一種螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水力發(fā)電機(jī)，尤其涉及到一種螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電是利用水能進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，是可再生能源之一。目前對(duì)于高水頭、大流量的河流發(fā)電技術(shù)已經(jīng)比較成熟，多為Francis式或Kaplan式轉(zhuǎn)輪。但是低水頭發(fā)電技術(shù)普遍采用軸流式或燈泡貫流式轉(zhuǎn)輪，必須具備一定落差和全封閉，這種轉(zhuǎn)輪要完全淹沒(méi)在河流中至少需要3m?5m的水頭落差，一般仍應(yīng)用于較大河流的開(kāi)發(fā)利用。該技術(shù)不能充分利用小規(guī)模的水利資源(如渠道、溪流、污水處理廠等)，同時(shí)還需要較大的工程建設(shè)投資，而且裝置安裝、拆卸不夠方便，因此對(duì)于較低水頭的河流發(fā)電技術(shù)，仍有很多可開(kāi)發(fā)的潛力。20世紀(jì)末期，傳統(tǒng)的化石能源日趨短缺、大氣污染和氣候變化都迫切要求對(duì)可再生能源進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
[0003]目前高水頭、大流量的河流發(fā)電技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是低水頭發(fā)電技術(shù)普遍采用軸流式或燈泡貫流式轉(zhuǎn)輪，它們必須具備一定落差和全封閉，這種轉(zhuǎn)輪要完全淹沒(méi)在河流中至少需要3m?5m的水頭落差，一般仍應(yīng)用于較大河流的開(kāi)發(fā)利用。該技術(shù)不能充分利用小規(guī)模的水利資源(如渠道、溪流、污水處理廠等)，同時(shí)還需要較大的工程建設(shè)投資，而且裝置安裝、拆卸不夠方便，因此對(duì)于較低水頭的河流發(fā)電技術(shù)，仍有很多可開(kāi)發(fā)的潛力。
[0004]相比于傳統(tǒng)的小型水力渦輪，螺旋葉片式渦輪具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它具有較寬的高效區(qū)，即使安放角在接近O時(shí)也能保持高效，葉片式渦輪還可以安全的通過(guò)魚(yú)類(lèi)，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞;此外，它土建成本低、安裝維護(hù)方便。
[0005]本發(fā)明為解決低水頭的水流情況下，不能持續(xù)發(fā)電的問(wèn)題和發(fā)電效率較低的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組結(jié)合的設(shè)計(jì)及其安裝位置的布局，從而實(shí)現(xiàn)在低水流的情況下，實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決低水頭的水流情況下，不能持續(xù)發(fā)電的問(wèn)題和發(fā)電效率較低的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組結(jié)合的設(shè)計(jì)及其安裝位置的布局，從而實(shí)現(xiàn)在低水流的情況下，實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，包括螺旋葉片、螺旋軸、發(fā)電機(jī)、支架體和套筒組成;所述螺旋軸通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連接;所述螺旋軸兩端分別固定在軸承A和軸承B上，所述軸承A和軸承B固定在支架體軸向兩端;所述支架體上固定有向上開(kāi)口的圓弧形套筒;所述螺旋軸置于所述套筒內(nèi)；所述螺旋葉片均布在螺旋軸上;所述螺旋葉片與套筒之間間隙h所述支架體軸向兩端通過(guò)混凝土以一定角度Θ固定在具有一定落差的河道中；所述軸承B距套筒之間的水平距離為L(zhǎng)1，軸承B中心與支架體距離為1?，且1^ 2 R tg0。
[0009]進(jìn)一步的，所述角度Θ為5。?30°。
[0010]進(jìn)一步的，間隙δ取(0.05%-0.1%)De，其中De為螺旋葉片的外徑。
[0011]進(jìn)一步的，所述套筒為截面1/2?2/3圓。
[0012]進(jìn)一步的，所述螺旋葉片為單螺旋葉片、雙螺旋葉片或者多螺旋葉片。
[0013]有益效果:
[0014]1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且安裝拆卸方便;本發(fā)電機(jī)組利用螺旋葉片與支架體的間隙配合使水流的能量得到充分利用，即使是低水頭的水流也可以用來(lái)持續(xù)發(fā)電，我國(guó)小水利資源豐富，本發(fā)明具有廣闊的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。
[0015]2.圓弧型套筒取截面(1/2-2/3)對(duì)稱(chēng)開(kāi)放:在實(shí)際的河流、渠道環(huán)境下，水流通過(guò)螺旋葉片式發(fā)電機(jī)組只會(huì)淹沒(méi)螺旋渦輪的下半部分，從節(jié)省材料的角度考慮不需要把套筒做成封閉的。
[0016]3.L1^RtgQ保證套筒入水口與上軸承B有合適的軸向距離，使得水流從兩者之間流過(guò)時(shí)不會(huì)淹沒(méi)上軸承B，從而確保發(fā)電機(jī)處于安全使用狀態(tài)。
[0017]4.在特定的水頭落差(h)環(huán)境下，螺旋渦輪的長(zhǎng)度USh/sinQ，安裝角過(guò)大，則1^較小，水流通過(guò)后還會(huì)剩余較多能量，發(fā)電效率較低，安裝角過(guò)小，則1^較大，會(huì)增加成本，從而為了提高發(fā)電效率和減少成本，選擇安裝角Θ (5° -30°)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的主視圖及俯視不意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明沿來(lái)流方向布置的示意圖；
[0020]附圖標(biāo)記:
[0021 ] 1-螺旋葉片;2-螺旋軸;3-發(fā)電機(jī);4-支架體;5-軸承A; 6_軸承B; 7-套筒;8-進(jìn)水方向；9-出水方向。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】:
[0023]如圖1和2所示，本發(fā)明所述的螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，包括螺旋葉片1、螺旋軸2、發(fā)電機(jī)3、支架體4和套筒7組成;螺旋葉片I是雙螺旋葉片，其外徑為1000mm，所述套筒7為截面1/2圓;在實(shí)際的河流、渠道環(huán)境下，水流通過(guò)螺旋葉片式發(fā)電機(jī)組只會(huì)淹沒(méi)螺旋渦輪的下半部分，因此不需要把套筒做成封閉的；
[0024]所述螺旋軸2通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)3相連接;所述螺旋軸2兩端分別固定在軸承A5和軸承B6上，所述軸承A5和軸承B6固定在支架體4軸向兩端;所述支架體4上固定有向上開(kāi)口的圓弧形套筒7;所述螺旋軸2置于所述套筒7內(nèi)；所述螺旋葉片I均布在螺旋軸2上;所述螺旋葉片I與套筒7之間有間隙δ，套筒7內(nèi)徑與螺旋葉片I外徑之間間隙δ為1_;該裝置安裝角Θ為20°，水頭落差2111山長(zhǎng)度為1.4m;水流從進(jìn)水方向8進(jìn)入圓弧型套筒7，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)從而發(fā)電，然后從出水方向9流出。
[0025]本發(fā)明公開(kāi)了一種螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，主要由螺旋葉片、旋轉(zhuǎn)軸、發(fā)電機(jī)和支架體組成。螺旋葉片可以是單螺旋葉片、雙螺旋葉片或多螺旋葉片;支架體兩端軸承使旋轉(zhuǎn)軸連同螺旋葉片懸空，且?guī)в蟹欠忾]的圓弧型套筒，靠近葉片外端近(1/2-1/3)圓弧對(duì)稱(chēng)開(kāi)放，套筒內(nèi)徑與螺旋葉片外徑之間間隙3為(0.05%-0.1%)06。本發(fā)明沿著來(lái)流方向布置，轉(zhuǎn)軸與水平面夾角Θ為(5°?30°)，充分利用來(lái)流的能量驅(qū)動(dòng)螺旋葉片及轉(zhuǎn)軸一同旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)軸端發(fā)電機(jī)發(fā)電。本發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)電效率高，經(jīng)濟(jì)成本低，可廣泛運(yùn)用于低水頭的溪流、渠道等場(chǎng)合。
[0026]工作過(guò)程:水流進(jìn)入螺旋式葉片I，螺旋式葉片I在水流的帶動(dòng)下，帶動(dòng)螺旋軸2旋轉(zhuǎn)，螺旋軸2通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)3軸旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)螺旋式發(fā)電機(jī)的工作。
[0027]所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，包括螺旋葉片(I)、螺旋軸(2)、發(fā)電機(jī)(3)、支架體(4)和套筒(7)組成;所述螺旋軸(2)通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)(3)相連接;所述螺旋軸(2)兩端分別固定在軸承A(5)和軸承B(6)上，所述軸承A(5)和軸承B(6)固定在支架體(4)軸向兩端;所述支架體(4)上固定有向上開(kāi)口的圓弧形套筒(7);所述螺旋軸(2)置于所述套筒(7)內(nèi)；所述螺旋葉片(I)均布在螺旋軸(2)上;所述螺旋葉片(I)與套筒(7)之間有間隙h所述支架體(4)軸向兩端通過(guò)混凝土以一定角度Θ固定在具有一定落差的河道中；所述軸承B(6)距套筒(7)之間的水平距離為U，且軸承B(6)中心與支架體(4)距離為1?，且1^>R tg0o2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述角度Θ為5。?30。ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，間隙δ取(0.05%-0.1%)De,其中De為螺旋葉片(I)的外徑ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述套筒(7)截面為1/2?2/3圓。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述螺旋葉片(I)為單螺旋葉片、雙螺旋葉片或者多螺旋葉片。
【專(zhuān)利摘要】一種螺旋葉片式低水頭水力發(fā)電機(jī)組，包括螺旋葉片、螺旋軸、發(fā)電機(jī)、支架體和套筒組成；所述螺旋軸通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連接；所述螺旋軸兩端分別固定在軸承A和軸承B上，所述軸承A和軸承B固定在支架體軸向兩端；所述支架體上固定有向上開(kāi)口的圓弧形套筒；所述螺旋軸置于所述套筒內(nèi)；所述螺旋葉片均布在螺旋軸上；所述螺旋葉片與套筒之間間隙δ；所述支架體軸向兩端通過(guò)混凝土以一定角度θ固定在河床上；所述軸承B距套筒之間的水平距離為L(zhǎng)1，軸承B中心與支架體距離為R，且L1≥R？tgθ。
【IPC分類(lèi)】F03B13/00, F03B11/06, F03B3/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105545574
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610126307
【發(fā)明人】張金鳳, 喻德輝, 方玉建, 袁壽其, 黃茜, 謝立恒, 唐留
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日