本發(fā)明屬于水利水電工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樗啓C(jī)轉(zhuǎn)輪需要通過傳動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直連，所以水輪機(jī)的流道內(nèi)通常需要單獨(dú)設(shè)計(jì)出安放發(fā)電機(jī)的單獨(dú)空間(如燈泡體、豎井)，或者設(shè)置一段s形拐彎的尾水管將傳動(dòng)軸引伸出流道外與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，導(dǎo)致水輪機(jī)整體管路結(jié)構(gòu)及內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地空間大。而在農(nóng)村小水電開發(fā)及超低水頭明渠流道內(nèi)的水能資源利用過程中，水輪發(fā)電機(jī)組通常具有裝機(jī)容量小，所處廠房空間結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，因此將傳統(tǒng)的貫流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于小水電站或微型水電站進(jìn)行水能開發(fā)會(huì)造成廠房土建成本大量增加、水輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)不合理、安裝檢修設(shè)備成本增加等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)，該水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，簡(jiǎn)化了水輪機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，降低了安裝、檢修成本。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)，包括同軸設(shè)置在進(jìn)水管內(nèi)部的導(dǎo)葉輪轂體，沿導(dǎo)葉輪轂體的周向均勻分布有固定導(dǎo)葉，導(dǎo)葉輪轂體的外伸軸上同軸套裝有轉(zhuǎn)輪輪轂體，沿轉(zhuǎn)輪輪轂體的周向均勻分布有一圈轉(zhuǎn)輪葉片，轉(zhuǎn)輪葉片的輪緣外同軸設(shè)有環(huán)形的齒輪環(huán)套，齒輪環(huán)套的外表面加工有齒圈，齒輪環(huán)套上的齒圈與輸出機(jī)構(gòu)配合，導(dǎo)葉輪轂體的外伸軸端部設(shè)有泄水錐，泄水錐位于尾水管內(nèi)部，進(jìn)水管與尾水管同軸設(shè)置在齒輪環(huán)套的相對(duì)兩側(cè)。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

其中固定導(dǎo)葉分別與進(jìn)水管和導(dǎo)葉輪轂體固接成為一體。

其中導(dǎo)葉輪轂體的外伸軸的兩端分別設(shè)有對(duì)轉(zhuǎn)輪輪轂體起支撐作用的深溝球軸承，深溝球軸承與導(dǎo)葉輪轂體的外伸軸同軸。

其中轉(zhuǎn)輪葉片分別與轉(zhuǎn)輪輪轂體、齒輪環(huán)套固接為一體。

其中齒輪環(huán)套與進(jìn)水管的接合處設(shè)有角接觸球軸承a，角接觸球軸承a的外圈通過彈性擋圈a定位，彈性擋圈a嵌在進(jìn)水管內(nèi)壁上，角接觸球軸承a的內(nèi)圈采用緊配合安裝在齒輪環(huán)套的一側(cè)，齒輪環(huán)套的一側(cè)還同軸套裝有金屬骨架唇形密封a，金屬骨架唇形密封a安裝在角接觸球軸承a的外側(cè)且位于進(jìn)水管與齒輪環(huán)套之間；

其中角接觸球軸承a、彈性擋圈a、金屬骨架唇形密封a均與進(jìn)水管同軸設(shè)置。

其中齒輪環(huán)套與尾水管的結(jié)合處設(shè)有角接觸球軸承b，角接觸球軸承b的外圈通過彈性擋圈b定位，彈性擋圈b嵌在尾水管的內(nèi)壁上，角接觸球軸承b的內(nèi)圈采用緊配合安裝在齒輪環(huán)套的另一側(cè)，齒輪環(huán)套的另一側(cè)還同軸套裝有金屬骨架唇形密封b，金屬骨架唇形密封b安裝在角接觸球軸承b的外側(cè)且位于尾水管與齒輪環(huán)套之間；

其中角接觸球軸承b、彈性擋圈b、金屬骨架唇形密封b均與尾水管同軸設(shè)置。

其中泄水錐的中心處同軸開設(shè)有螺紋孔，導(dǎo)葉輪轂體的外伸軸的端部加工有外螺紋，導(dǎo)葉輪轂體的外伸軸端部與泄水錐通過螺紋連接。

其中輸出機(jī)構(gòu)包括扭矩輸出軸，扭矩輸出軸上套裝有扭矩輸出齒輪，扭矩輸出齒輪與齒輪環(huán)套上的齒圈嚙合。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明提供的一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)過流部件少，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間無需傳動(dòng)軸直連，解決了現(xiàn)有貫流式水輪機(jī)需要采用傳動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直連而造成的電站管路及水輪機(jī)內(nèi)流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占據(jù)空間大的問題，是一種新型的專用于農(nóng)村小水電站或微型水電站的開發(fā)以及超低水頭明渠發(fā)電的小型水輪機(jī)，同時(shí)，本發(fā)明中的水輪機(jī)無葉頂間隙空化空蝕，轉(zhuǎn)輪葉片的使用壽命將大大提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a處的局部放大圖。

圖中，1.進(jìn)水管，2.導(dǎo)葉輪轂體，3.固定導(dǎo)葉，4.轉(zhuǎn)輪輪轂體，5.轉(zhuǎn)輪葉片，6.齒輪環(huán)套，7.泄水錐，8.尾水管，9.深溝球軸承，10.角接觸球軸承a，11.彈性擋圈a，12.金屬骨架唇形密封a，13.角接觸球軸承b，14.彈性擋圈b，15.金屬骨架唇形密封b，16.扭矩輸出軸，17.扭矩輸出齒輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括同軸設(shè)置在進(jìn)水管1內(nèi)部的導(dǎo)葉輪轂體2，沿導(dǎo)葉輪轂體2的周向均勻分布有一圈固定導(dǎo)葉3，導(dǎo)葉輪轂體2的外伸軸上同軸套裝有轉(zhuǎn)輪輪轂體4，沿轉(zhuǎn)輪輪轂體4的周向均勻分布有一圈轉(zhuǎn)輪葉片5，轉(zhuǎn)輪葉片5的輪緣外同軸設(shè)有環(huán)形的齒輪環(huán)套6，齒輪環(huán)套6的外表面加工有齒圈，齒輪環(huán)套6上的齒圈與輸出機(jī)構(gòu)配合，導(dǎo)葉輪轂體2的外伸軸端部設(shè)有泄水錐7，泄水錐7位于尾水管8內(nèi)部，進(jìn)水管1與尾水管8同軸設(shè)置在齒輪環(huán)套6的相對(duì)兩側(cè)。

其中固定導(dǎo)葉3分別與進(jìn)水管1和導(dǎo)葉輪轂體2固接成為一體(固定導(dǎo)葉3位于進(jìn)水管1內(nèi)壁和導(dǎo)葉輪轂體2之間)。

其中導(dǎo)葉輪轂體2的外伸軸的兩端分別設(shè)有對(duì)轉(zhuǎn)輪輪轂體4起支撐作用的深溝球軸承9，深溝球軸承9與導(dǎo)葉輪轂體2的外伸軸同軸。

其中轉(zhuǎn)輪葉片5分別與轉(zhuǎn)輪輪轂體4、齒輪環(huán)套6固接為一體。

如圖2所示，齒輪環(huán)套6與進(jìn)水管1的接合處設(shè)有角接觸球軸承a10，角接觸球軸承a10的外圈通過彈性擋圈a11(彈性擋圈a11起定位卡緊作用)定位，彈性擋圈a11嵌在進(jìn)水管1內(nèi)壁上，角接觸球軸承a10的內(nèi)圈采用緊配合安裝在齒輪環(huán)套6的一側(cè)(角接觸球軸承a10的內(nèi)圈在水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)隨著齒輪環(huán)套6轉(zhuǎn)動(dòng)，角接觸球軸承a10的外圈保持靜止)，齒輪環(huán)套6的一側(cè)還同軸套裝有金屬骨架唇形密封a12，金屬骨架唇形密封a12安裝在角接觸球軸承a10的外側(cè)(金屬骨架唇形密封a12防止角接觸球軸承a10的潤(rùn)滑油泄漏以及雜物、塵土進(jìn)入角接觸球軸承a10，起到密封作用)且位于進(jìn)水管1與齒輪環(huán)套6之間；角接觸球軸承a10在進(jìn)水管1與齒輪環(huán)套6之間起固定支撐作用；其中角接觸球軸承a10、彈性擋圈a11、金屬骨架唇形密封a12均與進(jìn)水管1同軸設(shè)置。

其中齒輪環(huán)套6與尾水管8的結(jié)合處設(shè)有角接觸球軸承b13，角接觸球軸承b13的外圈通過彈性擋圈b14定位(彈性擋圈b14起定位卡緊作用)，彈性擋圈b14嵌在尾水管8的內(nèi)壁上，角接觸球軸承b13的內(nèi)圈采用緊配合安裝在齒輪環(huán)套6的另一側(cè)(角接觸球軸承b13內(nèi)圈在水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)隨著齒輪環(huán)套6轉(zhuǎn)動(dòng)，角接觸球軸承b13的外圈保持靜止)，齒輪環(huán)套6的另一側(cè)還同軸套裝有金屬骨架唇形密封b15，金屬骨架唇形密封b15安裝在角接觸球軸承b13的外側(cè)(金屬骨架唇形密封b15可以防止角接觸球軸承b13的潤(rùn)滑油泄漏以及雜物、塵土進(jìn)入角接觸球軸承b13，起到密封作用)且位于尾水管8與齒輪環(huán)套6之間；角接觸球軸承b13在尾水管8和齒輪環(huán)套6之間起固定支撐作用；同時(shí)，角接觸球軸承a10和角接觸球軸承b13還承擔(dān)轉(zhuǎn)輪葉片5、轉(zhuǎn)輪輪轂體4和齒輪環(huán)套6組成的轉(zhuǎn)動(dòng)部件所受的徑向和軸向載荷。其中角接觸球軸承b13、彈性擋圈b14、金屬骨架唇形密封b15均與尾水管8同軸設(shè)置。

其中泄水錐7的中心處同軸開設(shè)有螺紋孔，導(dǎo)葉輪轂體2的外伸軸的端部加工有外螺紋，導(dǎo)葉輪轂體2的外伸軸端部與泄水錐7通過螺紋連接。泄水錐7對(duì)深溝球軸承9起壓緊作用，同時(shí)也對(duì)水流起到導(dǎo)流作用。

其中輸出機(jī)構(gòu)包括扭矩輸出軸16，扭矩輸出軸16上套裝有扭矩輸出齒輪17，扭矩輸出齒輪17與齒輪環(huán)套6上的齒圈嚙合。

本發(fā)明一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)的工作方式為：水流從進(jìn)水管1進(jìn)入水輪機(jī)，經(jīng)由固定導(dǎo)葉3的引導(dǎo)以一定的角度撞擊到轉(zhuǎn)輪葉片5上并產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)輪葉片5轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩，由于轉(zhuǎn)輪葉片5與齒輪環(huán)套6焊接為一個(gè)整體，因此轉(zhuǎn)輪葉片5不存在葉頂間隙，也不會(huì)遭受葉頂間隙空化空蝕的破壞。轉(zhuǎn)輪葉片5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)齒輪環(huán)套6一起旋轉(zhuǎn)，然后齒輪環(huán)套6與扭矩輸出齒輪17之間通過外嚙合的方式將轉(zhuǎn)輪葉片5受到的扭矩傳遞給扭矩輸出齒輪17，扭矩輸出齒輪17再通過鍵連接將扭矩傳遞給扭矩輸出軸16進(jìn)行扭矩的輸出，扭矩輸出軸16可直接連接發(fā)電機(jī)發(fā)電，或者再連接一級(jí)增速箱進(jìn)行增速發(fā)電。

本發(fā)明一種采用齒輪傳動(dòng)的定槳貫流式水輪機(jī)的特點(diǎn)為：本裝置采用齒輪傳動(dòng)的方式將轉(zhuǎn)輪的扭矩進(jìn)行輸出，摒棄了采用傳動(dòng)軸將水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接連接的方法，使得整個(gè)機(jī)組的軸向尺寸大為減少，簡(jiǎn)化了水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)，非常適合應(yīng)用于農(nóng)村小水電站或微型水電站的水能開發(fā)。