[發明專利]水力發電裝置的水輪機翼安裝結構及水力發電裝置

有效

• 申請號: 201980054974.9
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN112639282B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 后藤知美;近藤博光
• 申請（專利權）人: NTN株式會社
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12;F03B3/04
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所(普通合伙) 11216
• 代理人: 劉卓然

水力發電裝置(H)包括通過纖維強化塑料材料構成的水輪機翼(1)、以及接收水輪機翼的旋轉而進行發電的發電機(3)。水輪機軸(20)穿過水輪機翼(1)的貫通孔(50)。在水輪機翼(1)的輪轂(10)的兩側面設置一對凸緣部件(51、52)。通過螺栓(53)將輪轂(10)和凸緣部件(51、52)緊固。凸緣部件(51、52)安裝在水輪機軸(20)上。在輪轂(10)的螺栓孔(10a)的內周面與螺栓(53)的外周面之間，夾設有緊固力保持部件(55)，緊固力保持部件(55)的長度小于輪轂(10)的軸向寬度，通過螺栓(53)的緊固，該緊固力保持部件(55)的兩端與凸緣部件(51、52)抵接。

相關申請

本申請要求申請日為2018年8月20日、申請號為JP特愿2018－153955的申請以及申請日為2019年3月22日、申請號為JP特愿2019－054824的申請的優先權，參照其整體，將其作為構成本申請的一部分的內容而進行引用。

技術領域

本發明涉及一種水力發電裝置的水輪機翼安裝構造，該水輪機翼具有由纖維強化塑料材料構成的水車翼，該水車翼設置在水路中，通過水的沖擊力而進行發電。

背景技術

水力發電裝置具有將水的能量轉換為旋轉能量的水輪機翼和將旋轉能轉換為電能的發電機。此外，根據需要，設置有將水輪機翼的旋轉增速并傳遞給發電機的增速機、控制發電機的控制裝置等。

在小輸出的水力發電裝置的水輪機翼采用纖維強化塑料材料，安裝于作為增速機的輸入軸的水輪機軸上時，以往采用圖10所示的水輪機翼安裝構造。對于該水輪機翼安裝結構，首先，通過一對凸緣部件51、52夾住水輪機翼1的輪轂10的兩側面，用螺栓53將這一對凸緣部件51、52和輪轂10緊固而固定。并且，將由該水輪機翼1和一對凸緣部件51、52構成的組件，在凸緣部件51、52的部分，以不能沿軸向移動且不能旋轉的方式安裝在水輪機軸20上。當水輪機翼1受到水的力而旋轉時，其旋轉轉矩通過摩擦力傳遞到凸緣部件51、52，水輪機軸20旋轉。

專利文獻1涉及一種垂直軸型水力發電裝置，記載了使用螺栓和螺母緊固固定垂直旋轉軸和3片葉片的技術。

專利文獻

專利文獻1：JP特開2017－8927號公報

發明內容

發明要解決的課題

在設置于水路的水力發電裝置中，水輪機翼從流水承受各種的變動載荷。例如，接受基于流水的流速變化而產生的變動載荷。又，在水輪機翼是旋轉軸心與水流方向平行的螺旋槳水輪機的場合，如果處于因水路的水位降低，使該水輪機翼的上部超出水面的狀態時，伴隨水輪機翼的旋轉，在水輪機翼的呈輻射狀而延伸的的葉片反復處于沒入水中的狀態和從水中出來的狀態，由此，葉片承受大的交替載荷。

另外，水路的水位降低是由于在降水量少的場合或為了灌溉而使用水路的水的場合引起。另外，在梅雨時期、臺風等預想集中暴雨的情況下，為了避免從水路溢水，有時也限制水路的流量。

如圖10所示，當水輪機翼1受到變動載荷F1時，葉片向載荷方向撓曲，該撓曲從葉片的根部傳遞到輪轂10。于是，兩側被凸緣部件51、52夾持的輪轂10從兩凸緣部件51、52持續地承受壓縮力F2。由此，輪轂10蠕變變形，軸向寬度變窄，連結水輪機翼1和凸緣部件51、52的螺栓53松弛，其緊固力降低。

另外，由于交變載荷，在輪轂10與凸緣部件51、52之間產生間隙或者該間隙閉合，由此有時在輪轂10的與凸緣部件51、52的接觸面引起微振磨損等。纖維增強塑料材料的樹脂材料，例如乙烯基酯樹脂與不飽和聚酯樹脂相比，耐水性優異，即使與水接觸，強度也難以劣化。另一方面，纖維強化塑料材料的纖維材料由于與水接觸而導致強度劣化。由于水輪機翼的外皮是樹脂材料，因此即使與水接觸也不會促進強度降低，但當在輪轂10上產生微振磨損等時，水輪機翼的纖維材料從該部分與水接觸，導致水輪機翼1的強度降低。