CN211692699U - 涡轮机及发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用静态水或空气能的涡轮机及发电装置，包括涡轮机、发电机、高压泵、涵道和池体，高压泵连接电源工作，高压水流经涵道在池体内形成正负高压差水流回路，高压水流冲击多个涡轮机工作，高速旋转的动力带动发电机工作发电，输出清洁电能。在无水源的条件下，空气能发电装置在保证气密性的情况下，采用同样的工作原理进行发电。本实用新型结构简单，设计合理，清洁环保，无需选择特殊地理位置，可根据需要，实现地下建造，适合推广。

Description

涡轮机及发电装置

技术领域

本实用新型属于能源机械领域，特别涉及一种利用静态水或空气能的涡轮机及发电装置。

背景技术

随着全球经济的不断发展，对能源的需求越来越大，能源短缺问题已经成为遏制全球经济快速发展的严峻问题，而现有的发电技术还远远不能满足需求，以下是几种现有发电技术不足。

1.火力发电，消耗煤炭、石油等不可再生能源，而且对环境污染严重。

2.风力发电与太阳能发电，受特定的环境因素的影响，比如有风与无风；白天与黑夜等，发电不稳定，效率低，因而发展缓慢。

3.核电技术，投资巨大，存在核泄漏风险。

4.现有水力发电技术，对地理环境要求高，高峡筑坝淹没面积大，移民及配套资金高等，枯水期缺水，水的利用率有待提高，远距离输电成本高，而错综分布的高压电网，将制约5G、6G时代飞行器的发展。

上述发电技术均因能量的转换和利用率低，使用成本高等问题得不到广泛的使用。

实用新型内容

本实用新型为解决上述背景技术所存在缺点，提供一种无需添加原料，不受环境因素影响，安全高效，无需长途输电，可根据需求建造的利用静水或空气能涡轮机及发电装置，具体方案如下：

一种涡轮机，所述涡轮机前端连接涡轮机吻合器，涡轮机的主轴前端连接前轴承座油缸体，前轴承座油缸体内自右向左依次穿入连接前单向推力球轴承和前套筒，前套筒穿入前滚柱轴承，涡轮机的主轴后端连接后输出器油缸体，螺旋伞齿轮包括主动螺旋伞齿轮和从动螺旋伞齿轮，主动螺旋伞齿轮与从动螺旋伞齿轮相啮合，所述后输出器油缸体内自左向右依次穿入后滚柱轴承、主动螺旋伞齿轮、后套筒和后单向推力球轴承。

进一步地，所述涡轮机包括多片叶片、主轴和涡轮机外壳，多片叶片一端沿着主轴圆周均匀连接，另一端对应连接涡轮机外壳内部，所述叶片为螺旋状。

一种静水发电装置，包括多个涡轮机、发电机、高压泵、池体和池体顶盖，所述池体中部设有分隔涵道壁，分隔涵道壁两侧分别对称设有多条涵道，每条涵道主要由涵道壁与池体连接构成，多个涡轮机分别设在涵道内，每条涵道之间设有间隔涵道壁，间隔涵道壁一端与分隔涵道壁之间设有转动闸门，分隔涵道壁底端设有进出坑道，进出坑道为半包围形且与池体形成闭合涵道，高压泵设在进出坑道内，池体顶盖设在池体顶端，池体顶盖上设有注水管口和反簸箕形集气大排气管孔，注水管口连接水源，反簸箕形集气大排气管孔连接大排气管；

所述从动螺旋伞齿轮穿入滚珠轴承连接动力输出轴一端，滚珠轴承连接输出轴筒管一端，输出轴筒管另一端穿出池体顶盖连接轴承轮毂，轴承轮毂连接一对对称的推力滚子轴承，动力输出轴另一端依次穿出输出轴筒管和轴承轮毂连接发电机。

进一步地，所述高压泵包括多个高压泵蜗壳和高速电机，多个高压泵蜗壳由上至下分别通过高压泵连承支架和高压泵出口导流板连接，每个高压泵蜗壳内设有高压泵叶轮，高压泵连承支架顶部设有顶板，顶板上设有上高压泵轴承座，高速电机通过电机支架固定在顶板上，高速电机输出轴连接高压泵连动轴一端，高压泵连动轴另一端依次穿出上高压泵轴承座和多个高压泵叶轮连接下高压泵轴承座，下高压泵轴承座固定在底部高压泵蜗壳上。

进一步地，所述上高压泵轴承座和下高压泵轴承座分别主要由密封胶垫、高压泵轴承、高压泵油封和高压泵水封连接组成。

进一步地，包括排气补水装置，所述排气补水装置包括自来水管、注水管和水灌，自来水管一端连接水源，另一端连接水灌顶部，自来水管上设有浮动阀并固定在水灌上，大排气管一端连接反簸箕形集气大排气管孔，另一端由水灌底部穿入至顶部，水灌顶部设有通气孔，注水管一端连接注水管口，另一端穿入水灌底部，水灌上设有观察窗，水灌底部通过水灌支架固定在池体顶盖上，水灌支架底端设有支架脚板。

进一步地，所述池体顶盖设有多个大安装用涵道盖和多个小安装维修用孔盖，多个大安装用涵道盖分别对应设在涡轮机上方，多个小安装维修用孔盖分别设在大安装用涵道盖两端。

一种空气能发电装置，包括多个涡轮机、发电机、高压泵、池体和密封池体顶盖，所述池体中部设有分隔涵道壁，分隔涵道壁两侧分别对称设有多条涵道，每条涵道主要由涵道壁与池体连接构成，每条涵道之间设有间隔涵道壁，多个涡轮机分别设在间隔涵道壁两侧，间隔涵道壁一端与分隔涵道壁之间设有转动闸门，分隔涵道壁底端设有进出坑道，进出坑道为半包围形且与池体形成闭合涵道，高压泵设在进出坑道内，密封池体顶盖设在池体顶端；

所述从动螺旋伞齿轮穿入滚珠轴承连接动力输出轴一端，滚珠轴承连接输出轴筒管一端，输出轴筒管另一端穿出密封池体顶盖连接轴承轮毂，轴承轮毂连接一对对称的推力滚子轴承，动力输出轴另一端依次穿出输出轴筒管和轴承轮毂连接发电机。

本实用新型的优点

1、本实用新型采用了水力高压大流量发电和风力多级组合发电的两大优势，且本实用新型的静水或空气能发电装置结构简单，设计合理，清洁环保，从静水或空气中获取电能。

2、能够高压大流量发电，由高速电机带动高压泵组工作，产生高压大流量循环水流用于发电，取代了传统的水利发电的高峡筑坝来获得高压水流的方式。

3、能够多级组合发电，根据实际需要进行多级组合安装，涡轮机及其发电机组，以数倍的方式叠加发电量。

4、本实用新型采用的涡轮机，可根据需要任意调整涡轮的长度，直径及叶片数量，以达到输出功率的最大化。

5、本实用新型采用反簸箕形集气和排气补水装置，能有效地防止整个装置在运行中产生气蚀现象，以减少涡轮机功率因数的流失。

6、本实用新型不受地理环境、气候条件的影响，根据需求建造提供清洁能源，缺水地区可以采用高压空气能发电方式进行发电。

7、本实用新型采用高速电机带动高压泵工作，从而使高压水流推动多级涡轮机的工作方式，既可以扩展建造，也可以整体压缩的方法建造成可移动的电源，启动运行后能输出清洁的电力能源。

附图说明

图1为实施例1的整体结构示意图。

图2为实施例1和实施例2的池体与高压泵内部结构示意图。

图3为实施例1的池体顶盖的结构示意图。

图4为实施例1和实施例2的涡轮机和发电机连接结构示意图。

图5为实施例1和实施例2的高压泵结构示意图。

图6为实施例1的排气补水装置结构示意图。

图7为实施例1和实施例2的工作原理图。

图8为实施例2的整体结构示意图。

图9为实施例2的密封池体顶盖的结构示意图。

图10为图3的上高压泵轴承座结构示意图。

图中：

1：涡轮机；101：横栏垫片；102：发电机；103：叶片；104：主轴；105：涡轮机外壳；106：涡轮机吻合器；107：前套筒；108：前轴承座油缸体；109：前油封；110：前水封；111：前单向推力球轴承；112：前滚柱轴承；113：后输出器油缸体；114：后水封；115：后油封；116：后滚柱轴承；117：螺旋伞齿轮；118；后套筒；119：后单向推力球轴承；120：滚珠轴承；121：输出轴筒管；122：轴承轮毂；123：推力滚子轴承；124：动力输出轴；

2：高压泵；201：高压泵蜗壳；202：高速电机；203：高压泵连承支架；204：高压泵出口导流板；205：高压泵叶轮；206：顶板；207：上高压泵轴承座；208：电机支架；209：高压泵连动轴；210：密封胶垫；211：高压泵轴承；212：高压泵油封；213：高压泵水封；

3：池体；301：分隔涵道壁；302：涵道；303：涵道壁；304：间隔涵道壁；305：横栏；306：转动闸门；307：进出坑道；

4：池体顶盖；401：大安装用涵道盖；402：小安装维修用孔盖；403：注水管口；404：反簸箕形集气大排气管孔；

5：排气补水装置；501：自来水管；502：注水管；503：水灌；504：浮动阀；505：大排气管；506：通气孔；507：观察窗；508：水灌支架；509：支架脚板；

6：密封池体顶盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的解释说明，需要注意的是，本具体实施例不用于限定本实用新型的权利范围。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供的一种静水发电装置，包括涡轮机1、发电机102、高压泵2、池体3、池体顶盖4、注水管口403、大排气管505和排气补水装置5。

如图2所示，池体3中部设有分隔涵道壁301，分隔涵道壁301两侧分别对称设有多条涵道302，多个涡轮机1分别设在涵道302内，每条涵道302主要由涵道壁303与池体3连接构成，每条涵道302之间设有间隔涵道壁304。优选地，多个涡轮机1分别设在间隔涵道壁304两侧。

如图4所示，每个涡轮机101包括多片叶片103、主轴104和涡轮机外壳105，涡轮机外壳105为圆筒状，多片叶片103一端沿着主轴104圆周均匀连接，另一端对应连接涡轮机外壳105内部，叶片103为螺旋状，叶片103的受力面为磨砂或波纹状处理，以增大阻力从而更好地吸收高压水流的冲击力，叶片103的数量能根据需要设定。涡轮机1前端连接涡轮机吻合器106，优选地，涡轮机吻合器106为四边形，且四边形中间设有与涡轮机外壳105适配的空心圆卡槽，卡槽与涡轮机外壳105前端吻合处设有水封胶圈。优选地，主轴104前端端头设有螺纹和插孔，主轴104前端穿入前轴承座油缸体108与主轴螺母螺纹连接，并在插孔内插入插销固定，前轴承座油缸体108内自右向左依次穿入前水封110、前油封109、前单向推力球轴承111和前套筒107，前套筒107外穿入前滚柱轴承112，前轴承座油缸体108外设有横栏垫片101，主轴104后端通过花键连接后输出器油缸体113，螺旋伞齿轮117包括主动螺旋伞齿轮和从动螺旋伞齿轮，主动螺旋伞齿轮和从动螺旋伞齿轮相啮合，后输出器油缸体113内分别自左向右依次穿入后水封114、后油封115、后滚柱轴承116、主动螺旋伞齿轮、后套筒118和后单向推力球轴承119。后输出器油缸体113外设有横栏垫片101，每个涡轮机1两端分别通过横栏垫片101固定在横栏305上，每条横栏305分别设在涡轮机1的前方和后方。从动螺旋伞齿轮尾部穿入滚珠轴承120连接动力输出轴124一端，滚珠轴承120连接输出轴筒管121一端，输出轴筒管121另一端穿出池体顶盖4、法兰和密封胶垫连接轴承轮毂122，法兰和密封胶垫将输出轴筒管121固定在池体顶盖4上，轴承轮毂122连接一对对称的推力滚子轴承123，动力输出轴124另一端穿出输出轴筒管121和轴承轮毂122，并通过三抓联轴器连接发电机102。

涡轮机吻合器106的作用是集中涵道302内的高压水流以冲击涡轮机1工作。

涡轮机1的作用在于吸收流经涡轮机吻合器106的高压水流，推动涡轮机1高速运转，并经螺旋伞齿轮117转换方向通过动力输出轴124带动发电机102工作。

前滚柱轴承112和后滚柱轴承116的作用在于支撑涡轮机1正常旋转。

前单向推力球轴承111和后单向推力球轴承119，分别在前套筒107、主轴螺母和后套筒118的作用下，通过单向前推力抵消涡轮机1产生的反作用推力。

螺旋伞齿轮117的作用在于从动螺旋伞齿轮通过与主动螺旋伞齿轮啮合，转换输出动力的方向，使动力输出轴124带动发电机102做功。

如图2所示，间隔涵道壁304一端与分隔涵道壁301之间设有转动闸门306，分隔涵道壁301一端与高压泵出口导流板204两侧设有进出坑道307，进出坑道307为半包围形且与池体3形成闭合涵道，高压泵2设在进出坑道307内。

如图5所示，高压泵2包括多个高压泵蜗壳201和高速电机202，多个高压泵蜗壳201由上至下分别通过高压泵连承支架203和高压泵出口导流板204连接，优选地，高压泵出口导流板204的出口截面总面积与涡轮机1所能通过的高压水流的截面面积相等。每个高压泵蜗壳201内设有高压泵叶轮205，高压泵连承支架203顶部设有顶板206，顶板206上设有上高压泵轴承座207，高速电机202通过电机支架208固定在顶板206上，高速电机202输出轴通过三爪联轴器连接高压泵连动轴209一端，高压泵连动轴209另一端依次穿入上高压泵轴承座207和多个高压泵叶轮205连接下高压泵轴承座，下高压泵轴承座固定在底部高压泵蜗壳201上。

如图10所示，上高压泵轴承座207主要由密封胶垫210、高压泵轴承211、高压泵油封212和高压泵水封213依次由上至下连接组成，下高压泵轴承座主要由密封胶垫210、高压泵轴承211、高压泵油封212和高压泵水封213依次由下至上连接组成。

高速电机202作用在于驱动高压泵叶轮205工作。

高压泵2的作用在于驱动高速电机202通过高压泵连动轴209带动高压泵叶轮205工作，使高压水流经过进出坑道307，在涵道302内产生正负压差的高速水流，从而推动涡轮机1工作。

转动闸门306的作用在于打开时与分隔涵道壁301、涵道壁303和间隔涵道壁304在池体3内组成对称的涵道302，关闭时为一个独立的两条涵道302便于检修。

池体顶盖4设在池体3顶部，如图6所示，池体顶盖4上设有多个大安装用涵道盖401和多个小安装维修用孔盖402，多个大安装用涵道盖401分别对应设在涡轮机1上方，多个小安装维修用孔盖402分别设在大安装用涵道盖401两端。池体顶盖4上设有注水管口403和反簸箕形集气大排气管孔404。

反簸箕形集气排气管孔404为拱形，其作用在于收集并排出静水发电装置长时间运行时所产生的气体，消除气蚀的形成，提高涡轮机1的工作效率。

大安装用涵道盖401的作用在于总装和大修时用，其长度与任意一组涡轮机1安装位置相等。

小安装维修用孔盖402的作用在于总装和检修用。

如图6所示，排气补水装置5包括自来水管501、注水管502和水灌503，自来水管501一端连接水源，优选地，水源为自来水。另一端连接水灌503顶部，自来水管501上设有浮动阀504并固定在水灌503上，大排气管505一端连接反簸箕形集气大排气管孔404，另一端从水灌503底部穿入至顶部，水灌503顶部设有通气孔506，注水管502一端连接注水管口403，另一端穿入水灌503底部，水灌上503设有观察窗507，水灌503底部通过水灌支架508固定在池体顶盖4上，水灌支架508底端设有支架脚板509。

自来水管501作用是提供静水发电装置运行时的初始水源，以及补充长时间运行损耗的水量。

浮动阀504的作用在于控制自来水管501内的用水开关。

观察窗507的作用在于观察水罐503的水位情况。

水罐503的作用在于蓄水和排气用。

通气孔506的作用在于排出水灌503内的气体。

大排气管505的作用在于排出池体3内产生的气体。

注水管502的作用在于将水灌503内的水注入池体3内。

工作原理：

如图1和图7所示，高速电机202连接电源，电源为并网或蓄电起动装置或内燃机起动装置，高速电机202驱动高压泵连动轴209带动高压泵叶轮205工作，使高压水流经各涵道302在池体3内形成正负高压差水流回路，高压水流通过涡轮机吻合器106冲击各个涡轮机1工作，高速的旋转动力通过螺旋伞齿轮117转换方向带动发电机102工作发电，输出电力能源。

实施例2

在无水源的环境下，本实施例2提供一种空气能发电装置，如图8和图9所示，包括密封池体顶盖6、与实施例1结构相同的涡轮机1、发电机102、池体3和高压泵2，分隔涵道壁301设在池体3中部，分隔涵道壁301两侧分别对称设有多条涵道302，每条涵道302主要由涵道壁303与池体3连接构成，每条涵道302之间设有间隔涵道壁304，多个涡轮机1分别设在涵道302内，间隔涵道壁304一端与分隔涵道壁301之间设有转动闸门306，分隔涵道壁301一端与高压泵出口导流板204两侧设有进出坑道307，进出坑道307为半包围形且与池体形成闭合涵道，高压泵2设在进出坑道307内，密封池体顶盖6设在池体3顶部，如图9所示的密封池体顶盖6设有多个大安装用涵道盖401和多个小安装维修用孔盖402，多个大安装用涵道盖分别对应设在涡轮机1上方，多个小安装维修用孔盖402分别设在大安装用涵道盖401两端。

工作原理：

实施例2的空气能发电装置能保证池体3内的气密性，如图7所示，采用与静水发电装置相同的工作原理，高速电机202连接电源，高速电机202驱动高压泵连动轴209带动高压泵叶轮205工作，高压气流通过涵道302冲击各个涡轮机1工作，高速的旋转动力通过螺旋伞齿轮117换方向带动发电机102工作发电，输出电力能源。

Claims (8)

1.一种涡轮机，其特征在于，所述涡轮机前端连接涡轮机吻合器，涡轮机的主轴前端连接前轴承座油缸体，前轴承座油缸体内自右向左依次穿入连接前单向推力球轴承和前套筒，前套筒穿入前滚柱轴承，涡轮机的主轴后端连接后输出器油缸体，螺旋伞齿轮包括主动螺旋伞齿轮和从动螺旋伞齿轮，主动螺旋伞齿轮与从动螺旋伞齿轮相啮合，所述后输出器油缸体内自左向右依次穿入后滚柱轴承、主动螺旋伞齿轮、后套筒和后单向推力球轴承。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮机，其特征在于，所述涡轮机包括多片叶片、主轴和涡轮机外壳，多片叶片一端沿着主轴圆周均匀连接，另一端对应连接涡轮机外壳内部，叶片为螺旋状。

3.一种静水发电装置，其特征在于，包括多个权利要求1的涡轮机、发电机、高压泵、池体和池体顶盖，所述池体中部设有分隔涵道壁，分隔涵道壁两侧分别对称设有多条涵道，每条涵道主要由涵道壁与池体连接构成，多个涡轮机分别设在涵道内，每条涵道之间设有间隔涵道壁，间隔涵道壁一端与分隔涵道壁之间设有转动闸门，分隔涵道壁底端设有进出坑道，进出坑道为半包围形且与池体形成闭合涵道，高压泵设在进出坑道内，池体顶盖设在池体顶端，池体顶盖上设有注水管口和反簸箕形集气大排气管孔，注水管口连接水源，反簸箕形集气大排气管孔连接大排气管；

所述从动螺旋伞齿轮穿入滚珠轴承连接动力输出轴一端，滚珠轴承连接输出轴筒管一端，输出轴筒管另一端穿出池体顶盖连接轴承轮毂，轴承轮毂连接一对对称的推力滚子轴承，动力输出轴另一端依次穿出输出轴筒管和轴承轮毂连接发电机。

4.根据权利要求3所述的一种静水发电装置，其特征在于，所述高压泵包括多个高压泵蜗壳和高速电机，多个高压泵蜗壳由上至下分别通过高压泵连承支架和高压泵出口导流板连接，每个高压泵蜗壳内设有高压泵叶轮，高压泵连承支架顶部设有顶板，顶板上设有上高压泵轴承座，高速电机通过电机支架固定在顶板上，高速电机输出轴连接高压泵连动轴一端，高压泵连动轴另一端依次穿入上高压泵轴承座和多个高压泵叶轮连接下高压泵轴承座，下高压泵轴承座固定在底部高压泵蜗壳上。

5.根据权利要求4所述的一种静水发电装置，其特征在于，所述上高压泵轴承座和下高压泵轴承座分别主要由密封胶垫、高压泵轴承、高压泵油封和高压泵水封连接组成。

6.根据权利要求3所述的一种静水发电装置，其特征在于，包括排气补水装置，所述排气补水装置包括自来水管、注水管和水灌，自来水管一端连接水源，另一端连接水灌顶部，自来水管上设有浮动阀并固定在水灌上，大排气管一端连接反簸箕形集气大排气管孔，另一端由水灌底部穿入至顶部，水灌顶部设有通气孔，注水管一端连接注水管口，另一端穿入水灌底部，水灌上设有观察窗，水灌底部通过水灌支架固定在池体顶盖上，水灌支架底端设有支架脚板。

7.根据权利要求3所述的一种静水发电装置，其特征在于，所述池体顶盖设有多个大安装用涵道盖和多个小安装维修用孔盖，多个大安装用涵道盖分别对应设在涡轮机上方，多个小安装维修用孔盖分别设在大安装用涵道盖两端。

8.一种空气能发电装置，其特征在于，包括多个权利要求1的涡轮机、发电机、高压泵、池体和密封池体顶盖，所述池体中部设有分隔涵道壁，分隔涵道壁两侧分别对称设有多条涵道，多个涡轮机分别设在涵道内，每条涵道主要由涵道壁与池体连接构成，每条涵道之间设有间隔涵道壁，间隔涵道壁一端与分隔涵道壁之间设有转动闸门，分隔涵道壁底端设有进出坑道，进出坑道为半包围形且与池体形成闭合涵道，高压泵设在进出坑道内，密封池体顶盖设在池体顶端；

所述从动螺旋伞齿轮穿入滚珠轴承连接动力输出轴一端，滚珠轴承连接输出轴筒管一端，输出轴筒管另一端穿出密封池体顶盖连接轴承轮毂，轴承轮毂连接一对对称的推力滚子轴承，动力输出轴另一端依次穿出输出轴筒管和轴承轮毂连接发电机。

Images