CN211524984U - 一种螺扇压能水轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺扇压能水轮机，包括进水舱、旋转舱和出水舱，旋转舱设置在进水舱和出水舱之间，旋转舱与进水舱和出水舱之间可旋转的密封连接，且进水舱和出水舱之间通过连接装置固定连接，进水舱包括进水舱体、第一固定座、进水管道、防水套和第一阀门，旋转舱包括上端连接体、第一主轴、旋转体和固定体，且固定体设置在旋转舱内。本实用新型的水流通过进水舱输送至旋转舱，水流便会流向环绕旋转体的中心轴线等角度分布的螺扇，水流会沿着螺扇的螺旋通道连续不断的压迫螺扇，因此螺扇会产生旋转扭矩，使得螺扇带动旋转体进行旋转，从而可以通过旋转体将旋转所产生的动能传输至发电机上，使得水压能量能够得到充分有效的利用。

Description

一种螺扇压能水轮机

技术领域

本实用新型属于水轮机技术领域，具体涉及一种螺扇压能水轮机。

背景技术

我国水能资源丰富，不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，在世界各国中均居第一位，未来随着能源结构的调整，水能作为一种可再生的新能源，取之不尽，用之不竭，水力发电前景广阔，因此发展水力发电就显得特别重要而紧迫。

水力发电是利用位于高处的河流、湖泊等水资源被运动至低处时所具有的能量，通过水轮机转换成机械能，再通过由水轮机所带动的发电机将机械能转换成电能，因此水轮机对于水力发电是至关重要的。

但是，目前水轮机技术因受传统理念的影响，不能对水流压力能量进行有效的利用，造成了水流压力能量的浪费。

实用新型内容

为了解决现有水轮机技术发展中存在的上述问题，本实用新型提供了一种螺扇压能水轮机。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种螺扇压能水轮机，包括：进水舱、旋转舱和出水舱，所述旋转舱设置在所述进水舱和所述出水舱之间，所述旋转舱与所述进水舱和所述出水舱之间可旋转的密封连接，且所述进水舱和所述出水舱之间通过连接装置固定连接，所述进水舱包括进水舱体、第一固定座、进水管道、防水套和第一阀门，所述旋转舱包括上端连接体、第一主轴、旋转体和固定体，且所述固定体设置在所述旋转舱内，其中，

所述进水舱体固定设置在所述第一固定座上，且所述进水管道设置在所述进水舱体上，所述进水管道与所述进水舱体连通，所述第一阀门设置于所述进水管道上，所述防水套设置在所述进水舱体；

所述第一主轴设置在所述上端连接体的上方，所述第一主轴穿过所述防水套，所述进水舱体的上壁与所述第一主轴通过轴承组的轴承内环与所述进水舱体相连，所述上端连接体设置在所述旋转体之上，且与所述旋转体连通，在所述上端连接体的侧壁上设置有若干通孔，所述进水舱体通过所述上端连接体的侧壁上的通孔与所述旋转舱连通，所述第一固定座与所述上端连接体可旋转的密封连接，所述防水套与所述上端连接体可旋转的密封连接，所述防水套与所述进水舱体、所述第一主轴和所述上端连接体之间围绕成一空腔，所述旋转舱内设置有若干环绕所述旋转舱的中心轴线等角度分布的螺扇，所述螺扇沿所述旋转舱呈螺旋方式设置，且所述螺扇呈凹面，所述螺扇的外侧壁连接于所述旋转体的内壁上，所述螺扇的内侧壁连接于所述固定体的外壁上。

在本实用新型的一个实施例中，所述进水舱还包括第一气压阀，所述第一气压阀设置在所述进水舱体上，且所述第一气压阀连通至所述防水套、所述进水舱体和所述上端连接体之间围绕成的空腔。

在本实用新型的一个实施例中，所述固定体的上端为锥形分水体，且所述固定体设置有空腔。

在本实用新型的一个实施例中，所述固定体内壁上设置有内壁脊环。

在本实用新型的一个实施例中，所述出水舱包括出水舱体、空腔室、出水管道、第二阀门和第二固定座，所述旋转舱还包括第二主轴，其中，

所述出水舱体与所述旋转舱连通，所述第二固定座设置于所述出水舱体之上，所述第二固定座的内端面与所述旋转舱的侧壁密封连接，所述空腔室设置在所述出水舱体内，且所述第二主轴设置在所述旋转舱的下端，且所述第二主轴穿过所述空腔室并通过轴承组的轴承内环与所述出水舱体的底壁相连，所述出水管道与所述出水舱体连通，所述第二阀门设置于所述出水管道上。

在本实用新型的一个实施例中，所述出水舱还包括导气管和第三气压阀，所述第三气压阀通过所述导气管连通至所述空腔室。

在本实用新型的一个实施例中，所述连接装置包括连接体或者若干连接件，其中，所述连接体环绕所述旋转体且与所述旋转体的外壁组成容纳空气的腔室，所述若干连接件环绕所述旋转体呈等角度分布。

在本实用新型的一个实施例中，在所述连接体上设置有一第二气压阀。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一固定座和所述第二固定座之间通过所述连接体连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一固定座和所述第二固定座之间通过所述若干连接件连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型将具有一定压强的水流通过进水舱输送至旋转舱，具有一定压强的水流便会流向环绕旋转体的中心轴线等角度分布的螺扇，因每个螺扇均呈螺旋方式设置，具有一定压强的水流会沿着螺扇的螺旋通道连续不断的压迫螺扇，因此螺扇会产生旋转扭矩，使得螺扇带动旋转体进行旋转，从而可以通过旋转体将旋转所产生的动能传输至发电机上，使得水压能量能够得到充分有效的利用。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种螺扇压能水轮机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种螺扇压能水轮机的部分结构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种螺扇压能水轮机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1、图2和图3，图1是本实用新型实施例提供的一种螺扇压能水轮机的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的一种螺扇压能水轮机的部分结构的结构示意图。本实用新型实施例提供一种螺扇压能水轮机，包括进水舱10、旋转舱20和出水舱30，旋转舱20设置在进水舱10和出水舱 30之间，旋转舱20与进水舱10和出水舱30之间可旋转的密封连接，且进水舱10和出水舱30之间通过连接装置固定连接。

进水舱10用于将具有一定压强的水流输送至旋转舱20中。其中，进水舱10包括进水舱体101、第一固定座102、进水管道103、防水套104和第一阀门105，其中，进水舱体101固定设置在第一固定座102上，且进水舱体101 的上壁与第一主轴205通过轴承组60的轴承内环与进水舱体101相连，以使第一主轴205能够旋转，第一固定座102与上端连接体204通过密封圈50相连，则上端连接体204不仅可以旋转，同时因为第一固定座102与上端连接体204之间通过密封圈50密封，则不会有水流从第一固定座102与上端连接体204 之间流出，进水舱体101内的防水套104与上端连接体204密封连接，例如通过密封圈50进行连接，且进水管道103设置在进水舱体101上，进水管道103 与进水舱体101连通，进水舱体101通过上端连接体204的侧壁上的通孔206 与旋转舱20连通，则外部水流则可以通过进水管道103流入进水舱体101中，再通过进水舱体101流入旋转舱20中，另外第一阀门105设置于进水管道103上，用于控制水流的通断，在进水管道103的入水口还可以设置一法兰70，则可以实现与外部进水设备的连接。

旋转舱20包括旋转体201、固定体202、上端连接体204、设置在上端连接体204上方的第一主轴205，且固定体202设置在旋转舱20内，其中，旋转舱20设置于进水舱10的下方，上端连接体204设置在旋转体201之上，上端连接体204与旋转体201相互连通，同时在上端连接体204的侧壁上设置有若干通孔206，该通孔206用于与进水舱10相连通，则进水舱 10中的水流便可以通过通孔206流入到上端连接体204中，从而流入旋转体201中，且上端连接体204与进水舱10之间可旋转的密封连接，例如上端连接体204与进水舱10之间通过一密封圈50进行密封，则既可以保证密封作用，又不影响上端连接体204的旋转运动，密封圈50可以放置在密封座中，密封座固定放置在进水舱10上，密封圈50则直接与上端连接体 204相接触，从而实现密封作用，同时设置在上端连接体204上的第一主轴 205穿过进水舱10的上壁，且该第一主轴205通过轴承组的轴承内环与进水舱10的上壁相连，则当旋转舱20旋转时，而旋转舱20旋转所产生的动能便可以通过第一主轴205传输出去，例如传输至发电机进行发电。同时，在旋转舱20内设置有若干环绕旋转舱20的中心轴线等角度分布的螺扇203，螺扇203沿旋转舱20呈螺旋方式设置，即螺扇203沿旋转体201的顶端至底端成螺旋方式设置在旋转体202上，且螺扇203呈凹面，即水流流向螺扇203时流向的为螺扇203的凹面，以便于将水流压力施加在螺扇203上且沿螺扇203的螺旋方向流通，优选地螺扇204相对于水平方向的斜率保持不变；另外为了控制水流的流向，螺扇203的外侧壁2031连接于旋转体 201上，螺扇203的内侧壁2032连接于固定体202的外壁上。其中，螺扇 204的数量例如可以为2个、3个或者4个，也可以根据实际需求设计成其它数量，本实施例对此不做具体限定。

进一步地，为了保护第一主轴205脱离水环境，需要使第一主轴205 不接触水流，则需要防水套104、进水舱体101和上端连接体204之间围绕成一空腔107，而第一主轴205穿过该空腔，则不会接触到水流。另外，进水舱还包括第一气压阀106，第一气压阀106设置在进水舱体101上，且第一气压阀106连通至防水套104、进水舱体101和上端连接体204之间围绕成的空腔107，第一气压阀106用于调节气压平衡。

出水舱30用于将旋转舱20中沿螺扇203流下的水排出舱体中。

也就是说，本实施例通过进水舱10将具有一定压强的水流输送至旋转舱20中，当水进入旋转舱20中后，具有一定压强的水流便会流向环绕旋转体的中心轴线等角度分布的螺扇203，而螺扇203因呈螺旋方式设置在旋转体201和固定体202之间，则水流将会沿着螺扇203的螺旋通道连续不断的压迫螺扇203，因本实施例在旋转体201上均匀设置有多个螺扇203，则当具有压力的水流不断压迫这些螺扇203时，便会因为受到这些水流压力的作用产生旋转扭矩，从而具有压力的水流可以不断的为螺扇203提供压力和推力，使得螺扇203旋转，从而带动旋转舱20旋转，而本实施例可以通过在旋转舱20上通过安装第一主轴的方式将旋转舱20旋转所产生的动能传输至发电机上，使得水压能量能够得到充分有效的利用，从而提高了水力的能量转换效率，并且本实施例的水轮机的运行转换对水源的要求较低，易于实现。其中，螺扇203的数量可以根据实际的设计需求进行设定，本实施例不对螺扇203的数量进行限定。

进一步地，固定体202的上端为锥形分水体2021，则当水流通过进水舱10流入上端连接体204中时，水流便会流向与上端连接体204的入水口相对应的固定体202上，又因为固定体202的上端为锥形，则水流便会被分流至螺扇203上；同时，为了减轻旋转舱20的重量和保持气压平衡，固定体202还设置有储存有空气的空腔2022，另外，为了增强固定体202的强度，在固定体202内壁上环形设置有一用于支撑的内壁脊环2023。

在一个具体实施例中，出水舱30包括出水舱体301、空腔室302、出水管道303、第二阀门304和第二固定座305，旋转舱20还包括第二主轴207，其中，出水舱体301与旋转舱20连通，则从螺扇203上流下的水便可以流入出水舱体301中，第二固定座305设置于出水舱体301之上，且第二固定座305 的内端面与旋转舱20的侧壁密封连接，例如，可以通过密封圈50实现密封，从而既可以实现密封作用，又可以保证旋转舱20的正常旋转，空腔室302设置在出水舱体301内，第二主轴207设置在旋转舱20的下端，且第二主轴207 穿过空腔室302并通过轴承组60的轴承内环与出水舱体301的底壁相连，因为空腔室302为用于储存空气的密闭强势，则处于空腔室302内的第二主轴 207可以脱离水环境，不会接触到水流，从而可以保证第二主轴207的正常运转；且出水管道303与出水舱体301连通，同时将第二阀门304设置于出水管道303上，可以使得出水舱体301的水通过出水管道303流出，第二阀门304 则可以控制水流的通断；另外，在出水管道303的出水口还可以设置一法兰 70，则可以实现与外部载水设备的连接。

另外，出水舱30还包括导气管306和第三气压阀307，第三气压阀307通过导气管306连接至空腔室302，且第三气压阀307设置在出水舱体301的侧壁上，第三气压阀307用于调节气压的平衡。

另外，本实施例连接装置所提供的连接装置可以为若干连接件40，还可以为连接体90。

请参见图1，当连接装置为若干连接件40时，其是环绕旋转体201呈等角度分布，且连接在第一固定座102和第二固定座305，即第一固定座 102和第二固定座305通过若干连接件40固定连接，连接件40例如可以为连接杆，这种方式可以减轻重量，同时保证水轮机的稳固工作，例如，连接件40的一端通过螺栓80连接于第一固定座102上，连接件40的另一端通过螺栓80连接于第二固定座305上。

请参见图3，当连接装置为连接体90时，连接体90环绕旋转体201且与旋转体201的外壁组成容纳空气的腔室901，连接体90的一端连接至第一固定座102，连接体90的另一端连接至第二固定座305，则连接体90与旋转体201的外壁、第一固定座102和第二固定座305之间形成了一可以容纳空气的腔室901，另外该连接体90上可以设置一第二气压阀902，以使气压平衡。连接体90的一端通过螺栓80连接至第一固定座102，连接体 90的另一端通过螺栓80连接至第二固定座305。

本实用新型的水轮机所需要的具有一定压力的水流做功仅须一个落差，即只需要一个水头落差提供能量即可，而传统水轮机要实现水能的正常转换客观需要水流运动转换过程有三段落差，即水头落差、机内冲击落差和尾水泄出落差。

本实用新型的水轮机与传统水轮机的水流状态转换位置不同。本实用新型的水轮机的能量转换是在水流终端出口之前全封闭状态下的导水过程完成的，即当水流从终端出水口流出时，传统水轮机正是进行能量转换的开始，而此水轮机恰恰相反是能量转换的结束。

本实用新型的水轮机与传统水轮机所转换水流能量的主体属性不同。传统水轮机主要是靠水流在终端出口与自然大气接触后所具有的冲力动能来进行能量转换，而本实用新型水轮机主要是靠水流在终端出口与自然大气接触后所形成压差的压力推动来进行能量转换。

本实用新型的水轮机用于做功水流可被重复转换。本实用新型的水轮机与传统水轮机的一个主要区别在于，传统水轮机大都以水力动能作为主要能量转换要素，且水能的转换效率对于某一系统的确定元流而言仅限于瞬间的一次性。而此水轮机主要转换的是水流压力作用能量。由《水力学》可以知道，一定条件下水流压力具有稳定性或不变性，故运用水流的这一特性所设计的水轮机，则可以进行水流压能作用的任意次转换，提高了水流能量综合转化效率。

本实用新型的水轮机内设计了封水系统。在传统水轮机中封水方式几乎全部采用提高器件耐磨强度来实现有效的高压封水作用，这会在一定程度上增加封水难度和能量损失。而本实用新型的水轮机则是利用密封圈进行软密封，增加了封水的可靠性。

本实用新型的水轮机消除了水轮机的气蚀问题。本实用新型的水轮机使得水流在水轮机内进行能量转换过程中始终处于连续的压力平稳状态，没有压强局部跃变，故不会产生危害水轮机寿命的气蚀现象，从而解决了水轮机易于气蚀这一问题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺扇压能水轮机，其特征在于，包括：进水舱、旋转舱和出水舱，所述旋转舱设置在所述进水舱和所述出水舱之间，所述旋转舱与所述进水舱和所述出水舱之间可旋转的密封连接，且所述进水舱和所述出水舱之间通过连接装置固定连接，所述进水舱包括进水舱体、第一固定座、进水管道、防水套和第一阀门，所述旋转舱包括上端连接体、第一主轴、旋转体和固定体，且所述固定体设置在所述旋转舱内，其中，

所述进水舱体固定设置在所述第一固定座上，且所述进水管道设置在所述进水舱体上，所述进水管道与所述进水舱体连通，所述第一阀门设置于所述进水管道上，所述防水套设置在所述进水舱体；

所述第一主轴设置在所述上端连接体的上方，所述第一主轴穿过所述防水套，所述进水舱体的上壁与所述第一主轴通过轴承组的轴承内环与所述进水舱体相连，所述上端连接体设置在所述旋转体之上，且与所述旋转体连通，在所述上端连接体的侧壁上设置有若干通孔，所述进水舱体通过所述上端连接体的侧壁上的通孔与所述旋转舱连通，所述第一固定座与所述上端连接体可旋转的密封连接，所述防水套与所述上端连接体可旋转的密封连接，所述防水套、所述进水舱体和所述上端连接体之间围绕成一空腔，所述旋转舱内设置有若干环绕所述旋转舱的中心轴线等角度分布的螺扇，所述螺扇沿所述旋转舱呈螺旋方式设置，且所述螺扇呈凹面，所述螺扇的外侧壁连接于所述旋转体的内壁上，所述螺扇的内侧壁连接于所述固定体的外壁上。

2.根据权利要求1所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述进水舱还包括第一气压阀，所述第一气压阀设置在所述进水舱体上，且所述第一气压阀连通至所述防水套、所述进水舱体和所述上端连接体之间围绕成的空腔。

3.根据权利要求1所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述固定体的上端为锥形分水体，且所述固定体设置有空腔。

4.根据权利要求3所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述固定体内壁上设置有内壁脊环。

5.根据权利要求1所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述出水舱包括出水舱体、空腔室、出水管道、第二阀门和第二固定座，所述旋转舱还包括第二主轴，其中，

所述出水舱体与所述旋转舱连通，所述第二固定座设置于所述出水舱体之上，所述第二固定座的内端面与所述旋转舱的侧壁密封连接，所述空腔室设置在所述出水舱体内，且所述第二主轴设置在所述旋转舱的下端，且所述第二主轴穿过所述空腔室并通过轴承组的轴承内环与所述出水舱体的底壁相连，所述出水管道与所述出水舱体连通，所述第二阀门设置于所述出水管道上。

6.根据权利要求5所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述出水舱还包括导气管和第三气压阀，所述第三气压阀通过所述导气管连通至所述空腔室。

7.根据权利要求1所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述连接装置包括连接体或者若干连接件，其中，所述连接体环绕所述旋转体且与所述旋转体的外壁组成容纳空气的腔室，所述若干连接件环绕所述旋转体呈等角度分布。

8.根据权利要求7所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，在所述连接体上设置有一第二气压阀。

9.根据权利要求5所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述第一固定座和所述第二固定座之间通过所述连接体连接。

10.根据权利要求5所述的螺扇压能水轮机，其特征在于，所述第一固定座和所述第二固定座之间通过若干连接件连接。

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