專利名稱：一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水輪機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，潮流能水輪機(jī)主要有豎直軸和水平軸兩類，豎直軸形式可根據(jù)葉片攻角的可調(diào)性分為固定攻角式和可變攻角式。潮流能水輪機(jī)也可根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理分為升力型和阻力型。目前，阻力型水輪機(jī)多見(jiàn)于橫軸式，通常采用一半在水中，一半裸露于空氣中，利用下部葉片對(duì)水流沖擊阻力和上部空氣阻力間的力量差產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供采用徑向伸縮葉片的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)于水流能量的捕獲的一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)，包括發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子，其特征是還包括葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)、中心支撐柱、轉(zhuǎn)矩輸出架、葉片支撐架，葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)包括葉片、齒輪、齒條、齒輪軸、第一調(diào)整桿、第二調(diào)整桿，葉片支撐架通過(guò)上下兩個(gè)端面的旋轉(zhuǎn)副與中心支撐柱相連，轉(zhuǎn)矩輸出架一端連接葉片支撐架、另一端連接轉(zhuǎn)子，葉片上安裝齒條，齒輪軸安裝在葉片支撐架上，齒輪安裝在齒輪軸上，齒輪與齒條嚙合，葉片安裝在葉片支撐架里并通過(guò)齒輪與齒條的相對(duì)移動(dòng)從而進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，中心支撐柱上端伸出立軸，第一調(diào)整桿與第二調(diào)整桿相連，第一調(diào)整桿還連接齒輪軸，第二調(diào)整桿還連接立軸。本發(fā)明還可以包括I、所述的葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)有四個(gè)，相鄰葉片夾角為90度，位于迎流方向上一側(cè)葉片伸出、另一側(cè)的葉片收回，調(diào)整桿的旋轉(zhuǎn)中心與中心支撐柱存在偏心距離。2、還包括固定支撐架，轉(zhuǎn)子安裝在固定支撐架里，轉(zhuǎn)矩輸出架與固定支撐架之間通過(guò)上部推力軸承實(shí)現(xiàn)軸向定位。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不存在高副，受力情況良好，可通過(guò)調(diào)整中心支撐柱伸出一個(gè)偏離水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的立軸的偏出空間位置適應(yīng)不同方向的來(lái)流，對(duì)水流的流速要求低。適用于水深較淺的江河及淺海。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的B—Bfflj視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 2，本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)。它采用桿組與齒輪相配合實(shí)現(xiàn)葉片8沿徑向的可伸縮運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)水輪機(jī)在運(yùn)行進(jìn)程中只有一邊的葉片8迎流伸出，與其相對(duì)應(yīng)邊的葉片8完全收回。這樣迎流葉片8對(duì)于水流的阻力通過(guò)支撐架產(chǎn)生對(duì)于中心旋轉(zhuǎn)軸10的扭矩，再通轉(zhuǎn)矩輸出軸4將轉(zhuǎn)矩輸出到發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電目的。整機(jī)采用一個(gè)圓柱形支撐架5，四周開(kāi)有四個(gè)長(zhǎng)條形葉片伸縮孔，內(nèi)部通過(guò)桿組與齒輪相配合實(shí)現(xiàn)在洋流方向上一側(cè)的葉片完全縮回對(duì)水流不產(chǎn)生阻力，另一側(cè)完全伸出產(chǎn)生阻力，通過(guò)兩邊對(duì)水流的阻力差產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。再通過(guò)與支撐架5相連的轉(zhuǎn)矩輸出架4帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子I與和外面固定架相連的定子12產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到發(fā)電目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下豎軸伸縮葉片水輪機(jī)技術(shù)方案是通過(guò)一套桿組與齒輪聯(lián)合裝置調(diào)整在水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電過(guò)程中安裝于支撐架5四周的四個(gè)阻力型葉片8的徑向伸出長(zhǎng)度，達(dá)到調(diào)整葉片8對(duì)于水流阻力的目的，使其在迎流方向上一側(cè)葉片完全伸出，另一側(cè)的葉片完全收回，通過(guò)兩側(cè)的阻力差產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。它包括一個(gè)中心支撐柱10、一個(gè)葉片支撐架5、若干個(gè)葉片8及與其個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的桿組和齒輪機(jī)構(gòu)6、一個(gè)外部固定支撐2、一個(gè)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子I相連的轉(zhuǎn)矩 輸出架4、一個(gè)與外部固定支撐相連的發(fā)電機(jī)定子12。由于調(diào)整用桿組11的旋轉(zhuǎn)中心與水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心有一個(gè)偏心距離，這樣在水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中桿組中的兩個(gè)桿的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生變化并帶動(dòng)與其相連的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪通過(guò)葉片8上的齒條帶動(dòng)葉片8沿其徑向做伸縮運(yùn)動(dòng)。葉片8安裝于四周開(kāi)有矩形孔的支撐架5上，支撐架5通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與中心立柱10相連，下部通過(guò)推力軸承9進(jìn)行軸向支撐。轉(zhuǎn)矩輸出架4與葉片支撐架5相固連，上部與外部固定支撐間通過(guò)推力軸承支撐，這樣可以分擔(dān)一些下部的推力軸承9的支撐力。發(fā)電機(jī)的定子12通過(guò)一個(gè)外殼與外部固定支撐架2相固連，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)矩輸出架相固連。本發(fā)明豎軸伸縮葉片水輪機(jī)技術(shù)方案如圖I所示，是一種采用桿組帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)調(diào)整葉片伸縮的結(jié)構(gòu)形式，它包括一個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子I、一個(gè)外部固定支撐架2、一個(gè)上部推力軸承3、一個(gè)轉(zhuǎn)矩輸出架4、一個(gè)葉片支撐架5、四套齒輪齒條機(jī)構(gòu)6、四套齒輪軸7、四個(gè)葉片8、一個(gè)底部推力軸承9、一個(gè)中心支撐柱10、一套調(diào)整用桿組11、一個(gè)發(fā)電機(jī)定子
12、四個(gè)調(diào)整桿13、四個(gè)調(diào)整桿14。四周帶有四個(gè)矩形開(kāi)口的葉片支撐架5通過(guò)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副實(shí)現(xiàn)與中心支撐柱10相連，下部通過(guò)底部推力軸承9實(shí)現(xiàn)軸向支撐。中心支撐柱10伸出一個(gè)偏離水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的立軸與調(diào)整用桿組11相連，如圖2所示，當(dāng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)由于調(diào)整桿13與調(diào)整桿14間空間位置的變化會(huì)帶動(dòng)與調(diào)整桿13相固連的齒輪軸7的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)6帶動(dòng)葉片8的伸縮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)迎流面上的左右壓力差，產(chǎn)生水輪機(jī)的中心轉(zhuǎn)矩使葉片支撐架5旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩輸出架4與同時(shí)與葉片支撐架5及電機(jī)轉(zhuǎn)子I相固連將旋轉(zhuǎn)傳遞到電機(jī)轉(zhuǎn)子I。發(fā)電機(jī)定子12外部固定支撐架2相固連，實(shí)現(xiàn)相對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)子I的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電。為了減輕底部推力軸承9的壓力，轉(zhuǎn)矩輸出架4與固定支撐架2之間通過(guò)上部推力軸承3實(shí)現(xiàn)軸向定位，可以通過(guò)一個(gè)軸向位置微調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上部推力軸承3的壓力調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到對(duì)于底部推力軸承9的壓力的調(diào)整。工作時(shí)，水輪機(jī)的支撐架2全部浸入水中，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)葉片8的伸縮運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)左右對(duì)于水的阻力的不同，產(chǎn)生對(duì)于中心旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩。通過(guò)改變調(diào)整桿13、調(diào)整桿14以及中心支撐柱10伸出一個(gè)偏離水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的立軸的偏離距離,就可以調(diào)整葉片在水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)不同位置伸出的長(zhǎng)度，進(jìn)而達(dá)到對(duì)水流能量利用率的調(diào)整，通過(guò)理論計(jì)算合理選取以上三個(gè)參數(shù)就可以達(dá)到對(duì)于水流能量利用率的最佳。
權(quán)利要求
1.一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)，包括發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子，其特征是還包括葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)、中心支撐柱、轉(zhuǎn)矩輸出架、葉片支撐架，葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)包括葉片、齒輪、齒條、齒輪軸、第一調(diào)整桿、第二調(diào)整桿，葉片支撐架通過(guò)上下兩個(gè)端面的旋轉(zhuǎn)副與中心支撐柱相連，轉(zhuǎn)矩輸出架一端連接葉片支撐架、另一端連接轉(zhuǎn)子，葉片上安裝齒條，齒輪軸安裝在葉片支撐架上，齒輪安裝在齒輪軸上，齒輪與齒條嚙合，葉片安裝在葉片支撐架里并通過(guò)齒輪與齒條的相對(duì)移動(dòng)從而進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，中心支撐柱上端伸出立軸，第一調(diào)整桿與第二調(diào)整桿相連，第一調(diào)整桿還連接齒輪軸，第二調(diào)整桿還連接立軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)，其特征是所述的葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)有四個(gè)，相鄰葉片夾角為90度，位于迎流方向上一側(cè)葉片伸出、另一側(cè)的葉片收回，調(diào)整桿的旋轉(zhuǎn)中心與中心支撐柱存在偏心距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)，其特征是還包括固定支撐架，轉(zhuǎn)子安裝在固定支撐架里，轉(zhuǎn)矩輸出架與固定支撐架之間通過(guò)上部推力軸承實(shí)現(xiàn)軸向定位。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種豎軸伸縮葉片水輪機(jī)，包括發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)、中心支撐柱、轉(zhuǎn)矩輸出架、葉片支撐架，葉片齒輪齒條機(jī)構(gòu)包括葉片、齒輪、齒條、齒輪軸、第一調(diào)整桿、第二調(diào)整桿，葉片支撐架通過(guò)上下兩個(gè)端面的旋轉(zhuǎn)副與中心支撐柱相連，轉(zhuǎn)矩輸出架一端連接葉片支撐架、另一端連接轉(zhuǎn)子，葉片上安裝齒條，齒輪軸安裝在葉片支撐架上，齒輪安裝在齒輪軸上，齒輪與齒條嚙合，葉片安裝在葉片支撐架里并通過(guò)齒輪與齒條的相對(duì)移動(dòng)從而進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，中心支撐柱上端伸出立軸，第一調(diào)整桿與第二調(diào)整桿相連，第一調(diào)整桿還連接齒輪軸，第二調(diào)整桿還連接立軸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，不存在高副，受力情況良好。
文檔編號(hào)F03B3/14GK102720623SQ20121023619
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者劉少剛, 鄭大勇 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)