一种江河流叶片可变角水轮发电机组制造技术

本发明专利技术涉及一种江河流叶片可变角水轮发电机组，包括主支架，主支架上安装有水轮总成，水轮总成包括主轴及与主轴固定套接的叶片座，叶片座的外圆周表面上周向均布有一组沿轴向延伸的叶片。每个叶片铰接于叶片座，并可相对于叶片座张开或收缩角度。在叶片根部的上端具有轴孔，轴孔中固定设有叶片调角轴，叶片调角轴固定套接有叶片调角齿轮，在主轴上位于叶片座上方活动套接叶片调角齿条座，叶片调角齿条座与主支架固定连接，叶片调角齿条座上设有可与叶片调角齿轮啮合的叶片调角齿条。本发明专利技术的优点是利用江河流水量大、流速快、水体位能大的水资源能量，不需要修筑大坝蓄水，不采用传统大坝型水轮机组技术，不需要其它机械动力、化学能源就能发电。

Variable angle water turbine generator set for river flow vane

The invention relates to a variable angle blade rivers flow hydroelectric generating unit comprises a main bracket, the main bracket is provided with a hydraulic turbine assembly, assembly including a main shaft and fixed with the main shaft is sheathed with a blade seat, a blade seat on the outer circumferential surface of a group are uniformly distributed along the circumferential direction extending along the axial direction of the blade. Each blade is hinged to the blade seat and may extend or contract with respect to the blade seat. With a shaft hole at the upper end of the blade root, the shaft hole of the fixed blade angle adjusting shaft, blade angle regulating shaft is fixedly sheathed with a blade angle regulating gear on the spindle in the blade seat is movably sleeved above the blade angle regulating seat rack, blade angle adjusting rack seat and the main bracket is fixedly connected with the leaf blade angle adjustment on the rack pedestal with a blade angle regulating gear rack angle. The advantages of the invention is the use of river water quantity, flow speed, water potential of water resources energy, does not need to build a dam, not using the technology of traditional dam turbine unit, do not need other mechanical power, chemical energy to power.

【技术实现步骤摘要】
一种江河流叶片可变角水轮发电机组
本专利技术涉及一种发电机组，尤其是一种用于江河流的叶片可变角水轮发电机组，属于发电设备

技术介绍
水力发电属于可再生、无能耗的绿色清洁能源，不会产生二氧化碳等污染环境，因此受到国家大力提倡。传统的水力发电是利用水的落差冲击水轮机叶片驱动发电机发电，将势能转换成电能。其技术特征与水流量、水落差等密切相关。水流量越大，水落差越大，可发电量就越大。现有技术及实践中，为了实现水量大、落差大，通常是修建水利大坝将水拦截，在此基础上修建水力发电设施，利用高势能水压及水源通过封闭管道驱动水轮机组进行发电。但是，修筑水利大坝需要耗费大量的人力、物力和财力，造价高，建设周期长，特别是存有改变自然环境的负面代价。很多江河地区虽然地势相对平缓，水的落差不大，但在地球引力的作用下，水流量极大，流速湍急，具有丰富的水体位能。由于环境、地质、航道、防汛、成本、技术等因素，这些地区不能修筑水坝蓄水用常规发电设备发电，因而这些水能尚未得到充分利用。在社会经济高速发展的今天，人们对电力的需求越来越大，避免火力发电对环境造成的严重破坏，并减少大坝型水电对自然环境的负面影响，采用新的水电技术，采用合理改造水道的方法，充分利用江河尚未利用的能量，是国家能源战略的重要方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：以一种新的利用水能的概念、方法和技术，结合江河流域的自然条件，并针对现有水电技术存在的一些缺陷，提出一种江河流叶片可变角水轮发电机组。该发电机组构思巧妙，设计合理，费效比高，能够用于相对平流的、开放的、具有较大水体位能的大江、大河流域发电，而无需采用大坝型水轮机组的专门技术。为了达到以上目的，本专利技术江河流叶片可变角水轮发电机组，包括至少一个主支架，主支架上安装有可沿主支架上下移动的水轮总成以及调速机、发电机和升降机构等装置，水轮总成与调速机相连，调速机连接发电机，水轮总成包括主轴以及与主轴固定套接的叶片座，叶片座呈圆筒状，叶片座的外圆周表面上周向均布有一组沿轴向延伸的叶片，每个叶片铰接于叶片座，并可相对于叶片座自动张开或收缩一定角度，在叶片根部的上端具有轴孔，轴孔中固定设有叶片调角轴，叶片调角轴固定套接有叶片调角齿轮，在主轴上位于叶片座上方活动套接叶片调角齿条座，叶片调角齿条座与主支架的上臂或设备横梁固定连接，叶片调角齿条座上设有可与叶片调角齿轮啮合的叶片调角齿条。本专利技术水轮发电机组所采用叶片可调角及叶片有柔性特征的水轮总成，在水中工作时，特别是在上述的调角齿轮和调角齿条相互作用时，将能强制打开(叶片正迎水面面对水流方向时)或自动调节(水力作用时)单独叶片与叶片座筒体之间的角度，使水轮上的每个叶片能够随水流方向自动张开或收缩一定角度，并循环往复。这样，每个叶片在一周不同位置时与流体流动方向的夹角均处于合理状态，以使部分叶片处于产生正向驱动力矩的有效工作状态，并使其效率最大化。而部分叶片处于不产生驱动力矩的无效工作状态时，或部分叶片处于产生反向阻力力矩的有害工作状态时，则尽量减少其对主轴的运动阻力，最终减少水能损失。由于采用了叶片自动调角技术，因此，该水轮总成具有很高的水轮效率。进一步的，叶片包括正迎水面和负迎水面，并且正迎水面为向内弯曲的凹弧面，负迎水面为向外凸出的凸弧面；叶片的厚度由叶片前端至叶片中部逐渐变大，再由叶片中部至叶片后端保持不变。上述结构中的叶片为帆型弧面叶片，其受水集能面积巨大，这种规模的叶片，其受水集能面积弥补了叶片低水压的不足。进一步的，叶片座的外圆周表面上均匀设有一组与叶片相对应的调角限位块，调角限位块设置于叶片的转动轨迹上并可与叶片的负迎水面相抵触，调角限位块限定了叶片的张开与收缩角度。调角限位块的作用是使叶片角在叶片采集水能时处于最佳角度。工作过程中，当单独叶片的正迎水面朝向水流方向时，叶片角度增大，叶片角逐渐打开，受到水流动能的驱动，叶轮绕轴顺时针旋转，将水体动能转换成电能；当单独叶片的负迎水面朝向水流方向时，叶片角度减小，叶片逐渐合拢，减少了水流阻力。进一步的，叶片座包括截面为圆形的辐板，辐板的中部具有与水轮主轴相配合的水轮主轴孔，辐板的外圆面上均布一组叶片脚座，叶片脚座具有与叶片调角轴相配合的轴孔。进一步的，叶片分成至少两个部分，包括至少一叶片尖段和至少一叶片底段，叶片底段与叶片尖段的端部之间设有一组沿高度方向均匀分布的活动铰链，叶片底段与叶片尖段通过活动铰链铰接。上述叶片可采用“柔性叶片”的技术，采用上述结构后，叶片具有柔性变化的特征，水轮在水流作用下，叶片中的叶片尖段与叶片底段可以绕活动铰链向一侧转动，致使叶片迎向水流方向时完全展开，背向水流方向时叶片弯曲成圆弧形，以减少阻力，提高了水轮的工作效率。另外，活动铰链包括铰座、第一铰片和第二铰片，第一、第二铰片的一端通过铰轴与铰座铰接，第一铰片的另一端固定于叶片底段的正迎水面上，第二铰片的另一端固定于叶片尖段的正迎水面上。上述结构中，第一、第二铰片均固定于正迎水面，进一步限定了叶片的转动方向及转动角度。进一步的，主支架包括支架底座，垂直安装于支架底座上的安装板，以及垂向安装于安装板背面的加强板，在安装板上设有沿其长度方向延伸的U型导轨和升降齿条，U型导轨中安装有可沿U型导轨上下运动的长方形卡座，升降齿条与升降齿轮箱的齿轮相啮合，升降齿轮箱由升降电机驱动。这样，水轮总成在升降装置的带动下可沿U型导轨上下移动。进一步的，主支架的数目为一个，长方形卡座的上端固定连接上臂，下端固定连接下臂，上臂、下臂的截面均为等腰梯形，在上臂与下臂之间竖直安装有水轮总成，上臂的上部安装调速机、发电机、升降电机和升降齿轮箱；长方形卡座上还设有整流罩。水轮机组沿U型导轨升降的作用在于，调节水轮总成在水中的深度，或可出水面进行维护保养。进一步的，主支架的数目为左、右两个，两个主支架镜像相对设置，且两个主支架的上端通过支架横梁连接，使得两个主支架成门式结构，以保持主支架的刚性和稳定，左、右长方形卡座的上端固定有设备横梁，下端固定有轴承座，在设备横梁上安装有一个调速机和一个发电机，设备横梁上还安装有升降电机和升降齿轮箱，水轮主轴的左、右轴承座分别与横向布置其间的水轮总成主轴两端连接，水轮总成的主轴通过传动轴与调速机连接。进一步的，主支架的数目为左、右两个，两个主支架镜像相对设置，且两个主支架的上端通过支架横梁连接，呈门式结构，左、右长方形卡座的上端固定有设备横梁，下端固定有下臂，在设备横梁上部的两端各安装有一个调速机和一个发电机，左、右下臂与设备横梁之间分别安装有一个竖向布置的水轮总成，设备横梁上还安装有升降电机和升降齿轮箱。进一步的，叶片的后端设有一组沿高度方向均匀分布的铰链，叶片通过铰链与叶片座铰接；叶片调角齿条座呈圆筒状，且叶片调角齿条座的直径小于叶片座的直径，叶片调角齿条座的上端与主支架的上臂固定连接，下端外圆面上设有叶片调角齿条。本专利技术的优点是概念新颖、技术独特、制造简单、应用面宽，可充分利用江河流水量大、流速快、水体位能大的水资源能量，可充分利用江河蜿蜒曲折的天然选址条件，不需要修筑大坝蓄水改变环境，不采用传统的大坝型水轮机组技术，也不需要其它机械动力、化学能源就能发电，是一种新型的绿色、可再生的水电技术，保护自然环境，扩大了江河流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种江河流叶片可变角水轮发电机组，包括至少一个主支架（1），所述主支架（1）上安装有可沿主支架（1）上下移动的水轮总成（2），所述水轮总成（2）与调速机（3）相连，所述调速机（3）连接发电机（4），其特征在于：所述水轮总成（2）包括主轴（2‑1）以及与主轴（2‑1）固定套接的叶片座（2‑2），所述叶片座（2‑2）呈圆筒状，所述叶片座（2‑2）的外圆周表面上周向均布有一组沿轴向延伸的叶片（2‑3），每个叶片（2‑3）铰接于叶片座（2‑2）并可相对于叶片座（2‑2）张开或收缩一定角度，在所述叶片（2‑3）根部的上端具有轴孔，所述轴孔中固定设有叶片调角轴（2‑4），所述叶片调角轴（2‑4）固定套接有叶片调角齿轮（2‑5），在所述主轴（2‑1）上位于叶片座（2‑2）上方活动套接叶片调角齿条座（2‑6），所述叶片调角齿条座（2‑6）上设有可与叶片调角齿轮（2‑5）啮合的叶片调角齿条（2‑7）。

【技术特征摘要】
1.一种江河流叶片可变角水轮发电机组，包括至少一个主支架（1），所述主支架（1）上安装有可沿主支架（1）上下移动的水轮总成（2），所述水轮总成（2）与调速机（3）相连，所述调速机（3）连接发电机（4），其特征在于：所述水轮总成（2）包括主轴（2-1）以及与主轴（2-1）固定套接的叶片座（2-2），所述叶片座（2-2）呈圆筒状，所述叶片座（2-2）的外圆周表面上周向均布有一组沿轴向延伸的叶片（2-3），每个叶片（2-3）铰接于叶片座（2-2）并可相对于叶片座（2-2）张开或收缩一定角度，在所述叶片（2-3）根部的上端具有轴孔，所述轴孔中固定设有叶片调角轴（2-4），所述叶片调角轴（2-4）固定套接有叶片调角齿轮（2-5），在所述主轴（2-1）上位于叶片座（2-2）上方活动套接叶片调角齿条座（2-6），所述叶片调角齿条座（2-6）上设有可与叶片调角齿轮（2-5）啮合的叶片调角齿条（2-7）。2.根据权利要求1所述一种江河流叶片可变角水轮发电机组，其特征在于：所述叶片（2-3）包括正迎水面（2-9）和负迎水面（2-10），并且所述正迎水面（2-9）为向内弯曲的凹弧面，所述负迎水面（2-10）为向外凸出的凸弧面；所述叶片（2-3）的厚度由叶片前端至叶片中部逐渐变大，再由叶片中部至叶片后端保持不变。3.根据权利要求2所述一种江河流叶片可变角水轮发电机组，其特征在于：所述叶片座（2-2）的外圆周表面上均匀设有一组与叶片（2-3）相对应的调角限位块（2-8），所述调角限位块（2-8）设置于叶片（2-3）的转动轨迹上并可与叶片（2-3）的负迎水面（2-10）相抵触。4.根据权利要求3所述一种江河流叶片可变角水轮发电机组，其特征在于：所述叶片座（2-2）包括辐板（2-2-1），所述辐板（2-2-1）的中部具有与水轮主轴（2-1）相配合的水轮主轴孔（2-2-2），所述辐板（2-2-1）的外圆面上均布一组叶片脚座（2-2-3），所述叶片脚座（2-2-3）具有与叶片调角轴（2-4）相配合的轴孔。5.根据权利要求2所述一种江河流叶片可变角水轮发电机组，其特征在于：所述叶片（2-3）分成至少两个部分，该至少两个部分包括至少一叶片尖段（2-3-3）和至少一叶片底段（2-3-2），所述叶片底段（2-3-2）与叶片尖段（2-3-3）的端部之间设有一组沿高度方向均匀分布的活动铰链（2-3-4），所述叶片底段（2-3-2）与叶片尖段（2-3-3）通过活动铰链（2-3-4）铰接。6.根据权利要求1所述一种江河流叶片可变角水轮发电机组，其特征在于：所述主支架（1）包括支架底座（1-1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾云骥，顾坚毅，
申请(专利权)人：顾云骥，顾坚毅，
类型：发明
国别省市：江苏,32