外圆周上均匀间隔固设有多个叶片；所述第一壳体的侧面切向固定连接有进水管，第一壳体的底部开设有通孔，并且第一壳体的下方对应通孔固定连接有蓄水仓；所述蓄水仓的下方与转轴同轴设置有第二壳体，第二壳体的底部开设有泄放孔；所述转轴的下端伸入第二壳体内，并固定连接有转轮，转轮设于第二壳体内；所述转轮的外圆周上均匀间隔固设有多个导叶，导叶的一端倾斜地设置在转轮的轮圈外壁上；所述第二壳体内导叶的上方竖向设置有多个喷水管，喷水管的另一端连接至蓄水仓的底部；所述转轮和叶轮的下方均设置有支撑件，支撑件同轴设置在转轴上。
2.根据权利要求1所述的高效水轮机，其特征在于，所述轮圈外同轴设置有外轮圈，外轮圈的内壁与导叶的另一端固定连接。
3.根据权利要求1所述的高效水轮机，其特征在于，所述喷水管设置有四个，喷水管的出口均匀间隔的排布在导叶的上方。
4.根据权利要求1所述的高效水轮机，其特征在于，所述叶片与对应的叶轮连接叶片处的切线的夹角为锐角。
5.根据权利要求1所述的高效水轮机，其特征在于，所述第二壳体的底部对应泄放孔固定连接有泄放管。
6.根据权利要求5所述的高效水轮机，其特征在于，所述泄放管为倒锥形，其大端与第二壳体连接。
7.根据权利要求5或6所述的高效水轮机，其特征在于，所述支撑件通过支撑柱固定，支撑柱的另一端固设在蓄水仓和泄放管的内壁上。
8.根据权利要求5或6所述的高效水轮机，其特征在于，所述支撑件通过支撑柱固定，支撑柱的另一端固设在蓄水仓或泄放管的内壁上。
9.根据权利要求1所述的高效水轮机，其特征在于，所述蓄水仓为倒锥形。
10.根据权利要求1所述的高效水轮机，其特征在于，所述叶轮包括圈体和固定设置在圈体内的支撑架，支撑架上同轴固定连接转轴。
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| CN112780479A (zh) * | 2021-02-06 | 2021-05-11 | 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 | 一种利用潮汐波浪发电的装置和发电方法 |
| CN113153605A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-23 | 王治岳 | 一种全流态多形转换双向复能水轮机 |
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