本實(shí)用新型涉及水輪機(jī)部件,尤其涉及一種水輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
潮汐能發(fā)電一般采用豎軸水輪機(jī),其可以不受來(lái)流方向變化的影響,具有較好的啟動(dòng)性能。普通豎軸水輪機(jī)采用固定葉片,工作過(guò)程中葉片僅繞豎軸水輪機(jī)的主軸轉(zhuǎn)動(dòng),葉片自身固定不動(dòng),這使得葉片吸收的潮汐動(dòng)能有限,由此影響了能量的利用效率。此外,葉片為鑄造品,其耐蝕性能不夠理想,由此影響了水輪機(jī)的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本實(shí)用新型實(shí)施例的目的提供一種能量利用效率高、使用壽命較長(zhǎng)的水輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)。
為解決以上技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種水輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu),包括均勻分布于以水輪機(jī)主軸為圓心的圓周上的多片葉片,且各個(gè)葉片可繞水輪機(jī)主軸旋轉(zhuǎn);各個(gè)葉片具有平行于水輪機(jī)主軸的葉片轉(zhuǎn)軸,葉片轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)主軸之間以葉片連桿連接,葉片轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于相應(yīng)葉片連桿,葉片連桿固定連接至水輪機(jī)主軸;葉片轉(zhuǎn)軸與偏心軸之間通過(guò)垂直于葉片弦線所在平面的控?cái)[桿連接,葉片轉(zhuǎn)軸固定連接于控?cái)[桿,偏心軸可在控?cái)[桿的長(zhǎng)滑槽中自由滑動(dòng),使得各個(gè)葉片可繞相應(yīng)葉片轉(zhuǎn)軸做擺線式旋轉(zhuǎn);各個(gè)葉片包括作為芯層骨架的鑄造層,該鑄造層外包覆有耐蝕層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型水輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的葉片一方面可繞水輪機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng),另一方面也可繞葉片轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),因而可以方便地改變?nèi)~片的攻角,這有助于葉片吸收更多的潮汐動(dòng)能,最終提高了能量的利用效率。特別地,葉片在鑄造層外涂覆了耐蝕層,由此改善了葉片的耐蝕性能,從而有助于延長(zhǎng)水輪機(jī)的使 用壽命。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型水輪機(jī)葉片的分布示意圖;
圖2是圖1中一片水輪機(jī)葉片被控?cái)[的示意圖;
圖3是圖2中一片水輪機(jī)葉片的安裝示意圖;
圖4是圖3的A-A剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)原理及工作過(guò)程,以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
同時(shí)參見(jiàn)圖1-圖4,圖1是本實(shí)用新型水輪機(jī)葉片的分布示意圖;圖2是圖1中一片水輪機(jī)葉片被控?cái)[的示意圖;圖3是圖2中一片水輪機(jī)葉片的安裝示意圖;圖4是圖3的A-A剖面示意圖。以下結(jié)合附圖,進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示,豎軸水輪機(jī)(以下簡(jiǎn)稱水輪機(jī))的多片葉片均勻分布于以水輪機(jī)主軸所在位置為圓心的圓周上,各個(gè)葉片的葉片轉(zhuǎn)軸(沿葉片長(zhǎng)度方向安裝)平行于水輪機(jī)主軸,其中連接各個(gè)葉片轉(zhuǎn)軸且垂直于葉片弦線的不同擺線交匯于一偏心軸,即葉片轉(zhuǎn)軸與偏心軸之間的連線(即擺線)與葉片弦線垂直,使得各個(gè)葉片可繞相應(yīng)葉片轉(zhuǎn)軸做擺線式旋轉(zhuǎn)。無(wú)論葉片運(yùn)動(dòng)到任何位置,擺線都通過(guò)偏心軸且擺線始終垂直于相應(yīng)葉片弦線。當(dāng)水流以速度V推動(dòng)豎軸水輪機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí),葉片可繞水輪機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng),還可以繞葉片轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。圖1中,葉片弦線與葉片軌跡圓切線之間的夾角為葉片攻角φ,偏心點(diǎn)(偏心軸所在位置)P與圓心(水輪機(jī)主軸所在位置)O之間的距離為偏心距,改變偏心距就可以改變?nèi)~片攻角φ。當(dāng)偏心距為0時(shí),葉片在任何位置都不會(huì)偏擺。
如圖2所示,葉片1的葉片轉(zhuǎn)軸2與水輪機(jī)主軸4之間通過(guò)葉片連桿3 連接,其中葉片轉(zhuǎn)軸2可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于葉片連桿3,葉片連桿3固定連接于與水輪機(jī)主軸4。這樣,葉片1可以繞水輪機(jī)主軸4旋轉(zhuǎn),也可以繞葉片轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)。葉片轉(zhuǎn)軸2與偏心軸6之間通過(guò)控?cái)[桿5連接,其中控?cái)[桿5垂直于葉片弦線所在平面,葉片轉(zhuǎn)軸2固定連接于控?cái)[桿5,偏心軸6可在控?cái)[桿5的長(zhǎng)滑槽51中自由滑動(dòng),使得各個(gè)葉,1可繞相應(yīng)葉片轉(zhuǎn)軸2做擺線式旋轉(zhuǎn)。當(dāng)葉片繞水輪主軸4旋轉(zhuǎn)時(shí),控?cái)[桿5沿偏心軸6滑動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)圖1所示的控?cái)[原理。當(dāng)然,本實(shí)用新型也可以另外的方式來(lái)葉片轉(zhuǎn)軸2做擺線式旋轉(zhuǎn),不再贅述。
如圖3所示,水輪機(jī)主軸4可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于機(jī)架7的第一橫梁71上,偏心軸6固定安裝于機(jī)架7的第二橫梁72上,葉片連桿3的一端與水輪機(jī)主軸4固定連接,葉片連桿3的另一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝葉片轉(zhuǎn)軸2,控?cái)[桿5上開(kāi)設(shè)的長(zhǎng)滑槽51中裝入偏心軸6,控?cái)[桿5的一個(gè)端部固定連接至葉片轉(zhuǎn)軸2,使得各個(gè)葉,1可繞相應(yīng)葉片轉(zhuǎn)軸2做擺線式旋轉(zhuǎn)。這樣,葉片1繞水輪主軸4旋轉(zhuǎn)時(shí),控?cái)[桿5沿偏心軸6滑動(dòng)而帶動(dòng)葉片1擺動(dòng)。由于葉片1一方面可繞水輪機(jī)主軸4轉(zhuǎn)動(dòng),另一方面也可繞葉片轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng),因而可以方便地通過(guò)控?cái)[桿5來(lái)改變?nèi)~片的攻角φ,這就有助于葉片1吸收更多的潮汐動(dòng)能,從而有效地提高能量利用效率。制得注意的是,圖3僅示出一片葉片1的安裝結(jié)構(gòu),其它葉片1也可以同樣方式進(jìn)行安裝(一般可將多個(gè)葉片連桿3集成為一個(gè)傘形骨架),不再詳細(xì)說(shuō)明。
如圖4所示,葉片1以鑄造層11為芯層骨架,在鑄造層11的外表面包裹耐蝕層12,該耐蝕層12為樹(shù)脂(聚酰胺-酰亞胺、聚酰亞胺、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的任意一種材料)材料制成,其以熱噴涂的方式涂覆于鑄造層11的外表面。由于葉片1上外表面設(shè)有耐蝕層,由此改善了葉片1的耐蝕性能,從而有助于延長(zhǎng)水輪機(jī)的使用壽命。
上述實(shí)施例中,葉片1的斷面(垂直于葉片轉(zhuǎn)軸2)具有鏡片型的型線,即葉片1斷面的上型線和下型線中兩個(gè)均為正曲率(凹凸方向相同),其上型線的曲度大于下型線的曲度,當(dāng)然也可采用對(duì)稱型或橢圓型的型線形式。關(guān)于葉片1斷面的上型線和下型線的具體幾何參數(shù),可以依據(jù)水輪機(jī)的設(shè)計(jì)指標(biāo)確定,不再贅述。
本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上,但其并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型,任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi),都可以做出可能的變動(dòng)和修改,因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。