一种自平衡轴流式管道余压发电装置、自平衡方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自平衡轴流式管道余压发电装置，包括管道壳体，所述管道中心设有轴承，所述轴承包括轴套和轴套中心的空心轴，所述叶轮设在轴套上同轴转动，所述叶轮外圈设有转子，与磁铁位置对应的所述管道内壁上设有线圈；所述轴承尾部设有推力盘，所述轴承后侧设有腔体，所述推力盘置于腔体内；水流穿过所述空心轴进入所述腔体，在腔体后壁的反作用下流向所述推力盘，使推力盘受到的反作用力与水流对叶轮的冲击力相同。本发明专利技术通过设置推力盘带动轴承前后移动，使叶轮在正向水流推动下受到的力与推力盘在腔体内受到的水流反向力相同，使发电装置运行过程中轴承处于力平衡状态，大大延长了轴承的使用寿命。大延长了轴承的使用寿命。大延长了轴承的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种自平衡轴流式管道余压发电装置、自平衡方法


[0001]本专利技术涉及发电设备
，具体涉及一种自平衡轴流式管道余压发电装置、自平衡方法。

技术介绍

[0002]轴流式发电机是一种通过水流驱动的发电设备，属于常见的水力发电机类型之一，目前大部分水力发电的企业对微型发电装置的研究较少，国内在管道余压发电领域存在较大的空白。在轴流式发电装置领域主要采用的是常规的贯流式机组或轴流式机组，现有推力轴承采用滚动轴承，使用寿命一般在30000小时以下，需要定期进行维护，并且一般采用油润滑，维护成本高。而且在水流作用下，叶轮会向水流的下游冲击，使叶轮靠近一侧的管道，使叶轮摩擦力增大，发电效率降低。
[0003]降低叶轮的摩擦力，是提高发电效率的重要手段。公开号为CN113153828A的专利技术专利公开了一种用于海水淡化能量回收一体机轴向力的自平衡装置，包括壳体和位于壳体内的轴，壳体一端与透平端盖密封连接，另外一端与泵蜗壳密封连接，轴一端安装有透平叶轮，另外一端安装有泵叶轮，透平叶轮位于透平蜗室芯内，泵叶轮位于泵蜗室芯内，透平蜗室芯和泵蜗室芯之间通过引流管道连通，引流管道在所述透平蜗室芯内正对透平叶轮的前腔解决了海水淡化能量回收一体机转子易卡死的问题，可有效保证一体机长期安全稳定运行，但该技术方案无法运用于管道发电中，在管道的狭小空间内，无法实施。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述现有的发电装置中的轴承寿命短，维护成本高的问题，提供了一种自平衡轴流式管道余压发电装置。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种自平衡轴流式管道余压发电装置，包括管道壳体，所述管道中心设有轴承，所述轴承包括轴套和轴套中心的空心轴，所述叶轮设在轴套上同轴转动，所述叶轮外圈设有转子，与磁铁位置对应的所述管道内壁上设有线圈；所述叶轮前端和后端分别设有入口导叶和出口导叶，所述入口导叶和出口导叶的外圈与管道壳体内壁连接、中心分别与轴承前、后端盖连接；所述轴承尾部设有与轴承同轴且直径大于轴承的推力盘，所述轴承后侧设有腔体，所述推力盘置于腔体内；水流穿过所述空心轴进入所述腔体，在腔体后壁的反作用下流向所述推力盘，使推力盘受到的反作用力与水流对叶轮的冲击力相同；所述空心轴入口处设有调节阀，用于调节过流截面，以调节进入腔体中的水压，进而调节推力盘受到的腔体中水流的反冲击力。推力盘和叶轮受到的水流推力与其面积呈正比关系，设计时会会根据推力盘和叶轮面积推算出受到的压力比例，将腔体的水压设计为固定值，使腔体对推力盘的水压与叶轮受到水压相同，但误差的影响，在工作中很难保证推力盘和叶轮受到水压相同，因此，通过在空心轴入口处设置调节阀，调节进入空心轴水压，进而调节腔体水压，使腔体中水流对推力盘的压力与叶轮的水压保持平衡。
[0007]本专利技术中所述的前、后，是以输水管道中水的流向为参照，输水管道水流来源(上游)方向为前，水流流向方向(下游)为后。
[0008]进一步地，所述轴承为水润滑轴承。
[0009]进一步地，所述轴承的轴套内壁设有多个轴向的导水槽。
[0010]进一步地，所述导水槽为截面是矩形的槽，所述导水槽的角度和宽度根据叶轮转速设置。
[0011]进一步地，所述腔体后侧设有水流通道，将腔体中溢出的水通过所述通道进入管道中。
[0012]进一步地，所述腔体尺寸根据叶轮的轴向力设计，形状为截面与推力盘相同的筒状，所述腔体与壳体之间存在缝隙供水流流出。
[0013]进一步地，所述推力盘为圆盘，可在腔体内前后移动，推力盘带动轴承前后移动，使叶轮在正向水流推动下受到的力与推力盘在腔体内受到的水流反向力相同，使轴承处于动态平衡状态。
[0014]进一步地，所述腔体内设有流道，水流在碰撞到后壁后，在流道的引流下，流向推力盘的背面。本专利技术中所述的正面、背面，是以输水管道中水流的方向为参考，朝向水流来向的为正面，相反的为背面。
[0015]进一步地，所述叶轮周向等间距地布置有多个扇形叶片，均可沿径向移动。
[0016]进一步地，所述管道壳体外部的两端沿圆周分别设有数个安装孔。
[0017]进一步地，本专利技术还提供一种自平衡方法，步骤为：S1.管道中的水流通过入口导叶，进入叶轮；水流进入轴承中心的空心轴，通过空心轴流入腔体；S2.水流推动叶轮旋转，叶轮带动转子转动，与管道内壁的线圈发生作用，产生电能，进行发电作业；S3.水流流入腔体后，碰到腔体内壁，在腔体内反向流动，在流道的作用下流向推力盘，反向流动的水流推动推力盘，在推力盘上产生与叶轮受到水流推力相反的力；S4.调节空心轴入口处的调节阀，使推力盘受到的反向推力与叶轮受到水流正向推力相同，使叶轮处于动态平衡状态。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术通过设置推力盘带动轴承前后移动，使叶轮在正向水流推动下受到的力与推力盘在腔体内受到的水流反向力相同，使得发电装置运行过程中，推力轴承处于力平衡状态，使轴承不会受水流的冲击而偏向一侧，导致摩擦力增大影响发电。且轴承采用水润滑，推力轴承的机械部件没有摩擦，大大延长了推力轴承的使用寿命，降低了维护成本。
[0020]在空心轴入水口设置调节阀，通过调节进入空心轴水流，控制腔体内的水压，以调节腔体水流对推力盘的推力大小，克服了理论设计与实际使用中叶轮和推力盘受到的推力大小的误差，使叶轮和推力盘的推力处于相同状态，使叶轮旋转时保持动态的力平衡。
附图说明
[0021]图1为一种自平衡轴流式管道余压发电装置的立体结构示意图；
[0022]图2为一种自平衡轴流式管道余压发电装置的剖面结构示意图；
[0023]图3为一种自平衡轴流式管道余压发电装置两端压差的示意图；
[0024]图4为自平衡推力轴承的示意图；
[0025]图5为水润滑轴承内部导水槽的示意图。
[0026]图中：1
‑
壳体；2
‑
入口导叶；3
‑
轴承；4
‑
空心轴；5
‑
线圈；6
‑
转子(永磁体)；7
‑
出口导叶；8
‑
推力盘；9
‑
叶轮；10
‑
调节阀；11
‑
腔体；12
‑
流道；13
‑
导水槽；P1
‑
入口端压力；P2
‑
出口端压力；P3
‑
腔体内压力。
具体实施方式
[0027]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自平衡轴流式管道余压发电装置，其特征在于，包括管道壳体，所述管道中心设有轴承，所述轴承包括轴套和轴套中心的空心轴，所述叶轮设在轴套上同轴转动，所述叶轮外圈设有转子，与磁铁位置对应的所述管道内壁上设有线圈；所述叶轮前端和后端分别设有入口导叶和出口导叶，所述入口导叶和出口导叶的外圈与管道壳体内壁连接、中心分别与轴承前、后端盖连接；所述轴承尾部设有与轴承同轴且直径大于轴承的推力盘，所述轴承后侧设有腔体，所述推力盘置于腔体内；水流穿过所述空心轴进入所述腔体，在腔体后壁的反作用下流向所述推力盘，使推力盘受到的反作用力与水流对叶轮的冲击力相同；所述空心轴入口处设有调节阀。2.根据权利要求1所述的一种自平衡轴流式管道余压发电装置，其特征在于，所述轴承为水润滑轴承。3.根据权利要求1所述的一种自平衡轴流式管道余压发电装置，其特征在于，所述轴承的轴套内壁设有多个轴向的导水槽。4.根据权利要求1所述的一种自平衡轴流式管道余压发电装置，其特征在于，所述腔体后侧设有水流通道，将腔体中溢出的水通过所述通道进入管道中。5.根据权利要求1所述的一种自平衡轴流式管道余压发电装置，其特征在于，所述腔体为与推力盘形状相同，且直径大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，段吉鸿，何祖寿，赵燕，李林彦，苏大明，黄双双，李鑫，
申请(专利权)人：云南省红河州水利水电勘察设计研究院红河哈尼族彝族自治州水利水电工程地质勘察咨询规划研究院，
类型：发明
国别省市：