滑动叶板水轮机的制作方法

本发明涉及水轮机技术领域，尤其涉及一种滑动叶板水轮机。

背景技术：

我国是一个海洋大国，有近两万公里的绵长海岸线，港湾星罗，岬屿棋布。可供我们利用的潮汐能蕴藏量巨大，有近2亿kw，是我们取之不尽用之不竭的安全可靠清洁能源。同时，我国又是一个陆地江河水力资源十分丰富的国家。据统计，我国大陆水力资源理论蕴藏量近7亿kw，可开发量5.4亿kw。从目前国内已建成的潮汐能发电站来看，运行及经营状况普遍不理想，存在着普遍的通病，就是单位造价高，土建工程量大，运行效率低，投资回收慢。有的靠地方政府补贴，有的靠养殖和多种经营，求得回报，严重制约了人们对潮汐发电的投资热情，影响了潮汐能这一宝贵的优质绿色新能源的开发和利用。从江河水力发电来看，除了一些大型水力发电设施，在平缓水流区域水能利用也是个难题。这些问题的存在，根本症结在于没有设计合理、经济适用的具有超低水头特性的水轮机可供选型。

目前应用的水轮机有两大类，即反击式水轮机和冲击式水轮机。从反击式水轮机其作功原理和过程看，水流最终作用在叶轮上时，力的方向与叶轮面相切，仅产生部分垂直于轴的分力推动水轮机旋转。如图1所示，设水流方向与叶轮面夹角为a，水流动力为f(水)，则根据力的平行四边形法则推导可得，作用于叶轮面的垂直正压力为f(压)＝f(水)*sina，则推动水轮机旋转并垂直于轴的有效作用力为f(有)＝f(水)*sina*cosa。sina*cosa最大值是0.5，所以f(有)不会超过f(水)的1/2，水力没有全部发挥效能；而水斗冲击式水轮机，虽然作功原理与反击式有差别，它是靠高速水流冲击水斗作功，但在作功过程中，水流飞溅散失，这部分水仍带有较大动能，甚至飞溅过程中对其它水斗产生反作用撞击，都大大影响了水轮机效率。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种高效率、结构简单、制造成本低的滑动叶板水轮机，以便填补低水头水轮机选型的空白，适用于各类水力发电应用环境，用于大水头的场所同样具有高效率、投资省的优势。

为了实现上述目的，本发明提出了一种滑动叶板水轮机，包括泵壳，所述泵壳包括上端盖、下端盖、第一过渡连接板、第二过渡连接板、前侧板以及后侧板，其中至少部分上端盖呈圆弧状，至少部分下端盖也呈圆弧状，并且呈圆弧状的上端盖部分的半径小于呈圆弧状的下端盖部分的半径，呈圆弧状的上端盖部分的两端与呈圆弧状的下端盖部分的两端分别经第一过渡连接板和第二过渡连接板连接在一起；在所述第一过渡连接板上设有进水口或出水口，在所述第二过渡连接板上设有出水口或进水口，所述前侧板分别与所述上端盖、下端盖、第一过渡连接板、第二过渡连接板相连接，所述后侧板分别与所述上端盖、下端盖、第一过渡连接板、第二过渡连接板相连接；在所述上端盖、下端盖、第一过渡连接板、第二过渡连接板、前侧板以及后侧板所形成的内部空间中设有转子，在所述转子中设有转轴，所述转轴在泵壳内形成偏心结构，所述转轴靠近所述上端盖，所述转轴经轴承与所述前侧板以及后侧板相连接；在所述转子表面开设有若干叶板槽，在每个叶板槽内设有滑道，叶板可通过滑道沿着叶板槽滑动，当有水流流过时，所述叶板端部可贴在泵壳内壁上滑动。

优选的是，所述转子、转轴、呈圆弧状的上端盖部分以及呈圆弧状的下端盖部分是同心圆。

优选的是，在所述第一过渡连接板外侧的所述上端盖、下端盖、前侧板以及后侧板可形成进水通道或出水通道，在所述第二过渡连接板外侧的所述上端盖、下端盖、前侧板以及后侧板可形成出水通道或进水通道。

优选的是，在所述转子表面开设有若干平行于转子轴线的叶板槽，所有叶板槽沿着转子的周向均匀分布。

优选的是，所述滑道采用滚珠滑道。

优选的是，所述叶板的末端设有磁铁。

优选的是，所述叶板的末端还设有滚轮，所述滚轮用于减少叶板与泵壳磨擦的阻力。

优选的是，在所述叶板槽内还设有弹簧，所述弹簧还与叶板的顶端相连接，当弹簧处于自然状态时，所述叶板的末端处于与泵壳下部内壁接触的状态。

本发明的该方案的有益效果在于上述滑动叶板水轮机的优点如下：

一、水轮机叶板的设置方式，本质上区别于现有的各类水轮机，能充分吸收水的全部动能。

二、滑动叶板和转轴偏心结构的设置能提高水轮机的运转效率。

三、全部水流都从水轮机下部通过，在低水头环境下能充分利用水的更大势能。

四、制造简单、钢材用量少，土建不用深度开挖，投资省。

五、本发明所涉及的滑动叶板水轮机是一种高效能的水轮机，能够解决目前低水头大流量工况下，潮汐发电和江河水力发电水轮机效率低下的技术难题，更重要的是能够解决由此导致的投资大、资金回收困难的问题。

附图说明

图1示出了现有技术中反击式水轮机的作功原理示意图。

图2示出了本发明所涉及的滑动叶板水轮机的结构示意图。

附图标记：1-上端盖，2-下端盖，3-第一过渡连接板，4-第二过渡连接板，5-进水通道，6-出水通道，7-转轴，8-转子，9-叶板槽，10-滑道，11-叶板，12-滚轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图2所示，本发明所涉及的滑动叶板水轮机包括泵壳，也就是定子，所述泵壳包括上端盖1、下端盖2、第一过渡连接板3、第二过渡连接板4、前侧板以及后侧板，其中至少部分上端盖1呈圆弧状，至少部分下端盖2也呈圆弧状，并且呈圆弧状的上端盖1部分的半径小于呈圆弧状的下端盖2部分的半径，呈圆弧状的上端盖1部分与呈圆弧状的下端盖2部分是同心圆，呈圆弧状的上端盖1部分的两端与呈圆弧状的下端盖2部分的两端分别经第一过渡连接板3和第二过渡连接板4连接在一起；在所述第一过渡连接板3上设有进水口或出水口，在所述第二过渡连接板4上设有出水口或进水口，在本实施例中，在所述第二过渡连接板4上设有进水口；所述前侧板分别与所述上端盖1、下端盖2、第一过渡连接板3、第二过渡连接板4相连接，所述后侧板分别与所述上端盖1、下端盖2、第一过渡连接板3、第二过渡连接板4相连接；在所述第一过渡连接板3外侧的所述上端盖1、下端盖2、前侧板以及后侧板可形成进水通道5或出水通道6，在所述第二过渡连接板4外侧的所述上端盖1、下端盖2、前侧板以及后侧板可形成出水通道6或进水通道5，在本实施例中，在所述第二过渡连接板4外侧的所述上端盖1、下端盖2、前侧板以及后侧板形成进水通道5。

在所述上端盖1、下端盖2、第一过渡连接板3、第二过渡连接板4、前侧板以及后侧板所形成的内部空间中设有转子8，所述转子8、呈圆弧状的上端盖1部分以及呈圆弧状的下端盖2部分是同心圆；在所述转子8中设有转轴7，所述转轴7与所述转子8是同心圆，所述转轴7在泵壳内形成偏心结构，所述转轴7靠近所述上端盖1，所述转轴7经轴承与所述前侧板以及后侧板相连接，所述转轴7用于外接发电机。

在所述转子8表面开设有若干叶板槽9，所有叶板槽9沿着转子8的周向均匀分布，每个叶板槽9最好平行于转子8的轴线设置。在每个叶板槽9内设有滑道10，叶板11可通过滑道10沿着叶板槽9滑动，在本实施例中，所述滑道10可采用滚珠滑道，所述叶板11的末端设有磁铁和滚轮12，所述磁铁的作用是让叶板11末端与泵壳内壁之间形成吸引力，所述滚轮12能减少叶板11与泵壳磨擦的阻力。为了使叶板11与泵壳内壁始终保持接触不脱离，在所述叶板槽9内还设有弹簧，所述弹簧还与叶板11的顶端相连接，当弹簧处于自然状态时，所述叶板11的末端处于与泵壳下部内壁接触的状态。

在具体的使用过程中，在进水侧，在水流的推动下，转子8沿顺时针方向旋转，由于离心力、叶板11末端磁力以及弹力的共同作用，叶板11从叶板槽9中向外伸出，叶板11端部紧贴在泵壳内壁上滑动，水流推动叶板11带动转子8转动作功；叶板11自上而下越过了水平状态后，叶板11自身重力、离心力、弹力以及磁力形成合力，加速叶板11的伸出，并达到最大状态，水流释放最大动能，推动水轮机旋转。在出水侧，当叶板11向上转动时，在泵壳内壁的压力下叶板11逐渐收缩进到叶板槽9内，并将水排出。由于偏心结构的作用，叶板11交替进出转子8表面，水流对伸出转子的叶板11产生推动力，从而作功。

本发明所涉及的滑动叶板水轮机宜采用横向卧式布置，这样水流只能从水轮机底部通过，并只对进入水轮机中下部的叶板产生推动作用，同时，横向卧式布置可以最大限度提高设备过流量，提高单机容量，经济简省。本发明所涉及的滑动叶板水轮机还可逆向作为高效水泵使用，如果在潮汐发电中应用，还可以在低水头时段抽水增能。在抽水蓄能电站中应用，也有不可比拟的高效能优势。

本发明所涉及的滑动叶板水轮机的优点如下：

一、水轮机叶板的设置方式，本质上区别于现有的各类水轮机，能充分吸收水的全部动能。

二、滑动叶板和转轴偏心结构的设置能提高水轮机的运转效率。

三、全部水流都从水轮机下部通过，在低水头环境下能充分利用水的更大势能。

四、制造简单、钢材用量少，土建不用深度开挖，投资省。

五、本发明所涉及的滑动叶板水轮机是一种高效能的水轮机，能够解决目前低水头大流量工况下，潮汐发电和江河水力发电水轮机效率低下的技术难题，更重要的是能够解决由此导致的投资大、资金回收困难的问题。