专利名称：锥齿轮增速串灯泡贯流毂怀电机转桨式水电机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及灯泡贯流式水轮发电机组类技术领域。
低水头大流量水电机组现多用灯泡贯流机组。它把引水管、灯泡内的发电机、导水机构、转轮和尾水管都布置在一条水平直线上，转轮的桨叶转角依靠外设的液压调速器来实现控制。水轮机导叶毂体前段扩大为灯泡体，内装发电机与转轮主轴直联。机组全潜没在尾水面下，而且只适用于转轮直径D1大于2.5m的机型，盖因灯泡内腔小了，不能进入；故小型的荐用轴伸和竖井贯流机组，使电机可在水外，但须装得很低，机房要高筑围墙防洪，又出现新的缺点。
本实用新型的目的旨在提供一种锥齿轮增速串灯泡贯流毂怀电机转桨式水电机组，来克服上述习见的灯泡贯流机组的缺点，并具有更多的优点，并使转轮直径从小于1m至大于3～4m，包括河川低水头资源及沿海潮汐资源都能适用，且对机内转桨机制有其崭新结构的机组。
为达到上述目的本实用新型锥齿轮增速串灯泡贯流毂怀电机转桨式水电机组，除了与公知的灯泡贯流机组的构成包括有灯泡体、发电机、导水机构、转轮和尾水管，桨叶转角可调，机组潜水运行外，其特征一是潜没式立轴发电机从灯泡体内分离出来，直角串联于灯泡体上方；二是当用在潮汐电站时此潜没式立轴发电机定子绕组设计成有两种极对数、有双绕组，从而具有快、慢两种转速的异步发电机；三是转轮毂周围的多片桨叶通过各个圆饼带偏心销，并使其各销套夹持在中心有螺孔周边有沟槽的活块中，构成多曲柄连杆装置，依靠中心螺杆的正、反转，活块跟从前后位移，调动多桨叶协同转角；四是转轮毂后的泄水锥内配置有执行电动机和减速器依靠配电屏上电脑调速器调制的倒顺开关断续电源送入灯泡体经电缆接电刷、集电环穿过空心主轴入电动机驱动减速器使中心螺杆正反转的。
本实用新型的优点有因为发电机自灯泡内抽了出来，灯泡内只装锥齿轮副，灯泡外过水冷却条件特好，而齿轮运行噪声为水体隔离确保水电站机房上的宁静，而电机经锥齿轮增速，转速高，尺寸小，造价降数倍，又居尾水面之上，检修方便，只开闸后才潜水运行，潜水电机冷却条件好，允许过载且无防洪必要。而灯泡与电机外壳乃静止密封，无渗水之患。更加电机在灯泡外，不用人入灯泡检修，故转轮尺寸小大由之。既可取代中型灯泡机组，又可取代轴伸及竖井贯流机组；而在潮汐电站水头变幅特大，用变极双速绕组的异步发电机以适应之，能多发电。此外新设计的转轮毂内藏执行电动机转桨装置，它与减速器和调桨机制尽包含在转轮毂腔及泄水锥内，结构简单又省去了一整套外设的液压调速器。这种新机组将比出力相同的常规灯泡贯流机组成倍节省投资。
本实用新型的具体结构见附
图1～4
图1为锥齿轮增速串灯泡贯流转桨式水电机组的安装图，打开闸门水流涌入淹没了潜水发电机绕过灯泡经导叶驱使转轮疾转经尾水管流速递降入下游，而转轮将水能转化为机械能经锥齿轮增速带动发电机发电。
图2为
图1中(3)转桨式转轮总成的剖视图。
图3为图2中(22)带锥型转子执行调速的异步电动机结构图。
图4及图5为图2中(23)减速器的结构图。
图1安装图中(1)圆-矩型尾水管前端与(2)上下剖分的转轮室活联，室前端螺接(4)导水机构再前方焊接(14)灯泡体；在转轮室内的(3)转桨式转轮总成前方固联(8)空心主轴穿过导流毂内的(5)止水密封、(6)(7)径向及双向止推轴承后键着(9)弧线大锥齿轮与其啮合的(10)连轴弧线小锥齿轮通过灯泡体上方螺接的(15)隔水管内以(16)联轴器增速传动(17)潜水发电机并以管装(20)电缆穿出水面向机房上的配电屏输送电能；而经(19)电脑调速器调制输出的使(3)转桨式转轮总成内藏的执行转桨机制的电动机正反转的断续电源是经由(18)电缆护管内的(11)电缆经(13)电刷(12)集电环接入图2中(32)电缆穿过(8)空心主轴经(25)转轮毂内侧接入(21)泄水锥内的(22)电动机的。
图2是
图1中(3)转桨式转轮总成的剖视图其中(21)泄水锥内藏着(22)带锥形转子之36V调速执行电动机，其轴伸端直联(23)高减速比的齿轮减速器，其低速轴伸端联(24)定位的中心螺杆，它旋入(30)边带沟槽中具螺孔的活块中；而(26)根部带球缺的转桨叶片靠(27)内六角螺栓与(28)带偏心销的圆饼内外把合于(25)球状毂体的几个孔洞中可以回转，偏心销外带(29)内圆外方的销套，它被套在(30)的活块周边的沟槽中，故调速电机正反转通过减速器使定位的中心螺杆缓慢地正反转，则活块位移，其沟槽夹持偏心销使几只桨叶转角随负荷而同步变化。
图3是图2中带锥形转子之执行电动机(22)结构图(34)锥形转子轴上的一端装有(36)弹簧、(37)蝶形弹簧及(38)制动轮。本式电动机常用于吊车上，通电时因磁拉力作用，克服弹簧弹力制动轮脱离，断电时因弹簧力弹回自动制动，为了防止定子绕组绝缘渗水，在此引用36V安全电压和带制动装置的电机用它防止调速断电时段不使桨叶转角蠕动。
图4和图5为图2中(23)高减速比齿轮减速器图，在此引入一种新型活齿传动专利技术(专利号ZL91104060.2)，它是一种全滚动活齿传动，属于一齿差行星齿轮传动范畴。它采用了一组中间活动件--活齿轮来实现输入轴和输出轴之间的转速变换。活齿传动技术不仅改传统行星齿轮之间的刚性连接为运动副的活动连接，实现了多齿啮合传动，而且在传动中以滚动传力替代滑动传力，既减小了摩擦力，又可传递大功率。它主要由激波器、活齿轮和内齿轮三个基本构件组成。激波器由(52)输入轴、(41)偏心轮、(50)偏心轴承和(42)激波盘组成，为平衡激波器偏心产生的惯性力采用相位差为180度的双排激波器。活齿轮由(43)活齿架、(47、48)组活齿、(46、51)左传力盘和右传力盘组成，活齿架上开有双排等分槽。活齿轮相当于起行星轮的作用，左传力盘和输出轴固联并与(24)定位螺杆结合。
内齿轮齿形是(47)滚轮中心点运动轨迹的共轭包络曲线。
此减速器单级减速比可达1/50，也可用行星摆线针轮减速器或谐波齿轮减速器替代。
权利要求1．本实用新型锥齿轮增速串灯泡贯流毂怀电机转桨式水电机组与公知的灯泡贯流机组的构成包括灯泡体、发电机、导水机构、转轮和尾水管，桨叶转角可调，机组潜在水内运行，是相同的，本实用新型的特征一是潜没式立轴发电机(17)从灯泡体(14)内分离出来直角串联于灯泡体上方，只运行时电机才潜在水内；二是当用在潮汐电站时此潜没式立轴发电机(17)，其定子设计成具有两种极对数、有双绕组，从而有快、慢两种转速的异步发电机；三是转轮毂(25)周围的几片桨叶(26)通过曲柄即圆饼上的偏心销(28)依靠销套(29)夹在中心有螺孔周边有滑槽的活块(30)内，当泄水锥内的执行电动机正、反转时，使定位螺杆(24)带动活块前后位移，则桨叶转角随之增减，它是依靠高冈控制室内的电脑调速器(19)来的信号自动控制的；四是调桨式转轮(3)末端的泄水锥(21)内装有锥形转子低压三相异步执行电动机(22)经减速器(23)减速与定位螺杆(24)相联，此内存式执行电动机出线穿过主轴(8)经它端集电环(12)穿出灯泡引至高冈机房上与电脑调速器(19)联接控制调桨机制。
2．如权利要求1所述的锥齿轮增速串灯泡贯流毂怀电机转桨式水电机组其特征是调桨用执行电动机(22)是带有刹车装置的锥形转子的三相低压异步电动机。
专利摘要锥齿轮增速串灯泡贯流毂怀电机转桨水电机组属于灯泡贯流领域是为克服常规的这种机组自进水口经水轮发电机组至尾水管出流成水平直线布置并工作于尾水面下导致维修困难等缺点,其特征是直角增速传动把发电机移出泡外高于尾水面而串接于泡内锥齿轮高速竖轴端只开机时潜于上水面下,维修方便。转轮用中心活块位移夹持桨叶协同回转。引入内藏式执行电动机转桨装置。它适于中、小型低水头(含潮汐)电站装用容量自几十kW至二、三千kW。
文档编号F03B13/10GK2435539SQ9921272
公开日2001年6月20日 申请日期1999年6月1日 优先权日1999年6月1日
发明者肖冠英, 肖元龙, 肖景汤, 肖鸿杰 申请人:肖元龙