用于水力涡轮的充气系统技术方案

一种用于水力涡轮的叶轮(10)的充气系统(100)，叶轮(10)包括多个叶片(2)，使得在每对叶片(2)之间构成叶片间沟槽(11)，用于容许空气进入循环通过所述水力涡轮的水流中，使得充气系统(100)包括至少一个水翼(12)，其定位在叶轮(10)的叶片间沟槽(11)中，与构成所述叶片间沟槽(11)的成对的叶片(2)相接触，其中水翼(12)经过定位，使得水翼(12)具有非轴线对称的轮廓，并且至少一个与水翼(12)接触的叶片(2)包括充气沟槽(20)，其将空气传送至水翼(12)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水力涡轮的叶轮内部的充气系统的设计，其提高了包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平。
技术介绍
在水电厂的水力储池的源头中，尤其在温暖气候和尤其具有超过15m深的水力储池中已经观测到在水力储池中发生了源头分层，其引起水中较低的溶解氧气水平：尤其当水中的溶解氧气水平低于5mg/l时，水生生物直接受到影响，并且大多数鱼类的压力水平显著地增加。在这种条件下，为了增加包含在水中的溶解氧气水平，将空气注入到水电厂的水力涡轮的水道中。在现有技术状态下存在若干种已经知晓的技术用于将空气注入到水力涡轮的水道中：然而，各种技术具有将空气注入水力涡轮中的有限能力，因此导致水中不同的溶解氧气增强水平。此外，这些技术均以不同的方式影响水力涡轮内部的水压力分布和流速流线，这对涡轮性能和特征具有影响。因此，现有技术状态已知的将空气注入水力涡轮的水道中的方案具有有限的空气注入能力，并且对于涡轮性能具有大的影响。本专利技术致力于改善上述技术状态中存在的限制。
技术实现思路
本专利技术涉及水力涡轮的叶轮内部的充气系统的设计，其以有效的方式提高了包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平，最大限度地减小了对涡轮性能的影响。具体地说，本专利技术的充气系统包括多个水翼，其定位在水力涡轮的水道的叶片间沟槽中，这些叶片间沟槽用于使空气进入水流中，因而增加包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平。附图说明本专利技术的前述目的和许多伴随的优点将通过参考以下结合附图所作的详细说明而变得更容易理解，其中。图1显示了根据本专利技术的典型水力涡轮的正视图，其包括限定了叶片间沟槽的多个叶片，其中多个水翼将被定位来用于构成充气系统。图2显示了根据本专利技术的典型水力涡轮，例如图1所示的水力涡轮中的叶轮的侧视图，其包括叶片间沟槽，其中多个水翼将被定位来用于构成充气系统。图3显示了图1或图2的典型水力涡轮中的叶片的详图。图4显示了根据本专利技术的具有充气系统的水力涡轮的叶轮的3D视图，其包括定位在叶片间沟槽中的多个水翼。图5显示了根据本专利技术的水力涡轮叶轮中的充气系统中的叶片间水翼的详图。图6显示了根据本专利技术的水力涡轮叶轮中的充气系统中的水翼设计的详图。具体实施方式图1显示了根据本专利技术的用于能量转换的装置。该装置包括水力涡轮31，其在图1中是费朗西斯涡轮。在该图1中，水力涡轮31的旋转部分是费朗西斯类型的叶轮10。该叶轮10围绕竖向轴线202旋转，驱动传动轴204的旋转。传动轴204联接在发电机206上，用于产生电力。然而，还可能使用产生的机械能来驱动另一装置。水储存在图1未显示的上游水池中。水然后通过压力管道22提供至水力涡轮31中，压力管道22具有在水池和水力涡轮31之间的高度差异所限定的高度落差。压力管22终止于盖子24中，盖子24包围叶轮10并容许水基本均匀地围绕竖向轴线202而分布在叶轮10中。更具体地说，水在叶轮叶片2之间流动，叶轮叶片2设置在叶轮10的冠部2022和带部2020之间。这些叶片2均包括前缘2080和后缘2082，其中水来自盖子24，并且水从后缘2082逃逸到尾水管26中。叶片2具有非对称的轮廓，其具有下表面2084和上表面2086。水流过水力涡轮31的方向在图1中如箭头E所示。本专利技术涉及水力涡轮的叶轮10中的一种充气系统100。本专利技术的充气系统100包括多个水翼12，其定位在水力涡轮的水道的叶片间沟槽11中，这些叶片间沟槽11用于使空气进入水流中，因而增加包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平。在图1至6中显示了本专利技术的充气系统100。本专利技术的充气系统100的水翼12定位在叶轮10的叶片间沟槽11的内部。各个水翼12连接在叶片间沟槽11的压力侧101或叶片吸力侧102或这两侧101和102上。根据本专利技术，需要叶轮10的至少一个叶片2包括充气沟槽20以便将空气传送至水翼12，该叶片与水翼12相接触。该沟槽20可在叶轮冠部或叶轮带部处将空气入口连接至水翼上。本专利技术的水翼12的轮廓是非轴线对称的。水翼12可由两个板13和14制成，其之间具有自由通道，或者可由一个板制成，其内部具有充气沟槽，以容许在水翼12的后缘或其一侧进气。水翼12定位在叶片间沟槽11内部，其中水流条件针对涡轮操作点将自然进气和溶解氧气的增强优化至最佳。在涡轮叶轮10中使用一个或若干个水翼12是可行的。对于所有水翼12使用相同的水力学轮廓或若干个不同的水力学轮廓是可行的。将所有水翼12在叶片间沟槽11内部定位在相同的高度或根据预期的特征定位在不同的高度都是可行的。在相同的叶片间沟槽11中使用一个或若干个不同高度的水翼12是可行的。所有这些特征构成了本专利技术系统的不同的实施例。优选地，水翼的弦长在连接至充气沟槽20的侧上更长，并且其长度通过叶片间沟槽11减少，从而最大限度地减小摩擦损失。根据本专利技术提出的方案导致分布式充气系统100，其可针对所考虑的水力涡轮操作条件而精确地定位在进气最有效的地方。叶轮10的出口是合适的位置，其容许在空气和水之间良好的混合；此外，当注入位置的水压较低时，进气系统效率增加。叶轮出口处的压力从叶片吸力侧102至压力侧101在方位角方面进行变化，并且在子午线视图中从带部侧变化至冠部侧。提出的充气系统100是唯一容许空气从吸力侧102上的任何优化位置至压力侧101上的任何优化位置进入叶片间沟槽11中的充气系统。提出的设计是一种合适的方案，其满足目前增强溶解氧气的市场需求。其主要涉及费朗西斯涡轮，但其也可被考虑用于螺旋桨涡轮。虽然已经结合优选实施例完整地描述了本专利技术，但显然在其范围内可引入修改，并且不应认为这受到这些实施例的限制，而是受到以下权利要求内容的限制。部件列表31水力涡轮202水力涡轮的竖向轴线204水力涡轮的传动轴206发电机22水力涡轮中的压力管道24水力涡轮中的盖子26水力涡轮中的尾水管2022水力涡轮中的冠部2020水力涡轮中的带部2080叶轮叶片的前缘2082叶轮叶片的后缘2084叶轮叶片的下表面2086叶轮叶片的上表面100充气系统10水力涡轮的叶轮12水翼11叶片间沟槽101叶片间沟槽的压力侧102叶片间沟槽的吸力侧2叶轮叶片20叶片的充气沟槽13水翼的板14水翼的板。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水力涡轮的叶轮(10)的充气系统(100)，所述叶轮(10)包括多个叶片(2)，使得在每对叶片(2)之间构成叶片间沟槽(11)，用于容许空气进入循环通过所述水力涡轮的水流中，其特征在于，所述充气系统(100)包括定位在所述叶轮(10)的叶片间沟槽(11)中的至少一个水翼(12)，其与构成所述叶片间沟槽(11)的成对的叶片(2)相接触，其中所述水翼(12)经过定位，使得所述水翼(12)具有非轴线对称的轮廓，并且至少一个与所述水翼(12)接触的叶片(2)包括充气沟槽(20)，其将空气传送至所述水翼(12)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.14 EP 13290283.41.一种用于水力涡轮的叶轮(10)的充气系统(100)，所述叶轮(10)包括多个叶片(2)，使得在每对叶片(2)之间构成叶片间沟槽(11)，用于容许空气进入循环通过所述水力涡轮的水流中，其特征在于，所述充气系统(100)包括定位在所述叶轮(10)的叶片间沟槽(11)中的至少一个水翼(12)，其与构成所述叶片间沟槽(11)的成对的叶片(2)相接触，其中所述水翼(12)经过定位，使得所述水翼(12)具有非轴线对称的轮廓，并且至少一个与所述水翼(12)接触的叶片(2)包括充气沟槽(20)，其将空气传送至所述水翼(12)。
2.根据权利要求1所述的充气系统(100)，其特征在于，所述充气沟槽(20)将空气从所述叶轮的冠部传送至所述水翼(12)。
3.根据权利要求1所述的充气系统(100)，其特征在于，所述充气沟槽(20)将空气从所述叶轮的带部传送至所述水翼(12)。
4.根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的充气系统(100)，其特征在于，所述充气系统(100)包括电子装置，其控制通过所述充气系统(100)的空气流量。
5.根据任一之前权利要求所述的充气系统(100)，其特征在于，所述水翼(12)连接在所述叶片间沟槽(11)的压力侧(101)上。
6.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的充气系统(100)，其特征在于，所述水翼(12)连接在所述叶片间沟槽(11)的吸力侧(102)上。
7.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的充气系统(100)，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S博利厄，M萨布林，L博纳，G布泰布莱斯，
申请(专利权)人：阿尔斯通再生能源技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR