弯管式转轮及其多喷嘴水轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种弯管式转轮，包括圆环状的转轮外壳、套设在转轮外壳内带有轴孔的圆形内鼓盘以及若干弯管；转轮外壳与内鼓盘同轴；弯管包括进水段和出水段；若干弯管与竖向同角度均匀固定设置在转轮外壳和内鼓盘之间，若干弯管进水段的进水口沿若干弯管所在的环线同向设置，弯管的进水段设置在出水段的上方，弯管的进水段和出水段均斜向设置。本发明专利技术还公开了一种带有上述弯管式转轮的多喷嘴水轮机。本发明专利技术的转轮及其水轮机结构简单，整机占地面积小，适应能力强，对10m以上水头均可适用。弯管式多喷嘴水轮机多数水流可进行次数不等的重复冲击做功，提高了工作效率，电能转化率高。

Bend-tube runner and its multi-nozzle turbine

【技术实现步骤摘要】
弯管式转轮及其多喷嘴水轮机
本专利技术涉及一种弯管式转轮及其多喷嘴水轮机，属于水利发电机械

技术介绍
随着全球工业化的发展，人们的生活水平不断改善，能源问题逐渐凸显，开发清洁可再生能源是人类发展需求的必然趋势，然而修筑堤坝花费巨大，可利用水资源必定有限，研发一种高效率的水轮机，既经济，又能很好的利用有限的水力资源，是人们解决用电问题的一种最佳途径。目前市场上的冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式，他们各有自己的缺点，均效率低下，适应能力有限。双击式水轮机首先冲击上部叶片后，又作用于转轮下部叶片进行二次能量交换，反复双击做功，但总的来说效率低下，应用水头在60m以下的小电站中使用。斜击式水轮机的叶片长度占转轮半径的三分之二，受冲击面过分宽大，高压射流射击叶片后快速分散就从下面排出，这种设计效率同样较低。切击式水轮机效率虽然优于双击式和斜击式，但立轴式只能安装一个转轮，喷嘴由于各种原因最多只能用六个，冲击水斗做工后的水还有少数能量未被第二次应用。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足之处，本专利技术的目的在于提供一种结合水斗式、斜击式和双击式各水轮机优点，以解决现有水轮机存在的效率低下，适应能力有限以及未能充分收集水流能量等问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：弯管式转轮,包括圆环状的转轮外壳、套设在转轮外壳内带有轴孔的圆形内鼓盘以及若干弯管；所述转轮外壳与内鼓盘同轴；所述弯管包括进水段和出水段；若干所述弯管与竖向同角度均匀固定设置在转轮外壳和内鼓盘之间，若干所述弯管进水段的进水口沿若干弯管所在的环线同向设置，所述弯管的进水段设置在出水段的上方，所述弯管的进水段和出水段均斜向设置。通过在转轮中设置弯管，将与转轮配合使用的喷嘴与进水段的进水口正对，从喷嘴喷出的高压射流通过进水段喷射到弯管的出水段的上端使转轮旋转，从而带动水轮机做功。通过弯管代替现有水轮机中的叶片，高压射流从进水段进入冲击滚筒，进水段内笔直可保证射流不分散，冲击力集中高效。工作时一喷嘴的高压射流只能集中一弯管或两弯管之间，同一转轮用多个喷嘴，互不影响。进一步，所述弯管的进水段与竖向呈60°-70°夹角。在该角度的范围内的弯管进水段与喷嘴便于相互配合。进一步，所述弯管的进水段和出水段之间呈80°-90°夹角。通过弯管进水段与出水段以及进水段与竖向角度的设置，可有效提高水轮机的发电量，便于各个部件相互配合使用。进一步，所述弯管的拐角处呈圆角设置；在弯管拐角处设置有若干滚筒，若干所述滚筒设置在拐角处外圆角的内壁上且与进水段的进水口相对。弯管拐角处从上到下设置有四个滚筒，喷嘴喷出的高压射流直击四个滚筒，使转轮运转做功，水冲击滚筒后，四个滚筒不定向的随意自由运转，受冲击面增大，可延长弯管使用寿命。进一步，所述弯管进水段的进水口上沿高于内鼓盘。将进水口高度稍微提高后，便于喷嘴与弯管进水段的进水口相互配合。本专利技术还涉及一种弯管式多喷嘴水轮机，包括以上所述的转轮、固定设置的转轮轴、转动轴、皮带轮、皮带、与若干引水管相连的若干喷嘴及发电机；所述转轮通过内鼓盘活动套设在转轮轴上；所述转动轴与转轮轴平行竖向设置，所述皮带轮固定套设在转动轴上，所述皮带轮与转轮外壳通过皮带连接；所述转动轴通过皮带与发电机的输入轴连接；所述喷嘴设置在弯管的上方且与弯管进水段的进水口正对，其喷射出的高压射流与弯管进水段相平行；通过喷嘴向弯管喷射高压射流带动转轮在转轮轴上转动，从而带动皮带轮和转动轴转动，从而带动发电机发电。更进一步，在转轮外壳的上端设置有向上延申的防水环，所述防水环的上沿高于弯管进水段的进水口。通过防水环的设置，可有效防止喷嘴喷出的高压射流乱溅影响设备的正常工作。更进一步，在防水环的内壁上设置有防止水流溅射的若干防水条。通过防水条和防水环配合，防止水在离心力的作用下向外溅出。更进一步，所述转轮为若干个，均活动套设在转轮轴上；所述皮带轮与转轮数量相同，分别与转轮相配合；设置在转轮轴上的若干转轮自上至下其外径逐层递增构成塔式；除底层转轮外的其他转轮底部均设置有锯齿状的引水片，除顶层转轮外的其他转轮内鼓盘圆形边缘均匀设置有若干引流孔；所述引水片沿圆形转轮外壳下部的内表面设置，其锯齿向下斜向设置并伸出转轮外壳；所述引流孔中倾斜设置圆弧形瓦状子叶片，所述子叶片向转轮的转动方向倾斜设置，其上部伸出引流孔外，其弧口与转轮的转动方向相背；上层转轮的引水片与其相邻下层转轮的子叶片正对，上层转轮转轮外壳的底部与下层转轮防水环的顶部齐平或低于下层转轮防水环的顶部；在每层转轮上均设置有若干与该层转轮内的弯管相对的喷嘴；通过喷嘴向弯管喷射高压射流带动若干转轮在转轮轴上转动，从而带动若干皮带轮和转动轴转动，从而带动发电机发电。若干转轮沿转轮轴轴向依次用轴承与转轮轴活动连接，若干皮带轮沿着转动轴轴向依次固定套设，转动轴上端和下端可分别与发电机连接。引水片呈带锯状，引水片的锯齿部设置在转轮外壳下方，其锯齿略向内卷曲。水流从弯管下端排出后，还有少部分能量，流经引水片，在水的重力和转轮转动时的离心力共同作用下，水向转轮转动方向的前方斜向向下排出，再次冲击下一个转轮上的子叶片，第二次重复做功，冲击子叶片的水从内鼓盘引流孔流到引水片处与另外若干个喷嘴冲击转轮做功后从弯管出水段流出来的水会合，在水的重力和转轮转动的离心力共同作用下，流经引水片，通过引水片水流向转轮转动方向的前方斜向向下射出到相邻下层转轮的子叶片上。上一转轮的引水片与下一转轮的子叶片正对，弯管与内鼓盘外侧连接，子叶片设置在内鼓盘平面的边沿，形成内外的两个圆环，这种结构使转轮的喷嘴冲击和引水片引水冲击分开，互不干扰，有效利用了水流的能量，提高了发电效率。进一步，引水片的锯齿呈斜齿状，通过斜齿状锯齿的设计，可将引水片引出的水流正对下层转轮上的子叶片，减少了引水片对引水能量的消耗，使引水片引出的水流能量更高，提高了发电量。进一步，所述子叶片与竖向呈40°-60°夹角。通过该角度的设置，可更好的与引水片的锯齿相互配合使用，提高了发电量。进一步，在内鼓盘的下表面还设置一引水环，所述引水环呈上小下大的喇叭状，其上端固定设置在若干引流孔位于内鼓盘上的内侧，下端与引水片的上部相邻。冲击子叶片的水从内鼓盘引流孔流经引水环，再由引水环流到引水片处与另外若干个喷嘴冲击转轮做功后从弯管出水段流出来的水会合后，通过引水片冲击下一个转轮的子叶片。进一步，若干所述皮带轮用皮带各与其在同一水平面上的转轮连接。若干所述皮带轮直径相同，若干转轮直径从上至下依次增加，若干皮带轮用皮带各与在同一水平面上的转轮连接。通过这种方式可达到转轮转速依次逐级向下递减，该设计可使引水片引出的水流重复做功的冲击力得到更好的发挥。进一步，各转轮的喷嘴分左右两边对称分布，这样转轮受力更加均匀。低水头大流量的水库上顶部转轮可安装15-20个喷嘴，以下各层转轮所用的喷嘴数量依次逐级向下递减顶层转轮喷嘴数量的10％。在一定的工况下水轮机的效率和喷嘴数量呈正比的关系，喷嘴数量增多，可大大提高工作效率，使用数据表明采用本专利技术的塔式水轮机发电效率是现有水轮机效率的1.3-1.5倍。进一步，该弯管式多喷嘴水轮机还包括引水槽和排水槽，引水槽通过引水管与喷嘴连接，排水槽设置在底层转轮的下方以排出通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.弯管式转轮，其特征在于,包括圆环状的转轮外壳、套设在转轮外壳内带有轴孔的圆形内鼓盘以及若干弯管；所述转轮外壳与内鼓盘同轴；所述弯管包括进水段和出水段；若干所述弯管与竖向同角度均匀固定设置在转轮外壳和内鼓盘之间，若干所述弯管进水段的进水口沿若干弯管所在的环线同向设置，所述弯管的进水段设置在出水段的上方，所述弯管的进水段和出水段均斜向设置。

【技术特征摘要】
1.弯管式转轮，其特征在于,包括圆环状的转轮外壳、套设在转轮外壳内带有轴孔的圆形内鼓盘以及若干弯管；所述转轮外壳与内鼓盘同轴；所述弯管包括进水段和出水段；若干所述弯管与竖向同角度均匀固定设置在转轮外壳和内鼓盘之间，若干所述弯管进水段的进水口沿若干弯管所在的环线同向设置，所述弯管的进水段设置在出水段的上方，所述弯管的进水段和出水段均斜向设置。2.如权利要求1所述的弯管式转轮，其特征在于，所述弯管的进水段与竖向呈60°-70°夹角。3.如权利要求1所述的弯管式转轮，其特征在于，所述弯管的进水段和出水段之间呈80°-90°夹角。4.如权利要求1所述的弯管式转轮，其特征在于，所述弯管的拐角处呈圆角设置；在弯管拐角处设置有若干滚筒，若干所述滚筒设置在拐角处外圆角的内壁上且与进水段的进水口相对。5.如权利要求1所述的弯管式转轮，其特征在于，所述弯管进水段的进水口上沿高于内鼓盘。6.弯管式多喷嘴水轮机，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的转轮、固定设置的转轮轴、转动轴、皮带轮、皮带、与若干引水管相连的若干喷嘴及发电机；所述转轮通过内鼓盘活动套设在转轮轴上；所述转动轴与转轮轴平行竖向设置，所述皮带轮固定套设在转动轴上，所述皮带轮与转轮外壳通过皮带连接；所述转动轴通过皮带与发电机的输入轴连接；所述喷嘴设置在弯管的上方且与弯管进水段的进水口正对，其喷射出的高压射流与弯管进水段...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣江，
申请(专利权)人：陈荣江，
类型：发明
国别省市：重庆,50