一种双转轮水能转换装置的制作方法

1.本发明涉及水能动力转换设备技术领域，特别是一种双转轮水能转换装置。


背景技术：

2.现有技术中，水能动力转换大都采用水轮机将水能转化为旋转的机械能进行输出，其工作原理是利用高水头(或低水头、大流量)的水流(大中流量)，冲击水轮机的叶片，进而带动水轮机的轴转动来实现。目前大多数的水轮机采用的是单个的叶轮，其转速的提升受到诸多的限制，因而，转换效率难以提高。近些年出现了一些采用双叶轮的转换设备，但都是采用同轴设置，虽然其输出力矩有所提升，但其转速提升较小。
3.中国专利(专利申请号为202021865263.6)公开的“潮流贯流式双转轮组合水轮机”，包括主轴、前置转轮、后置转轮和管道导水单元。每个转轮均包括内、外环及连接于内外环之间的叶片，且均可拆卸，叶片呈斜弧形、扭曲状，前置叶片在以主轴为中心的平面内均布设置，后置叶片沿主轴方向从前往后间隔设置，排列成一圈，前置转轮的直径小于后置转轮的直径。管道导水装置采用变截面形状，分为进水部、转轮部，提高了水的流动性。当水沿进水部冲击前置转轮的叶片后，斜弧形叶片圆周方向的分力使转轮产生旋转力矩，水力再驱动后置转轮，对主轴第二次加力，使得主轴的转矩被加大。双转轮受到的第一次冲击，能量转换约占总能量60％，第二次能量转换约占总能量40％。
4.另一中国专利(专利申请号为202020702235.6)公开的“一种双转轮双调速机构混流式水轮机装置”，包括压力室，所述压力室进口安装水轮机，压力室出口连接尾水管；所述水轮机包括左水轮机、右水轮机，所述压力室内部分为两个单独的腔室，分别为左压力室、右压力室，所述左压力室进口朝左，并在左压力室进口安装左水轮机，左压力室出口与尾水管连通，所述右压力室进口朝右，并在右压力室进口安装右水轮机，右压力室出口与尾水管连通。所述左压力室进口中轴线与右压力室进口中轴线相重合，即左水轮机、右水轮机共用同一根主轴。
5.还有中国专利(专利申请号为201821545373.7)公开的“一种贯穿式双转轮水轮机结构”，包括机体结构，所述机体结构内部安装有主轴，所述机体结构上端安装有控制环，所述机体结构上安装有导叶控制连杆，所述导叶控制连杆上安装有导叶，所述机体结构内部安装有顶盖，所述主轴上安装有导向轴承，所述主轴下端安装有轴密封装置，所述定浆转轮安装在机体结构内，所述定浆转轮上安装有定浆转轮叶片，所述定浆转轮下端安装有连接轴，所述斜浆转轮安装在连接轴上，所述斜浆转轮上安装有固定轴承，所述固定轴承上安装有斜浆转轮叶片，所述斜浆转轮下端连接有尾水管。
6.还有中国专利(专利申请号为201821535149.x)公开的“一种双转轮整装轴流式水轮机”，包括主轴和主轴流转轮，所述主轴设置在防水层中，所述防水层固定在顶盖下端，所述顶盖下方设置有底环，所述底环下方设置有转轮室，所述顶盖与底环之间设置有导叶，所述套杆与连杆之间互相连接，所述转轮室下方有尾管，所述主轴流转轮与次轴流转轮安装在包括主轴下端，所述尾管中开设有排水口。
7.还有中国专利(专利申请号为201710231213.9)公开的“双转轮的贯流式水轮机”，其进水管内有灯泡体，灯泡体就是发电机部分，是密封防水结构的，尾部伸出一根主轴，主轴的外径上连接有前转轮，前转轮的后面还有轴承座，轴承座的外部与后支撑相连接，灯泡体的外部与前支撑连接，前转轮与主轴连接，主轴的尾端安装有浆式转轮。前转轮的外径上面有螺旋叶片；螺旋叶片设置在发电机部分的后面，螺旋叶片设置在发电机部分与进水管之间的环形面积内；在前转轮的圆周均布有螺旋叶片，螺旋叶片的数量大于1个，螺旋叶片以前转轮的轴线为中心圆周均布，螺旋叶片绕转筒的轴线螺旋上升。进水管内的水经过发电机部分通过前转轮时，完成第一次做功；水经过转轮的螺旋叶片之后，完成第二次做功。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种能提升转速、提高水能转化效率的水能转换装置。
9.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是发明一种双转轮水能转换装置：包括由上机架板16、下机架板2、三根以上的机架支柱8和三根以上的机架脚1构成的机架；还包括有主轴18、内转轮组件、外转轮组件、水能输出组件；所述内转轮组件、外转轮组件和水能输出组件自下而上依次叠装、并套装在主轴18上，所述主轴18的上下两端分别穿装在机架的上机架板16和下机架板2上。
10.所述内转轮组件包括内转轮3、内转轮水套筒20、内转轮水套水封组件4、内转轮轴承组件14和内转轮轴承密封组件15；
11.所述内转轮3的截面呈“凸”字状，其中间开有上小下大的内转轮阶梯轴承孔29，其下部的外柱面上开有环形的内转轮水槽19，其上端面均布有二个以上、下端连通内转轮水槽19的内转轮出水通道12，在所述内转轮出水通道12的上端还设置有内转轮蜗形出水头13；在所述内转轮3“凸”字状的上部外柱面上还设置有两级台阶；
12.所述内转轮水套筒20套装在内转轮3下部的内转轮水槽19部位，其外柱面上设置有内转轮水套进水管6、并设置有三根以上、向下连接下机架板2的内转轮水套支脚25；
13.所述内转轮水套水封组件4包括内转轮水套上密封板构件和内转轮水套下密封板构件，所述内转轮水套上密封板构件和内转轮水套下密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分固定在内转轮水套筒20的上下端面上、内缘部分置于内转轮3下部的内转轮水槽19外缘部位的上下两端面上并形成密封；
14.所述内转轮轴承组件14包括内转轮上轴承和内转轮下轴承，分别安装在主轴18的中部和中下部的轴肩处，内转轮3的阶梯轴承孔29套装在内转轮轴承组件14上；
15.所述内转轮轴承密封组件15包括内转轮轴承上密封板构件和内转轮轴承上密封板构件，所述内转轮轴承上密封板构件和内转轮轴承上密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分分别固定在内转轮3内缘部位的上下两端面上，其内缘部分分别抵住主轴18的中部和中下部的外柱面、并形成密封。
16.所述外转轮组件包括外转轮26、外转轮水套筒28、外转轮水套水封组件27、外转轮轴承组件9和外转轮轴承密封组件11；
17.所述外转轮26为圆盘状，其中间开有上小下大的外转轮阶梯轴承孔30，其盘缘柱面上开有环形的外转轮水槽24，其上端面均布有二个以上、下端连通外转轮水槽24的外转
轮出水通道22，在所述外转轮出水通道22的上端还设置有外转轮蜗形出水头23；在其上端面还均布有二个以上、用于安装水能输出组件的螺孔31；
18.所述外转轮水套筒28套装在外转轮26的外转轮水槽24部位，其外柱面上设置有外转轮水套进水管7、并设置有三根以上、向下连接下机架板2的外转轮水套支脚5；
19.所述外转轮水套水封组件27包括外转轮水套上密封板构件和外转轮水套下密封板构件，所述外转轮水套上密封板构件和外转轮水套下密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分固定在外转轮水套筒28的上下端面上、内缘部分置于外转轮26的外转轮水槽24外缘部位的上下两端面上并形成密封；
20.所述外转轮轴承组件9包括外转轮上轴承和外转轮下轴承，分别安装在内转轮3的上部和中上部的台阶处，外转轮26的阶梯轴承孔30套装在外转轮轴承组件9上；
21.所述外转轮轴承密封组件11包括外转轮轴承上密封板构件和外转轮轴承上密封板构件，所述外转轮轴承上密封板构件和外转轮轴承上密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分分别固定在外转轮26内缘部位的上下两端面上，其内缘部分分别抵住内转轮3“凸”字状上部外柱面的上部和下部、并形成密封。
22.所述水能输出组件包括水能输出轮10和四根以上的水能输出轮支撑柱21；所述水能输出轮支撑柱21的下端插装在外转轮26上端面上的螺孔31中，其上端连接水能输出轮10。
23.所述水能输出轮10为皮带轮或链轮或齿轮或其他轮状传动轮。
24.所述主轴18为中间带有上小下大两级台阶、上下两端带有紧固螺母17的圆柱轴。
25.本发明的双转轮水能转换装置，采用内转轮外套装外转轮的双转轮结构，由导入内转轮的小股水流和导入外转轮的大股水流驱动内、外转轮分别作同向旋转，由于内转轮的直径较小，因而，内转轮的转速相对较快；同时，由于外转轮的重心落在内转轮上，因而，当内转轮旋转超越外转轮时，会因摩擦作用而促进外转轮加速，从而，能够提高外转轮的转速，并通过设置在外转轮上的水能输出组件将水能转换成机械能输出。因而，其输出转速能够得到较大的提升，从而提高了水能的转化效率。
附图说明
26.图1是本发明的主剖视示意图；
27.图2是本发明的沿a-a轴线的俯视示意图；
28.图3是本发明的沿b-b轴线的俯视示意图；
29.图4是本发明的沿c-c轴线的俯视示意图；
30.图5是本发明的沿d-d轴线的俯视示意图；
31.图6是本发明的k局部放大示意图；
32.图7是本发明的内转轮的主剖视示意图；
33.图8是本发明的外转轮的主剖视示意图。
34.图中：
35.1是机架脚，2是下机架板，3是内转轮，4是内转轮水套水封组件，5是外转轮水套支脚，6是内转轮水套进水管，7是外转轮水套进水管，8是机架支柱，9是外转轮轴承组件，10是水能输出轮，11是外转轮轴承密封组件，12是内转轮出水通道，13是内转轮蜗形出水头，14
是内转轮轴承组件，15是内转轮轴承密封组件，16是上机架板，17是，18是主轴，19是内转轮水槽，20是内转轮水套筒，21是水能输出轮支撑柱，22是外转轮出水通道，23是外转轮蜗形出水头，24是外转轮水槽，25是内转轮水套支脚，26是外转轮，27是外转轮水套水封组件，28是外转轮水套筒，29是内转轮阶梯轴承孔，30是外转轮阶梯轴承孔，31是螺孔。
具体实施方式
36.以下结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。
37.本实施例的双转轮水能转换装置是由机架、主轴18、内转轮组件、外转轮组件、水能输出组件构成。
38.机架是由上机架板16、下机架板2、四根机架支柱8和四根机架脚1构成，上机架板16和下机架板2为矩形状，两者之间的四角处是由四根机架支柱8连成一体，其中间形成的空腔用于安装主轴18、内转轮组件、外转轮组件和水能输出组件；四根机架脚1设置在下机架板2的下面四角处，形成对整个装置的支撑。在上机架板16和下机架板2的中间开有轴孔，用于固装主轴18的上下两端。
39.主轴18是一根圆柱轴，其中间带有上小下大两级、用于安装内转轮组件中的轴承的台阶(即：轴肩)，其上下两端带有螺纹，在主轴18的上下两端穿出上机架板16和下机架板2后，用紧固螺母17固定。
40.内转轮组件是由内转轮3、内转轮水套筒20、内转轮水套水封组件4、内转轮轴承组件14和内转轮轴承密封组件15构成。
41.内转轮3是一个截面呈“凸”字状的圆柱体，其中间开有上小下大的内转轮阶梯轴承孔29，其下部的外柱面上开有环形的内转轮水槽19，其上端面均布有二个以上、下端连通内转轮水槽19的内转轮出水通道12，在该内转轮出水通道12的上端还设置有内转轮蜗形出水头13；在该内转轮3“凸”字状的上部外柱面上还设置有两级、用于安装外转轮组件中的轴承的台阶；
42.内转轮水套筒20为圆筒状，其套装在内转轮3下部的内转轮水槽19部位(其内壁与内转轮3的外柱面之间留有适当的间隙)，其外柱面上设置有内转轮水套进水管6、并设置有三根向下连接下机架板2的内转轮水套支脚25，用于支撑内转轮水套筒20；
43.内转轮水套水封组件4是由内转轮水套上密封板构件和内转轮水套下密封板构件(附图中两者均未标记)，该内转轮水套上密封板构件和内转轮水套下密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分分别固定在内转轮水套筒20的上下端面上(两者之间加装有密封垫，下同)、内缘部分分别置于内转轮3下部的内转轮水槽19外缘部位的上下两端面上(同样，两者之间也加装有密封垫，下同)并形成密封；至此，内转轮组件的水道形成，内转轮水套筒20与内转轮水槽19构成水套，引入的水流经内转轮水套进水管6进入内转轮水槽19中，再经内转轮出水通道12流向内转轮蜗形出水头13，并由内转轮蜗形出水头13喷出；
44.内转轮轴承组件14是由内转轮上轴承和内转轮下轴承(附图中两者均未标记)构成，两者分别安装在主轴18的中部和中下部的轴肩处，内转轮3的阶梯轴承孔29套装在内转轮轴承组件14上；
45.内转轮轴承密封组件15是由内转轮轴承上密封板构件和内转轮轴承上密封板构
件(附图中两者均未标记)构成，该内转轮轴承上密封板构件和内转轮轴承上密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分分别固定在内转轮3内缘部位的上下两端面上(两者之间加装有密封垫，下同)，其内缘部分分别抵住主轴18的中部和中下部的外柱面(两者之间同样加装有密封垫，下同)、并形成密封。
46.外转轮组件是由外转轮26、外转轮水套筒28、外转轮水套水封组件27、外转轮轴承组件9和外转轮轴承密封组件11构成。
47.外转轮26是一个类似“工”字形的圆盘，其中间开有上小下大的外转轮阶梯轴承孔30，在其盘缘柱面上开有环形的外转轮水槽24(即：“工”字形的左右两边凹槽)，在其上端面均布有二个以上、下端连通外转轮水槽24的外转轮出水通道22，在外转轮出水通道22的上端还设置有外转轮蜗形出水头23；在其上端面(外转轮蜗形出水头23的圈内)上还均布有二个以上、用于安装水能输出组件的螺孔31；
48.外转轮水套筒28也为圆筒状，其套装在外转轮26的外转轮水槽24部位(其内壁与内转轮3的外柱面之间留有适当的间隙)，其外柱面上设置有外转轮水套进水管7、并设置有三根向下连接下机架板2的外转轮水套支脚5，用于支撑外转轮水套筒28；
49.外转轮水套水封组件27是由外转轮水套上密封板构件和外转轮水套下密封板构件(附图中两者均未标记)，该外转轮水套上密封板构件和外转轮水套下密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分固定在外转轮水套筒28的上下端面上、内缘部分置于外转轮26的外转轮水槽24外缘部位的上下两端面上并形成密封；至此，外转轮组件的水道形成，外转轮水套筒28与外转轮水槽24构成水套，引入的水流经外转轮水套进水管7进入外转轮水槽24中，再经外转轮出水通道22流向外转轮蜗形出水头23，并由外转轮蜗形出水头23喷出；
50.外转轮轴承组件9是由外转轮上轴承和外转轮下轴承构成(附图中两者均未标记)，两者分别安装在内转轮3的上部和中上部的台阶处，外转轮26的阶梯轴承孔30套装在外转轮轴承组件9上；
51.外转轮轴承密封组件11是由外转轮轴承上密封板构件和外转轮轴承上密封板构件构成(附图中两者均未标记)，该外转轮轴承上密封板构件和外转轮轴承上密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分分别固定在外转轮26内缘部位的上下两端面上，其内缘部分分别抵住内转轮3“凸”字状上部外柱面的上部和下部、并形成密封。
52.水能输出组件是由水能输出轮10和六根水能输出轮支撑柱21构成；水能输出轮10可以是皮带轮或链轮或齿轮或其他轮状传动轮(本例采用皮带轮)，该水能输出轮10的中间为避让主轴18和内转轮3的大孔；水能输出轮支撑柱21的上下两端开有螺纹，其下端旋装在外转轮26上端面上的螺孔31中，其上端穿在水能输出轮10的轮缘内圈上。
53.使用前，先将机架脚1固定在基础上，再将具有较高势能的水流通过引水管和水量控制设备后分别与内转轮水套进水管6和外转轮水套进水管7连接；同时，将水能输出轮10通过皮带连接动力输出装置(如发动机或其它动力转换装置等)。
54.使用时，让具有较高势能的水流分别通过内转轮水套进水管6(小股水流)和外转轮水套进水管7(大股水流)分别进入内转轮3的内转轮水槽19和外转轮26的外转轮水槽24中，此时，进入内转轮3的内转轮水槽19中的水流，经过内转轮出水通道12流向内转轮蜗形出水头13，并由内转轮蜗形出水头13喷出，其产生的反向作用力则推动内转轮3沿着主轴18(主轴18是固定在机架上不动的)的轴线作逆时针方向转动(如附图3所示)；由于内转轮3的
外径较小，因而，其转速较高。同时，进入外转轮26的外转轮水槽24中的水流，经过外转轮出水通道24流向外转轮蜗形出水头23，并由外转轮蜗形出水头23喷出，其产生的反向作用力则推动外转轮26同样沿着主轴18的轴线作逆时针方向转动(如附图3所示)；由于外转轮26的外径较大，因而，其转速相对就低些。但是，由于外转轮26的重心落在内转轮3上，因此，当内转轮3超越外转轮26时，由于摩擦作用，内转轮3会促进外转轮26加快，从而能够较大幅度地提升外转轮26的输出转速，进而提高了水能的转化效率。
55.本发明的双转轮水能转换装置，适合于大多数水轮机使用。

技术特征：
1.一种双转轮水能转换装置，包括由上机架板(16)、下机架板(2)、三根以上的机架支柱(8)和三根以上的机架脚(1)构成的机架；其特征在于：还包括有主轴(18)、内转轮组件、外转轮组件、水能输出组件；所述内转轮组件、外转轮组件和水能输出组件自下而上依次叠装、并套装在主轴(18)上，所述主轴(18)的上下两端分别穿装在机架的上机架板(16)和下机架板(2)上。2.根据权利要求1所述的双转轮水能转换装置，其特征在于：所述内转轮组件包括内转轮(3)、内转轮水套筒(20)、内转轮水套水封组件(4)、内转轮轴承组件(14)和内转轮轴承密封组件(15)；所述内转轮(3)的截面呈“凸”字状，其中间开有上小下大的内转轮阶梯轴承孔(29)，其下部的外柱面上开有环形的内转轮水槽(19)，其上端面均布有二个以上、下端连通内转轮水槽(19)的内转轮出水通道(12)，在所述内转轮出水通道(12)的上端还设置有内转轮蜗形出水头(13)；在所述内转轮(3)“凸”字状的上部外柱面上还设置有两级台阶；所述内转轮水套筒(20)套装在内转轮(3)下部的内转轮水槽(19)部位，其外柱面上设置有内转轮水套进水管(6)、并设置有三根以上、向下连接下机架板(2)的内转轮水套支脚(25)；所述内转轮水套水封组件(4)包括内转轮水套上密封板构件和内转轮水套下密封板构件，所述内转轮水套上密封板构件和内转轮水套下密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分固定在内转轮水套筒(20)的上下端面上、内缘部分置于内转轮(3)下部的内转轮水槽(19)外缘部位的上下两端面上并形成密封；所述内转轮轴承组件(14)包括内转轮上轴承和内转轮下轴承，分别安装在主轴(18)的中部和中下部的轴肩处，内转轮(3)的阶梯轴承孔(29)套装在内转轮轴承组件(14)上；所述内转轮轴承密封组件(15)包括内转轮轴承上密封板构件和内转轮轴承上密封板构件，所述内转轮轴承上密封板构件和内转轮轴承上密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分分别固定在内转轮(3)内缘部位的上下两端面上，其内缘部分分别抵住主轴(18)的中部和中下部的外柱面、并形成密封。3.根据权利要求2所述的双转轮水能转换装置，其特征在于：所述外转轮组件包括外转轮(26)、外转轮水套筒(28)、外转轮水套水封组件(27)、外转轮轴承组件(9)和外转轮轴承密封组件(11)；所述外转轮(26)为圆盘状，其中间开有上小下大的外转轮阶梯轴承孔(30)，其盘缘柱面上开有环形的外转轮水槽(24)，其上端面均布有二个以上、下端连通外转轮水槽(24)的外转轮出水通道(22)，在所述外转轮出水通道(22)的上端还设置有外转轮蜗形出水头(23)；在其上端面还均布有二个以上、用于安装水能输出组件的螺孔(31)；所述外转轮水套筒(28)套装在外转轮(26)的外转轮水槽(24)部位，其外柱面上设置有外转轮水套进水管(7)、并设置有三根以上、向下连接下机架板(2)的外转轮水套支脚(5)；所述外转轮水套水封组件(27)包括外转轮水套上密封板构件和外转轮水套下密封板构件，所述外转轮水套上密封板构件和外转轮水套下密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分固定在外转轮水套筒(28)的上下端面上、内缘部分置于外转轮(26)的外转轮水槽(24)外缘部位的上下两端面上并形成密封；所述外转轮轴承组件(9)包括外转轮上轴承和外转轮下轴承，分别安装在内转轮(3)的
上部和中上部的台阶处，外转轮(26)的阶梯轴承孔(30)套装在外转轮轴承组件(9)上；所述外转轮轴承密封组件(11)包括外转轮轴承上密封板构件和外转轮轴承上密封板构件，所述外转轮轴承上密封板构件和外转轮轴承上密封板构件为“o”形圈状，其外缘部分分别固定在外转轮(26)内缘部位的上下两端面上，其内缘部分分别抵住内转轮(3)“凸”字状上部外柱面的上部和下部、并形成密封。4.根据权利要求3所述的双转轮水能转换装置，其特征在于：所述水能输出组件包括水能输出轮(10)和四根以上的水能输出轮支撑柱(21)；所述水能输出轮支撑柱(21)的下端插装在外转轮(26)上端面上的螺孔(31)中，其上端连接水能输出轮(10)。5.根据权利要求4所述的双转轮水能转换装置，其特征在于：所述水能输出轮(10)为皮带轮或链轮或齿轮或其他轮状传动轮。6.根据权利要求5所述的双转轮水能转换装置，其特征在于：所述主轴(18)为中间带有上小下大两级台阶、上下两端带有紧固螺母(17)的圆柱轴。

技术总结
本发明公开的一种双转轮水能转换装置，涉及水能动力转换设备技术领域。包括由上机架板16、下机架板2、三根以上的机架支柱8和三根以上的机架脚1构成的机架；还包括有主轴18、内转轮组件、外转轮组件、水能输出组件；所述内转轮组件、外转轮组件和水能输出组件自下而上依次叠装、并套装在主轴18上，所述主轴18的上下两端分别穿装在机架的上机架板16和下机架板2上。具有能提升转速、提高水能转化效率等特点，适合于大多数水轮机使用。适合于大多数水轮机使用。适合于大多数水轮机使用。


技术研发人员：肖南桥
受保护的技术使用者：肖南桥
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/6/28