一种螺旋叶片式低水头水力发电机组的制作方法
【专利摘要】一种螺旋叶片式低水头水力发电机组，本实用新型包括螺旋叶片、螺旋轴、发电机、支架体和套筒组成；所述螺旋轴通过联轴器与发电机相连接；所述螺旋轴两端分别固定在轴承A和轴承B上，所述轴承A和轴承B固定在支架体轴向两端；所述支架体上固定有向上开口的圆弧形套筒；所述螺旋轴置于所述套筒内；所述螺旋叶片均布在螺旋轴上；所述螺旋叶片与套筒之间间隙δ；所述支架体轴向两端通过混凝土以一定角度θ固定在河床上；所述轴承B距套筒之间的水平距离为L1，轴承B中心与支架体距离为R，且L1≥R tgθ。
【专利说明】
一种螺旋叶片式低水头水力发电机组
技术领域
[0001]本实用新型涉及水力发电机，尤其涉及到一种螺旋叶片式低水头水力发电机组。
【背景技术】
[0002]水力发电是利用水能进行发电的技术，是可再生能源之一。目前对于高水头、大流量的河流发电技术已经比较成熟，多为Francis式或Kaplan式转轮。但是低水头发电技术普遍采用轴流式或灯泡贯流式转轮，必须具备一定落差和全封闭，这种转轮要完全淹没在河流中至少需要3m?5m的水头落差，一般仍应用于较大河流的开发利用。该技术不能充分利用小规模的水利资源(如渠道、溪流、污水处理厂等)，同时还需要较大的工程建设投资，而且装置安装、拆卸不够方便，因此对于较低水头的河流发电技术，仍有很多可开发的潜力。20世纪末期，传统的化石能源日趋短缺、大气污染和气候变化都迫切要求对可再生能源进行开发。
[0003]目前高水头、大流量的河流发电技术已经比较成熟，但是低水头发电技术普遍采用轴流式或灯泡贯流式转轮，它们必须具备一定落差和全封闭，这种转轮要完全淹没在河流中至少需要3m?5m的水头落差，一般仍应用于较大河流的开发利用。该技术不能充分利用小规模的水利资源(如渠道、溪流、污水处理厂等)，同时还需要较大的工程建设投资，而且装置安装、拆卸不够方便，因此对于较低水头的河流发电技术，仍有很多可开发的潜力。
[0004]相比于传统的小型水力涡轮，螺旋叶片式涡轮具有显著的优势。它具有较宽的高效区，即使安放角在接近O时也能保持高效，叶片式涡轮还可以安全的通过鱼类，不会对生态环境造成破坏;此外，它土建成本低、安装维护方便。
[0005]本实用新型为解决低水头的水流情况下，不能持续发电的问题和发电效率较低的问题，通过对螺旋叶片式低水头水力发电机组结合的设计及其安装位置的布局，从而实现在低水流的情况下，实现持续发电。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型为解决低水头的水流情况下，不能持续发电的问题和发电效率较低的问题，通过对螺旋叶片式低水头水力发电机组结合的设计及其安装位置的布局，从而实现在低水流的情况下，实现持续发电。
[0007]本实用新型是通过如下技术方案实现的:
[0008]—种螺旋叶片式低水头水力发电机组，包括螺旋叶片、螺旋轴、发电机、支架体和套筒组成;所述螺旋轴通过联轴器与发电机相连接;所述螺旋轴两端分别固定在轴承A和轴承B上，所述轴承A和轴承B固定在支架体轴向两端;所述支架体上固定有向上开口的圆弧形套筒;所述螺旋轴置于所述套筒内；所述螺旋叶片均布在螺旋轴上;所述螺旋叶片与套筒之间间隙h所述支架体轴向两端通过混凝土以一定角度Θ固定在具有一定落差的河道中；所述轴承B距套筒之间的水平距离为L1，轴承B中心与支架体距离为1?，且1^ 2 R tg0。
[0009]进一步的，所述角度Θ为5。?30°。
[0010]进一步的，间隙δ取(0.05%-0.1%)De，其中De为螺旋叶片的外径。
[0011]进一步的，所述套筒为截面1/2?2/3圆。
[0012]进一步的，所述螺旋叶片为单螺旋叶片、双螺旋叶片或者多螺旋叶片。
[0013]有益效果:
[0014]1.本实用新型结构简单，且安装拆卸方便;本发电机组利用螺旋叶片与支架体的间隙配合使水流的能量得到充分利用，即使是低水头的水流也可以用来持续发电，我国小水利资源丰富，本发明具有广阔的市场前景和推广价值。
[0015]2.圆弧型套筒取截面(1/2-2/3)对称开放:在实际的河流、渠道环境下，水流通过螺旋叶片式发电机组只会淹没螺旋涡轮的下半部分，从节省材料的角度考虑不需要把套筒做成封闭的。
[0016]3.L1^RtgQ保证套筒入水口与上轴承B有合适的轴向距离，使得水流从两者之间流过时不会淹没上轴承B，从而确保发电机处于安全使用状态。
[0017]4.在特定的水头落差(h)环境下，螺旋涡轮的长度USh/sinQ，安装角过大，则1^较小，水流通过后还会剩余较多能量，发电效率较低，安装角过小，则1^较大，会增加成本，从而为了提高发电效率和减少成本，选择安装角Θ (5° -30°)。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的主视图及俯视不意图；
[0019]图2为本实用新型沿来流方向布置的示意图；
[0020]附图标记:
[0021 ] 1-螺旋叶片;2-螺旋轴;3-发电机;4-支架体;5-轴承A; 6_轴承B; 7-套筒;8-进水方向；9-出水方向。
【具体实施方式】
[0022]为了更清楚的说明本实用新型的技术方案，下面结合【附图说明】:
[0023]如图1和2所示，本实用新型所述的螺旋叶片式低水头水力发电机组，包括螺旋叶片1、螺旋轴2、发电机3、支架体4和套筒7组成;螺旋叶片I是双螺旋叶片，其外径为100mm，所述套筒7为截面1/2圆；在实际的河流、渠道环境下，水流通过螺旋叶片式发电机组只会淹没螺旋涡轮的下半部分，因此不需要把套筒做成封闭的；
[0024]所述螺旋轴2通过联轴器与发电机3相连接;所述螺旋轴2两端分别固定在轴承A5和轴承B6上，所述轴承A5和轴承B6固定在支架体4轴向两端;所述支架体4上固定有向上开口的圆弧形套筒7;所述螺旋轴2置于所述套筒7内；所述螺旋叶片I均布在螺旋轴2上;所述螺旋叶片I与套筒7之间有间隙δ，套筒7内径与螺旋叶片I外径之间间隙δ为1_;该装置安装角Θ为20°，水头落差2111山长度为1.4m;水流从进水方向8进入圆弧型套筒7，带动旋转轴2转动从而发电，然后从出水方向9流出。
[0025]本实用新型公开了一种螺旋叶片式低水头水力发电机组，主要由螺旋叶片、旋转轴、发电机和支架体组成。螺旋叶片可以是单螺旋叶片、双螺旋叶片或多螺旋叶片;支架体两端轴承使旋转轴连同螺旋叶片悬空，且带有非封闭的圆弧型套筒，靠近叶片外端近(1/2-1/3)圆弧对称开放，套筒内径与螺旋叶片外径之间间隙δ为(0.05%-0.1%)De。本发明沿着来流方向布置，转轴与水平面夹角Θ为(5°?30°)，充分利用来流的能量驱动螺旋叶片及转轴一同旋转，从而带动轴端发电机发电。本发电机组结构简单，发电效率高，经济成本低，可广泛运用于低水头的溪流、渠道等场合。
[0026]工作过程:水流进入螺旋式叶片I，螺旋式叶片I在水流的带动下，带动螺旋轴2旋转，螺旋轴2通过联轴器带动发电机3轴旋转，从而实现了把机械能转化为电能，实现螺旋式发电机的工作。
[0027]所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种螺旋叶片式低水头水力发电机组，其特征在于，包括螺旋叶片(I)、螺旋轴(2)、发电机(3)、支架体(4)和套筒(7)组成;所述螺旋轴(2)通过联轴器与发电机(3)相连接;所述螺旋轴(2)两端分别固定在轴承A(5)和轴承B(6)上，所述轴承A(5)和轴承B(6)固定在支架体(4)轴向两端;所述支架体(4)上固定有向上开口的圆弧形套筒(7);所述螺旋轴(2)置于所述套筒(7)内；所述螺旋叶片(I)均布在螺旋轴(2)上;所述螺旋叶片(I)与套筒(7)之间有间隙h所述支架体(4)轴向两端通过混凝土以一定角度Θ固定在具有一定落差的河道中；所述轴承B(6)距套筒(7)之间的水平距离为U，且轴承B(6)中心与支架体(4)距离为1?，且1^>R tg0o2.根据权利要求1所述的螺旋叶片式低水头水力发电机组，其特征在于，所述角度Θ为5。?30。ο3.根据权利要求1所述的螺旋叶片式低水头水力发电机组，其特征在于，间隙δ取(0.05%-0.1%)De,其中De为螺旋叶片(I)的外径ο4.根据权利要求1所述的螺旋叶片式低水头水力发电机组，其特征在于，所述套筒(7)截面为1/2?2/3圆。5.根据权利要求1至4任一项所述的螺旋叶片式低水头水力发电机组，其特征在于，所述螺旋叶片(I)为单螺旋叶片、双螺旋叶片或者多螺旋叶片。
【文档编号】F03B11/06GK205503346SQ201620170201
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】张金凤, 喻德辉, 方玉建, 袁寿其, 黄茜, 谢立恒, 唐留
【申请人】江苏大学