[发明专利]水力发电装置的水轮机翼安装结构及水力发电装置

说明书

水力发电装置(H)包括通过纤维强化塑料材料构成的水轮机翼(1)、以及接收水轮机翼的旋转而进行发电的发电机(3)。水轮机轴(20)穿过水轮机翼(1)的贯通孔(50)。在水轮机翼(1)的轮毂(10)的两侧面设置一对凸缘部件(51、52)。通过螺栓(53)将轮毂(10)和凸缘部件(51、52)紧固。凸缘部件(51、52)安装在水轮机轴(20)上。在轮毂(10)的螺栓孔(10a)的内周面与螺栓(53)的外周面之间，夹设有紧固力保持部件(55)，紧固力保持部件(55)的长度小于轮毂(10)的轴向宽度，通过螺栓(53)的紧固，该紧固力保持部件(55)的两端与凸缘部件(51、52)抵接。

相关申请

本申请要求申请日为2018年8月20日、申请号为JP特愿2018－153955的申请以及申请日为2019年3月22日、申请号为JP特愿2019－054824的申请的优先权，参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及一种水力发电装置的水轮机翼安装构造，该水轮机翼具有由纤维强化塑料材料构成的水车翼，该水车翼设置在水路中，通过水的冲击力而进行发电。

背景技术

水力发电装置具有将水的能量转换为旋转能量的水轮机翼和将旋转能转换为电能的发电机。此外，根据需要，设置有将水轮机翼的旋转增速并传递给发电机的增速机、控制发电机的控制装置等。

在小输出的水力发电装置的水轮机翼采用纤维强化塑料材料，安装于作为增速机的输入轴的水轮机轴上时，以往采用图10所示的水轮机翼安装构造。对于该水轮机翼安装结构，首先，通过一对凸缘部件51、52夹住水轮机翼1的轮毂10的两侧面，用螺栓53将这一对凸缘部件51、52和轮毂10紧固而固定。并且，将由该水轮机翼1和一对凸缘部件51、52构成的组件，在凸缘部件51、52的部分，以不能沿轴向移动且不能旋转的方式安装在水轮机轴20上。当水轮机翼1受到水的力而旋转时，其旋转转矩通过摩擦力传递到凸缘部件51、52，水轮机轴20旋转。

专利文献1涉及一种垂直轴型水力发电装置，记载了使用螺栓和螺母紧固固定垂直旋转轴和3片叶片的技术。

专利文献

专利文献1：JP特开2017－8927号公报

发明内容

发明要解决的课题

在设置于水路的水力发电装置中，水轮机翼从流水承受各种的变动载荷。例如，接受基于流水的流速变化而产生的变动载荷。又，在水轮机翼是旋转轴心与水流方向平行的螺旋桨水轮机的场合，如果处于因水路的水位降低，使该水轮机翼的上部超出水面的状态时，伴随水轮机翼的旋转，在水轮机翼的呈辐射状而延伸的的叶片反复处于没入水中的状态和从水中出来的状态，由此，叶片承受大的交替载荷。

另外，水路的水位降低是由于在降水量少的场合或为了灌溉而使用水路的水的场合引起。另外，在梅雨时期、台风等预想集中暴雨的情况下，为了避免从水路溢水，有时也限制水路的流量。

如图10所示，当水轮机翼1受到变动载荷F1时，叶片向载荷方向挠曲，该挠曲从叶片的根部传递到轮毂10。于是，两侧被凸缘部件51、52夹持的轮毂10从两凸缘部件51、52持续地承受压缩力F2。由此，轮毂10蠕变变形，轴向宽度变窄，连结水轮机翼1和凸缘部件51、52的螺栓53松弛，其紧固力降低。

另外，由于交变载荷，在轮毂10与凸缘部件51、52之间产生间隙或者该间隙闭合，由此有时在轮毂10的与凸缘部件51、52的接触面引起微振磨损等。纤维增强塑料材料的树脂材料，例如乙烯基酯树脂与不饱和聚酯树脂相比，耐水性优异，即使与水接触，强度也难以劣化。另一方面，纤维强化塑料材料的纤维材料由于与水接触而导致强度劣化。由于水轮机翼的外皮是树脂材料，因此即使与水接触也不会促进强度降低，但当在轮毂10上产生微振磨损等时，水轮机翼的纤维材料从该部分与水接触，导致水轮机翼1的强度降低。