本發(fā)明涉及水電站中的水輪機(jī)，更確切更具體地講是借助水流的推力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力設(shè)備——水輪機(jī)。

背景技術(shù)：

眾所周知，在水電廠里，發(fā)電機(jī)是不能直接用水推動(dòng)的，而是借助水流的推力推動(dòng)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)而做功?，F(xiàn)有技術(shù)中的水輪機(jī)有多種多樣，其中最具代表性即用得較多的是軸流式水輪機(jī)，其結(jié)構(gòu)與做功原理如圖1所示：安裝在支承架1上的上導(dǎo)內(nèi)含徑向軸承的軸承座4和中導(dǎo)內(nèi)含徑向軸承的軸承座6及內(nèi)含止推軸承的軸承座7分別位于發(fā)電機(jī)中心主軸5的上端頂頭和中間段的外緣與其緊貼，所起的作用是防止主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中前后左右擺動(dòng)（徑向軸承）及往下移位（止推軸承），借助聯(lián)軸器8將上為發(fā)電機(jī)主軸5和下為水輪機(jī)主軸10連為一體、并用螺柱與螺母9固緊，水輪機(jī)主軸10的下段套有內(nèi)含徑向軸承的軸承座11安裝在機(jī)承架1上、以防其在快速運(yùn)轉(zhuǎn)中搖擺。其做功過(guò)程與做功原理為：水流從左右順箭頭經(jīng)閥門12進(jìn)入往下推動(dòng)安裝在水輪機(jī)下端外緣的若干片呈斜坡的葉片14連及主軸10和發(fā)電機(jī)主軸5做同步快速旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)中帶動(dòng)安裝在發(fā)電機(jī)主軸上段的轉(zhuǎn)子3做同步運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子3為動(dòng)在內(nèi)與定子2為靜在外二者保持很小的間隙彼此都為帶磁體，由于磁性的作用而發(fā)出電來(lái)。

其不足之處一是水流徑過(guò)葉片的流程過(guò)短而推力較??；二是水在往下流動(dòng)中將水輪機(jī)往下拉，由于有止推軸承的存在而不會(huì)下移，但下移的趨勢(shì)會(huì)帶來(lái)止推軸承劇烈的磨擦阻力，必須以消耗一定能源（水能）做為代價(jià)，并存在軸承使用壽命變短等弊病。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述不足，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)久耐用，效率更高的水輪機(jī)，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

在立式安裝的水輪機(jī)主軸其下段（平式安裝為后段）一定長(zhǎng)度上的外緣套裝有兩頭密封的筒管稱為內(nèi)螺旋管，若干片螺旋葉片彼此相連其內(nèi)緣安裝在內(nèi)螺旋管的外圍，其外緣與外內(nèi)螺旋管內(nèi)壁連為一體，水流在流動(dòng)中從內(nèi)螺旋管外緣之外每相鄰的兩螺旋葉片間距中通過(guò)，水流為主動(dòng)、葉片為被動(dòng)連及水輪機(jī)整個(gè)部件同步運(yùn)轉(zhuǎn)，同樣多的水在通過(guò)中距旋轉(zhuǎn)中心越遠(yuǎn)其推力相應(yīng)越大，其原由是借助了省力杠桿之力，因此在水源不足的條件下可適當(dāng)加大內(nèi)螺旋管的直徑和減小螺旋葉片的寬度，水流從內(nèi)外雙層管壁之間通過(guò)。螺旋葉連及內(nèi)螺旋管與中心主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中讓位于水流通過(guò)并超越，使水流減少轉(zhuǎn)彎，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng)其通道既不會(huì)減小、也不會(huì)增大，因此螺旋葉片的存在對(duì)水流不會(huì)造成任何影響。

水流在快速流動(dòng)中勢(shì)必形成帶動(dòng)水輪機(jī)做同方向移位的趨勢(shì)，但由于有徑向軸承和推力軸承的存在、使其前后左右或上下移位成為不可能即阻止了其移位，依據(jù)水流推力的大小其軸承會(huì)相應(yīng)形成磨擦阻力，必須以損失一定能量做為代價(jià)，為減輕其磨擦阻力，依據(jù)磁鐵在水中其磁性不變?cè)?，而在外螺旋管的兩端頂頭平面外圍與支承盤之間彼此加裝一動(dòng)一靜（支承盤為靜）相互排斥的磁鐵用于定位，由此阻止了螺旋葉及內(nèi)螺旋管和主軸的縱向移位趨勢(shì)，以立裝為例，在外螺旋管外緣上下的周線與其相對(duì)應(yīng)的為靜止?fàn)畹闹С屑苌戏謩e安放一動(dòng)一靜相互排斥的磁鐵、用于阻止水輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的前后左右擺動(dòng)，由于內(nèi)腔為空并密封的內(nèi)螺旋管在水中存在上浮的趨勢(shì)，當(dāng)立式安裝時(shí)可抵消一部分或全部水流向下的推力?；蛘咴谕饴菪芡饩壷芫€對(duì)應(yīng)處的支架上其上下分別安裝至少三個(gè)平式靠輪為等距離排列并與其緊貼，亦可獲得同樣的效果，這樣由于整個(gè)水輪機(jī)中心主軸的上中下無(wú)有一個(gè)軸承和軸承座，從而既減輕了磨擦阻力又克服了在水中安裝軸承易被腐蝕和不便更換的不足。

將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝于水輪機(jī)主軸的上段，其轉(zhuǎn)速快慢可調(diào)整閥門改變水流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此使結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，至少省去了用于連接發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)其兩主軸的聯(lián)軸器。

綜上所述，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案其要點(diǎn)是：水輪機(jī)主軸其下段或后段一定長(zhǎng)度上的外緣套裝有兩頭密封的內(nèi)螺旋管，若干片螺旋葉片彼此相連其內(nèi)緣安裝在內(nèi)螺旋管的外圍，其外緣與外螺旋管內(nèi)壁連為一體。在外螺旋管的兩端頂頭平面外邊與支承盤之間彼此加裝有一動(dòng)一靜相互排斥的磁鐵，在外螺旋管外緣上下的周線與其相對(duì)應(yīng)的為靜止?fàn)畹闹С屑苌戏謩e安放一動(dòng)一靜相互排斥的磁鐵，或者在外螺旋管外緣周線對(duì)應(yīng)處的支架上其上下或前后分別安裝至少三個(gè)平式靠輪為等距離排列并與外內(nèi)螺旋管外緣緊貼。將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝于水輪機(jī)主軸的上段或前段某處。

本發(fā)明其有益效果為：一是由于水流流經(jīng)葉片路程大大加長(zhǎng)而相應(yīng)增大了推力即同樣多的水其效率更高；二是選用磁浮的方式取代軸承和軸承座既免除了因相對(duì)磨擦所形成的阻力，又降低了運(yùn)行成本，還具備經(jīng)久耐用等優(yōu)越性。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中立裝的軸流式水輪機(jī)其結(jié)構(gòu)與做功原理示意圖；

圖2是本發(fā)明其結(jié)構(gòu)與做功原理示意圖；

圖3是選用靠輪取代相互排斥的磁鐵所處位置展示圖；

圖4和圖5分別是下和上兩個(gè)支承盤平面結(jié)構(gòu)展示圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的說(shuō)明。

參照?qǐng)D2和圖3，在立式安裝的水輪機(jī)主軸17其下段一定長(zhǎng)度上的外緣套裝有兩頭密封的筒管稱為內(nèi)螺旋管19，若干片螺旋葉片18彼此相連其內(nèi)緣安裝在內(nèi)螺旋管19的外圍，其外緣與外內(nèi)螺旋管21內(nèi)壁連為一體，水流從左右入口15進(jìn)入順箭頭往下至出口16流出，在流動(dòng)過(guò)程中從內(nèi)螺旋管19外緣和外螺旋管21的內(nèi)緣之間外每相鄰的兩螺旋葉片18的間距中通過(guò)，水流為主動(dòng)、葉片為被動(dòng)連及水輪機(jī)整個(gè)部件同步運(yùn)轉(zhuǎn)。在外螺旋管21的上端頂頭平面外圍與支承盤29之間彼此加裝一動(dòng)一靜（支承盤為靜）相互排斥的磁鐵22和23，以及在其下端頂頭平面外圍與支承盤29之間彼此加裝一動(dòng)一靜（支承盤為靜）相互排斥的磁鐵26和27用于定位，由此阻止了水輪機(jī)縱向移位的趨勢(shì)，并在外螺旋管21的外緣周線的上下與靜止支承架20的對(duì)應(yīng)位彼此安放相互排斥的磁鐵24和25用于定位，動(dòng)磁鐵與靜磁鐵二者之間保持很小的間隙，以在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生磨擦為準(zhǔn)，由此阻止了水輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中前后左右移位。其做功原理為：水流在流經(jīng)螺旋葉片過(guò)程中推動(dòng)葉片連及整個(gè)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在快速運(yùn)轉(zhuǎn)中帶動(dòng)安裝在主軸17上位的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子3做同步旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在內(nèi)、電動(dòng)機(jī)定子在外，運(yùn)轉(zhuǎn)中形成磁磨擦而發(fā)出電來(lái)。

參照?qǐng)D3至圖5，上下兩端頂頭為密封的內(nèi)螺旋管19套裝在中心主軸17的下段長(zhǎng)度上，其上端頂頭平面與支承盤29之間分別安放有相互排斥的磁鐵31和32，以及在內(nèi)螺旋管19的下端頂頭平面與支承盤30之間彼此加裝一動(dòng)一靜（支承盤為靜）相互排斥的磁鐵33和34用于定位，由此阻止了螺旋葉及內(nèi)螺旋管和主軸的縱向移位趨勢(shì)，在外螺旋管21的外緣周線上下與支架20對(duì)應(yīng)處分別安裝若干個(gè)在周線上為等距離排列的平式靠輪28并與其緊貼用于取代一動(dòng)一靜相互排斥的磁鐵，亦可獲得同樣的效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種螺旋式磁浮水輪機(jī)，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)久耐用和效率更高的水輪機(jī)，其技術(shù)方案的要點(diǎn)是：水輪機(jī)主軸其下段或后段一定長(zhǎng)度上的外緣套裝有兩頭密封的內(nèi)螺旋管，若干片螺旋葉片彼此相連其內(nèi)緣安裝在內(nèi)螺旋管的外圍，其外緣與外內(nèi)螺旋管內(nèi)壁連為一體；在外螺旋管的兩端頂頭平面外邊與支承盤之間彼此加裝有一動(dòng)一靜相互排斥的磁鐵，在外螺旋管外緣上下的周線與其相對(duì)應(yīng)的為靜止?fàn)畹闹С屑苌戏謩e安放一動(dòng)一靜相互排斥的磁鐵，或者在外螺旋管外緣周線對(duì)應(yīng)處的支架上其上下或前后分別安裝至少三個(gè)平式靠輪為等距離排列并與外螺旋管外緣緊貼；將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝于水輪機(jī)主軸的上段或前段某處；由水流為主動(dòng)推動(dòng)螺旋葉片連及整個(gè)水輪機(jī)快速運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉運(yùn)武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：劉運(yùn)武
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.16
技術(shù)公布日：2017.09.26