一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，包括进水室、首级径向式正导叶、首级转轮、至少一级次级级间流道式导叶及相应级超低比转速转轮、出水室、主轴、轴承和机壳，轴承中心内装有主轴，主轴上从上至下依次装有首级转轮、至少一级次级级间导叶及与之相匹配的转轮，各级级间导叶均为结构相同的流道式导叶，引水室经首级导叶与首级转轮相连通，首级转轮经次级级间流道式导叶与相应级的转轮相连通，依次顺次类推，末级转轮与出水室相连通，本实用新型专利技术结构简单，运行稳定、安全可靠、高效，使用范围广，适用于中小流量、中高余压利用情况，节能环保，是高效利用水能或回收余能设备上的创新，经济和社会效益巨大。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道
本技术涉及水轮机，特别是一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道。
技术介绍
目前，大多数用于余能回收的液力透平常采用多级泵反转，由于泵反转作透平运行时，进出口发生了逆转，因此，这些按泵工况设计的透平，其损失比泵工况运行时的大、效率低，高效工作范围窄，稳定性差。余能回收效率低，导致能源的二次浪费，因此提高液力透平的余能回收效率尤为重要。而水轮机是水能利用的常规原动机，其运行效率往往要比泵作液力透平的效率高很多，且高效工作范围宽，稳定性好，基于此点考虑，很有必要设计开发水轮机模式的液力透平。此外，液力透平的余能回收效率不仅取决于高效的转轮，还需要开发出与之相适应的流道，以提高液力透平整体余能回收效率。另外，由于受结构布局限制，液力透平流道还要求结构紧凑，运行稳定可靠。因此，需要设计开发出与水轮机模式液力透平及其相适应的流道，但至今未见有水轮机模式的液力透平流道的公开报道。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本技术之目的就是提供一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，可有效解决反转泵型液力透平效率低、高效区窄、稳定性差的问题。本技术解决的技术方案是，一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，包括进水室、首级径向式正导叶、首级转轮、至少一级次级级间流道式导叶及相应级超低比转速转轮、出水室、主轴、轴承和机壳，轴承中心内装有主轴，主轴上从上至下依次装有首级转轮、至少一级次级级间导叶及与之相匹配的转轮，各级级间导叶均为结构相同的流道式导叶，引水室经首级导叶与首级转轮相连通，首级转轮经次级级间流道式导叶与相应级的转轮相连通，依次顺次类推，末级转轮与出水室相连通，水流由引水室将水流顺畅且轴对称的引向首级导叶，由首级导叶形成首级转轮所需要的环量，进入首级转轮，然后首级转轮经相连通的级间流道式导叶进入水轮机模式的低比转速混流式液力透平转轮，依次顺次类推，最后水流由与末级转轮相连通的出水室排出，与机壳一起构成流道式导叶的液力透平流道。本技术结构简单，新颖独特，具有高的余能回收效率和高的水头利用能力，与发电机直联，设备装置效率高、运行稳定、安全可靠、高效，使用范围广（工作面宽），适用于中小流量、中高余压（水头）利用情况，节能环保，是高效利用水能或回收余能设备上的创新，经济和社会效益巨大。附图说明图1为本技术的结构剖面主视图；图2为本技术的首级导叶俯视图；图3为本技术的水轮机模式的低比转速混流式液力透平转轮的主视图；图4为本技术的级间流道式导叶的主视图。具体实施方式以下结合附图和具体情况对本技术的具体实施方式做详细说明。如图1-4所示，本技术一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，包括进水室、首级径向式正导叶、首级转轮、至少一级次级级间流道式导叶及相应级超低比转速转轮、出水室、主轴、轴承和机壳，轴承8中心内装有主轴7，主轴7上从上至下依次装有首级转轮3、至少一级次级级间导叶4及与之相匹配的转轮5，各级级间导叶均为结构相同的流道式导叶，引水室1经首级导叶2与首级转轮3相连通，首级转轮3经次级级间流道式导叶4与相应级的转轮5相连通，依次顺次类推，末级转轮与出水室6相连通，水流由引水室1将水流顺畅且轴对称的引向首级导叶2，由首级导叶2形成首级转轮3所需要的环量，进入首级转轮3，然后首级转轮3经相连通的级间流道式导叶4进入水轮机模式的低比转速混流式液力透平转轮5，依次顺次类推，最后水流由与末级转轮相连通的出水室6排出，与机壳9一起构成流道式导叶的液力透平流道。为了保证使用效果和使用方便，所述的引水室1为圆断面蜗壳状，从进口到出口断面面积逐渐减小，构成水流从进口到出口间流量的均匀减小结构。所述的首级导叶2为径向式导叶，在引导水流进入首级转轮3前，形成首级转轮3进口必要的环量，同时作为与蜗壳相连的座环的支柱，起支撑作用。所述的首级转轮3和水轮机模式的低比转速混流式液力透平转轮5结构相同，均为水轮机模式的低比转速混流式转轮，转轮流道从进口到出口由径向变轴向，是由上冠、叶片、下环构成，转轮叶片的进口角~，转速为60～70r/min。所述的级间流道式导叶4为每两个正反导叶及过渡区域均形成独立的分流道，没有公共的混合流道，减少了各导叶间的相互干扰，提高水力性能，水流由首级转轮3的出口流向级间流道式导叶4的反导叶，然后流入相应的正导叶，经过正导叶引导并形成次级转轮所需要的环量，再进入次级转轮，正导叶出口直径是水轮机模式的低比转速混流式液力透平转轮5的外直径加2-10mm，正导叶外直径是正导叶出口直径的1.3-1.5倍，正导叶出口的高度与转轮进口高度相等，反导叶高度是正导叶出口高度的1.5-1.8倍，反导叶进口直径与转轮口直径相同，正道轮出口角与转轮进口角相同，反导叶进口角与转轮水流法向出口角相同，均为90°。所述的出水室6为蜗壳式环形出水室，环形截面与蜗壳截面断面面积相一致，出口面积与蜗壳进口面积相一致，所述的出水室6与末级转轮相连，其作用是使末级转轮出口处的水流能量有所降低，从而增加转轮前后的能量差，回收一部分剩余水流能量。所述主轴7的转速为1500-3000r/min，直接带动风机或泵运行，或与发电机直联发电，无需加装减速机，提高设备的可靠性、稳定性，降低运行维护费。所述的透平流道为立式或卧式，与机壳9构成一体结构。所述的“水流”还可换作“液流”。由上述结构可以看出，本技术包括进水部件（蜗壳与首级导叶）、首级转轮、至少一级级间流道式导叶及相应级水轮机模式的低比转速混流式转轮、出水室、轴承、主轴和机壳。其透平转轮按水轮机模式研制而成。水流环量的概念贯穿整个液力透平及其流道的水力研制过程，水流流过液力透平时，通过其环量的改变，把水流能量传递给转轮，变成转轮的旋转机械能，由水轮机主轴带动发电机发电或带动风机运行或泵运行；液力透平相应的进水部件、导叶和出水室均满足其转轮环量变化的需要，因此，转轮之外过流部件的研制也要按照环量的要求考虑，这是水轮机模式液力透平及其流道水力设计的关键，也是其与反转泵式液力透平的重要区别。本技术的液力透平的流道始于引水室的进口，引水室为圆断面蜗壳，其研制原则为从进口到出口间流量均匀减少，断面面积逐渐减小，能形成必要的环量。水流经过引水室形成必要的环量后，流进首级导叶，首级导叶的功能是引导流体均匀地进入首级液力透平的转轮，并产生转轮工作需要的水流环量。本技术的首级导叶为径向式导叶，引导水流形成转轮进口环量，同时作为与蜗壳相连通的座环的支柱。水流经由首级导叶，形成首级转轮所需的环量后，流入首级转轮，水流带动首级转轮做功，再经由首级转轮出口流向次级级间导叶。本技术的各级级间导叶均为流道式导叶，其特点是每两个正、反导叶及过渡区域均形成独立的分流道，没有公共的混合空间，从而减少了各导叶间的相互干扰，有较好的水力性能；其作用是传递前后级转轮之间的流体，即把前一级转轮出口的水流集中起来按照透平工作需要的环量及方向要求送入下一级转轮。本技术的首级转轮和后级转轮均为水轮机模式低比转速混流式转轮，转轮流道从进口到出口由径向变为轴向，包括上冠、叶片、下环组成；其转轮的~（为叶片的进口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，包括进水室、首级径向式正导叶、首级转轮、至少一级次级级间流道式导叶及相应级超低比转速转轮、出水室、主轴、轴承和机壳，其特征在于，轴承（8）中心内装有主轴（7），主轴（7）上从上至下依次装有首级转轮（3）、至少一级次级级间导叶（4）及与之相匹配的转轮（5），各级级间导叶均为结构相同的流道式导叶，引水室（1）经首级导叶（2）与首级转轮（3）相连通，首级转轮（3）经次级级间流道式导叶（4）与相应级的转轮（5）相连通，依次顺次类推，末级转轮与出水室（6）相连通，水流由引水室（1）将水流顺畅且轴对称的引向首级导叶（2），由首级导叶（2）形成首级转轮（3）所需要的环量，进入首级转轮（3），然后首级转轮（3）经相连通的级间流道式导叶（4）进入水轮机模式的低比转速混流式液力透平转轮（5），依次顺次类推，最后水流由与末级转轮相连通的出水室（6）排出，与机壳（9）一起构成流道式导叶的液力透平流道。

【技术特征摘要】
1.一种基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，包括进水室、首级径向式正导叶、首级转轮、至少一级次级级间流道式导叶及相应级超低比转速转轮、出水室、主轴、轴承和机壳，其特征在于，轴承（8）中心内装有主轴（7），主轴（7）上从上至下依次装有首级转轮（3）、至少一级次级级间导叶（4）及与之相匹配的转轮（5），各级级间导叶均为结构相同的流道式导叶，引水室（1）经首级导叶（2）与首级转轮（3）相连通，首级转轮（3）经次级级间流道式导叶（4）与相应级的转轮（5）相连通，依次顺次类推，末级转轮与出水室（6）相连通，水流由引水室（1）将水流顺畅且轴对称的引向首级导叶（2），由首级导叶（2）形成首级转轮（3）所需要的环量，进入首级转轮（3），然后首级转轮（3）经相连通的级间流道式导叶（4）进入水轮机模式的低比转速混流式液力透平转轮（5），依次顺次类推，最后水流由与末级转轮相连通的出水室（6）排出，与机壳（9）一起构成流道式导叶的液力透平流道。2.根据权利要求1所述的基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，其特征在于：所述的引水室（1）为圆断面蜗壳状，从进口到出口断面面积逐渐减小，构成水流从进口到出口间流量的均匀减小结构。3.根据权利要求1所述的基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，其特征在于：所述的首级导叶（2）为径向式导叶，在引导水流进入首级转轮（3）的同时，形成首级转轮（3）进口必要的环量，同时作为与蜗壳相连的座环的支柱，起支撑作用。4.根据权利要求1所述的基于水轮机模式的带流道式导叶的液力透平流道，其特征在于：所述的首级转轮（3）和各级转轮（5）结构相同，均为水轮机模式的低比转速混流式转轮，转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李延频，张自超，陈德新，朱鹏艳，吴迎新，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：新型
国别省市：河南,41