[发明专利]容积式微型水轮机及基于该水轮机的固定混合比装置

说明书

容积式微型水轮机及基于该水轮机的固定混合比装置，包括容积腔和转动设于容积腔内的转轮结构，容积腔的前后两侧还开设有进水口和出水口；转轮结构包括上下相互啮合的第一凸轮转轮和第二凸轮转轮，且其轴向横截面呈“8”形，且均包括以弧形布设的谷型段和以共轭曲线布设的峰型段，且谷型段和峰型段间隔交替设置，第一凸轮转轮和第二凸轮转轮在空腔内沿相反方向同步转动。该容积式微型水轮机，通过水轮机和容积泵的设置，当溶剂液体进入转轮结构后构成压力差，驱动水轮机转动，进而水轮机通过联轴器带动容积泵转动；水轮机每转动一转，流过的溶剂体积是固定值，而容积泵每转动一转泵入的溶质液体体积也是固定值，实现混合液的固定混合比。

技术领域

本发明属于容积式水轮机技术领域，尤其涉及30kW以下小流量、低水头的水轮机，更具体的说，特别涉及容积式微型水轮机及基于该水轮机的固定混合比装置。

背景技术

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。做功后的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。

现有的水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。目前，水轮机主要发展方向为超大型机组和微小型机组两个方向。

微型水轮机微型水轮发电机组一般指装机容量在30千瓦以下（国际标准是100KW以下）；适合具有微小水力资源的农村安装使用的简易水力发电机组，其主要特点：（1）容量小，它适于分散建造和使用，尤其适合山区和半山区的农户使用；（2）投资小，一次性投入总额不大，便于群众自筹资金，自建自管和自用；（3）周期短，在较短的时间内建成投资，（4）技术简单，便于普及。

但微小型的研究未能引起很多学者的关注，其资料很少，研究成果不多。而微小型水轮机组在我国农村地区有着广泛的应用空间和市场；在工业液体循环冷却中，液体的余压能量回收需要大量水轮机等透平机械，微型的很少；在化工等行业按一定比例混合两种液体，需要微型容积水轮机驱动容积泵，实现固定的混合比例，而国产的设备很少。

中国发明专利“变容积式调速水泵水轮机”(专利号：CN102828896B)公开了一种变容积式调速水泵水轮机，包括蜗壳、上盖板、下盖板、转轮、辐板、进水管和出水管；蜗壳的内表面在圆周上划分成进水面、受压工作面、出水面、阻水面、进水面、受压工作面、出水面和阻水面；受压工作面比阻水面的内半径大，进、出水面是两者的圆弧过渡；转轮的外圆面与蜗壳的阻水面滑动接触，转轮上均布多个径向槽，槽内设弹簧和辐板；上盖板套在转轮外，与转轮径向固定、轴向可滑动配合，对蜗壳的上端密封；下盖板与转轮的下端面滑动接触，与蜗壳的内表面径向固定、轴向可滑动配合，对蜗壳的下端进行密封。轴向调节下盖板的位置，就可以调节过水腔高度及其横截面积或过水腔容积，从而调节水流量和轮机旋转力矩及转速，但该水轮机并不能用于微型容积水轮机。

中国实用新型专利“一种可变叶片容积式水轮机”(专利号：CN207080314U)公开了一种可变叶片容积式水轮机，包括水轮机壳体，在水轮机壳体内安装偏心套，水轮机壳体内偏移圆周中心的位置安装叶片轴，水轮机壳体的两侧设置水流进口和出口，叶片轴上安装叶片，水流通过水轮机时，在水流的动力下，叶片通过叶片轴径向在壳体的圆周上滑动，从而在叶片轴上输出动力。本发明的可变叶片容积式水轮机，不泄水，相对于现用水轮机，可节约消防供水，减小消防主泵的流量；可变叶片，水流动阻力小，不受供水压力影响，流量范围宽。然而，该结构针对的是消防供水，解决现有水动力驱动的泡沫比例混合装置中泄水的问题，减少消防主泵的流量，并不能解决固定混合比的问题。

发明内容