技术领域
[0001] 本
发明涉及水轮机技术领域，尤其涉及一种动叶水轮机。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
发明内容
[0004] 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、制造成本低的动叶水轮机，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。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提出了一种动叶水轮机，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；在所述转子表面活动连接有若干叶板，所有叶板沿着转子的周向分布，与所述叶板开口方向相对应的过渡连接板上设有进水口，所述过渡连接板是指第一过渡连接板或第二过渡连接板，所述叶板可以以其活动连接端为圆心进行局部的自由转动，所述叶板可以自由转动至从转子表面脱离，所述叶板的末端可贴在泵壳内壁上滑动。
[0006] 优选的是，所述转轴、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。
[0007] 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。
[0008] 优选的是，所述转子采用具有锯齿状的圆柱体，在所述转子的外表面形成若干锯齿沟，所有锯齿沟沿着转子的周向分布，在锯齿沟内活动连接有叶板，所述叶板可以以其活动连接端为圆心进行局部的自由转动。
[0009] 优选的是，所述叶板呈弧状。
[0010] 优选的是，在所述叶板的末端还设有滚轮，所述滚轮能减少叶板末端与泵壳磨擦的阻力。
[0011] 优选的是，在每个锯齿沟处的转子上对应的设有凹槽，所述凹槽内设有
弹簧，所述弹簧还与所述叶板相连接。
[0012] 优选的是，所述叶板的活动连接端经销轴进行安装，所述销轴与所述转轴相平行，所述叶板可绕着销轴进行局部的自由转动。
[0013] 本发明的该方案的有益效果在于上述动叶水轮机的优点如下：
[0014] 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。
[0015] 二、叶板可转动和转轴偏心结构的设置能提高水轮机的运转效率。
[0016] 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。
[0017] 四、制造简单、
钢材用量少，土建不用深度开挖，投资省。
[0018] 五、本发明所涉及的动叶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、回报率低、资金回收困难的问题。
附图说明
[0019] 图1示出了现有技术中反击式水轮机的作功原理示意图。
[0020] 图2示出了本发明所涉及的动叶水轮机的结构示意图。
[0021] 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-锯齿沟，10-叶板，11-滚轮，12-凹槽，13-弹簧。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
[0023] 如图2所示，本发明所涉及的动叶水轮机包括泵壳，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。
[0024] 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；在所述转子8中设有转轴7，所述转轴7、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，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。
[0025] 在所述转子8表面活动连接有若干叶板10，所有叶板10沿着转子8的周向分布，与所述叶板10开口方向相对应的过渡连接板上设有进水口，所述过渡连接板是指第一过渡连接板3或第二过渡连接板4，所述叶板10可以以其活动连接端为圆心进行局部的自由转动，所述叶板10可以自由转动至从转子8表面脱离，所述叶板10的末端可贴在泵壳内壁上滑动。
[0026] 在本实施例中，所述转子8采用具有锯齿状的圆柱体，在所述转子8的外表面形成若干锯齿沟9，所有锯齿沟9沿着转子8的周向分布，在锯齿沟9内活动连接有叶板10，所述叶板10呈弧状，在本实施例中，所述叶板10的活动连接端经销轴安装在所述锯齿沟9处，所述销轴与所述转轴7相平行，所述叶板10可绕着销轴进行局部的自由转动，也就是说所述叶板10可以以其活动连接端为圆心进行局部的自由转动。在所述叶板10的末端还可以设有滚轮
11，所述滚轮11能减少叶板10末端与泵壳磨擦的阻力。
[0027] 为了能使每个叶板10随着转子8转动到相关
位置后，所述叶板10能从转子8表面快速脱离，在每个锯齿沟9处的转子8上对应的设有凹槽12，所述凹槽12内设有弹簧13，所述弹簧13还与所述叶板10相连接，当弹簧13处于自然状态下时，所述叶板10处于从转子8表面脱离的状态，并且所述弹簧13还起到缓冲的作用。
[0028] 在具体的使用过程中，在进水侧，在水流的推动下，转子8沿着顺
时针方向旋转，由于
离心力、重力以及弹力的共同作用，所述叶板10从转子8表面脱离，叶板10的末端紧贴在泵壳内壁表面上滑动，并达到最大状态，水流释放最大动能，推动水轮机旋转。
[0029] 在出水侧，当叶板10向上转动时，在泵壳内壁的压力下，叶板10转动逐渐收缩进到锯齿沟9内，贴近转子8表面，并将水排出。叶板10最后贴在转子8表面锯齿沟9内，准备进入下一个作功过程。由于偏心结构的作用，叶板10交替脱离、贴近转子8表面，水流对张开的叶板10产生推动力，从而作功。
[0030] 本发明所涉及的动叶水轮机采用横向卧式布置，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。
[0031] 本发明所涉及的动叶水轮机的优点如下：
[0032] 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。
[0033] 二、叶板可转动和转轴偏心结构的设置能提高水轮机的运转效率。
[0034] 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。
[0035] 四、制造简单、钢材用量少，土建不用深度开挖，投资省。
[0036] 五、本发明所涉及的动叶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、回报率低、资金回收困难的问题。
