渐进式水轮机制造技术

一种水力发电技术领域中能够适应中低水头下各种流量水能资源环境的冲击型渐进式水轮机，其出射装置包括一个或数个压力引水流道及其出射口，在流道内装置的转动活门或出射口铰装的转动活门，以及出射口前方部位设置的折向板，与转动活门及折向板传动连接的操控机构；转动装置包括主轴上装置的一个或数个由轮毂和其外围设置的数组凹槽分水刃两侧的凹槽形叶片及其内端引流板，将凹槽分水刃外端部分分叉后形成的两条进水分水刃及其进水分水板，以及在进水分水板与外端出水部分引流板及凹槽形叶片背面之间设置的分隔支撑板构成的转轮，并将出射口与凹槽分水刃及两条进水分水刃相对应。该水轮机不仅适应中低水头的各种水能资源，并且制造及运行过程清洁无污染，水能转换效率能够实现全效效能。

【技术实现步骤摘要】
渐进式水轮机
本专利技术属于水力发电
中的冲击型水轮机，尤其涉及一种适应中低水头及大小各种流量水能资源环境，并且制造及运行过程清洁无污染，水能转换效率能够实现全效效能的冲击型渐进式水轮机。
技术介绍
目前，水力发电生产所使用效率较高的冲击型水斗式水轮机，其转动装置主要由主轴上装置的由轮毂和其外围设置的数组分水刃两侧的凹坑形水斗构成的转轮等部件组成；其出射装置主要由圆形喷嘴和其内装置的圆形喷针，喷嘴前方部位设置的折向器等部件组成。存在的不足为：为避免射流射向外端进水部分水斗背面，水斗只能采用由浅入深的凹坑形状，由此外端进水部分水斗正面及外端部分分水刃将射流按由浅入深方向引向水斗出水面的内端部分后排出，导致了射流在水斗内的纵向流动，使该转轮无法将射流动能按射流对凹面板的横向作用原理充分转换为旋转机械能。并且，该水斗不仅制作困难、造价高，在制造过程中不可避免铸造等高污染工序。从喷针周围射出的高速水流向其端部中心集中时产生的对撞现象会造成射流动能损失，其无管嘴的喷嘴只能按孔口出流形式出射无法按管嘴形式高效出射，使该出射装置无法将水流压能充分转换为射流动能。并且，该水轮机只能适用于高水头小流量水能环境，无法适应普遍以中低水头及大小各种流量形式存在的水能资源。在中低水头及大小各种流量水能环境中普遍使用的反击型卧式混流式水轮机，主要由蜗壳、导水叶和上冠与下环间设置的曲面形叶片构成的转轮等部件组成。在运行中存在压力水流只能按水流对平面或曲面板的作用原理进行水能转换，并且部分水能以轴向水推力形式作用于转轮后不仅无法作功，还会导致推力轴承烧瓦事故；主轴密封的压力漏水随机组开度的增大而增大，会导致压力漏水进入轴承使润滑稀油溢出并混入河水的污染现象；转轮叶片间形成的流道内出现杂物卡阻现象时，机组会大幅振动出力明显下降；蜗壳及导水叶因不断改变水流方向而造成的水力损失大等诸多不足，使其综合运行效率极低，无法满足新时期生态优先高质量发展要求。在ER2012005A2、CN101871415A和CN108350856A中公开的水轮机技术方案，其转动装置主要由主轴上装置的一个或数个由轮毂和其外围设置的数组凹槽分水刃两侧的凹槽形叶片，以及凹槽形叶片的内端引流板、外端进水部分引流板和与其外侧相连的外端出水部分引流板构成的转轮等部件组成；其出射装置主要由一个或数个压力引水流道及其出射口，装置在流道内或出射口的转动活门，以及出射口前方部位设置的折向板等部件组成。存在的不足同样为：为避免射流射向外端进水部分引流板背面，该引流板底部必须要向凹槽内延伸后倾斜，由此该引流板正面及外端部分凹槽分水刃将射流沿倾斜方向引向凹槽出水面的内端部分后排出，同样导致了射流在凹槽内的纵向流动，并且进水部分引流板背面会压覆射流并造成严重逸散后射向其后凹槽的出水面，与其外侧相连的外端出水部分引流板也无法接近凹槽垂直横截面，使该转轮同样无法将射流动能按射流对凹面板的横向作用原理充分转换为旋转机械能。此外，外端进水和出水部分引流板因无可靠支撑，会导致破坏性断裂。虽然其出射装置的出射口能按管嘴形式高效出射，但其转动活门铰装在出射口时很难设置在上下排列的每个出射口上，装置在压力引水流道内时其下游面又会产生汽蚀性破坏。因此，该技术方案无法有效实施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服目前所使用水轮机及现有水轮机技术方案中存在的水能转换效率低、水力损失大、适应面小，并会产生污染现象等不足，而提供一种能将水流压能充分转换为旋转机械能，运行性能稳定可靠、制造及运行过程清洁无污染，并能适应中低水头及大小各种流量水能资源环境的冲击型渐进式水轮机。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种渐进式水轮机由出射装置和转动装置两部分组成，出射装置包括压力引水室及一个或数个压力引水流道及其出射口，在流道内装置的按中心轴转动的转动活门或出射口铰装的按侧轴转动的转动活门，以及出射口前方部位设置的折向板，与转动活门及折向板传动连接的操控机构；转动装置包括主轴及其轴承，在主轴上装置的一个或数个由轮毂和其外围设置的数组凹槽分水刃两侧的凹槽形叶片构成的转轮，并且包括凹槽形叶片的内端引流板和外端出水部分引流板，其特征在于：将凹槽分水刃的外端部分分叉后形成两条进水分水刃，并分别设置具有该进水分水刃的进水分水板，将进水分水板的内侧及底部边沿与凹槽形叶片进水面外端边沿相连，在进水分水板外侧边沿与外端出水部分引流板的内侧边沿及凹槽形叶片背面之间设置分隔支撑板，并将出射口与凹槽分水刃和两条进水分水刃相对应。以上所述渐进式水轮机，其进水分水刃的外端与外端出水部分引流板顶端可在同一平面内，也可低于外端出水部分引流板顶端。以上所述渐进式水轮机，其外端出水部分引流板可以是平面形的，也可以是由平面和弧面或曲面组合而成。以上所述渐进式水轮机，在压力引水流道位于转动活门下游面的表面或转动活门中心轴的中心部位，可设置通向转动活门下游面中心部位的补气孔及其阻逆阀。以上所述渐进式水轮机，转动活门及折向板的操控机构可以由气动接力器分别带动，也可由蜗轮蜗杆机构和气动接力器分别带动。以上所述渐进式水轮机，转动活门及折向板的操控机构还可以与重力部件或弹力部件传动连接。以上所述渐进式水轮机，其主轴的端部可与另一台或数台与其结构相同或相近的水轮机主轴转动连接后同步联动运行。以上所述渐进式水轮机，一台或数台联动的主轴一端可以与发电机直接转动连接，也可以通过变速器与发电机间接转动连接。以上所述渐进式水轮机，一台或数台联动的主轴另一端还可以转动连接设置机械转速保护信号装置。当压力水流由出射口射向凹槽分水刃时，凹槽分水刃及其两侧的凹槽进水面可将高速射流按横向方向顺利引向凹槽形叶片出水面。当射流进入运转中下一凹槽时，分叉后的两条进水分水刃及其进水分水板则可将射流从其外侧逐渐分入下一组凹槽进水面，此时射流沿接近凹槽垂直面的进水分水板正面直接进入凹槽底部并按横向方向顺利流向凹槽出水面，避免了射流在凹槽内的纵向流动现象，并且进水分水板将射流逐渐分入下一凹槽还能大幅减轻其背面还未分入下一凹槽射流的压覆逸散现象。分隔支撑板的内侧表面则可完全控制进水分水板背面射流逸散的同时将该部分射流顺利引向其后凹槽的进水面，使进水分水板背面射流也能在其后凹槽内按横向方向顺利流向凹槽出水面，并且分隔支撑板的设置使进水分水板和外端出水部分引流板的位置和形状可独立任意设置，由此出水部分引流板也可最大限度接近凹槽垂直横截面，而其底部采用弧面或曲面形状后可与凹槽底部平滑连接，不仅使从凹槽外端排出的射流具有最佳出水角度，而且位于出水部分引流板正面前方部位的分隔支撑板还能控制射流从出水部分引流板内侧逸散现象。由于射流以径向方向进入并排出凹槽，因此不产生轴向水推力，不导致机壳内水流压力。流道内设置的按中心轴转动的转动活门在开启和关闭过程中或调节出射流量大小时，其下游面中心部位会产生汽蚀破坏性真空，此时补气孔及其阻逆阀可及时向该部位补气后消除真空。当水轮机需要停机时，关闭所有折向板或转动活门后可及时可靠停机。当转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种渐进式水轮机由出射装置和转动装置两部分组成，出射装置包括压力引水室(1)及一个或数个压力引水流道(2)及其出射口(4)，在流道(2)内装置的按中心轴(22)转动的转动活门(23)或出射口(4)铰装的按侧轴(17)转动的转动活门(16)，以及设置在出射口(4)前方部位的折向板(3)，与转动活门(23)、转动活门(16)及折向板(3)传动连接的操控机构；转动装置包括主轴(13)及其轴承，在主轴(13)上装置的一个或数个由轮毂(19)和其外围设置的数组凹槽分水刃(26)两侧的凹槽形叶片(12)构成的转轮，并且包括凹槽形叶片(12)的内端引流板(21)和外端出水部分引流板(20)，其特征在于：将凹槽分水刃(26)的外端部分分叉后形成两条进水分水刃(25)，并分别设置具有该进水分水刃(25)的进水分水板(24)，将进水分水板(24)的内侧及底部边沿与凹槽形叶片(12)进水面外端边沿相连，在进水分水板(24)外侧边沿与外端出水部分引流板(20)的内侧边沿及凹槽形叶片(12)背面之间设置分隔支撑板(33)，并将出射口(4)与凹槽分水刃(26)和两条进水分水刃(25)相对应。/n

【技术特征摘要】
20190718 CN 20191062872051.一种渐进式水轮机由出射装置和转动装置两部分组成，出射装置包括压力引水室(1)及一个或数个压力引水流道(2)及其出射口(4)，在流道(2)内装置的按中心轴(22)转动的转动活门(23)或出射口(4)铰装的按侧轴(17)转动的转动活门(16)，以及设置在出射口(4)前方部位的折向板(3)，与转动活门(23)、转动活门(16)及折向板(3)传动连接的操控机构；转动装置包括主轴(13)及其轴承，在主轴(13)上装置的一个或数个由轮毂(19)和其外围设置的数组凹槽分水刃(26)两侧的凹槽形叶片(12)构成的转轮，并且包括凹槽形叶片(12)的内端引流板(21)和外端出水部分引流板(20)，其特征在于：将凹槽分水刃(26)的外端部分分叉后形成两条进水分水刃(25)，并分别设置具有该进水分水刃(25)的进水分水板(24)，将进水分水板(24)的内侧及底部边沿与凹槽形叶片(12)进水面外端边沿相连，在进水分水板(24)外侧边沿与外端出水部分引流板(20)的内侧边沿及凹槽形叶片(12)背面之间设置分隔支撑板(33)，并将出射口(4)与凹槽分水刃(26)和两条进水分水刃(25)相对应。


2.根据权利要求1所述的渐进式水轮机，其特征在于：所述进水分水刃(25)的外端与外端出水部分引流板(20)顶端可在同一平面内，也可低于外端出水部分引流板(20)顶端。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国宏，
申请(专利权)人：黄国宏，
类型：发明
国别省市：青海;63