一种立式微型水轮机的制作方法

文档序号:15635755发布日期:2018-10-12 21:27阅读:814来源:国知局

本实用新型涉及一种立式微型水轮机,尤其涉及500W以下大流量低水头的水轮机,更具体的说,本实用新型涉及一种由非对称翼型设计成的立式微型水轮机,其为冲击式水轮机的一种。



背景技术:

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械,它属于流体机械中的透平机械。现代水轮机则大多数安装在水电站内,用来驱动发电机发电。在水电站中,上游水库中的水经引水管引向水轮机,推动水轮机转轮旋转,带动发电机发电。做功后的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大,水轮机的输出功率也就越大。

现有的水轮机有水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转,工作过程中水流的压力不变,主要是动能的转换;反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转,工作过程中水流的压力能和动能均有改变,但主要是压力能的转换。目前,水轮机主要发展方向为超大型机组和微小型机组两个方向。

我国农村小水电资源丰富,可开发量达71870MW,分布在全国1500多个县(市)。到2001年底,已建成农村水电站4万余座,装机容量达28790MW,占全国农村水电资源可开发量的40%,其中运行30年以上的小水电站的装机容量1530MW,运行20年以上的小水电站装机容量7570MW,分别占已建成的小水电站总装机容量的5.3%和26.3%。

微型水轮机微型水轮发电机组一般指装机容量在30千瓦以下(国际标准是100KW以下)。适合具有微小水力资源的农村安装使用的简易水力发电机组,其主要特点:(1)容量小,它适于分散建造和使用,尤其适合山区和半山区的农户使用;(2)投资小,一次性投入总额不大,便于群众自筹资金,自建自管和自用;(3)周期短,在较短的时间内建成投资,(4)技术简单,便于普及。

但微小型的研究未能引起很多学者的关注,其资料很少,研究成果不多。而微小型水轮机组在我国农村地区有着广泛的应用空间和市场。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种立式微型水轮机,能应用在广大的农村偏远山区,为山区提供一种技术简单、安全可靠、投资小的水力机械。

为了实现上述目的,本实用新型采取的技术方案为:

一种立式微型水轮机,水轮机(10)为立式安装,包括水翼、滑动轴承(2)、水轮机基座(3)、用于固定水翼下端的基座(4)、用于固定水翼上端的压板(5)、水翼的螺栓(6)和水翼基座的螺栓(6),其特征在于:

所述水轮机基座(3)与基座(4)为间隙配合,间隙在0.25~0.5mm之间;所述滑动轴承(2)在水轮机基座(3)与基座(4)之间;所述水翼穿过基座(4)的轴(8),水翼下端固定在基座(4)上,上端由压板(5)通过螺栓(6)和螺栓(7)压紧,所述水翼的数目为2、4、6、8或者偶数个;所述基座(4)的轴(8)上端有带螺纹的孔(9);所述翼型轴对称安装在基座(4)的轴(8)上;所述压板(5)为环形结构,具有两个中心对称的孔,用来穿过螺栓(6)。

所述水翼为NACA系列非对称水翼,翼型截面上下非对称。

所述的NACA系列非对称水翼为Clark-y。

所述的水翼在安装在所述的基座(4)上为中心对称分布。

所述的水翼数目为2。

所述压板(5)为1个。

所述滑动轴承(2)的材料为黄铜材料。

所述基座(4)为工程塑料。

本实用新型具有有益效果。本实用新型采用如可夫斯基升力定量所设计的水力透平机械,与传统的水力透平机械相比具有以下优势和改进:

1、所述的NACA水翼为Clark-y非对称翼型,其数目为2个,进一步说,翼型截面必须要求为非对称,否则无法满足水轮机旋转所需要的升力。NACA Clark-y非对称翼型使得通过水轮机的水的能量被最大化地吸收,提高了微型水轮机的做功能力;

2、所述滑动轴承的材料为黄铜材料,其特征在于结构为圆环状;所述的基座为非金属材料,其特征在于材料为工程塑料。所述滑动轴承的材料为黄铜材料,可以大大提高水轮机的运行寿命,降低了两种材料间的磨损;

3、转动部件的材质为工程塑料,减少微型水轮机转动部件的重量,减小了微型水轮机高速运转时的转动惯量和振动。

附图说明

图1为本实用新型的剖面示意图;

图2为本实用新型的俯视图;

图3为本实用新型的俯视图;

图中:1、Clark-y 翼型,2、滑动轴承,3、水轮机基座,4、水翼基座,5、水轮机压板,6、螺栓,7、螺栓,8、轴,9、带螺纹的孔,10、水轮机。

具体实施方式

下面对照附图,通过对实施例的描述,对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1、图2和图3所表达的本实用新型的结构,本实用新型为立式微型水轮机10,包括非对称Clark-y 翼型1、用于支撑转动部件的滑动轴承2、水轮机基座3、水翼基座4、压板5、固定单个翼型的螺栓6、固定整体翼型的螺栓7、轴8、带螺纹的孔9和组装后的水轮机10。所述水轮机基座3与基座4为间隙配合,其特征在于间隙在0.25~0.5mm之间;所述滑动轴承2在水轮机基座3与基座4之间;所述水翼穿过基座4的轴8,水翼下端固定在基座4上,上端由压板5通过螺栓6和螺栓7压紧,所述水翼的数目为2、4、6、8等偶数个;所述基座4的轴8上端有带螺纹的孔9;所述翼型为NACA系列非对称水翼,其特征在于翼型截面上下不对称;所述翼型轴对称安装在基座4的轴8上;所述滑动轴承2的材料为铜质材料;所述压板5为环形结构,其特征在于具有两个中心对称的孔,用来穿过螺栓6;所述水轮机10从上往下看为逆时针旋转,即翼型弧线的凸起方向与叶轮的旋转方向一致。

为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷,实现对水能的最大化利用且使其结构简单、造价便宜等的实用新型目的,本实用新型采取的技术方案为:

如图1所示,本实用新型所提供的这种立式微型水轮机10,所述的翼型断面为非对称结构,所述的翼型可选NACA系列翼型中非对称结构的翼型,所述的翼型最优为Clark-y系列翼型,所述的翼型数量最优为偶数个,通常用两个即可以满足性能要求。

上述技术方案,在无需增大水轮机几何尺寸的前提下,只要选取合理的非对称翼型即可满足一般工况的需要。

本实用新型根据实验所获得的数据,总结出以下可选的翼型,供本领域的技术人员在实施本实用新型时选择应用:所述的NACA系列翼型可选MVA系列、MH112、MH113、MH114、MH115、MH116、Clark系列,等等,所述的翼型数目可选2、4、6、8。

所述Clark翼型为Clark V、Clark K、Clark W、Clark X、Clark Y。

进一步说明,所述翼型最优为Clark Y,可以满足水轮机工作时不同工况的性能要求,采用此翼型设计的水轮机效率最高,是一种最优方案。

所述水轮机基座3与基座4为间隙配合,其特征在于间隙在0.25~0.5mm之间。本实施例是通过有限元软件分析得到取0.5mm最优,可以提高运行的平稳性,防止动静部件之间卡死。

本实用新型所述立式微型水轮机转动部件采材料均采用工程塑料,其目的是在保证翼型的强度的前提下,减少了转动部件,减小了立式微型水轮机高速运转时的转动惯量和振动;所述的水轮机基座采用金属材料HT200,其表面涂有防锈漆,可以保证长时间在含有弱酸或弱碱的水中运行。

本实用新型的工作过程如下:无穷远来流经过翼型时,由如可夫斯基升力定理可知,在非对称的翼型表面的升力大于阻力,合力方向为指向所述翼型凸起方向,所述水轮机在此合力的作用下进行圆周运动,从所述水轮机上部往下看,其进行逆时针旋转,将水的动能转换成水轮机机械能,进而转换成电能。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述,显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围之内。

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