專利名稱：水力設(shè)備的制作方法
水力設(shè)備 本發(fā)明涉及一種水力設(shè)備。已公開了不同的水力設(shè)備。在

圖1中示出了具有S型管幾何結(jié)構(gòu)的一種已知的水力設(shè)備的例子。在此，流體通 道40可以S型地設(shè)置有第一區(qū)段100、第二區(qū)段200和第三區(qū)段300。在此，第一區(qū)段100 和第三區(qū)段300可以筆直地構(gòu)建，并且第一區(qū)段和第二區(qū)段彼此間隔地設(shè)置。第二區(qū)段200 用于將第一區(qū)段100與第三區(qū)段300連接。在第一區(qū)段的區(qū)域中可以設(shè)置帶有渦輪葉片10 的葉輪。通過軸20可以將渦輪葉片10與發(fā)電機(jī)30耦合。通過流經(jīng)流體通道40的水流驅(qū) 動(dòng)渦輪葉片10，并且該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在發(fā)電機(jī)30中轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)30通常設(shè)置在混凝土 構(gòu)成的基座50上。作為現(xiàn)有技術(shù)，參考FR 2 550 826, US 4，319，142、US 1，859，215 禾口 JP 60-008474 A0本發(fā)明的任務(wù)是，設(shè)計(jì)一種具有改進(jìn)的效率的水力設(shè)備。該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力設(shè)備來解決。由此，設(shè)計(jì)了一種水力設(shè)備，其帶有構(gòu)建為S型管的流體通道，該流體通道帶有第 一區(qū)段、第二區(qū)段和第三區(qū)段。流體通道在第一區(qū)段中具有第一直徑和第一中線，并且在第 三區(qū)段中具有第二直徑和第二中線。在第一中線和第二中線之間設(shè)計(jì)有距離。水力設(shè)備此 外具有在第一區(qū)段中的渦輪葉片以及在第三區(qū)段中的通過軸與渦輪葉片耦合的發(fā)電機(jī)。流 體通道在發(fā)電機(jī)的區(qū)域中主要具有鋼。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二區(qū)段的長(zhǎng)度與在第一中線和第二中線之間的距離的 比為2至4，并且優(yōu)選為3。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第三區(qū)段中在流體通道的頂部的區(qū)域中設(shè)置用于發(fā)電 機(jī)的基座。所述頂部例如可以構(gòu)建為鋼結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，基座構(gòu)建為使得其能夠去除第三區(qū)段中在流體通道中的 動(dòng)水荷載(hydro-dynami schen Lasten) 0根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在第一區(qū)段或者第三區(qū)段上設(shè)置有第一擴(kuò)寬部和第二擴(kuò) 覓部。本發(fā)明所基于的認(rèn)識(shí)是，通常僅僅考慮在葉輪葉片之前和之后的情況。在此會(huì)出 現(xiàn)的是，在流體通道以及在抽吸管中形成的損耗可以被忽略。尤其是第三區(qū)段的構(gòu)型應(yīng)當(dāng) 實(shí)現(xiàn)為使得在抽吸管中出現(xiàn)的動(dòng)水荷載被去除。為此，在第三區(qū)段中的流體通道的覆蓋部 應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地構(gòu)建。然而，在第三區(qū)段中的流體通道的覆蓋部的構(gòu)型也影響在流體通道的第 二區(qū)段中或者抽吸管中的傾斜。通過在第三區(qū)段中的流體通道的覆蓋部的改進(jìn)構(gòu)型，可以 降低在第二區(qū)段中的所需傾斜。這尤其是可以通過使用鋼來去除動(dòng)水荷載來實(shí)現(xiàn)。由此， 在流體通道40中可以實(shí)現(xiàn)更小的傾斜、更大的曲率半徑以及更有利的流體特性。本發(fā)明的其他擴(kuò)展方案是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)在下面參照附圖來進(jìn)一步闡述。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的水力設(shè)備的示意圖，
圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的水力設(shè)備的示意圖，圖3示出了根據(jù)第二實(shí)施例的水力設(shè)備的示意性俯視圖，并且圖4示出了根據(jù)第二實(shí)施例的水力設(shè)備的示意圖。圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的水力設(shè)備的示意圖。水力設(shè)備具有第一區(qū)段100、第 二區(qū)段200和第三區(qū)段300。流體通道40基本上構(gòu)建為S型管并且通過第一區(qū)段100、第 二區(qū)段200和第三區(qū)段300延伸。在第一區(qū)段100中，流體通道40基本上筆直地構(gòu)建并且 具有第一直徑400和第一中線410。在第三區(qū)段300中，流體通道同樣基本上筆直地構(gòu)建 并且具有第二直徑500和第二中線510。第二區(qū)段200將第一區(qū)段100與第三區(qū)段300連 接。第一中線410和第二中線510彼此相距第一距離600地設(shè)置。在第一區(qū)段100的區(qū)域中，葉輪設(shè)置有渦輪葉片10。發(fā)電機(jī)30在第三區(qū)段300的 范圍中設(shè)置在基座50上。葉輪10通過軸20與發(fā)電機(jī)30連接。任選地，在第一區(qū)段100和/或第三區(qū)段300上可以設(shè)計(jì)流體通道的第一擴(kuò)寬部 800或者第二擴(kuò)寬部900。第二區(qū)段200可以具有中線220。中線220可以具有為α的傾 斜。α可以在10°到30°之間，尤其是在18°到22°之間。α優(yōu)選可以為21°。在第一區(qū)段100中設(shè)置壓力區(qū)域，并且在葉輪10之后的區(qū)段中設(shè)置流體通道的抽 吸區(qū)域。第一區(qū)域100、第二區(qū)域200和第三區(qū)域300在此尤其是構(gòu)建為使得流體并不脫離 通道壁。通過根據(jù)第一實(shí)施例的流體通道40的構(gòu)型，可以將第二區(qū)段200構(gòu)建得比現(xiàn)有技 術(shù)中更長(zhǎng)。在第三區(qū)段中的流體通道40頂部41構(gòu)建為使得其能夠承接出現(xiàn)的動(dòng)水荷載。頂 部41例如可以具有鋼用于去除動(dòng)水荷載。流體通道40的在發(fā)電機(jī)30之下的區(qū)域中的區(qū) 段或者頂部41任選地具有鋼并且尤其是不銹鋼。不銹鋼尤其是用于接觸水的表面。由此， 流體通道40可以基本上由混凝土構(gòu)建，其中在發(fā)電機(jī)30以下的區(qū)域設(shè)計(jì)為由(不銹)鋼 構(gòu)成。根據(jù)第一實(shí)施例，發(fā)電機(jī)30可以設(shè)置在作為基座的鋼軌上或者鋼支承體上，該基 座可以與頂部41結(jié)合。所述鋼支承體用于承接流體通道的動(dòng)水荷載。發(fā)電機(jī)30可以優(yōu)選沒有傳動(dòng)裝置地與軸20或者葉輪葉片耦合。由此，在傳動(dòng) 鏈中可以出現(xiàn)更少的損耗并且可以避免快速轉(zhuǎn)動(dòng)的部件。這是特別有利的，因?yàn)樾枰?少的維護(hù)開銷以及更少地使用含油的工作燃料。葉輪10可以優(yōu)選構(gòu)建為迎流向的葉輪 (Luvlaeufer)，這能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的流入條件。導(dǎo)向輪可以構(gòu)建為支承結(jié)構(gòu)，使得在驅(qū)動(dòng)水通 道中需要最少數(shù)目的裝置。通過水力設(shè)備的構(gòu)型并且尤其是通過流體通道40的構(gòu)型，可以 避免小的轉(zhuǎn)向半徑，使得在渦輪機(jī)上形成最小的水頭損失(Fallhoehenverluste)。圖3示出了根據(jù)第二實(shí)施例的水力設(shè)備的俯視圖。該水力設(shè)備具有帶有流體通道 40的第一區(qū)段100、第二區(qū)段200和第三區(qū)段300。在流體通道40中此外設(shè)置有渦輪葉片 10和與此相連的軸。在流體通道40之外在基座50上設(shè)置有發(fā)電機(jī)30。圖4示出了根據(jù)第二實(shí)施例的水力設(shè)備的示意圖。水力設(shè)備具有第一區(qū)段100、第 二區(qū)段200和第三區(qū)段300。流體通道40基本上構(gòu)建為S型管并且通過第一區(qū)段100、第 二區(qū)段200和第三區(qū)段300延伸。在第一區(qū)段100中，流體通道40基本上筆直地構(gòu)建并且 具有第一直徑400和第一中線410。在第三區(qū)段300中，流體通道同樣基本上筆直地構(gòu)建并且具有第二直徑500和第二中線510。第二區(qū)段200將第一區(qū)段100與第三區(qū)段300連 接。第一中線410和第二中線510彼此相距第一距離600地設(shè)置。在第一區(qū)段100的區(qū)域中，葉輪設(shè)置有渦輪葉片10。發(fā)電機(jī)30在第三區(qū)段300的 范圍中設(shè)置在基座50上。葉輪10通過軸20與發(fā)電機(jī)30連接。任選地，在第一區(qū)段100和/或第三區(qū)段300上可以設(shè)計(jì)流體通道的第一擴(kuò)寬部 800或者第二擴(kuò)寬部900。第二區(qū)段200可以具有中線220。中線220可以具有為α的傾 斜。α可以在10°到30°之間，尤其是在18°到22°之間。α優(yōu)選可以為21°。第一直徑400和第二直徑500可以在細(xì)到6m之間，優(yōu)選在4. 50m到5m之間并且 尤其是4. Sm。第二區(qū)段200的長(zhǎng)度700可以在15m到21m之間，優(yōu)選為18m。在兩個(gè)中線 410、510之間的距離600可以在4m到8m之間，優(yōu)選為6m。第二區(qū)段200的長(zhǎng)度700與在第一中線410和第二中線510之間的距離的比為2 至4，并且優(yōu)選為3。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在第一直徑400及第二直徑500與第二區(qū)段200的長(zhǎng) 度700之間的比為0. 15至0. 35，并且尤其是0. 2670根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一直徑400 或者第二直徑500與角α的比可以在0.2到0.3之間并且尤其是0.229。借助根據(jù)本發(fā)明的S型管或者流體通道的構(gòu)型，可以在第一區(qū)段和第二區(qū)段之間 以及在第二區(qū)段和第三區(qū)段之間實(shí)現(xiàn)平滑的過渡。這是特別有利的，因?yàn)橛纱丝梢詼p少在 流體通道中的渦流。
權(quán)利要求
1.一種水力設(shè)備，具有構(gòu)建為S型管的流體通道(40)，所述流體通道具有第一區(qū)段、第二區(qū)段和第三區(qū)段 (100，200，300)，其中所述流體通道(40)在所述第一區(qū)段(100)中具有第一直徑(400)和 第一中線010)，并且在所述第三區(qū)段(300)中具有第二直徑(500)和第二中線(510)，其 中在所述第一中線和第二中線之間設(shè)置有距離(600)；在所述第一區(qū)段(100)中的渦輪葉片(10)以及在所述第三區(qū)段(300)中的通過軸 (20)與所述渦輪葉片(10)耦合的發(fā)電機(jī)(30)；其中所述流體通道GO)在所述第三區(qū)段(300)中在所述發(fā)電機(jī)(30)的區(qū)域中主要具 有鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力設(shè)備，其中所述第二區(qū)段O00)的長(zhǎng)度(700)與所述第 一中線及第二中線(410,510)之間的距離(600)的比為2到4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力設(shè)備，其中所述長(zhǎng)度(700)與所述距離(600)的比 為3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水力設(shè)備，其中在所述第三區(qū)段(300)中在所述流體 通道GO)的頂部的區(qū)域中設(shè)置有用于所述發(fā)電機(jī)(30)的基座(50)，并且所述基座優(yōu) 選構(gòu)建為鋼結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力設(shè)備，其中所述基座(50)構(gòu)建為使得能夠去除在所述第 三區(qū)段(300)中在流體通道00)中的動(dòng)水荷載。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的水力設(shè)備，所述水力設(shè)備在所述第一區(qū)段和 /或第三區(qū)段(100，300)上具有第一擴(kuò)寬部和/或第二擴(kuò)寬部(800，900)。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種水力設(shè)備，具有構(gòu)建為S型管的流體通道(40)，所述流體通道具有第一區(qū)段、第二區(qū)段和第三區(qū)段(100，200，300)。流體通道(40)在所述第一區(qū)段(100)中具有第一直徑(400)和第一中線(410)，并且在所述第三區(qū)段(300)中具有第二直徑(500)和第二中線(510)。在所述第一中線和第二中線之間設(shè)置有距離(600)。此外，水力設(shè)備具有在所述第一區(qū)段(100)中的渦輪葉片(10)以及在所述第三區(qū)段(300)中的通過軸(20)與所述渦輪葉片(10)耦合的發(fā)電機(jī)(30)。流體通道(40)在所述發(fā)電機(jī)(30)的區(qū)域中主要具有鋼。
文檔編號(hào)F03B13/08GK102144089SQ200980134498
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者羅爾夫·羅登 申請(qǐng)人:艾勞埃斯·烏本