[发明专利]偏心滑移式水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及借助水在流动中所形成的水能用来驱动机器的一个间接传动部件，更确切更具体地来讲就是用来驱动发电机或其他机器的水轮机。

背景技术

水力发电是人类改造大自然，利用大自然最成功的一个典范，是取之不尽、用之不竭的绿色再生能源。水轮机是以水作为介质的流动机械，是水电厂带动发电机的原动机，水轮机运行的经济性和安全性直接影响水电厂的经济效益，根据水轮机其结构的不同有混流式、轴流式、斜流式、贯流式和水斗式等多种。混流式水轮机的水流进入转轮前是沿主轴半径方向，在转轮内转变为斜向，最后沿主轴轴线方向流出转轮，水流在转轮内做旋转运动的同时，还进行径向运动和轴向运动，所以称为“混流式”，其结构与做功原理见图1（箭头表示水流路线，正中为主轴，叶片安装在主轴四周，下文同）；轴流式水轮机的水流在进入转轮前，已经转过90°角，水流沿主轴轴线方向进入转轮，又沿主轴轴线方向流出转轮，水流在转轮内同时做旋转运动和轴向运动，没有径向运动，所以称为轴流式，其结构与做功原理如图2所示；斜流式水轮机其转轮内的水流运动与混流式转轮一样，转轮叶片与轴流式基本相同，其性能吸取了上述两种水轮机的优点，但结构和工艺要求较复杂，如图3所示；贯流式水轮机的转轮结构及转轮内的水流运动与轴流式安全一样，所不同之处为贯流式水轮机的水流从进入水轮机到流出水轮机几乎始终与主轴轴线平行贯通，“贯流式”名称由此而来，其结构形状与做功原理如图4所示；水斗式水轮机其水流径喷嘴形成高速射流，射流沿着转轮旋转平面的切线方向冲击转轮斗叶促其旋转，所以又称为“切击式”水轮机，它的结构与做功原理如图5及图6所示。

到此为止，不管是哪一种水轮机，都是借助于水的流动来推动其叶轮（转轮）连及主轴运转，主轴在运转中直接或间接（通过主被传动轮）驱动发电机或其他机器运转。由于转轮上的叶片在运转中其尺寸大小因早已定型而不能改变，在每运转一周中其外缘周线360°的每一个点与旋转中心距离是相等的，以水斗式水轮机为例，受水流推动的一侧往下，相对的一侧往上，往上的一侧边重量越多和距离旋转中心越远所形成的阻力也相应越大，反之越小，阻力大便意味着耗能多；另外传统做法中的水轮机较笨重，如三峡水电站安装的混流式水轮机其转轮φ为9.832m和10.416m两种，水轮机质量分别为3200t和3323t，从而制造成本略高；还有在运转中当发电机断路跳闸甩负荷时使水轮机运转阻力瞬间下降，其转速上升到一个极限值，转速越高，水流随叶片旋转的机会也就越大，高速运转称为机组发生了飞逸，机组飞逸是很危险的一个信号，因为转动部件的离心力与转速平方成正比，也

就是说机组转速上升到原来的两倍，则传动部件的离心力增大到原来的四倍，强大的离心力将对发电机转子的机械强度构成极大的威胁。

发明内容

本发明为解决上述不足，旨在提供一种节能省力，重量较轻，当在抽水储能电站中使用时，具备正转轴水储能和反转放水发电两种功能，采用以下技术方案予以实现。

在转轮其长度上除两端头封口板少量尺寸外，四周以等距离（圆周等分）做成若干条对中横向穿通的纵向通道（通槽），每个通道穿通于转轮的左右或上下，六个通道将转轮横断面分为十二块，八个为十六块，以此类推，并在每个通道的两侧分别安装可内外滑移的板片和滑杆做为转轮的叶片，叶片外边缘两头顶端分别安装有走轮在运转中因离心力的作用顺环形轨道滑移，每片叶片在长度上至少有两根滑杆与转轮通道中相对应的内外至少两组靠轮套合，每组左右各一个靠轮将滑杆夹在中间与其紧贴，当板片连及滑杆在运转中内外移位时，滑杆为主动两靠轮为被动一个为左旋一个为右旋，从而减轻被此相对磨擦，由于各一个环形轨道分别安装在同一个转轮的两端顶头之外，并且与转轮保持一定的偏心，由水流推动叶片为主动转轮为被动而不断旋转，在旋转中各叶片受偏心和固定安装的环形轨道制约，促使在每运转一周中其叶片在通道中做伸出变长和缩进变短和不外露的内外移位，伸出通道变长以实现接受水流的推力，缩进通道变短和不外露以达到减小运转中的阻力。