[實用新型]一種流體發電裝置

有效

• 申請號: 201720681118.4
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN206816430U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 朱建敏;史永祥;彭宏芬
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力公司常州供電公司;國網江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12;F01D5/14
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司32214
• 代理人: 翁堅剛

技術領域

本實用新型涉及發電設備領域，尤其涉及一種流體發電裝置。

背景技術

隨著經濟的快速發展，社會對清潔能源，可再生、無污染、運行成本低、便于進行電力調峰等的新能源需求越來越大。水力發電、風能發電、太陽能發電、地熱發電、生物能發電、核能發電等的使用已經越來越普及了。對于水力發電，其關鍵部件—葉輪的結構對發電效率的影響尤為巨大。葉輪主要分為軸流式葉輪，離心式葉輪和混流式葉輪。現有的水力發電用軸流式葉輪仍然存在著葉片的形狀設計不合理、效率較低的問題，仍有進一步改進和提高效率的空間。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種發電效率較高的流體發電裝置，總的技術構思則是通過對其中的葉輪的葉片的形狀的改進以提高發電效率和性能。

實現本實用新型目的的技術方案是：本實用新型的流體發電裝置，包括軸流式葉輪（以下將軸流式葉輪簡稱為葉輪）、旋轉軸、變速器和發電機。所述葉輪包括輪轂和多個葉片。葉輪由其輪轂與旋轉軸固定連接。旋轉軸通過變速器與發電機相連。葉片包括前緣、后緣、外緣和內緣。各個葉片通過緊固件固定連接在輪轂上，且各個葉片的內緣與輪轂的外周邊緣相接觸。葉片具有最大厚度t和最大彎矩c，葉片從徑向內側至徑向外側寬度逐漸變寬。其結構特點是：從葉片的徑向內側至徑向外側，最大厚度t和最大彎矩c的位置在周向方向上是變化的；其中最大厚度位置變化曲線Vt從葉片的徑向內側至徑向外側，該曲線從位于中間偏前部位的起始點起始后，先向葉片的前緣接近，然后向后緣接近，最后向前緣接近；最大彎矩位置變化曲線Vc從葉片的徑向內側至徑向外側，該曲線從位于中間部位的起始點起始后，先向葉片的后緣接近，后向前緣接近，然后向后緣接近，最后還向后緣接近。

進一步地，葉片的前緣在徑向方向上由三段弧線構成，它們是前緣的依次相連的第一弧形段R1、第二弧形段R2和第三弧形段R3。葉片的后緣在徑向方向上也由三段弧線構成，它們是后緣的依次相連的第一弧形段R4、第二弧形段R5和第三弧形段R6。葉片的后緣的第一弧形段R4與葉片的前緣的第一弧形段R1相對應，且將葉片的位于后緣的第一弧形段R4與前緣的第一弧形段R1之間的部分稱為葉片的第一弧形區。葉片的后緣的第二弧形段R5與葉片的前緣的第二弧形段R2相對應，且將葉片的位于后緣的第二弧形段R5與前緣的第二弧形段R2之間的部分稱為葉片的第二弧形區；葉片的后緣的第三弧形段R6與前緣的第三弧形段R3相對應，且將葉片的位于后緣的第三弧形段R6與前緣的第三弧形段R3之間的部分稱為葉片的第三弧形區。

在第一弧形區，從徑向內側至徑向外側，最大厚度t的位置從中間偏前起始后，先向前緣接近，后向后緣接近；最大彎矩c的位置從中間起始后，先向后緣接近，后向前緣接近。在第二弧形區，從徑向內側至徑向外側，最大厚度t的位置繼續向后緣接近，最大彎矩c的位置改向后緣接近；在第三弧形區，從徑向內側至徑向外側，最大厚度t的位置改向前緣接近，最大彎矩c的位置繼續向后緣接近。

進一步地，葉片的前緣的第三弧形段R3的彎曲的開口方向向著前方，也即向著前緣的方向，葉片的后緣的第三弧形段R6的彎曲的開口方向也向著前方。

進一步地，葉片的外緣為弧形段R7，弧形段R7的彎曲的開口方向向著徑向內側。

進一步地，所述流體發電裝置為水力發電裝置。

本實用新型具有積極的效果：本實用新型的流體發電裝置在工作時，其葉輪的葉片由其正面朝向流體（水或蒸汽），在流體的作用下，葉片帶動輪轂沿周向轉動，在轉動的方向上，葉片的前緣朝向轉動方向。由于葉片的形狀經過了最優化設計，例如，綜合考慮流體對葉片表面的沖擊力、扭矩、葉片表面形成的渦流等對葉片性能的影響，通過計算機軟件模擬及實際試驗結果獲得的各項參數（如壓力、功率轉換率、轉速等）可知，相比于以往的葉型，其能夠明顯提高葉片的做功效率5%至15%。

附圖說明

圖1為本實用新型的葉輪的結構示意圖。

圖2為圖1中的葉片的截面的放大示意圖，其所示方向為圖1的F-F向。

上述附圖中的標記如下：葉片1，輪轂2，旋轉軸3，前緣4，后緣5，外緣6，內緣7，中弧線8，葉片中心線a，點劃線b1，點劃線b2，點劃線b3，最大厚度t，最大厚度X軸坐標位置Xt，最大彎矩c，最大彎矩X軸坐標位置Xc，最大厚度位置變化曲線Vt，最大彎矩位置變化曲線Vc。

具體實施方式

本實用新型提供了一種流體發電裝置，下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

（實施例1）