[实用新型]一种流体发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电设备领域，尤其涉及一种流体发电装置。

背景技术

随着经济的快速发展，社会对清洁能源，可再生、无污染、运行成本低、便于进行电力调峰等的新能源需求越来越大。水力发电、风能发电、太阳能发电、地热发电、生物能发电、核能发电等的使用已经越来越普及了。对于水力发电，其关键部件—叶轮的结构对发电效率的影响尤为巨大。叶轮主要分为轴流式叶轮，离心式叶轮和混流式叶轮。现有的水力发电用轴流式叶轮仍然存在着叶片的形状设计不合理、效率较低的问题，仍有进一步改进和提高效率的空间。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种发电效率较高的流体发电装置，总的技术构思则是通过对其中的叶轮的叶片的形状的改进以提高发电效率和性能。

实现本实用新型目的的技术方案是：本实用新型的流体发电装置，包括轴流式叶轮（以下将轴流式叶轮简称为叶轮）、旋转轴、变速器和发电机。所述叶轮包括轮毂和多个叶片。叶轮由其轮毂与旋转轴固定连接。旋转轴通过变速器与发电机相连。叶片包括前缘、后缘、外缘和内缘。各个叶片通过紧固件固定连接在轮毂上，且各个叶片的内缘与轮毂的外周边缘相接触。叶片具有最大厚度t和最大弯矩c，叶片从径向内侧至径向外侧宽度逐渐变宽。其结构特点是：从叶片的径向内侧至径向外侧，最大厚度t和最大弯矩c的位置在周向方向上是变化的；其中最大厚度位置变化曲线Vt从叶片的径向内侧至径向外侧，该曲线从位于中间偏前部位的起始点起始后，先向叶片的前缘接近，然后向后缘接近，最后向前缘接近；最大弯矩位置变化曲线Vc从叶片的径向内侧至径向外侧，该曲线从位于中间部位的起始点起始后，先向叶片的后缘接近，后向前缘接近，然后向后缘接近，最后还向后缘接近。

进一步地，叶片的前缘在径向方向上由三段弧线构成，它们是前缘的依次相连的第一弧形段R1、第二弧形段R2和第三弧形段R3。叶片的后缘在径向方向上也由三段弧线构成，它们是后缘的依次相连的第一弧形段R4、第二弧形段R5和第三弧形段R6。叶片的后缘的第一弧形段R4与叶片的前缘的第一弧形段R1相对应，且将叶片的位于后缘的第一弧形段R4与前缘的第一弧形段R1之间的部分称为叶片的第一弧形区。叶片的后缘的第二弧形段R5与叶片的前缘的第二弧形段R2相对应，且将叶片的位于后缘的第二弧形段R5与前缘的第二弧形段R2之间的部分称为叶片的第二弧形区；叶片的后缘的第三弧形段R6与前缘的第三弧形段R3相对应，且将叶片的位于后缘的第三弧形段R6与前缘的第三弧形段R3之间的部分称为叶片的第三弧形区。

在第一弧形区，从径向内侧至径向外侧，最大厚度t的位置从中间偏前起始后，先向前缘接近，后向后缘接近；最大弯矩c的位置从中间起始后，先向后缘接近，后向前缘接近。在第二弧形区，从径向内侧至径向外侧，最大厚度t的位置继续向后缘接近，最大弯矩c的位置改向后缘接近；在第三弧形区，从径向内侧至径向外侧，最大厚度t的位置改向前缘接近，最大弯矩c的位置继续向后缘接近。

进一步地，叶片的前缘的第三弧形段R3的弯曲的开口方向向着前方，也即向着前缘的方向，叶片的后缘的第三弧形段R6的弯曲的开口方向也向着前方。

进一步地，叶片的外缘为弧形段R7，弧形段R7的弯曲的开口方向向着径向内侧。

进一步地，所述流体发电装置为水力发电装置。

本实用新型具有积极的效果：本实用新型的流体发电装置在工作时，其叶轮的叶片由其正面朝向流体（水或蒸汽），在流体的作用下，叶片带动轮毂沿周向转动，在转动的方向上，叶片的前缘朝向转动方向。由于叶片的形状经过了最优化设计，例如，综合考虑流体对叶片表面的冲击力、扭矩、叶片表面形成的涡流等对叶片性能的影响，通过计算机软件模拟及实际试验结果获得的各项参数（如压力、功率转换率、转速等）可知，相比于以往的叶型，其能够明显提高叶片的做功效率5%至15%。

附图说明

图1为本实用新型的叶轮的结构示意图。

图2为图1中的叶片的截面的放大示意图，其所示方向为图1的F-F向。

上述附图中的标记如下：叶片1，轮毂2，旋转轴3，前缘4，后缘5，外缘6，内缘7，中弧线8，叶片中心线a，点划线b1，点划线b2，点划线b3，最大厚度t，最大厚度X轴坐标位置Xt，最大弯矩c，最大弯矩X轴坐标位置Xc，最大厚度位置变化曲线Vt，最大弯矩位置变化曲线Vc。

具体实施方式

本实用新型提供了一种流体发电装置，下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

（实施例1）