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。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水力发电装置的水轮机翼安装结构及水力发电装置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。
本专利技术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。
技术介绍
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号公报专利
技术实现思路
专利技术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。如果将水轮机翼1做成金属材料，则可防止上述轮毂10的蠕变变形及微振磨损。但是，如果要用金属材料确保与使用纤维强化塑料材料的情况同等的强度，则水轮机翼1的重量变大。因此，需要提高支承水车轴20的齿轮的刚性，成本变高。另外，也可以考虑将水轮机翼1做成比较轻的铝材。但是，由于在水轮机轴20和增速器中主要使用钢材，所以，如果水轮机翼1为铝材，则作为不同种类金属的铝材和钢材浸在水中，有可能发生电腐蚀。因此，难以使用铝材。本专利技术的目的在于，提供一种水力发电装置的水轮机翼安装结构及水力发电装置，其通过由纤维强化塑料材料制成的水轮机翼承受流水的变动载荷，可以防止水轮机翼的轮毂因蠕变变形及磨损而引起的强度降低。用于解决课题的技术方案本专利技术的第1方案的水力发电装置的水轮机翼安装结构为下述的水力发电装置的水轮机翼安装结构，该水力发电装置包括通过纤维强化塑料材料构成的水轮机翼、以及接收该水轮机翼的旋转而进行发电的发电机，在该水轮机翼安装结构中，上述水轮机翼以一体旋转的方式安装于水轮机轴上，其特征在于，上述水轮机翼在中心部处具有实心的轮毂，上述水轮机轴穿过开设于该轮毂中的贯通孔；在上述轮毂的两侧面设置有一对凸缘部件，螺栓贯穿开设于上述轮毂及上述一对凸缘部件中的螺栓孔，通过该螺栓将上述轮毂和上述一对凸缘部件紧固连接；上述一对凸缘部件安装在上述水轮机轴上；在上述轮毂的上述螺栓孔的内周面和上述螺栓的外周面之间夹设有紧固力保持部件，该紧固力保持部件的长度小于上述轮毂的轴向宽度，通过上述螺栓的紧固，该紧固力保持部件的两端与上述一对凸缘部件抵接。按照该方案，当紧固用于紧固轮毂和一对凸缘部件的螺栓时，轮毂弹性变形而其轴向宽度变窄，由此紧固力保持部件的两端与一对凸缘部件抵接。在该状态下，在水轮机翼承受变动载荷而从一对凸缘部件对水轮机翼的中心部作用压力的场合，紧固力保持部件承受该压力而不会对轮毂施加大的压力，因此，可防止轮毂发生蠕变变形。像这样，通过防止轮毂的蠕变变形，可防止螺栓的松动，避免轮毂和凸缘部件的紧固力的降低。另外，由于确保了轮毂与凸缘部件的紧固力，即使在对水轮机翼作用交变载荷的情况下，仍不会在轮毂与凸缘部件之间产生间隙或该间隙闭合，在轮毂的与凸缘部件的接触面上不会引起微振磨损。因此，可抑制水向水轮机翼的纤维强化塑料材料的内部的渗透，可防止因纤维强化塑料材料的材料劣化而导致的水轮机翼的强度降低。可在本专利技术中，上述一对凸缘部件在上述螺栓的长度方向的厚度相同，并且与上述轮毂的接触面积相同。在此场合，由于轮毂从两侧的凸缘部件受到的压力的大小可大致相同，故在轮毂和各凸缘部件之间作用有均等的摩擦力，平衡性良好。在本专利技术中，最好,在上述凸缘部件的与上述轮毂的接触面的边缘上设有倒角部。如果设置上述倒角部，可减轻边缘载荷，防止微振磨损的发生。本专利技术的水力发电装置的水轮机翼安装结构适用于上述水轮机翼为具有多个叶片的螺旋桨水轮机的场合。特别是，作为前述螺旋桨式水轮机的水轮机翼适用于旋转轴心与水流方向平行的场合。无论哪种情况，由于水轮机翼承受大的变动负荷，所以采用本专利技术的水轮机翼安装结构的效果好。本专利技术第2结构的水力发电装置的水轮机翼安装结构涉及下述的水力发电装置的水轮机翼安装结构，该水力发电装置包括通过纤维强化塑料材料构成的水轮机翼、以及接收该水轮机翼的旋转而进行发电的发电机，在该水轮机翼安装结构中，上述水轮机翼以一体旋转的方式安装于水轮机轴上，其特征在于，上述水轮机翼在中心部处具有实心的轮毂，上述水轮机轴穿过开设于该轮毂上的贯通孔；在上述轮毂的两侧面设置一对凸缘部件，螺栓贯穿开设于上述轮毂及上述一对凸缘部件中的螺栓孔，通过该螺栓将上述轮毂和上述一对凸缘部件紧固连接；上述一对凸缘部件安装在上述水轮机轴上；上述一对凸缘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水力发电装置的水轮机翼安装结构，该水力发电装置包括通过纤维强化塑料材料构成的水轮机翼、以及接收该水轮机翼的旋转而进行发电的发电机，在该水轮机翼安装结构中，上述水轮机翼以一体旋转的方式安装于水轮机轴上，其特征在于，/n上述水轮机翼在中心部处具有实心的轮毂，上述水轮机轴穿过开设于该轮毂中的贯通孔；/n在上述轮毂的两侧面设置有一对凸缘部件，螺栓贯穿开设于上述轮毂及上述一对凸缘部件中的螺栓孔，通过该螺栓将上述轮毂和上述一对凸缘部件紧固；/n上述一对凸缘部件安装在上述水轮机轴上；/n在上述轮毂的上述螺栓孔的内周面和上述螺栓的外周面之间夹设有紧固力保持部件，该紧固力保持部件的长度小于上述轮毂的轴向宽度，通过上述螺栓的紧固，该紧固力保持部件的两端与上述一对凸缘部件抵接。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180820 JP 2018-153956;20190322 JP 2019-0548241.一种水力发电装置的水轮机翼安装结构，该水力发电装置包括通过纤维强化塑料材料构成的水轮机翼、以及接收该水轮机翼的旋转而进行发电的发电机，在该水轮机翼安装结构中，上述水轮机翼以一体旋转的方式安装于水轮机轴上，其特征在于，
上述水轮机翼在中心部处具有实心的轮毂，上述水轮机轴穿过开设于该轮毂中的贯通孔；
在上述轮毂的两侧面设置有一对凸缘部件，螺栓贯穿开设于上述轮毂及上述一对凸缘部件中的螺栓孔，通过该螺栓将上述轮毂和上述一对凸缘部件紧固；
上述一对凸缘部件安装在上述水轮机轴上；
在上述轮毂的上述螺栓孔的内周面和上述螺栓的外周面之间夹设有紧固力保持部件，该紧固力保持部件的长度小于上述轮毂的轴向宽度，通过上述螺栓的紧固，该紧固力保持部件的两端与上述一对凸缘部件抵接。
2.根据权利要求1所述的水力发电装置的水轮机翼安装结构，其特征在于，上述一对凸缘部件在上述螺栓的长度方向的厚度相同，并且与上述轮毂的接触面积相同。
3.根据权利要求1或2所述的水力发电装置的水轮机翼安装构造，其特征在于，在上述凸缘部件的与上述轮毂的接触...
【专利技术属性】
技术研发人员：后藤知美，近藤博光，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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