CN102713255B - 用于发电的水轮 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用发电机进行发电的水轮，即一种模块式的结构装置，所述水轮具有环形设置和横向延伸的水轮叶片，所述水轮叶片是铰接式或折叠式的轮叶。为此，所述水轮叶片被设置在桁架结构上。用于每个水轮叶片的桁架结构被设置在桁架结构上，且桁架结构形成为由多个相连接的支杆构成的、用作横向支撑件的横向延伸棱柱结构，由此所述多个支杆通过纵杆被连接在节点部上，且横向支撑件的至少一个支杆与轮缘相连接。为此，位于顶部且设置在横向支撑件上的纵杆是通过安装接纳件而可旋转地支撑着被可枢转地接纳的水轮叶片，且纵杆被配置成水轮叶片在工作位置时的反向支撑件。同时，所述纵杆被配置成在湍流区的位置时限制邻近水轮叶片的枢转运动。

Description

用于发电的水轮
技术领域
本发明涉及一种利用被配置成的发电机进行发电的水轮，所述水轮具有成环形设置和横向延伸的水叶片、翼片或浆片，其被水流或自由下落的供水撞击，且所述水轮叶片设置在被形成为外边界的轮缘之间，并且通过轮辐分别与用作承载支撑件的轴柱相连接，由此各个水轮叶片由在结构上相同的多个元件形成，所述多个元件被实施为刚性的以免发生弯曲、且在其外侧部被附连到水轮的侧向轮缘上。
背景技术
水轮具有设置为环形的水轮叶片，这可以从很多不同的实施例中得知。根据实际应用中的水轮所揭示，轻便的结构和可高度预制的模块式装置是非常重要的。
如所示，已知的水轮由于将水轮叶片设置成刚性而使其效率急剧降低。如果水轮叶片采用相对封闭或实心的表面，那么任何故障或操作失误都会引起水轮叶片形成堰塞表面，故而存在安全问题。此外，水轮叶片的迎风表面也会相对较大，使得相应的风况会引发损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种水轮，所述水轮属于上述具有轻巧结构和可自动（或自作用）枢转轮叶的类型，这使得所述水轮可以是高度预制的模块式装置，且所述水轮不会包含空气且对风不敏感，从而确保能量优化的水轮叶片装置具有较大的浸没深度。
本目的的解决方案通过本发明的技术方案来实现，其中水轮叶片被设置在桁架结构上，且桁架结构形成为由多个相连接的支杆构成的横向延伸棱柱结构，所述支杆形成多个横向支撑件，所述横向支撑件通过纵杆被连接在节点部上，且横向支撑件的至少一个支杆与轮缘相连接，进而设置在横向支撑件上的纵杆是通过安装接纳件而可旋转地支撑着被可枢转地接纳的水轮叶片，且纵杆被配置成水轮叶片在工作位置时的反向支撑件，以及被配置成限制位于湍流区位置处的邻近水轮叶片的枢转运动。
因此，可以以一种简单的方式制造模块式、轻重量的结构，由此被可枢转地悬挂和支撑的水轮叶片即使具有较大的浸没深度也会在湍流区或流动阴影区域以最佳的方式垂直地浮出水面，且由此以一种简单的方式增加效率。
此外，对于具有同样浸没深度的水轮叶片，本发明的水轮直径的结构尺寸比具有刚性设置轮叶的水轮的结构尺寸明显更小，且因此可以节约材料，实现大规模发电的相对优势。
随着具有一定水头的水或驱动水流入水轮内，有利地使穿过桁架框架而进入水轮内部的空气的逸出成为可能，且由具有一定水头的水或驱动水对水轮叶片进行有序的撞击，同时不夹裹空气量。此外，通过这种方式，也可以将过多的水自动地引导流出，从而减轻整个结构的载荷。因此，有利的效果通过水轮的所有各个构件的静态尺寸设定而实现。
在桁架结构的一个优选实施例中，用于横向支撑件的支杆被实施为三角形构型，且所配置的水轮叶片在端部区域由上连接纵杆进行支撑。
在另一个实施例中，用于横向支撑件的支杆被设置为正方形或矩形构型，且所配置的水轮叶片在中央表面区域被支撑，其中附加的纵杆利用横向支撑件外部的支撑臂被形成为反向支撑件。
为了调整水轮叶片作为折叠叶片在各个位置中的旋转运动，以及为了获得受控制的运动，推荐的是水轮叶片的向内伸展区包括用于接纳调节配重的延伸部。
可选地，推荐的是水轮叶片在中央表面区域具有支撑件，且在水轮叶片的向内伸展区包括调节配重，所述调节配重与枢转轴线有一定间隔距离。
在另一个可选的实施例中，影响水轮叶片进行旋转运动的方式是，水轮叶片在纵杆上的承载支撑区包括贯穿的安装接纳件，所述安装接纳件带有可调整的调节配重，用于限制或阻止水轮叶片的枢转运动。
为了形成经济的模块式装置，推荐的是具有轮辐的轮缘由用于接纳轴杆的可结合及装配的扇形元件形成。
此外，为了形成发电机，用作转子的轮缘承载着永磁体，且用作定子的利用电绕组形成的对应局部环件被设置在用于接纳轴柱的支撑结构的区域中。
附图说明
视图示意性地示出了本发明的示例性的实施例，由下图示出：
图1是在一个侧视图中示出了具有可枢转叶片的水轮的基本原理或示意图；
图2示出了不带有水轮叶片的水轮的一个实施例的透视图，所述水轮通过桁架结构可枢转地连接着水轮叶片，所述桁架结构具有棱柱结构，其横向支撑件为三角形构型；
图3示出了根据图2的、用于接纳水轮叶片的三角形构型的放大图，其中水轮叶片的横向支撑件为三角形构型；
图4示出了类似于图3的、具有相连接的水轮叶片的示意图；
图5示出了水轮叶片的实施例，所述水轮叶片设置有用于接纳调节配重的延伸部；
图6示出了作为外边界的轮缘的侧视图，所述轮缘具有轮辐且接纳着作为单个部件的轴杆。
图7示出了根据图6的分解图；
图8示出了水轮的另一个实施例的基本原理和示意图，其中棱柱结构的安装接纳件具有成正方形或矩形构型的横向支撑件；
图9示出了根据图8的透视图；且
图10示出了用作横向支撑件的正方形或矩形构型的视图，其具有接纳的水轮叶片；
图11示出了类似于图9的、但是具有组合成的发电机的视图。
具体实施方式
所示的水轮1包括外侧的轮缘2，所述轮缘2通过轮辐3分别与轴柱或轴杆4相连接，且通过轴柱4可旋转地被设置在用作支撑结构的基座（或支撑台、或支架）上，且没有对此进行进一步详细地说明。
作为可动元件的各个水叶片、桨叶或翼片3被实施成刚性的以免发生弯曲，被设置在多个轮缘2之间且由桁架框架体6接纳。在桁架结构6的外边界，桁架框架体6与轮缘2刚性连接，且因此形成用于水轮叶片5的轻型支撑结构，从而形成水轮1。
桁架框架体6采用棱柱结构，其中数个支杆7经由节点部9相连接，且形成横向支撑件8。
横向支撑件8在根据图2至图5的示例中被实施为三角形构型，且在图8至图10中被实施为正方形或矩形构型。形成的横向支撑件8在形成的节点部9中由纵杆10连接，其中在其端部区域被设在纵杆10上的支杆7（或保持元件）与轮缘2刚性连接，且因此形成稳定的支撑结构。
每个水轮叶片5通过纵杆10以自动（或自作用）枢转的形式被安装接纳件11所保持，所述纵杆10由横向支撑件8保持。因此，本实施例中使用的一个纵杆10将用作反向支撑件，以用于在工作位置时的可枢转的水轮叶片5。
另一方面，用作反向支撑件的纵杆10同时用于限制邻近的水轮叶片5的枢转运动，所述水轮叶片5在水轮1旋转运动时位于湍流区或流动阴影区12。
通过可枢转的水轮叶片5的这种构型，可减少水轮叶片5在湍流区或流动阴影区12中进行旋转运动的阻力，且可在旋转运动的过程中将水轮叶片5收回或准垂直地展开。
根据图8至图10的结构，横向支撑件8采用正方形或矩形构型，水轮叶片5通过安装接纳件11被可枢转地支撑在中央表面区域；进而，附加的纵杆10通过横向支撑件8外侧的支撑臂13而形成为在工作位置以及在湍流区或流动阴影区域12的位置时的反向支撑件。
水轮叶片5通过安装接纳件11被可枢转地设置在纵杆12上，所述安装接纳件11成衬套的形式。为了使枢转运动在可控方式下进行，作为衬套的安装接纳件11包括可调整的调整元件。由此避免对纵杆12的限定或限制造成严重的影响。
本发明的另一个实施例中，影响枢转运动的方式是，在向内伸展区中，水轮叶片5包括用于接纳可调节的调节配重15的延伸部14。由于在水轮叶片5的中央表面区域设置有承载支撑件，因此调节配重15可被设置在与枢转轴线成一定间隔距离的向内伸展区域，所述调节配重也可以被实施为在水轮叶片5上的加厚的珠状物。
为了改进模块式结构，具有轮辐3的轮缘2可以由扇形元件17建造或构造，以形成各个的模块。
为了形成集成或一体的发电机，轮缘2配备有永磁体18以用作转子；并且，用作定子的相应局部环件19是利用或通过电绕组被布置在用于接纳轴柱4的支撑结构区域中，并且原则上被附连到其上面。

Claims (8)

1.一种利用被配置成的发电机进行发电的水轮，所述水轮具有成环形设置和横向延伸的水轮叶片，所述水轮叶片被水流或自由下落的供水撞击，且所述水轮叶片设置在被形成为外边界的轮缘之间，并且通过轮辐分别与用作承载支撑件的轴柱相连接，由此各个水轮叶片由在结构上相同的多个元件形成，所述多个元件被实施为刚性的以免发生弯曲、且在其外侧部被附连到水轮的侧向轮缘上，其特征在于：水轮叶片被设置在桁架结构(6)上，且桁架结构(6)形成为由多个相连接的支杆(7)构成的横向延伸棱柱结构，所述支杆(7)形成多个横向支撑件(8)，所述横向支撑件(8)通过纵杆被连接在节点部(9)上，且横向支撑件(8)的至少一个支杆(7)与轮缘(2)相连接，进而设置在横向支撑件(8)上的纵杆是通过安装接纳件而可旋转地支撑着被可枢转地接纳的水轮叶片，且纵杆被配置成水轮叶片在工作位置时的反向支撑件，以及被配置成限制位于湍流区位置处的邻近水轮叶片的枢转运动。
2.如权利要求1所述的水轮，其特征在于：用于横向支撑件(8)的支杆(7)被实施为三角形构型，且被配置的水轮叶片在端部区域由上部连接的纵杆支撑。
3.如权利要求1所述的水轮，其特征在于：用于横向支撑件(8)的支杆被设置为正方形或矩形构型，且所配置的水轮叶片在中央表面区域上被支撑，进而附加的纵杆通过横向支撑件外侧的支撑臂被形成为反向支撑件。
4.如权利要求2所述的水轮，其特征在于：水轮叶片的向内伸展区包括用于接纳调节配重的延伸部(14)。
5.如权利要求3所述的水轮，其特征在于：水轮叶片在中央表面区域中具有承载支撑件，且包括调节配重，所述调节配重在水轮叶片的向内伸展区内与枢转轴线有一定的间隔距离。
6.如权利要求1至3之一所述的水轮，其特征在于：水轮叶片在纵杆上的承载支撑区包括贯穿的安装接纳件(11)，其具有用于限制或阻止水轮叶片进行枢转运动的可调整的调整元件。
7.如权利要求1至3之一所述的水轮，其特征在于：具有轮辐(3)的轮缘(2)由用于接纳轴柱(4)的可结合及组装的扇形元件(17)形成。
8.如权利要求1至3之一所述的水轮，其特征在于：用作转子的轮缘(2)承载有永磁体，并且用作定子的利用电绕组形成的对应局部环件被设置在用于接纳轴柱(4)的支撑结构的区域中，以便形成发电机。
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