專利名稱：一種豎軸伸縮葉片水輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水輪機。
背景技術(shù)：
目前，潮流能水輪機主要有豎直軸和水平軸兩類，豎直軸形式可根據(jù)葉片攻角的可調(diào)性分為固定攻角式和可變攻角式。潮流能水輪機也可根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理分為升力型和阻力型。目前，阻力型水輪機多見于橫軸式，通常采用一半在水中，一半裸露于空氣中，利用下部葉片對水流沖擊阻力和上部空氣阻力間的力量差產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供采用徑向伸縮葉片的方式實現(xiàn)對于水流能量的捕獲的一種豎軸伸縮葉片水輪機。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明一種豎軸伸縮葉片水輪機，包括發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子，其特征是還包括葉片齒輪齒條機構(gòu)、中心支撐柱、轉(zhuǎn)矩輸出架、葉片支撐架，葉片齒輪齒條機構(gòu)包括葉片、齒輪、齒條、齒輪軸、第一調(diào)整桿、第二調(diào)整桿，葉片支撐架通過上下兩個端面的旋轉(zhuǎn)副與中心支撐柱相連，轉(zhuǎn)矩輸出架一端連接葉片支撐架、另一端連接轉(zhuǎn)子，葉片上安裝齒條，齒輪軸安裝在葉片支撐架上，齒輪安裝在齒輪軸上，齒輪與齒條嚙合，葉片安裝在葉片支撐架里并通過齒輪與齒條的相對移動從而進行伸縮運動，中心支撐柱上端伸出立軸，第一調(diào)整桿與第二調(diào)整桿相連，第一調(diào)整桿還連接齒輪軸，第二調(diào)整桿還連接立軸。本發(fā)明還可以包括I、所述的葉片齒輪齒條機構(gòu)有四個，相鄰葉片夾角為90度，位于迎流方向上一側(cè)葉片伸出、另一側(cè)的葉片收回，調(diào)整桿的旋轉(zhuǎn)中心與中心支撐柱存在偏心距離。2、還包括固定支撐架，轉(zhuǎn)子安裝在固定支撐架里，轉(zhuǎn)矩輸出架與固定支撐架之間通過上部推力軸承實現(xiàn)軸向定位。本發(fā)明的優(yōu)勢在于本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對簡單，不存在高副，受力情況良好，可通過調(diào)整中心支撐柱伸出一個偏離水輪機旋轉(zhuǎn)軸的立軸的偏出空間位置適應(yīng)不同方向的來流，對水流的流速要求低。適用于水深較淺的江河及淺海。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的B—Bfflj視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結(jié)合圖I 2，本發(fā)明的目的是公開一種豎軸伸縮葉片水輪機。它采用桿組與齒輪相配合實現(xiàn)葉片8沿徑向的可伸縮運動，使整個水輪機在運行進程中只有一邊的葉片8迎流伸出，與其相對應(yīng)邊的葉片8完全收回。這樣迎流葉片8對于水流的阻力通過支撐架產(chǎn)生對于中心旋轉(zhuǎn)軸10的扭矩，再通轉(zhuǎn)矩輸出軸4將轉(zhuǎn)矩輸出到發(fā)電機實現(xiàn)發(fā)電目的。整機采用一個圓柱形支撐架5，四周開有四個長條形葉片伸縮孔，內(nèi)部通過桿組與齒輪相配合實現(xiàn)在洋流方向上一側(cè)的葉片完全縮回對水流不產(chǎn)生阻力，另一側(cè)完全伸出產(chǎn)生阻力，通過兩邊對水流的阻力差產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。再通過與支撐架5相連的轉(zhuǎn)矩輸出架4帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子I與和外面固定架相連的定子12產(chǎn)生相對運動達到發(fā)電目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下豎軸伸縮葉片水輪機技術(shù)方案是通過一套桿組與齒輪聯(lián)合裝置調(diào)整在水輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電過程中安裝于支撐架5四周的四個阻力型葉片8的徑向伸出長度，達到調(diào)整葉片8對于水流阻力的目的，使其在迎流方向上一側(cè)葉片完全伸出，另一側(cè)的葉片完全收回，通過兩側(cè)的阻力差產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。它包括一個中心支撐柱10、一個葉片支撐架5、若干個葉片8及與其個數(shù)相對應(yīng)的桿組和齒輪機構(gòu)6、一個外部固定支撐2、一個與發(fā)電機轉(zhuǎn)子I相連的轉(zhuǎn)矩 輸出架4、一個與外部固定支撐相連的發(fā)電機定子12。由于調(diào)整用桿組11的旋轉(zhuǎn)中心與水輪機的旋轉(zhuǎn)中心有一個偏心距離，這樣在水輪機旋轉(zhuǎn)過程中桿組中的兩個桿的相對位置會發(fā)生變化并帶動與其相連的齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪通過葉片8上的齒條帶動葉片8沿其徑向做伸縮運動。葉片8安裝于四周開有矩形孔的支撐架5上，支撐架5通過轉(zhuǎn)動副與中心立柱10相連，下部通過推力軸承9進行軸向支撐。轉(zhuǎn)矩輸出架4與葉片支撐架5相固連，上部與外部固定支撐間通過推力軸承支撐，這樣可以分擔(dān)一些下部的推力軸承9的支撐力。發(fā)電機的定子12通過一個外殼與外部固定支撐架2相固連，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)矩輸出架相固連。本發(fā)明豎軸伸縮葉片水輪機技術(shù)方案如圖I所示，是一種采用桿組帶動齒輪齒條機構(gòu)調(diào)整葉片伸縮的結(jié)構(gòu)形式，它包括一個發(fā)電機轉(zhuǎn)子I、一個外部固定支撐架2、一個上部推力軸承3、一個轉(zhuǎn)矩輸出架4、一個葉片支撐架5、四套齒輪齒條機構(gòu)6、四套齒輪軸7、四個葉片8、一個底部推力軸承9、一個中心支撐柱10、一套調(diào)整用桿組11、一個發(fā)電機定子
12、四個調(diào)整桿13、四個調(diào)整桿14。四周帶有四個矩形開口的葉片支撐架5通過兩個旋轉(zhuǎn)副實現(xiàn)與中心支撐柱10相連，下部通過底部推力軸承9實現(xiàn)軸向支撐。中心支撐柱10伸出一個偏離水輪機旋轉(zhuǎn)軸的立軸與調(diào)整用桿組11相連，如圖2所示，當(dāng)水輪機旋轉(zhuǎn)時由于調(diào)整桿13與調(diào)整桿14間空間位置的變化會帶動與調(diào)整桿13相固連的齒輪軸7的轉(zhuǎn)動，通過齒輪齒條機構(gòu)6帶動葉片8的伸縮運動，實現(xiàn)迎流面上的左右壓力差，產(chǎn)生水輪機的中心轉(zhuǎn)矩使葉片支撐架5旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩輸出架4與同時與葉片支撐架5及電機轉(zhuǎn)子I相固連將旋轉(zhuǎn)傳遞到電機轉(zhuǎn)子I。發(fā)電機定子12外部固定支撐架2相固連，實現(xiàn)相對于電機轉(zhuǎn)子I的相對運動進行發(fā)電。為了減輕底部推力軸承9的壓力，轉(zhuǎn)矩輸出架4與固定支撐架2之間通過上部推力軸承3實現(xiàn)軸向定位，可以通過一個軸向位置微調(diào)整機構(gòu)實現(xiàn)上部推力軸承3的壓力調(diào)整，進而達到對于底部推力軸承9的壓力的調(diào)整。工作時，水輪機的支撐架2全部浸入水中，旋轉(zhuǎn)過程中通過葉片8的伸縮運動實現(xiàn)左右對于水的阻力的不同，產(chǎn)生對于中心旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩。通過改變調(diào)整桿13、調(diào)整桿14以及中心支撐柱10伸出一個偏離水輪機旋轉(zhuǎn)軸的立軸的偏離距離,就可以調(diào)整葉片在水輪機旋轉(zhuǎn)一周時不同位置伸出的長度，進而達到對水流能量利用率的調(diào)整，通過理論計算合理選取以上三個參數(shù)就可以達到對于水流能量利用率的最佳。
權(quán)利要求
1.一種豎軸伸縮葉片水輪機，包括發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子，其特征是還包括葉片齒輪齒條機構(gòu)、中心支撐柱、轉(zhuǎn)矩輸出架、葉片支撐架，葉片齒輪齒條機構(gòu)包括葉片、齒輪、齒條、齒輪軸、第一調(diào)整桿、第二調(diào)整桿，葉片支撐架通過上下兩個端面的旋轉(zhuǎn)副與中心支撐柱相連，轉(zhuǎn)矩輸出架一端連接葉片支撐架、另一端連接轉(zhuǎn)子，葉片上安裝齒條，齒輪軸安裝在葉片支撐架上，齒輪安裝在齒輪軸上，齒輪與齒條嚙合，葉片安裝在葉片支撐架里并通過齒輪與齒條的相對移動從而進行伸縮運動，中心支撐柱上端伸出立軸，第一調(diào)整桿與第二調(diào)整桿相連，第一調(diào)整桿還連接齒輪軸，第二調(diào)整桿還連接立軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種豎軸伸縮葉片水輪機，其特征是所述的葉片齒輪齒條機構(gòu)有四個，相鄰葉片夾角為90度，位于迎流方向上一側(cè)葉片伸出、另一側(cè)的葉片收回，調(diào)整桿的旋轉(zhuǎn)中心與中心支撐柱存在偏心距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種豎軸伸縮葉片水輪機，其特征是還包括固定支撐架，轉(zhuǎn)子安裝在固定支撐架里，轉(zhuǎn)矩輸出架與固定支撐架之間通過上部推力軸承實現(xiàn)軸向定位。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種豎軸伸縮葉片水輪機，包括發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子、葉片齒輪齒條機構(gòu)、中心支撐柱、轉(zhuǎn)矩輸出架、葉片支撐架，葉片齒輪齒條機構(gòu)包括葉片、齒輪、齒條、齒輪軸、第一調(diào)整桿、第二調(diào)整桿，葉片支撐架通過上下兩個端面的旋轉(zhuǎn)副與中心支撐柱相連，轉(zhuǎn)矩輸出架一端連接葉片支撐架、另一端連接轉(zhuǎn)子，葉片上安裝齒條，齒輪軸安裝在葉片支撐架上，齒輪安裝在齒輪軸上，齒輪與齒條嚙合，葉片安裝在葉片支撐架里并通過齒輪與齒條的相對移動從而進行伸縮運動，中心支撐柱上端伸出立軸，第一調(diào)整桿與第二調(diào)整桿相連，第一調(diào)整桿還連接齒輪軸，第二調(diào)整桿還連接立軸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對簡單，不存在高副，受力情況良好。
文檔編號F03B3/14GK102720623SQ20121023619
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者劉少剛, 鄭大勇 申請人:哈爾濱工程大學(xué)