專利名稱：同步齒帶半潛傳動全貫流水電機組的制作方法
技術領域：
本發明涉及貫流式水輪機技術領域中的全貫流水輪機類。
全貫流式水輪發電機是當今低水頭電站包括潮汐電站的先進機型。近年建成的加拿大國安納波利斯潮汐電站就是用瑞士愛雪·維斯公司生產的這種機組。全貫機組有兩種主要型式一即上述的機電一體式，轉輪槳葉的外緣有輪環它兼作發電機的磁軛。軛周環列著多對磁極構成旋轉磁場，磁極之外包圍著定子，從而構成機電一體；二是機電分立式，轉輪槳葉外緣也有輪環，但環外不是發電機而是皮帶輪或齒輪，通過它與岸上的發電機增速傳動，是為機電分立式。因為水流驅動轉輪旋轉從其輪環中間穿流而過，而輪環直徑大，線速度高，密封特難。故這種水輪發電機組數十年來一直推廣不開。隨著技術進步，近年來象瑞士公司依靠其密封專利技術生產，但造價昂貴，而且維護也很不易，故在我國這種水電機組在生產上尚屬空白。
本發明的目的是提出解決高難度的轉輪輪環密封的新技術方案，為升發我國潮汐能源(可利用的水頭不足5m)及河川電站的低水頭段提供化難為易經濟高效的全貫機組嶄新產品。
本發明的目的是這樣實現的在水頭不足5m的特定條件下引用全貫流式水輪機，可以反其道而行之，逕讓轉輪輪環外表面潛沒在水內運行。這樣輪環兩端只用非接觸式密封即可。通過實踐和理論分析，證明輪環外表面潛水運行，它與液體摩擦的功率損失，不會大于輪環兩端與復蓋組件間因接觸密封所導致的摩擦功率損失。
按此設計的全貫流水電機組，轉輪輪環兩端含在前、后圓錐座環端部間，座環是上下剖分的。
前座環內有8～12片固定導葉支撐著中心進水錐，后座環有十字桁架支撐著泄水錐。而進、泄水錐中間架著一空心管軸。管軸中段嵌有前、后兩組用水直接潤滑的徑向氟塑料軸瓦，兩側有碟形盤，其上鑲嵌著氟塑料的扇形塊浮動止推瓦。有輪環的轉輪套在徑向和止推瓦間游轉。而轉輪的輪環外表面兩端車出溝道(即梳齒)與前、后座環端部卡環間作不接觸密封，中間滾出直齒用同步齒形帶嚙合，帶的上方通出水面至與裝在機房上的發電機增速傳動。電機軸伸端同步帶齒輪外設罩，防止細雨飛濺。
前座環前方接混凝土結構的圓方錐形涵洞，洞口是卷簾閘。閘板是一塊橡膠板，板中包復有扁鋼緯條，下端懸垂著配重管軸，管內灌以混凝土。橡膠閘板后有一排豎棚，關閉時橡膠板緊貼著柵排，故不漏水。橡膠閘板后有兩條尼龍繩繞過卷簾閘前方系至卷筒上，以減速電動機卷放之。因為卷起時只克服局部水壓力故起閘力甚輕。后座環出口則與舌型尾水管相銜接。尾水管出口沒入下游水面以下。
轉輪輪環兩端不施接觸密封的全貫流水輪機是跳出前人窠臼的嶄新型式。它為全貫流機組拔去技術難度特大的密封裝置從而①結構特別簡單，故造價特低。②保持有比接觸密封的全貫流機還高的效率。③維護十分簡易。④用同步齒帶增速傳動的常規高速電機裝在離開上水面的機房上，觀察檢修非常方便。⑤實現無噪音高效率又容易根據不同水頭增減傳動比的優化傳動。⑥在潮汐電站還可引用雙速異步發電機，視水頭高低變化自動投切至高、低速檔運行，使機組在水頭變幅至5倍，仍保持在高效區工況，可多發電10％。
本發明的具體結構由以下的實施例及附

圖1～5給出。
同步齒帶半潛傳動全貫流機組按轉輪直徑分為80、100、120、160、200和250cm等檔次。圖1是其組裝圖。1—1進(泄)水錐端蓋、1—2a前座環下半部、1—2b前座環上半部、1—3反向止推瓦、1—4管軸、1—5轉輪、1—6卡環、1—7徑向瓦、1—8止推瓦、1—9a后座環下半部、1—9b后座環上半部。
全機除氟塑料軸瓦及緊固件外，全用鑄鐵制成。但如用于潮汐電站轉輪改用不銹鋼，前后座環某些部位嵌貼犧牲陽極以防止電化腐蝕，表面涂敷防海污油漆，以防止海生物粘附。
圖2為轉輪圖，輪轂內孔和兩端磨光轂外有三個螺槳式槳葉，葉緣帶輪環，環外表面中段滾齒與同步齒形帶嚙合(如水頭較低也可用三角帶半潛傳動，此時則開槽)兩端車出二、三道溝，與卡環間留有小間隙，2a為同步帶。
圖3為管軸和徑向瓦、止推瓦總成。3—1球鐵管軸、3—2徑向瓦、3-3止推瓦。
圖4為同步齒帶半潛傳動全貫流水電機組的安裝圖。壓力前池末是卷簾閘經矩形漸縮至圓形涵洞后與前座環銜接，后座環出口接尾水管，首段是直圓錐管其后管軸依次遞降，斷面逐漸擴大由圓形漸變至矩形。出口面積為進口之4倍，管長(5—6)D1。貫流機盡可能用正吸程安裝，開機時機坑水面與前池同高，故貫流機內外者潛沒在水里，為了壓縮同步特長度裝在機房上的電機離上水面高度亦不宜太大。同步帶由氯丁橡膠制成，耐酸耐堿耐海水，具有準確同步傳動，傳動效率達98％，能適應半潛傳動。
圖5為卷簾閘簡圖。5—1豎柵、5—2橡膠閘板、5—3尼龍繩、5—4卷筒、5—5橡膠板大樣。
權利要求
1.全貫流式水輪發電機有機電一體式和機電分立式兩種類型，其長期推廣不開的要害是高速旋轉著的轉輪外緣的輪環密封止水特別困難，本發明屬機電分立式其特征是反其道而行之，允許漏水逕讓輪環外面潛水運行，并以同步齒帶半潛傳動岸上的電機，據此設計的全貫機組其結構是一支中空球鐵管軸架于前、后兩座環中心進、出錐轂上，前座環有導葉，后座環有桁架各支撐著中心錐轂，管軸中段有以水直接潤滑的徑向軸瓦兩側有止推軸瓦，帶齒輪環的轉輪套在管軸上夾持于兩座環間游轉，環面緊貼齒帶通出水面與岸上電機軸伸齒帶輪嚙合，前座環通入前池與卷簾閘銜接，以此節制流量和調速。
2.如權利要求1所述的同步帶半潛傳動全貫機組的轉輪其特征是槳葉外緣有輪環，環兩端部開溝道，套于前、后座環的卡環內的間隙中運行，中段滾齒與同步帶嚙合(如用三角帶半潛傳動則開三角帶槽)此輪環外面是泡在明槽靜水內運轉的。
3.如權利要求1所述的同步齒帶半潛傳動全貫機組開停和調節用的卷簾閘其特征是一片橡膠平板橫向內鑲嵌扁鋼條為緯，下端懸重管軸，此縱向柔性的橡膠閘板受前池水壓力緊貼于后而豎柵上故止水不漏，它依靠左右兩條尼龍繩由卷筒卷放之。
全文摘要
公知的全貫流式水輪機長期推廣不開的要害是其轉輪外緣輪環的止水密封技術最難過關。本發明的特征是反其道而行之，允許漏水，逕讓外環泡在水內運行，并通過同步齒帶半潛傳動岸上的發電機，從而使全貫機組的結構特別簡單，造價最低，而效率不降，它特適于5m以內的低水頭段水電站和潮汐電站裝用。
文檔編號F03B3/04GK1124821SQ9410170
公開日1996年6月19日 申請日期1994年2月14日 優先權日1994年2月14日
發明者肖冠英, 王琳 申請人:肖冠英