空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，包括葉片（2）、軸承座（4）、腔體（1）、端蓋（3）、水室（5）及水輪機(jī)配重輪（10），腔體為中空結(jié)構(gòu)，在腔體的外圓周上均布有葉片，腔體的兩側(cè)端由端蓋密封，端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與軸承座內(nèi)的軸承連接，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機(jī)配重輪（10），另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機(jī)主動(dòng)輪（11），在軸承座內(nèi)設(shè)置有用于水潤(rùn)滑的水室（5）。解決現(xiàn)有水輪機(jī)的動(dòng)力托滯現(xiàn)象，可使水輪機(jī)大型化設(shè)計(jì)，有效提升水輪機(jī)的工作效率，實(shí)現(xiàn)利用超低水頭發(fā)電的目的。
【專利說(shuō)明】空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于水輪機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及的是一種空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)。 適用于低水位發(fā)電站使用，尤其是在吊掛式水能發(fā)電站、舟橋式發(fā)電站、橡膠壩固堤水能發(fā) 電站中使用。也可應(yīng)用于潮汐發(fā)電。

【背景技術(shù)】
[0002] 水電是一種清潔能源，可再生，無(wú)污染，運(yùn)用費(fèi)用低，便用進(jìn)行電力調(diào)節(jié)，有利于提 高資源利用率和造就社會(huì)的綜合效益。在地球傳統(tǒng)能源日益緊張的情況下，利用水能進(jìn)行 發(fā)電是世界各國(guó)普遍優(yōu)先考慮的能源之一。目前，各國(guó)對(duì)中高水頭(水流落差在2米以上)水 能資源的發(fā)電利用已較普遍，但對(duì)最為廣闊的低水頭(水流落差在〇. 5-2米）水能資源的利 用卻鮮有報(bào)道，究其原因，主要是低水頭的水流流差低、壓力小、動(dòng)力性能差，致使水輪機(jī)、 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低、發(fā)電量小或無(wú)法發(fā)電，造成這些大量可利用的綠色能源被白白浪費(fèi)掉。
[0003] 為此，本發(fā)明人已申請(qǐng)的"吊掛式水能發(fā)電站"專利、"舟橋式發(fā)電站"專利和"橡 膠壩固堤水能發(fā)電站"專利較好的解決了不同環(huán)境下低水頭發(fā)電量小或無(wú)法發(fā)電的問(wèn)題， 但是，現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備所采用的水輪機(jī)--槳片有軸水輪機(jī)，中心為水輪機(jī)軸，在水輪機(jī)軸的 圓周上通過(guò)連接件均布有葉片，由于這種結(jié)構(gòu)的水輪機(jī)在使用時(shí)，水頭會(huì)直接進(jìn)入到水輪 機(jī)中心軸上，水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片會(huì)兜起水而增加阻
[0004] 力，形成水輪機(jī)的動(dòng)力托滯現(xiàn)象，影響水輪機(jī)的工作效率，制約了水輪機(jī)的大型化 設(shè)計(jì)，目前主要在中水頭領(lǐng)域使用。目前，能夠在低水頭使用的水輪機(jī)主要有申貫軸流式水 輪機(jī)，由于其屬封閉壓力式運(yùn)轉(zhuǎn)，所以對(duì)水頭流速壓力仍有要求，當(dāng)水頭低于3米就很難啟 動(dòng)，影響了低水頭的發(fā)電利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的由此產(chǎn)生，提出一種空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)。解決現(xiàn)有水輪 機(jī)的動(dòng)力托滯現(xiàn)象，可使水輪機(jī)大型化設(shè)計(jì)，有效提升水輪機(jī)的工作效率，實(shí)現(xiàn)利用超低水 頭發(fā)電的目的。
[0006] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是：一種空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，包 括葉片、軸承座，腔體、端蓋、水室及水輪機(jī)配重輪，腔體為中空結(jié)構(gòu)，在腔體的外圓周上均 布有葉片，腔體的兩側(cè)端由端蓋密封，端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與軸承座內(nèi)的軸 承連接，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機(jī)配重輪，另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機(jī)主動(dòng)輪， 在軸承座內(nèi)設(shè)置有用于水潤(rùn)滑的水室。
[0007] 本實(shí)用新型所述的葉片上部為折彎結(jié)構(gòu)，折彎角度為15度。
[0008] 本實(shí)用新型所述的軸承座內(nèi)的軸承由上、下軸承支座固定，上、下軸承支座的底部 均固定在機(jī)架上。
[0009] 本實(shí)用新型在所述的軸承座上還設(shè)置有水位傳感器和溫度傳感器。
[0010] 本實(shí)用新型在所述的軸承座上還設(shè)置有潤(rùn)滑備用水箱。 toon] 本實(shí)用新型在所述水輪機(jī)主動(dòng)輪外設(shè)置有齒輪罩。
[0012] 本實(shí)用新型所述的腔體為多個(gè)，相鄰的兩個(gè)腔體通過(guò)連接器固定連接，兩端腔體 的外側(cè)端蓋，其中一側(cè)的端蓋軸上連接水輪機(jī)配重輪，另一側(cè)的端蓋軸連接水輪機(jī)主動(dòng)輪。
[0013] 本實(shí)用新型在所述的腔體上部設(shè)置有水斗。
[0014] 本實(shí)用新型所述的水室設(shè)置在軸承座內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)，且上、下軸承支座內(nèi) 的水室為連通結(jié)構(gòu)。
[0015] 本實(shí)用新型和當(dāng)前最低三米水頭申貫軸流式水輪機(jī)型相比具有水頭更低可以不 失水能啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電之優(yōu)點(diǎn)。其原因是申貫軸流式水輪機(jī)葉片啄水方式不同屬封閉壓力式 運(yùn)轉(zhuǎn)，所以對(duì)流速壓力仍有要求水頭再低就很難啟動(dòng)，要么就是失水能設(shè)計(jì)。而空腔無(wú)軸水 自潤(rùn)滑水輪機(jī)葉片屬橫軸啄水，腔體外壁、葉片、端蓋形成一個(gè)個(gè)水斗，只靠水流就能形成 重力推進(jìn)，空腔封閉內(nèi)輪開(kāi)放式水能流速，所以可以在〇. 5米至2米的低水頭仍能啟動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)利用超低水頭發(fā)電，水能資源動(dòng)力百分之百的發(fā)揮效果。由于水輪機(jī)的腔體為中空密封 結(jié)構(gòu)，不會(huì)形成動(dòng)力托滯現(xiàn)象。且腔體材料可采用輕質(zhì)材料如鋁、耐磨塑料、玻璃鋼、炭纖維 等制作，大大減輕了重量，方便于水輪機(jī)大型化設(shè)計(jì)。由于在軸承座設(shè)有水潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)，并設(shè) 置有水位、軸承溫度傳感器警示系統(tǒng)，因此，保障了設(shè)備的安全運(yùn)行。本實(shí)用新型在吊掛式 水能發(fā)電站、橡膠壩固堤水能發(fā)電站、舟橋式發(fā)電站中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在大江大河、激流、橡膠 壩固堤內(nèi)、橡膠壩翻垠水等低水頭領(lǐng)域建站發(fā)電的可能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為圖1的側(cè)視圖。
[0018] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖.
[0019] 圖中：1、腔體，2、葉片，3、端蓋，4、軸承座，5、水室，6、進(jìn)水管，7、排水管，8、排污 口，9、機(jī)架，10、水輪機(jī)配重輪，11、齒輪罩，13、潤(rùn)滑備用水箱，14、水位傳感器，15、溫度傳感 器，16、增速器，17、發(fā)電機(jī)，18、水斗，19、連接器。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型不局限以下 實(shí)施例。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 如圖1結(jié)合圖2所示：本實(shí)施例所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)適用于在吊掛式 水能發(fā)電站和橡膠壩固堤水能發(fā)電站上使用。其主要由腔體1、葉片2、端蓋3、軸承座4、水 室5、機(jī)架9及水輪機(jī)配重輪10組成，腔體1為封閉的筒狀空腔體，腔體的直徑可根據(jù)水頭 高低確定。腔體材料可采用輕質(zhì)材料代替軸體強(qiáng)度材料制作，如鋁、塑、玻璃鋼、碳纖維等材 料，由此可減輕水輪機(jī)的重量。在腔體1的外圓周上均布有葉片2,葉片2與腔體1焊接連 接，可采用大型同心校床上均衡焊接。為提高水輪機(jī)的工作效率，葉片2的上部設(shè)計(jì)為折彎 結(jié)構(gòu)，折彎角度為15度。腔體1的兩側(cè)端由端蓋3通過(guò)螺栓緊固密封，在端蓋上均設(shè)置有端 蓋軸,端蓋軸分別與軸承座4內(nèi)的軸承連接，軸承座4內(nèi)的軸承由上、下軸承支座固定，上、 下軸承支座的底部均固定在機(jī)架9上，由此，腔體1通過(guò)軸承座4固定支撐在機(jī)架9上。在 軸承座4內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)均設(shè)置有水室5,該上下水室5為連通結(jié)構(gòu)。在上水室上連 接有進(jìn)水管6,該進(jìn)水管與水輪機(jī)外部的進(jìn)水口處連通；在下水室上連接有排水管7。使用 時(shí)，上水室內(nèi)的水經(jīng)過(guò)軸承后進(jìn)入下水室內(nèi)，然后由下水室上的排水管7排出，實(shí)現(xiàn)水潤(rùn)滑 軸承。在下水室上還設(shè)置有排污口 8,目的是方便及時(shí)排出下水室內(nèi)的污物等。為了保證 水輪機(jī)的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，在軸承座4上還設(shè)置有水位傳感器14和溫度傳 感器15,當(dāng)水輪機(jī)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠及時(shí)報(bào)警，進(jìn)行維護(hù)。水位傳感器14和溫度傳感 器15均采用的是公知產(chǎn)品，其報(bào)警方式也為常規(guī)的技術(shù)，在此不再贅述。在軸承座4上還 設(shè)置有潤(rùn)滑備用水箱13作為備用潤(rùn)滑水使用。其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機(jī)配重輪 10,即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機(jī)配重輪10連接，確保水輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；另一側(cè)的端蓋軸 連接有水輪機(jī)主動(dòng)輪11，即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機(jī)主動(dòng)輪11連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。水 輪機(jī)主動(dòng)輪11通過(guò)增速器16將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)17,增速器16與另案申請(qǐng)專利。在水輪 機(jī)主動(dòng)輪11外設(shè)置有保護(hù)水輪機(jī)主動(dòng)輪11的齒輪罩12。使用時(shí)，將水輪機(jī)機(jī)架9與吊掛 式水能發(fā)電站的連系梁固定連接后，在吊掛升降系統(tǒng)和發(fā)、輸、變電、自控系統(tǒng)的配合下就 實(shí)現(xiàn)了在吊掛式水能發(fā)電站的水輪發(fā)電功能。去掉吊掛系統(tǒng)本實(shí)施例即可在橡膠壩固堤水 能發(fā)電站使用。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 如圖3所示：本實(shí)施例所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)適用于在舟橋式發(fā)電站上 使用。其主要由腔體1、葉片2、端蓋3、軸承座4、水室5、水輪機(jī)配重輪10、水斗18及連接器 19組成，腔體1為封閉的筒狀空腔體，腔體的直徑可根據(jù)水頭與舟體浮水面高低確定，腔體 材料可采用輕質(zhì)材料代替軸體強(qiáng)度材料制作，如鋁、耐磨塑料、玻璃鋼、碳纖維等材料，由此 大大減輕了水輪機(jī)的重量。在腔體1的外圓周上均布有葉片2,當(dāng)葉片為金屬材料時(shí)，葉片 2與腔體1可焊接連接，在大型同心校床上均衡焊接。當(dāng)葉片為非金屬材料時(shí)，可將其與腔 體1制作為一體。為增加水輪機(jī)的工作效率，葉片2的上部設(shè)計(jì)為折彎結(jié)構(gòu)，折彎角度為15 度。腔體1的兩側(cè)端由端蓋3通過(guò)螺栓緊固密封，在端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與 軸承座4內(nèi)的連接，軸承可采用橡膠等非金屬材料制作。軸承座4內(nèi)的軸承由上、下軸承支 座固定，上、下軸承支座的底部均固定在機(jī)架9上，由此，腔體1通過(guò)軸承座4固定支撐在機(jī) 架9上。在軸承座4內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)均設(shè)置有水室5,該上下水室5為連通結(jié)構(gòu)。在 上水室上連接有進(jìn)水管6,該進(jìn)水管與水斗18處連接取水，在下水室上連接有排水管7。使 用時(shí)，上水室內(nèi)的水經(jīng)過(guò)軸承后進(jìn)入下水室內(nèi)，然后由下水室上的排水管7排出，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸 承的水潤(rùn)滑。在下水室上還設(shè)置有排污口 8,目的是方便及時(shí)排出下水室內(nèi)的污物等。為了 保證水輪機(jī)的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，在軸承座4上還設(shè)置有水位傳感器14和溫 度傳感器15,當(dāng)水輪機(jī)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠及時(shí)報(bào)警，進(jìn)行維護(hù)。水位傳感器14和溫度傳 感器15均采用的是公知產(chǎn)品，其報(bào)警方式也為常規(guī)的常規(guī)的技術(shù)，在此不再贅述。
[0025] 由于舟橋式發(fā)電站的水頭長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，因此，腔體1可設(shè)計(jì)為多個(gè)，相鄰的兩個(gè) 腔體1通過(guò)連接器19固定連接。兩邊端腔體1的外側(cè)端蓋，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水 輪機(jī)配重輪10,即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機(jī)配重輪10連接，確保水輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；另 一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機(jī)主動(dòng)輪11，即端蓋軸經(jīng)軸承座4與水輪機(jī)主動(dòng)輪11連接，實(shí)現(xiàn) 動(dòng)力輸出。在腔體1的入水口部位還連接有水斗18,起引導(dǎo)水流是作用，使水頭集中進(jìn)入 水輪機(jī)，水斗18固定在軸承座4上。水輪機(jī)主動(dòng)輪11通過(guò)增速器16將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī) 17,增速器16與另案申請(qǐng)專利。在水輪機(jī)主動(dòng)輪11外設(shè)置有保護(hù)水輪機(jī)主動(dòng)輪11的齒輪 罩12。使用時(shí)，軸承座安裝在舟橋聯(lián)接的滑動(dòng)軌道上，滑動(dòng)軌道與舟橋聯(lián)接，配合進(jìn)水斗，就 實(shí)現(xiàn)了空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)在舟橋式發(fā)電站的水輪發(fā)電功能。
【權(quán)利要求】
1. 一種空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，包括葉片（2)、軸承座（4)，其特征是：還包括腔體 (I) 、端蓋（3)、水室（5)及水輪機(jī)配重輪（10)，腔體為中空結(jié)構(gòu)，在腔體的外圓周上均布有 葉片，腔體的兩側(cè)端由端蓋密封，端蓋上均設(shè)置有端蓋軸，端蓋軸分別與軸承座內(nèi)的軸承連 接，其中一側(cè)的端蓋軸上連接有水輪機(jī)配重輪（10)，另一側(cè)的端蓋軸連接有水輪機(jī)主動(dòng)輪 (11 )，在軸承座內(nèi)設(shè)置有用于水潤(rùn)滑的水室（5 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是：所述的葉片（2)上部為 折彎結(jié)構(gòu)，折彎角度為15度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是：所述的軸承座（4)內(nèi)的 軸承由上、下軸承支座固定，上、下軸承支座的底部均固定在機(jī)架（9 )上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是：在所述的軸承座（4)上 還設(shè)置有水位傳感器（14 )和溫度傳感器（15 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是：在所述的軸承座（4)上 還設(shè)置有潤(rùn)滑備用水箱（13)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是：在所述水輪機(jī)主動(dòng)輪 (II) 外設(shè)置有齒輪罩（12)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是： 所述的腔體（1)為多個(gè)，相鄰的兩個(gè)腔體通過(guò)連接器（19)固定連 接，腔體（1)兩端的外側(cè)端蓋，其中一側(cè)的端蓋軸上連接水輪機(jī)配重輪（10)，另一側(cè)的 端蓋軸連接水輪機(jī)主動(dòng)輪（11)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是：在所述的腔體（1)上部 設(shè)置有水斗（18)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空腔無(wú)軸水自潤(rùn)滑水輪機(jī)，其特征是：所述的水室（5)設(shè)置在 軸承座（4)內(nèi)的上、下軸承支座內(nèi)，且上、下軸承支座內(nèi)的水室（5)為連通結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F03B3/12GK203892101SQ201420012505
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】梁士周 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)市四洲水能發(fā)電科技有限公司