[实用新型]开合式叶片水轮机

说明书

技术领域

本实用新型涉及借助水在流动中所形成的水能用来驱动机器的一个间接传动部件，更确切更具体地来讲就是用来驱动发电机或其他机器的水轮机。 

背景技术

水力发电是人类改造大自然，利用大自然最成功的一个典范，是取之不尽、用之不竭的绿色再生能源。水轮机是以水作为介质的流动机械，是水电厂带动发电机的原动机，水轮机运行的经济性和安全性直接影响水电厂的经济效益，根据水轮机其结构的不同有混流式、轴流式、斜流式、贯流式和水斗式等多种。混流式水轮机的水流进入转轮前是沿主轴半径方向，在转轮内转变为斜向，最后沿主轴轴线方向流出转轮，水流在转轮内做旋转运动的同时，还进行径向运动和轴向运动，所以称为“混流式”，其结构与做功原理见图1（箭头表示水流路线，正中为主轴，叶片安装在主轴四周，下文同）；轴流式水轮机的水流在进入转轮前，已经转过90°角，水流沿主轴轴线方向进入转轮，又沿主轴轴线方向流出转轮，水流在转轮内同时做旋转运动和轴向运动，没有径向运动，所以称为轴流式，其结构与做功原理如图2所示；斜流式水轮机其转轮内的水流运动与混流式转轮一样，转轮叶片与轴流式基本相同，其性能吸取了上述两种水轮机的优点，但结构和工艺要求较复杂，如图3所示；贯流式水轮机的转轮结构及转轮内的水流运动与轴流式安全一样，所不同之处为贯流式水轮机的水流从进入水轮机到流出水轮机几乎始终与主轴轴线平行贯通，“贯流式”名称由此而来，其结构形状与做功原理如图4所示；水斗式水轮机其水流径喷嘴形成高速射流，射流沿着转轮旋转平面的切线方向冲击转轮斗叶促其旋转，所以又称为“切击式”水轮机，它的结构与做功原理如图5及图6所示。 

到此为止，不管是哪一种水轮机，都是借助于水的流动来推动其叶轮（转轮）连及主轴运转，主轴在运转中直接或间接（通过主被传动轮）驱动发电机或其他机器运转。由于转轮上的叶片在运转中其尺寸大小因早已定型而不能改变，在每运转一周中其外缘周线360°的每一个点与旋转中心距离是相等的，以水斗式水轮机为例，受水流推动的一侧往下，相对的一侧往上，往上的一侧边重量越多和距离旋转中心越远所形成的阻力也相应越大，反之越小，阻力大便意味着耗能多；另外传统做法中的水轮机较笨重，如三峡水电站安装的混流式水轮机其转轮φ为9.832m和10.416m两种，水轮机质量分别为3200t和3323t，从而制造成本略高；还有在运转中当发电机断路跳闸甩负荷时使水轮机运转阻力瞬间下降，其转速上升到一个极限值，转速越高，水流随叶片旋转的机会也就越大，高速运转称为机组发生了飞逸，机组飞逸是很危险的一个信号，因为转动部件的离心力与转速平方成正比，也就是说机组转速 

 上升到原来的两倍，则传动部件的离心力增大到原来的四倍，强大的离心力将对发电机转子的机械强度构成极大的威胁。

发明内容

本实用新型为解上述不足，旨在提供一种节能省电，重量较轻，运转安全，既能借助水的推力使其运转，也能用动力带动用于抽水或促使气体流动的一种多功能水轮机或称吸排泵，采用以下技术方案予以实现。 

在同一个辊筒的外缘周线上以等距离安装若干块纵向（与辊筒断面成直角）弧形板块做为叶片，各板叶与辊筒为转动配合即可横向旋动一定角度，将同一辊筒外缘周线的若干叶片顶头两侧都置于同一个偏心并静止不动的环形轨道中，运转中的弧形板状叶片受着轨道的制约，促使叶片外边顶头在运转一周中距离旋转中心由远到近又由近到远，距离旋转中心远所起的作用是做功，即接受水流的推力，水流为主动叶片为被动而旋转，距离旋转中心近是为了减少运转的阻力，远可以是近的两倍以上。当由动力带动时，距离旋转中心远所起的作用是增加吸入量和排出量，距离旋转中心近可减少介质（水或空气）的回流，不管是远还是近，都是为了提离效率。 

为减轻运转中其叶片外边顶头与两侧轨道的磨擦，而在每一块叶片的外边顶头两侧分别安装各一个走轮，走轮在轨道上做环形滑移为滚动移位，走轮的轮子由两侧面带密封盖的轴承（出厂前已加注润滑油）和外套组合而成，外套其敞开的一个侧面加装有水封，用于保护轴承免受水浸。各叶片内边以等距离安装在同一个辊筒的外缘周线上同样为轴承式结构以便转动，辊筒与叶片连接处在长度上为左右两个点或两个点以上，其叶片弧度略大于辊筒外缘直径，即以在运转中合拢时能与相邻上下叶片贴合为准（此时叶片外边顶头距旋转中心为最近）。