一種新型川流式水輪機的制作方法

本發明涉及一種新型川流式水輪機，用于更好的適應不同河流寬度、深度的一種發電裝置，屬于川流可再生能源技術領域。

背景技術：

由于傳統化石能源日益枯竭，可再生能源的開發與利用已經成為能源研究的焦點，其中水力發電作為一種清潔、可再生能源，其開發與利用備受關注。近年來對于山川河流能量的開發主要集中在大江大河，以水利樞紐發電方式為主，這種發電方式造價高、風險大而且破壞自然生態環境。目前國內小水電資源十分豐富，理論蘊藏量約為1.5億KW，其資源分散，對生態環境影響小、易于修建，特別適用于農村和山區。山川溪流的寬度和深度復雜多變，所以在制作川流式水輪機時往往需要重新設計水輪機的大小和尺寸，導致人力和物力的極大浪費；溪流的寬度和深度會隨著季節改變而改變，導致固定尺寸的水輪機無法根據實際水流情況進行更改體型，降低了水資源利用效率，降低了水輪機的經濟效益；目前現有的川流式水輪機設計結構復雜，不能方便安裝，而且重量過大，主軸承受的彎矩和交變載荷過大，不能長時間保證結構的安全性。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的問題，本發明提供一種新型川流式水輪機，該水輪機應結構簡單，重量輕，運行安全可靠，能更好的適應不同河流寬度、深度的一種發電裝置，改善工作性能，提高水資源利用效率。

本發明采用的技術方案是：一種新型川流式水輪機，包括水輪機構、主軸機構和支撐機構，所述水輪機構采用 2-10水輪單元組合在一起，水輪單元包括兩端設有連接法蘭的中心圓筒和高度可調節的葉片機構，葉片機構包含支桿、斜桿、底桿和葉片，葉片固定在由兩個支桿、一個斜桿和一個底桿構成的構架上，兩個支桿采用可調式結構插入并固定在中心圓筒上的兩個固定管中，所述中心圓筒在圓周上均布10-22個葉片機構，所述2-10水輪單元采用螺栓把相鄰水輪單元的連接法蘭連接成一個水輪機構，在水輪機構上各相鄰葉片的頂端設置一個頂桿；所述主軸機構包括兩個主軸、兩個軸承座、兩個第一軸板和兩個第二軸板，在軸承座的兩側各設有一個軸承座滑槽，每個由軸承座支撐的主軸固定連接采用螺栓連接第二軸板的第一軸板；所述支撐機構包括兩個支架和兩個底座，支架采用兩個立桿和兩個斜支桿固定在面板上，支架的上端設有支架滑道，支架的面板下方設有兩排滑動底輪，底座上設有與滑動底輪相配合的兩個滑道；所述支撐機構的面板下方的滑動底輪座落在底座的滑道上，并采用固定機構把支架和底座固定在一起；所述軸承座兩側的軸承座滑槽套在各自的支架滑道上，并采用軸承座螺栓固定；所述主軸機構的第二軸板采用螺栓連接水輪機構兩端的連接法蘭。

所述水輪機構的支桿、斜桿、頂桿和底桿采用矩形鋼管或圓形鋼管。

所述水輪機構的葉片采用矩形的剛性葉片或柔性葉片。

本發明的有益效果是：這種新型川流式水輪機包括水輪機構、主軸機構和支撐機構，水輪機構采用 2-10水輪單元組合在一起，水輪單元包括兩端設有連接法蘭的中心圓筒和高度可調節的葉片機構；主軸機構包括兩個主軸、兩個軸承座、兩個第一軸板和兩個第二軸板；支撐機構包括兩個支架和兩個底座，支架采用兩個立桿和兩個斜支桿固定在面板上，支架的上端設有支架滑道，支架的面板下方設有兩排滑動底輪，底座上設有與滑動底輪相配合的兩個滑道。支撐機構的面板下方的滑動底輪座落在底座的滑道上，并采用固定機構把支架和底座固定在一起，軸承座兩側的軸承座滑槽套在各自的支架滑道上，并采用軸承座螺栓固定，主軸機構的第二軸板采用螺栓連接水輪機構兩端的連接法蘭。該水輪機結構簡單，重量輕，運行安全可靠，能更好的適應不同河流寬度、深度的一種發電裝置，改善工作性能，提高水資源利用效率。

附圖說明

圖1是一種新型川流式水輪機的結構圖。

圖2是一種新型川流式水輪的半剖結構圖。

圖3是水輪單元的結構圖。

圖4是支架的結構圖。

圖5是支架的后視圖。

圖6是圖1中的A放大圖。

圖7是圖1中的B放大圖。

圖8是軸承座的結構圖。

圖中1、葉片，2、支桿，3、斜桿，4、頂桿，5、主軸，6、軸承座，6a、軸承座滑槽，6b、主軸承，7、支架，7a、立桿，7b、斜支桿，7c、面板，8、底座，8a、滑道，9、第一軸板，9a、第二軸板，10、軸承座螺栓，11、底桿，12、中心圓筒，12a、連接法蘭，13、固定管， 14、滑動底輪，15、底輪軸，16、固定板，17、固定螺栓，18、輪軸螺母，19、支架滑道，20、支桿調節螺栓。

具體實施方式

圖1、2、3示出了一種新型川流式水輪機的結構圖。圖中，這種新型川流式水輪機包括水輪機構、主軸機構和支撐機構，水輪機構采用 2水輪單元組合在一起，水輪單元包括兩端設有連接法蘭12a的中心圓筒12和高度可調節的葉片機構，葉片機構包含支桿2、斜桿3、底桿11 和 葉片1，葉片1固定在由兩個支桿2、一個斜桿3和一個底桿11構成的構架上，兩個支桿2采用可調式結構插入并固定在中心圓筒12上的兩個固定管13中，并用支桿調節螺栓20固定，中心圓筒12在圓周上均布18個葉片機構， 2水輪單元采用螺栓把相鄰水輪單元的連接法蘭12a連接成一個水輪機構，在水輪機構上各相鄰葉片1的頂端設置一個頂桿4。主軸機構包括兩個主軸5、兩個軸承座6、兩個第一軸板9和兩個第二軸板9a，在軸承座6的兩側各設有一個軸承座滑槽6a，每個由軸承座6支撐的主軸5固定連接采用螺栓連接第二軸板9a的第一軸板9。支撐機構包括兩個支架7和兩個底座8，支架7采用兩個立桿7a和兩個斜支桿7b固定在面板7c上，支架7的上端設有支架滑道19，支架7的面板7c下方設有兩排滑動底輪14，底座8上設有與滑動底輪14相配合的兩個滑道8a。支撐機構的面板7c下方的滑動底輪14座落在底座8的滑道8a上，并采用固定機構把支架7和底座8固定在一起。軸承座6兩側的軸承座滑槽6a套在各自的支架滑道19上，并采用軸承座螺栓10固定。主軸機構的第二軸板9a 采用螺栓連接水輪機構兩端的連接法蘭12a。水輪機構的支桿2、斜桿3、頂桿4和底桿11采用矩形鋼管。水輪機構的葉片1采用矩形的剛性葉片。

采用上述的技術方案：

1、水輪機構（如圖1、2、3、6所示）：當水輪機工作所在的河水水深變淺時，水流接觸葉片的面積減少，水輪機輸出扭矩降低，導致水輪機能量轉換效率降低。為了解決該問題，水輪機構由水輪單元組成；水輪單元由支桿2、固定管13、中心圓筒12、葉片1組裝形成；將支桿2、斜桿3、底桿11拼接組成葉片的支桿機構，在支桿機構上安裝葉片1形成葉片機構。將中心圓筒12上沿圓周均勻焊接18對固定管13，將支桿2插入固定管13中，根據水位將支桿2滑動到固定管13中適當位置，由支桿調節螺栓20固定住支桿2在固定管13中的位置（如圖6所示），在水輪機構的所有支桿上安裝一根頂桿4，將頂桿4與葉片1相連，對齊所有水輪機構上的葉片1，完成水輪機構的組裝。設計葉片固定裝置時，采用支桿2在固定管13中滑動配合的方式，以實現水輪機的徑向長度加大，增加水輪機水力能量轉換效率。而且通過增加水輪單元個數以增加水輪機的寬度，從而增大水輪機接觸河水的面積，產生更大的功率，有效利用河水能量轉換，提高水資源的利用效率；該發明不僅滿足水輪機穩定性要求，而且能夠提高水輪機的適應能力。

2、主軸機構（如圖1、2、7、8所示）：川流式水輪機常見的主軸形式是用一根細軸貫穿整個水輪機，這種形式主軸必須和軸突配合實現。葉輪呈現輻射性分布，導致水輪機整體結構復雜、臃腫、安裝、維修不便，主軸承受的集中應力和彎矩較大，對水輪機的安全運行不利。針對這一問題，本發明的主軸機構由主軸5、軸承座6、主軸承6b、第一軸板9、第二軸板9a組成，組成形式為主軸焊接到第一軸板9上，第一軸板9通過螺栓螺母固定到第二軸板9a上，主軸5通過主軸承6b安裝到軸承座6中，完成主軸機構的安裝。將形成的水輪機構和主軸機構組裝，組裝方式為第二軸板9a與連接法蘭12a通過螺栓螺母連接，完成水輪機構與主軸機構的組裝。采用中心圓筒12取代主軸的方式組裝水輪機，在水輪兩端通過第二軸板與主軸搭接實現水輪機的正常轉動。這種結構形式既能夠滿足水輪機強度的要求，也能夠縮短葉片支桿的長度，且安裝簡單，便于維護。

3、支撐機構（如圖1、2、4、5所示）：水流推動水輪旋轉需要由水輪支撐配合進行工作；支撐機構由支架7、滑動底輪14、底輪軸15、固定板16、底座8組成；水輪機構進行水輪水輪單元加減時，水輪整體寬度改變，導致水輪支撐需要配合水輪改變而改變；為解決該問題，將滑動底輪14通過底輪軸15和輪軸螺母18固定到支架7的凹型槽中；將固定板16通過固定螺栓17固定到底座T型滑道上。通過固定到地面上的底座8與支架7相連接，其配合方式主要通過底座8的T型槽與支架7的凹型槽配合，根據水輪部分寬度確定支架在底板上的位置，由底輪固定板16固定，完成支撐機構組裝，支撐機構在橫向寬度上改變是通過滑動底輪與底座配合實現，當增加一個水輪單元時，兩邊水輪支撐分別向外滑動距離為1/2水輪單元寬度。這種方式方便了水輪進行橫向拓展，也防止整體水輪機上下左右竄動。

4、水輪機構與主軸機構組裝：組裝形式為對齊第二軸板9a與連接法蘭12a的最外緣螺孔，由螺栓螺母固定，完成主軸機構和支水輪機構的組裝。

5、主軸機構與支撐機構組裝：將軸承座6安裝到支架滑道19上，根據支桿2在固定管13中的位置確定軸承座6在支架滑道19上的位置，由軸承座螺栓10固定，完成軸承座的安裝。水輪機進行徑向伸縮時，軸承座配合水輪機半徑變化，在支桿2上上下滑動以實現水輪機正常旋轉，徑向伸長軸承座6向上滑動、徑向縮短軸承座6向下滑動，葉片滑動量與葉片伸縮量大小相等，為解決該問題，通過軸承座滑槽6a與支架滑道19相配合。