螺旋式磁浮水轮机的制作方法

本发明涉及水电站中的水轮机，更确切更具体地讲是借助水流的推力驱动发电机的动力设备——水轮机。

背景技术：

众所周知，在水电厂里，发电机是不能直接用水推动的，而是借助水流的推力推动水轮机运转，在运转中带动发电机旋转而做功。现有技术中的水轮机有多种多样，其中最具代表性即用得较多的是轴流式水轮机，其结构与做功原理如图1所示：安装在支承架1上的上导内含径向轴承的轴承座4和中导内含径向轴承的轴承座6及内含止推轴承的轴承座7分别位于发电机中心主轴5的上端顶头和中间段的外缘与其紧贴，所起的作用是防止主轴在运转中前后左右摆动（径向轴承）及往下移位（止推轴承），借助联轴器8将上为发电机主轴5和下为水轮机主轴10连为一体、并用螺柱与螺母9固紧，水轮机主轴10的下段套有內含径向轴承的轴承座11安装在机承架1上、以防其在快速运转中摇摆。其做功过程与做功原理为：水流从左右顺箭头经阀门12进入往下推动安装在水轮机下端外缘的若干片呈斜坡的叶片14连及主轴10和发电机主轴5做同步快速旋转，在旋转中带动安装在发电机主轴上段的转子3做同步运转，转子3为动在内与定子2为静在外二者保持很小的间隙彼此都为带磁体，由于磁性的作用而发出电来。

其不足之处一是水流径过叶片的流程过短而推力较小；二是水在往下流动中将水轮机往下拉，由于有止推轴承的存在而不会下移，但下移的趋势会带来止推轴承剧烈的磨擦阻力，必须以消耗一定能源（水能）做为代价，并存在轴承使用寿命变短等弊病。

技术实现要素：

本发明为克服上述不足，旨在提供一种结构简单，经久耐用，效率更高的水轮机，采用以下技术方案予以实现。

在立式安装的水轮机主轴其下段（平式安装为后段）一定长度上的外缘套装有两头密封的筒管称为内螺旋管，若干片螺旋叶片彼此相连其内缘安装在内螺旋管的外围，其外缘与外内螺旋管内壁连为一体，水流在流动中从内螺旋管外缘之外每相邻的两螺旋叶片间距中通过，水流为主动、叶片为被动连及水轮机整个部件同步运转，同样多的水在通过中距旋转中心越远其推力相应越大，其原由是借助了省力杠杆之力，因此在水源不足的条件下可适当加大内螺旋管的直径和减小螺旋叶片的宽度，水流从內外双层管壁之间通过。螺旋叶连及内螺旋管与中心主轴在运转中让位于水流通过并超越，使水流减少转弯，叶片转动或不转动其通道既不会减小、也不会增大，因此螺旋叶片的存在对水流不会造成任何影响。

水流在快速流动中势必形成带动水轮机做同方向移位的趋势，但由于有径向轴承和推力轴承的存在、使其前后左右或上下移位成为不可能即阻止了其移位，依据水流推力的大小其轴承会相应形成磨擦阻力，必须以损失一定能量做为代价，为减轻其磨擦阻力，依据磁铁在水中其磁性不变原理，而在外螺旋管的两端顶头平面外围与支承盘之间彼此加装一动一静（支承盘为静）相互排斥的磁铁用于定位，由此阻止了螺旋叶及内螺旋管和主轴的纵向移位趋势，以立装为例，在外螺旋管外缘上下的周线与其相对应的为静止状的支承架上分别安放一动一静相互排斥的磁铁、用于阻止水轮机在运转中的前后左右摆动，由于内腔为空并密封的内螺旋管在水中存在上浮的趋势，当立式安装时可抵消一部分或全部水流向下的推力。或者在外螺旋管外缘周线对应处的支架上其上下分别安装至少三个平式靠轮为等距离排列并与其紧贴，亦可获得同样的效果，这样由于整个水轮机中心主轴的上中下无有一个轴承和轴承座，从而既减轻了磨擦阻力又克服了在水中安装轴承易被腐蚀和不便更換的不足。

将发电机转子直接安装于水轮机主轴的上段，其转速快慢可调整阀门改变水流量来实现，由此使结构更为简单，至少省去了用于连接发电机和水轮机其两主轴的联轴器。

综上所述，本发明所采用的技术方案其要点是：水轮机主轴其下段或后段一定长度上的外缘套装有两头密封的内螺旋管，若干片螺旋叶片彼此相连其内缘安装在内螺旋管的外围，其外缘与外螺旋管内壁连为一体。在外螺旋管的两端顶头平面外边与支承盘之间彼此加装有一动一静相互排斥的磁铁，在外螺旋管外缘上下的周线与其相对应的为静止状的支承架上分别安放一动一静相互排斥的磁铁，或者在外螺旋管外缘周线对应处的支架上其上下或前后分别安装至少三个平式靠轮为等距离排列并与外内螺旋管外缘紧贴。将发电机转子直接安装于水轮机主轴的上段或前段某处。

本发明其有益效果为：一是由于水流流经叶片路程大大加长而相应增大了推力即同样多的水其效率更高；二是选用磁浮的方式取代轴承和轴承座既免除了因相对磨擦所形成的阻力，又降低了运行成本，还具备经久耐用等优越性。

附图说明

图1是现有技术中立装的轴流式水轮机其结构与做功原理示意图；

图2是本发明其结构与做功原理示意图；

图3是选用靠轮取代相互排斥的磁铁所处位置展示图；

图4和图5分别是下和上两个支承盘平面结构展示图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的说明。

参照图2和图3，在立式安装的水轮机主轴17其下段一定长度上的外缘套装有两头密封的筒管称为内螺旋管19，若干片螺旋叶片18彼此相连其内缘安装在内螺旋管19的外围，其外缘与外内螺旋管21内壁连为一体，水流从左右入口15进入顺箭头往下至出口16流出，在流动过程中从内螺旋管19外缘和外螺旋管21的内缘之间外每相邻的两螺旋叶片18的间距中通过，水流为主动、叶片为被动连及水轮机整个部件同步运转。在外螺旋管21的上端顶头平面外围与支承盘29之间彼此加装一动一静（支承盘为静）相互排斥的磁铁22和23，以及在其下端顶头平面外围与支承盘29之间彼此加装一动一静（支承盘为静）相互排斥的磁铁26和27用于定位，由此阻止了水轮机纵向移位的趋势，并在外螺旋管21的外缘周线的上下与静止支承架20的对应位彼此安放相互排斥的磁铁24和25用于定位，动磁铁与静磁铁二者之间保持很小的间隙，以在运转中不发生磨擦为准，由此阻止了水轮机在运转中前后左右移位。其做功原理为：水流在流经螺旋叶片过程中推动叶片连及整个水轮机运转，在快速运转中带动安装在主轴17上位的电动机转子3做同步旋转，电动机转子在內、电动机定子在外，运转中形成磁磨擦而发出电来。

参照图3至图5，上下两端顶头为密封的内螺旋管19套装在中心主轴17的下段长度上，其上端顶头平面与支承盘29之间分别安放有相互排斥的磁铁31和32，以及在内螺旋管19的下端顶头平面与支承盘30之间彼此加装一动一静（支承盘为静）相互排斥的磁铁33和34用于定位，由此阻止了螺旋叶及内螺旋管和主轴的纵向移位趋势，在外螺旋管21的外缘周线上下与支架20对应处分别安装若干个在周线上为等距离排列的平式靠轮28并与其紧贴用于取代一动一静相互排斥的磁铁，亦可获得同样的效果。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种螺旋式磁浮水轮机，旨在提供一种结构简单，经久耐用和效率更高的水轮机，其技术方案的要点是：水轮机主轴其下段或后段一定长度上的外缘套装有两头密封的内螺旋管，若干片螺旋叶片彼此相连其内缘安装在内螺旋管的外围，其外缘与外内螺旋管内壁连为一体；在外螺旋管的两端顶头平面外边与支承盘之间彼此加装有一动一静相互排斥的磁铁，在外螺旋管外缘上下的周线与其相对应的为静止状的支承架上分别安放一动一静相互排斥的磁铁，或者在外螺旋管外缘周线对应处的支架上其上下或前后分别安装至少三个平式靠轮为等距离排列并与外螺旋管外缘紧贴；将发电机转子直接安装于水轮机主轴的上段或前段某处；由水流为主动推动螺旋叶片连及整个水轮机快速运转，在运转中带动发电机。

技术研发人员：刘运武
受保护的技术使用者：刘运武
技术研发日：2016.03.16
技术公布日：2017.09.26