CN210106057U - 河水自然驱动的双转轮组合水轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种河水自然驱动的双转轮组合水轮机，包括：基座；双转轮，所述双转轮可转动装设在所述基座上；增速器，所述增速器与所述双转轮旋转驱动连接；及发电机，所述发电机与所述增速器旋转驱动连接。相较于传统的单轮水轮机，水流流动冲刷双转轮，双转轮的受冲击面积更大，进而使双转轮能够高效转动；旋转动力传递给增速器，可进一步将水流的动能放大和增强，最终动力传递给发电机，使发电机的转速更高，因而可以产生更多的电能。由此，本技术方案的河水自然驱动的双转轮组合水轮机能够将水流的动能有效转化为电能，捕能能力强，可以大大提升发电效率。

Description

河水自然驱动的双转轮组合水轮机

技术领域

本实用新型涉及河水自然流动的水力发电设备技术领域，特别是涉及一种河水自然驱动的双转轮组合水轮机。

背景技术

现有河水自然流动发电的水轮机存在结构简单，效率低，如戈尔洛夫水轮机、Achard水轮机等，需要开发配套的导水装置，提高效率。河水单向流动，利用导水装置可适应河水自然流动变化及其流量较小时的水力发电需求，并提高水轮机的发电效率及控制性能。

实用新型内容

有必要提供一种河水自然驱动的双转轮组合水轮机，能够将较大流量的水能转换，结构简单，并可提高发电功率和效率。

其技术方案如下：

一种河水自然驱动的双转轮组合水轮机，包括外壳，设置在外壳内的双转轮，以及设置在双转轮上的增速器，其特征在于：所述双转轮分别利用主轴固定在外壳内，并竖立在水下基础上；所述双转轮包括叶片轴、叶轮盘和叶片，所述叶片轴套装在主轴上并采用键连接，所述叶片在径向方向上是弧线形状、在轴向方向上是螺旋形结构；所述增速器采用两对锥齿轮啮合传动；所述外壳上设置有进水口和出水口，所述双转轮设置于所述进水口与出水口之间。

上述河水自然驱动的双转轮组合水轮机主要由外壳、双转轮及增速器。使用时，外壳基座预先安装到沟渠、河道等预设的工作场地；紧接将双转轮安装到外壳基座上，并使双转轮与增速器以及发电机依次连接牢固。与传统的单转轮水轮机相比，双转轮水轮机过水流量大，稳定性高，可增大水冲击动能，使发电机产生更多的电能。由此，本技术方案的河水自然驱动的双转轮组合水轮机能够将较大流量的水流动能转化为电能，捕能能力强，结构简单，并可提高发电功率和效率。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在实施例中，所述增速器包括分别与所述主轴一一对应固定连接的两个主动轮、及与单转轴固定连接的两个从动轮，所述单转轴通过联轴器与发电机的轴固定连接。

在实施例中，所述双转轮的两根叶片轴上分别有间隔设置的叶轮盘，所述叶轮盘上设置有以叶片轴为轴心、且均匀分布的若干叶片，所述叶片相对设置或错位设置，所述叶片轴、叶轮盘与叶片整体焊接成型。

在实施例中，所述叶片在轴向方向上与中心轴线的夹角为α，α:15°～45°；圆弧状叶片的半径R₁与双转轮的半径R之比介于0.4～0.8之间，即R₁﹕R＝0.4～ 0.8；叶片的内切圆半径R₂与双转轮的半径R之比介于0.4～0.6之间，即R₂﹕ R＝0.4～0.6；叶片的圆弧圆心角为15°～45°，数量为18～36片(沿外圆周10°～ 20°角一片)，叶片的厚度为2mm～8mm。

在实施例中，所述外壳上设置有进水口，所述进水口沿竖直方向上分为3-8 通道；所述进水口通过导水机构引导水流冲击转轮间的通道，且转轮上叶轮盘间隔设置的通道数和导水机构进水口竖直方向上的通道数相等；所述导水机构呈V型，其临近双转轮的通道宽度略大于单个转轮的直径。

在实施例中，本专利采用双转轮，可拓展应用于多转轮机构，并在一定连接范围内不受转轮数目的限制。

在实施例中，所述转轴上还设置有平衡飞轮，使得河水自然驱动的双转轮组合水轮机的运转更加平稳。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机的结构示意图；

图2为图1中双转轮的结构示意图；

图3为图2所示双转轮的俯视结构示意图。

附图标记说明：

10、基座，20、双转轮，21、外壳，211、进水口，212、出水口，213、导水部，22、主轴，221、叶片轴，222、叶片，223、叶轮盘，30、增速器，31、主动轮，32、从动轮，33、转轴，34、联轴器，35、平衡飞轮，40、发电机， 50、隔板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1所示，为本申请一实施例展示的河水自然驱动的双转轮组合水轮机，包括外壳21，设置在外壳21内的双转轮20，以及设置在双转轮20上的增速器 30，其特征在于：所述双转轮20分别利用主轴22固定在外壳21内，并竖立在水下基础上；所述双转轮20包括叶片轴221、叶片222和叶轮盘223，所述叶片轴221套装在主轴22上并采用键连接，所述叶片222在径向方向上是弧线形状、在轴向方向上是螺旋形结构；所述增速器30采用两对锥齿轮啮合传动；所述外壳21上设置有进水口211和出水口212，所述双转轮20设置于所述进水口211与出水口212之间。

上述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机主要由外壳21的基座10、双转轮 20、增速器30以及发电机40构成。使用时，外壳21的基座10预先安装到沟渠、河道等预设的工作场地，用以充当设备的安装基础；紧接着将双转轮20可转动的安装到基座10上，并使双转轮20与增速器30以及发电机40依次连接牢固。如此，相较于传统的单转轮水轮机，双转轮20受到的水流冲击面积大，进而使双转轮20能够高效转动；旋转动力传递给增速器30，因水流的动能增大，可使发电机40产生更多的电能。由此，本技术方案河水自然驱动的双转轮组合水轮机的结构简单，能够将水流的动能有效转化为电能，并可提高发电功率和效率。

所述增速器30包括分别与所述主轴22一一对应固定连接的两个主动轮31、及与单转轴33固定连接的两个从动轮32，所述单转轴33通过联轴器34与发电机40的轴固定连接。

请继续参阅图2，一实施例中，所述双转轮20包括设置于所述基座10上的外壳21、设置于所述外壳21内的双转轮20，所述外壳21沿水流方向设置有进水口211和出水口212，所述双转轮20设置于所述进水口211与所述出水口212 之间。水流经进水口211流入外壳21，冲击双转轮20；所述双转轮20高效旋转，将水流的动能转换为发电机40的电能。与此同时，从出水口212流出的水流速度慢，不会对沟渠、河道的水下动、植物及其生态环境造成实质性影响。

进一步地，实施例中，所述双转轮20的两根叶片轴221上分别间隔设置有叶轮盘223，所述叶轮盘223上设置有以叶片轴221为轴心、且均匀分布的若干叶片222，所述叶片轴221、叶轮盘223与叶片222整体焊接成型。具体地，所述叶片222为螺旋形结构，所述双转轮20上的所述叶片222相对设置或错位设置。将两根叶片轴221上的叶片222相对设置或错位设置，可提高叶片222的捕能能力；叶片轴221上的叶片222采用螺旋形结构错位设置，叶片222沿叶片轴221的径向方向为弧线形的，沿轴向方向为螺旋形的，设置这种类型的叶片222能够大大提升能量转化效率，并减缓水流的冲击效应，减小振动，提高双转轮水轮机的运行平稳性和可靠性。

请继续参阅图2，可选地，主轴22通过键与叶片轴221相对固定连接，叶片轴221、叶片222和叶轮盘223三者焊接固定，以提升结构强度和使用寿命，并且当叶片222长时间使用发生锈蚀、损坏时，转轮能够进行整体更换或维修，而无需更换主轴22，增加了互换性，并使维修作业更加便捷。

此外，为确保叶片222的结构强度同时节省制造成本，其厚度设计为2mm～ 8mm，优选为5mm。

在另一可选实施例中，所述叶片222至少为十八片、并均沿所述叶片轴221 的轴向螺旋状设置，且至少所述十八片叶片222沿所述叶片轴221的周向间隔设置。具体地，叶片222的数量为18～36片(沿外圆周10°～20°角布置一片)。这样设置，使转轮22具有更多的叶片222参与捕能，提高水轮机的效率。

请参阅图3，较优选地，所述叶片222在轴向方向上与中心轴线的夹角为α，α:15°～45°；圆弧状叶片的半径R₁与转轮20的半径R之比介于0.4～0.8之间，即R₁﹕R＝0.4～0.8；叶片222的内切圆半径R₂与转轮20的半径R之比介于0.4～ 0.6之间，即R₂﹕R＝0.4～0.6；叶片222的圆弧圆心角为15°～45°，数量为18～ 36片(沿外圆周10°～20°角一片)，叶片222的厚度为2mm～8mm。

请继续参阅图2，进一步地，所述外壳21上位于所述进水口211处设置有隔板50，所述隔板50将进水口211沿竖直方向上分为3-8通道，且双转轮22 上由叶轮盘223间隔设置的通道数和进水口211竖直方向上的通道数相等，形成过流通道。过流通道能够将水流进行分流，充分利用水流动能冲击叶片222，提高转化效率，增加水轮机的动态稳定性。进一步，所述导水机构设置成V型，其临近双转轮的通道宽度略大于单个转轮22的直径，以充分利用水流冲击动能。

请继续参阅图1，此外，在上述任一实施例的基础上，所述增速器30包括与所述主轴22固定连接的主动轮31、及与所述转轴33固定连接的从动轮32。所述从动轮32的转轴33与发电机40的轴采用联轴器34连接，所述主动轮31 与所述从动轮32按照设计的传动比啮合传动。所述主动轮31驱动从动轮32旋转，使较低转速的主动轮31将转矩传递给从动轮32，从动轮32能够获得较高的转速，带动发电机40发电，所述增速器30简化了双转轮水轮机的结构，降低了制造成本，提高了发电效率。

进一步地，所述增速器30的两个主动轮31分别与双主轴22一一对应连接，所述两个从动轮32间隔安装在同一根转轴33上，主动轮31与从动轮32利用锥齿轮啮合传递动力。所述转轴33上的两个从动轮32设置具备足够的工作空间，其转动方向可避免发生干涉。所述联轴器34将转轴与发电机40的轴连接成整体，能够传递动力。

在其它实施例中，可将双转轮水轮机组合水轮机拓展到更多转轮组合的水轮机，主动轮31和从动轮32也随转轮数增加而增加，并在一定连接范围内不受转轮数的限制，这也是现有技术中的应用范围，都属于本申请的保护范围内。

为了保证河水自然驱动的双转轮组合水轮机在旋转时更加平稳，转轴33远离发电机40的一端还安装有平衡飞轮35，用以平衡转轴33的转动不平衡效应，提高机组运行的稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种河水自然驱动的双转轮组合水轮机，包括外壳，设置在外壳内的双转轮，以及设置在双转轮上的增速器，其特征在于：所述双转轮分别利用主轴固定在外壳内，并竖立在水下基础上；所述双转轮包括叶片轴、叶轮盘和叶片，所述叶片轴套装在主轴上并采用键连接，所述叶片在径向方向上是弧线形状、在轴向方向上是螺旋形结构；所述增速器采用两对锥齿轮啮合传动；所述外壳上设置有进水口和出水口，所述双转轮设置于所述进水口与出水口之间。

2.根据权利要求1所述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机，其特征在于：所述增速器包括分别与所述主轴一一对应固定连接的两个主动轮、及与单转轴固定连接的两个从动轮，所述单转轴通过联轴器与发电机的轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机，其特征在于：所述双转轮的两根叶片轴上分别有间隔设置的叶轮盘，所述叶轮盘上设置有以叶片轴为轴心、且均匀分布的若干叶片，所述叶片相对设置或错位设置，所述叶片轴、叶轮盘与叶片整体焊接成型。

4.根据权利要求1所述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机，其特征在于：所述叶片在轴向方向上与中心轴线的夹角为α，α:15°～45°；圆弧状叶片的半径R₁与转轮的半径R之比介于0.4～0.8之间，即R₁﹕R＝0.4～0.8；叶片的内切圆半径R₂与转轮的半径R之比介于0.4～0.6之间，即R₂﹕R＝0.4～0.6；叶片的圆弧圆心角为15°～45°，数量为18～36片，沿外圆周10°～20°角一片，叶片的厚度为2mm～8mm。

5.根据权利要求1所述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机，其特征在于：所述外壳上设置有进水口，所述进水口沿竖直方向上分为3-8通道；所述进水口通过导水机构引导水流冲击转轮间的通道，且转轮上叶轮盘间隔设置的通道数和导水机构进水口竖直方向上的通道数相等；所述导水机构呈V型，其临近双转轮的通道宽度略大于单个转轮的直径。

6.根据权利要求1所述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机，其特征在于：本水轮机采用的双转轮，可拓展应用于多转轮机构，并在一定连接范围内不受转轮数目的限制。

7.根据权利要求2所述的河水自然驱动的双转轮组合水轮机，其特征在于，所述单转轴上还设置有平衡飞轮，使得河水自然驱动的双转轮组合水轮机的运转更加平稳。

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