專利名稱：多級節(jié)能水輪機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多級葉輪的軸流式水輪機。
技術背景
目前公知的水輪機基本上都是單級葉輪結構，在水頭與負荷 發(fā)生變化的條件下運行穩(wěn)定性較差，尤其是在低負荷狀態(tài)下水輪 機的轉化效率就大打折扣。水能轉化的平均效率一般都在80% 左右，其余的能量都跟流水一起白白浪費掉了，在提高平均效率 方面還有較大的發(fā)展空間。在當今這個經濟高速發(fā)展、能源非常 緊張和環(huán)保壓力已經達到極限的時代，千方百計地節(jié)約能源已經 成為全世界的迫切愿望。
如附圖2所示，現(xiàn)有水輪機不能實現(xiàn)多級結構的主要原因 是沖擊水流(12)經過第一級葉輪(9)后就大幅度地改變了 原來的方向在水輪機內旋轉前進，不能有效地對后面的旋轉葉輪 (10)和(11)做功了。如果繼續(xù)增加葉輪的級數(shù)還會降低水輪
機的能量轉化效率，例如多級空心水輪機，申請?zhí)?br> 02230813.X 。
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種多級葉輪的軸流式水輪機， 該水輪機可以保證沖擊水流通過第一級葉輪后，仍然能夠對后面的各級葉輪進行有效的做功，從而克服現(xiàn)有水輪機單級葉輪造成 的能源損失，達到節(jié)約能源之目的。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，根據(jù)壓強公式P-F/S得F =PS，當水的壓強一定時，要想使水輪機獲得更大的動力，其中 最重要的一條途徑就是增大水輪機的受力面積。而增加受力面積 的最好辦法就是增加旋轉葉輪的級數(shù)。因此，所采用的技術方 案是 一種多級節(jié)能水輪機，在水輪機殼內的同一根轉動軸上依 次串連了多個旋轉葉輪，其特征是在每一個旋轉葉輪的前面設 置一個固定的整流葉輪來連接水輪機殼和支撐轉動軸。
如附圖3所示，當沖擊水流(16)對直沖過第一個旋轉葉輪 (13)并推gj其旋轉時，它也就隨之改變方向旋轉著沖向下一個 固定葉輪(14)，固定葉輪(14)上的每一個葉片都會糾正和梳 理通過它的水流方向，使其按照葉片的設置方向沖擊下一個旋轉 葉輪(15)。依次類推周而復始，就可以使一臺多級葉輪的軸流 式水輪機正常地運行了。
在這種多級葉輪的軸流式水輪機中，起關鍵作用的就是設置 在每個旋轉葉輪前面的固定整流葉輪。由于它的設置，讓我們可 以合理地改變和控制水輪機內的水流沖擊方向，也就是讓我們可 以合理地改變和控制水輪機內作用力的方向。這樣我們就可以通 過固定葉片設置，如附圖1所示，固定葉輪上的整流葉片與轉動 軸的方向平行設置,讓那些原來隨葉輪旋轉而不做功的力改變方 向來沖擊旋轉葉輪做功；同時我們也可以改變那些正向沖擊葉輪的力來側向沖擊旋轉葉輪；如附圖3所示，固定葉輪上的整流葉 片與旋轉葉輪上的葉片反向傾斜設置，讓它多做有用功而少做無 用功。
現(xiàn)有的軸流式水輪機為了充分利用水能，旋轉葉片的傾斜角 一般都設置的比較大。這種多級葉輪的水輪機因為回收水能的葉 片數(shù)量很多^所以在設計旋轉葉輪時就可以適當減小葉片的傾斜 角。減小旋轉葉片的傾斜角主要有以下兩方面的好處 一是可以 減小旋轉葉輪的軸向壓力少做無用功；二是可以減小水流沖擊固 定整流葉片的傾斜角，降低水輪機內部的彎道能量損失。
如附圖1所示，這種水輪機是一種彎曲程度很小的均勻管狀 結構，整個運行過程中的水流方向改變不大，所以經過彎道損失 的能量就很少。因此，它不僅可以有效地利用水輪機上面的水頭 壓力，同時也可以有效地利用水輪機下面尾管水頭的吸引力，從 而達到充分利用全程水頭之目的。
綜上所述，這種多級葉輪的軸流式水輪機主要通過以下三條 途徑來達到節(jié)能目的 一是變單級葉輪為多級葉輪，多次重復利 用水能;二是通過固定整流葉片的傾斜設置來改變水流沖擊旋轉 葉輪的方向，從而來減少旋轉葉輪的軸向壓力和增加橫向旋轉推 力三是有效地利用了水輪fl下短尾管水頭的吸弓I力來減少能量 損失。通過這三條途徑充分地實現(xiàn)了水輪機的節(jié)能目標，估計這 種水輪機與現(xiàn)有的水輪機相比，大約可以提高水能轉化效率10% 左右。由于這種水輪機的葉輪級數(shù)比較多，所以它就能夠在水頭與負荷發(fā)生變化的條件下，更好地保持水輪機運行的穩(wěn)定性，從 而大幅度地提高水輪機的平均效率。應用本發(fā)明的技術原理，還 可以制造多級葉輪的節(jié)能蒸汽機及其它流體動力機械。

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本實用新型下面將通過附圖(實施例)給予詳述 圖1、是本實用新型的結構示意圖； 圖2、是一種多級旋轉葉輪的無效作用結構示意圖； 圖3、是加入了固定整流葉輪的有效作用結構示意圖。 示意圖中1. 3. 5.旋轉葉輪，2. 4.固定整流葉輪，6.水 輪機殼，7.轉動軸，8.發(fā)電機，9. 10. 11. 13. 15.旋轉葉 輪，14.固定整流葉輪，12. 16.沖擊水的流線。
具體實施方式
在附圖l所示的實施例中，旋轉葉輪(1)、 (3)、 (5)依次 串連在同一根轉動軸(7)上，在旋轉葉輪(3)和(5)的前面 分別設置固定整流葉輪(2)和(4)，用來連接水輪機殼(6)和 支撐轉動軸(7)構成一部簡單的多級節(jié)能水輪機。
權利要求1.一種多級節(jié)能水輪機，在水輪機殼內的同一根轉動軸上依次串連了多個旋轉葉輪，其特征是在每一個旋轉葉輪的前面設置一個固定的整流葉輪來連接水輪機殼和支撐轉動軸。
2. 根據(jù)權利要求1所述的水輪機，其特征是固定葉輪上的 整流葉片與轉動軸的方向平行設置。
3. 根據(jù)權利要求1或是2所述的水輪機，其特征是固定葉 輪上的整流葉片與旋轉葉輪上的葉片反向傾斜設置。
專利摘要一種軸流式的多級節(jié)能水輪機，它是在水輪機殼內的同一根轉動軸上依次串連了多個旋轉葉輪，在每一個旋轉葉輪的前面設置一個固定的整流葉輪來連接水輪機殼和支撐轉動軸。它主要通過固定整流葉輪來控制水流的沖擊方向、多級旋轉葉輪回收水能和充分利用尾管水頭的吸力等三種途徑來節(jié)約能量，從而可以大幅度地提高水輪機的水能轉化效率。尤其是在水頭與負荷發(fā)生變化的條件下，能夠更好地保持水輪機運行的穩(wěn)定性，提高水輪機的平均效率。應用本實用新型的技術原理，還可以制造多級節(jié)能蒸汽機及其它流體動力機械。
文檔編號F03B13/00GK201330678SQ20082000934
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月5日 優(yōu)先權日2008年4月5日
發(fā)明者梁思武 申請人:梁思武