專利名稱：雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種將有壓水流蘊(yùn)涵能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的裝置，具體地說是一種雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)。
背景技術(shù)：
在石化、冶煉等大型、特大型企業(yè)，大都使用循環(huán)水式冷卻塔以降低溫度，由于種種原因，為冷卻塔提供循環(huán)水的水泵大都留有足夠多的揚(yáng)程余量，利用這個(gè)余量設(shè)計(jì)的水輪機(jī)的功率，足以替代冷卻塔拖動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)以達(dá)到節(jié)能的目的。
冷卻塔內(nèi)部空間狹小，因此拖動(dòng)風(fēng)機(jī)的水輪機(jī)應(yīng)盡可能的小巧、高效。根據(jù)冷卻塔循環(huán)水提供的流量、轉(zhuǎn)速和富裕水頭，其折算成水輪機(jī)的單位比轉(zhuǎn)速在50 60之間，根據(jù)常規(guī)水輪機(jī)型譜，與如此低的比轉(zhuǎn)速相適應(yīng)的水輪機(jī)機(jī)型應(yīng)該在沖擊式和混流式之間選型，但由于工作于此種情況下的水輪機(jī)的尾水出口為有壓出水，而沖擊式水輪機(jī)在有壓尾水的工作環(huán)境下，其效率太低(一般不高于75% )其軸功率無法滿足要求，還要布置噴嘴， 占用很大的水平空間，直接影響冷卻塔的通風(fēng)效果，進(jìn)而影響冷卻塔的冷卻效果；混流式水輪機(jī)通過特種設(shè)計(jì)雖然在效率上能滿足要求，但由于混流式的蝸殼同樣也要占用很大的水平空間，同樣也影響冷卻塔的冷卻效果。為保證冷卻塔的通風(fēng)順暢，需要選擇水平尺寸較小的貫流式水輪機(jī)組。
常規(guī)貫流式水輪機(jī)組的單位比轉(zhuǎn)速一般都大于600，而需要設(shè)計(jì)的這種水輪機(jī)的單位比轉(zhuǎn)速卻在50左右，因此需要設(shè)計(jì)一種特殊形式的、超低比轉(zhuǎn)速的貫流式水輪機(jī)。
因而設(shè)計(jì)出這種雙級(jí)做功的超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，其主軸與冷卻塔的冷卻風(fēng)機(jī)直接相聯(lián)，以保證冷卻塔的安全運(yùn)行，并達(dá)到節(jié)能的目的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小巧、高效的雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)。本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
本裝置利用流體機(jī)械、流體力學(xué)等理論制作的、利用冷卻塔循環(huán)水富裕水頭(揚(yáng)程)設(shè)計(jì)的、由第一導(dǎo)葉室、第一轉(zhuǎn)輪室、第二導(dǎo)葉室、第二轉(zhuǎn)輪室、尾水管、旋轉(zhuǎn)軸和鎖緊螺母七部分組成的一種新型雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)。
一種雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，包括第一導(dǎo)葉室(I)、第一轉(zhuǎn)輪室(2)、第二導(dǎo)葉室(3)、第二轉(zhuǎn)輪室(4)、尾水管(5)、旋轉(zhuǎn)軸(6)和鎖緊螺母(7)七部分構(gòu)成，第一導(dǎo)葉室(I)包括第一導(dǎo)葉室外殼(12)、第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)、第一導(dǎo)葉室軸承(10)、第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)、第一導(dǎo)葉室軸承壓墊(11)、第一導(dǎo)葉室軸承槽(13)組成，其中第一導(dǎo)葉室外殼(12)和第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)通過第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)焊接成一個(gè)整體，形成流道； 第一導(dǎo)葉室軸承(10)以緊配合方式安裝在第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)內(nèi)的第一導(dǎo)葉室軸承槽(13)中，通過第一導(dǎo)葉室軸承壓墊(11)固定住第一導(dǎo)葉室軸承(10)，第一轉(zhuǎn)輪室(2)包括第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)、第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)和第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)組成,第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)焊接在第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)上，第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)通過鍵連接在旋轉(zhuǎn)軸(6) 上，第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)與第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)之間各自獨(dú)立有著微小縫隙；第二導(dǎo)葉室(3)包括第二導(dǎo)葉室外殼(17)、第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)、第二導(dǎo)葉室軸承(21)、第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)、第二導(dǎo)葉室軸承壓墊(22)、第二導(dǎo)葉室軸承槽(20)組成，其中第二導(dǎo)葉室外殼(17)和第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)通過第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)焊接成一個(gè)整體，形成流道；第二導(dǎo)葉室軸承(21)以緊配合方式安裝在第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)內(nèi)的第二導(dǎo)葉室軸承槽(20)中，通過第二導(dǎo)葉室軸承壓墊(22)固定住第二導(dǎo)葉室軸承(21)，第二轉(zhuǎn)輪室(4) 包括第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)、第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)和第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)組成，第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)焊接在第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)上，第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)通過鍵連接在旋轉(zhuǎn)軸(6) 上，第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)與第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)之間各自獨(dú)立有著微小縫隙。尾水管(5) 是一個(gè)獨(dú)立的圓錐型外殼，和第二轉(zhuǎn)輪室(4)中的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)通過螺栓連接在一起，旋轉(zhuǎn)軸(6)由與第一導(dǎo)葉室(I)中的第一導(dǎo)葉室軸承(10)相連的第一軸承段(26)、與第一轉(zhuǎn)輪室(2)的第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)通過鍵連接的第一槳葉段(27)、與第二導(dǎo)葉室(3) 中的第二導(dǎo)葉室軸承(21)相連的第二軸承段(28)、與第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室槳葉 (25)通過鍵連接的第二槳葉段(29)、與鎖緊螺母(7)相連的螺紋段(30)和正常段(31)組成，鎖緊螺母(7)安裝在旋轉(zhuǎn)軸￠)的螺紋段(30)上，與第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)壓緊，上述的第一導(dǎo)葉室(I)的第一導(dǎo)葉室外殼(12)、第一轉(zhuǎn)輪室(2)的第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)、第二導(dǎo)葉室(3)的第二導(dǎo)葉室外殼(17)與第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)均設(shè)有法蘭，分別通過螺栓相連，第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)與尾水管(5)一端也均設(shè)有法蘭，并通過螺栓相連，從而將整個(gè)外殼連接成紡錘形。
上述的第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)是一種三維扭曲的翼型，位于第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐⑶ 處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)263毫米，翼型相對(duì)厚度9. 51 %，翼型相對(duì)彎度19. 01 %，翼型入口安裝角85° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角11° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為46毫米、短軸為25毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，位于第一導(dǎo)葉室外殼(12)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)309. 77毫米，翼型相對(duì)厚度9. 15%，翼型相對(duì)彎度20. 01%，翼型入口安裝角90° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角11° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為50毫米、短軸為28. 14毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)的前緣翼展寬度為101. 81毫米,后緣翼展寬度為83. 98毫米,第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9) 前緣的安裝內(nèi)直徑為578. 9毫米，后緣的安裝內(nèi)直徑為730毫米；前緣的安裝外直徑為768 毫米，后緣的安裝外直徑為895. 8毫米，一周采用18片第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)均勻布置。
上述的第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)是一種二維扭曲翼型，位于第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)308. 83毫米，翼型相對(duì)厚度19. 58 %，翼型相對(duì)彎度38. 6 %，翼型入口安裝角21° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角-29. 5° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為14. 5毫米、短軸為9毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，位于第一導(dǎo)葉室外殼(12)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)340. 6毫米，翼型相對(duì)厚度17. 23%，翼型相對(duì)彎度38. 97%，翼型入口安裝角22.9° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角-23. 4° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為14. 5毫米、短軸為9毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)的前緣翼展寬度為84毫米，后緣寬度為93. 47毫米，第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16) 前緣的安裝內(nèi)直徑為730. 27毫米，后緣的安裝內(nèi)直徑為704. 4毫米；前緣的安裝外直徑為 896. 11毫米，后緣的安裝外直徑為896. 11毫米，一周采用14片第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)均勻布置。
上述的第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)是一種三維扭曲的翼型，位于第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)177. 29毫米，翼型相對(duì)厚度14. 05%，翼型相對(duì)彎度22. 17%, 翼型入口安裝角-82° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角 16° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為36. 28毫米、短軸為24. 26毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣。位于第二導(dǎo)葉室外殼(17)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)229. 25毫米，翼型相對(duì)厚度11. 83%，翼型相對(duì)彎度21. 54%，翼型入口安裝角90° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角13. 5° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣米用長(zhǎng)軸為36. 4暈米、短軸為27. 12暈米的部分橢圓， 翼型后緣為尖緣，第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)的前緣翼展寬度為97. 64毫米,后緣翼展寬度為 106. 93毫米，第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)前緣的安裝內(nèi)直徑為703. 92毫米，后緣的安裝內(nèi)直徑為 615. 92毫米；前緣的安裝外直徑為895. 78毫米，后緣的安裝外直徑為815. 04毫米，一周采用14片第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)均勻布置。
上述的第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)是一種三維扭曲翼型，位于第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)269. 12毫米，翼型相對(duì)厚度14. 46%，翼型相對(duì)彎度21. 67%，翼型入口安裝角29° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角-66° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為42毫米、短軸為23毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，位于第一導(dǎo)葉室外殼(23)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)311. 34毫米，翼型相對(duì)厚度15. 04%，翼型相對(duì)彎度25. 79%，翼型入口安裝角21° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型出口安裝角-50. 5° (與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向夾角)，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為42. 5毫米、短軸為23. 17毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)的前緣翼展寬度為106. 93毫米，后緣寬度為130. 73毫米，第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)前緣的安裝內(nèi)直徑為615. 29毫米，后緣的安裝內(nèi)直徑為280. 66毫米；前緣的安裝外直徑為814. 39毫米，后緣的安裝外直徑為487. 85毫米，一周采用12片第二轉(zhuǎn)輪室槳葉 (25)均勻布置。
本發(fā)明水輪機(jī)的工作原理軸向低速流動(dòng)的有壓水流經(jīng)第一導(dǎo)葉室(I)的導(dǎo)葉(9)的噴嘴效應(yīng)，將速度提高，并產(chǎn)生沿著圓周方向的分量，使得水流在導(dǎo)葉(9)的出口產(chǎn)生足夠的環(huán)量，流出導(dǎo)葉(9)的水流切向進(jìn)入第一轉(zhuǎn)輪室(2)旋轉(zhuǎn)著的槳葉(16)，在三維扭曲的槳葉(16)中，改變流速方向和大小，完成能量的第一次轉(zhuǎn)換；從槳葉(16)中流出的水流，再一次切向進(jìn)入第二導(dǎo)葉室(3)的導(dǎo)葉(18)，再次加速和改變流向，產(chǎn)生足夠的環(huán)量， 然后再一次切向進(jìn)入第二轉(zhuǎn)輪室(4)旋轉(zhuǎn)著的槳葉(25)，再一次完成做功的過程，從槳葉 (25)出來的水流流向?yàn)檩S向，以一定的流速進(jìn)入尾水管(5)，尾水管(5)是一個(gè)喇叭型的擴(kuò)散管，軸向流速的水流在尾水管(5)內(nèi)將速度降下來，將水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能，充分利用水流的能量以提高水輪機(jī)的效率。第一轉(zhuǎn)輪室(2)的槳葉(16)、第二轉(zhuǎn)輪室(4)的槳葉(25)分別通過輪轂(15)、輪轂(24)分別通過鍵，將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能傳遞給旋轉(zhuǎn)軸￠)，完成機(jī)械能的輸出。
本發(fā)明的雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)與現(xiàn)有貫流式水輪機(jī)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明采用雙級(jí)做功的方式，大大降低了現(xiàn)有貫流式水輪機(jī)在同等條件下，為達(dá)到同樣效率所需要的高轉(zhuǎn)速，以做到與低速的冷卻風(fēng)機(jī)直聯(lián)；本發(fā)明所選用貫流式的外型，省去了軸流式水輪機(jī)所配備的蝸殼，其徑向尺寸大大減小，有利于其在狹小的冷卻塔內(nèi)的安裝要求; 本發(fā)明的雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)的工況較為單一，因而只采用了固定導(dǎo)葉，大大縮短了軸向尺寸，并簡(jiǎn)化了水輪機(jī)的復(fù)雜程度，降低了制作成本。本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際的水流條件和冷卻風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，完美完成與之直聯(lián)的水輪機(jī)的高效率，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。


圖I-雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2-第一導(dǎo)葉室結(jié)構(gòu)示意圖
圖3-第一轉(zhuǎn)輪室結(jié)構(gòu)示意圖
圖4-第二導(dǎo)葉室結(jié)構(gòu)示意圖
圖5-第二轉(zhuǎn)輪室結(jié)構(gòu)示意圖
圖6-尾水管結(jié)構(gòu)示意圖
圖7-旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖
圖8-鎖緊螺母結(jié)構(gòu)示意圖
圖9-第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)葉形斷面結(jié)構(gòu)示意圖
圖10-第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)葉形斷面結(jié)構(gòu)示意圖
圖11-第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)葉形斷面結(jié)構(gòu)示意圖
圖12-第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)葉形斷面結(jié)構(gòu)示意圖
附圖標(biāo)記
I-第一導(dǎo)葉室
2-第一轉(zhuǎn)輪室
3-第二導(dǎo)葉室
4-第二轉(zhuǎn)輪室
5-尾水管
6-旋轉(zhuǎn)軸
7-鎖緊螺母
8-第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐
9-第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉
10-第一導(dǎo)葉室軸承
11-第一導(dǎo)葉室軸承壓墊
12-第一導(dǎo)葉室外殼
13-第一導(dǎo)葉室軸承槽
14-第一轉(zhuǎn)輪室外殼
15-第一轉(zhuǎn)輪室輪轂
16-第一轉(zhuǎn)輪室槳葉
17-第二導(dǎo)葉室外殼
18-第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉
19-第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐
20-第二導(dǎo)葉室軸承槽
21-第二導(dǎo)葉室軸承
22-第二導(dǎo)葉室軸承壓墊
23-第二轉(zhuǎn)輪室外殼
24-第二轉(zhuǎn)輪室輪轂
25-第二轉(zhuǎn)輪室槳葉
26-旋轉(zhuǎn)軸(6)的第一軸承段
27-旋轉(zhuǎn)軸(6)的第--槳葉段
28-旋轉(zhuǎn)軸(6)的第二二軸承段
29-旋轉(zhuǎn)軸(6)的第二二槳葉段
30-螺紋段
31-正常段
具體實(shí)施例方式
針對(duì)于3000噸每小時(shí)、13米水頭、轉(zhuǎn)速136轉(zhuǎn)每分鐘的循環(huán)水冷卻塔設(shè)計(jì)的雙擊貫流式超低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，其效率達(dá)到85%以上，完全滿足與之直聯(lián)的冷卻風(fēng)機(jī)所需要的功率要求。
本水輪機(jī)的外型像一個(gè)紡錘型，圖2的第一導(dǎo)葉室外殼(12)，采用厚度為IOmm的標(biāo)準(zhǔn)碳素鋼卷成一個(gè)上端開口內(nèi)直徑580mm、下端開口內(nèi)直徑895. 78mm的類圓臺(tái)型筒,高度409mm,兩端分別焊接各開有12個(gè)20mm的螺栓光孔的法蘭,通過12個(gè)20mm的螺栓, 將上端口法蘭與引水管法蘭連接，通過12個(gè)0 20mm的螺栓，將下端口法蘭與圖3的第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)的上端口法蘭連接。圖3的第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)也采用厚度IOmm的標(biāo)準(zhǔn)碳素鋼卷成一個(gè)上、下端開口內(nèi)直徑為896. 11mm，高度為342. 48mm的鼓型圓筒，兩端分別焊接各開有12個(gè)20mm的螺栓光孔的法蘭，下端口法蘭通過12個(gè)20mm的螺栓與圖4的第二導(dǎo)葉室外殼(17)的上端口法蘭連接。圖4的第二導(dǎo)葉室外殼(17)，采用厚度為IOmm的標(biāo)準(zhǔn)碳素鋼卷成一個(gè)上端開口內(nèi)直徑895. 78mm、下端開口內(nèi)直徑815. 04mm的類圓臺(tái)型筒, 高度164. 21mm,兩端分別焊接各開有12個(gè)小20mm的螺栓光孔的法蘭，通過12個(gè)小20mm的螺栓，將下端口法蘭與圖5的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)的上端口法蘭連接。圖5的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23),采用厚度為IOmm的標(biāo)準(zhǔn)碳素鋼卷成一個(gè)上端開口內(nèi)直徑814. 39mm、下端開口內(nèi)直徑466. 87mm的類圓臺(tái)型筒，高度331. 69mm，兩端分別焊接各開有12個(gè)小20mm的螺栓光孔的法蘭，通過12個(gè)的螺栓，將下端口法蘭與圖6的尾水管法蘭連接。
本水輪機(jī)的第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)、第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)、第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)、第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)和圖7的鎖緊螺母組成一個(gè)類似“水滴”的結(jié)構(gòu)，均采用鑄鋼件， 經(jīng)切削加工而成。圖2的第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)，中間開有第一導(dǎo)葉室軸承槽(13)，與安裝于旋轉(zhuǎn)軸(6)的第一軸承段(26)的第一導(dǎo)葉室軸承(10)緊密配合安裝于內(nèi)，通過6個(gè)小8_的螺栓將第一導(dǎo)葉室軸承壓墊(11)固定住，并止水；外部與18個(gè)圖9的第一導(dǎo)葉室CN 102536590 A導(dǎo)葉(9)的一端焊接在一起，圖9的第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)的另一端與第一導(dǎo)葉室外殼(12) 焊接在一起。第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)通過鍵與旋轉(zhuǎn)軸(6)的第一槳葉段(27)緊密配合安裝在一起，第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)與14個(gè)圖10的第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)焊接在一起。第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)中間也開有第二導(dǎo)葉室軸承槽(20)，與安裝于旋轉(zhuǎn)軸(6)的第二軸承段(28)的第二導(dǎo)葉室軸承(21)緊密配合安裝于內(nèi)，通過6個(gè)0 8_的螺栓將第二導(dǎo)葉室軸承壓墊(22)固定住，并止水；外部與14個(gè)圖11的第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)的一端焊接在一起， 圖11的第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)的另一端與第二導(dǎo)葉室外殼(17)焊接在一起。第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)通過鍵與旋轉(zhuǎn)軸￠)的第二槳葉段(29)緊密配合，并通過位于旋轉(zhuǎn)軸￠)的螺紋段(30)的圖8的鎖緊螺母安裝在一起；第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)與12個(gè)圖12的第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)焊接在一起。
權(quán)利要求
1.一種雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，其特征在于該水輪機(jī)包括第一導(dǎo)葉室(I)、第一轉(zhuǎn)輪室(2)、第二導(dǎo)葉室(3)、第二轉(zhuǎn)輪室(4)、尾水管(5)、旋轉(zhuǎn)軸(6)和鎖緊螺母(7)七部分構(gòu)成，第一導(dǎo)葉室(I)包括第一導(dǎo)葉室外殼(12)、第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)、第一導(dǎo)葉室軸承(10)、第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)、第一導(dǎo)葉室軸承壓墊(11)、第一導(dǎo)葉室軸承槽(13)組成， 其中第一導(dǎo)葉室外殼(12)和第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)通過第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)焊接成一個(gè)整體，形成流道，第一導(dǎo)葉室軸承(10)以緊配合方式安裝在第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)內(nèi)的第一導(dǎo)葉室軸承槽(13)中，通過第一導(dǎo)葉室軸承壓墊(11)固定住第一導(dǎo)葉室軸承(10);第一轉(zhuǎn)輪室(2)包括第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)、第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)和第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)組成， 第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)焊接在第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)上，第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)通過鍵連接在旋轉(zhuǎn)軸(6)上，第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)與第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)之間各自獨(dú)立有著微小縫隙； 第二導(dǎo)葉室(3)包括第二導(dǎo)葉室外殼(17)、第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)、第二導(dǎo)葉室軸承(21)、第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)、第二導(dǎo)葉室軸承壓墊(22)、第二導(dǎo)葉室軸承槽(20)組成,其中第二導(dǎo)葉室外殼(17)和第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)通過第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)焊接成一個(gè)整體，形成流道，第二導(dǎo)葉室軸承(21)以緊配合方式安裝在第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)內(nèi)的第二導(dǎo)葉室軸承槽(20)中，通過第二導(dǎo)葉室軸承壓墊(22)固定住第二導(dǎo)葉室軸承(21);第二轉(zhuǎn)輪室(4)包括第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)、第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)和第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)組成，第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)焊接在第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)上，第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)通過鍵連接在旋轉(zhuǎn)軸(6)上，第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)與第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)之間各自獨(dú)立有著微小縫隙，尾水管(5)是一個(gè)獨(dú)立的圓錐型外殼，和第二轉(zhuǎn)輪室(4)中的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)通過螺栓連接在一起，旋轉(zhuǎn)軸(6)由與第一導(dǎo)葉室(I)中的第一導(dǎo)葉室軸承(10)相連的第一軸承段(26)、 與第一轉(zhuǎn)輪室(2)的第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)通過鍵連接的第一槳葉段(27)、與第二導(dǎo)葉室(3)中的第二導(dǎo)葉室軸承(21)相連的第二軸承段(28)、與第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)通過鍵連接的第二槳葉段(29)、與鎖緊螺母(7)相連的螺紋段(30)和正常段(31) 組成，鎖緊螺母(7)安裝在旋轉(zhuǎn)軸(6)的螺紋段(30)上，與第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)壓緊；其中所述的第一導(dǎo)葉室(I)的第一導(dǎo)葉室外殼(12)、第一轉(zhuǎn)輪室(2)的第一轉(zhuǎn)輪室外殼(14)、第二導(dǎo)葉室(3)的第二導(dǎo)葉室外殼(17)與第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)均設(shè)有法蘭，分別通過螺栓相連，第二轉(zhuǎn)輪室(4)的第二轉(zhuǎn)輪室外殼(23)與尾水管(5)—端也均設(shè)有法蘭，并通過螺栓相連，從而將整個(gè)外殼連接成紡錘形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，其特征在于所述的第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)是一種三維扭曲的翼型，位于第一導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(8)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)263 毫米，翼型相對(duì)厚度9. 51%，翼型相對(duì)彎度19. 01 %，翼型入口安裝角85°，指與水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和水流的軸線方向的夾角，翼型出口安裝角11°，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為46毫米、短軸為25毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，位于第一導(dǎo)葉室外殼(12)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng) 309. 77毫米，翼型相對(duì)厚度9. 15%，翼型相對(duì)彎度20. 01%,翼型入口安裝角90°，翼型出口安裝角11°，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為50毫米、短軸為28. 14毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣；第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)的前緣翼展寬度為101. 81毫米,后緣翼展寬度為83. 98毫米,第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)前緣的安裝內(nèi)直徑為578. 9毫米，后緣的安裝內(nèi)直徑為730毫米；前緣的安裝外直徑為768毫米，后緣的安裝外直徑為895. 8毫米，一周采用18片第一導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(9)均勻布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，其特征在于所述的第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)是一種二維扭曲翼型，位于第一轉(zhuǎn)輪室輪轂(15)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng) 308. 83毫米，翼型相對(duì)厚度19. 58%，翼型相對(duì)彎度38. 6%，翼型入口安裝角21°，翼型出口安裝角-29. 5°，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為14. 5毫米、短軸為9毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣， 位于第一導(dǎo)葉室外殼(12)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)340. 6毫米，翼型相對(duì)厚度17. 23%，翼型相對(duì)彎度38. 97%，翼型入口安裝角22. 9°，翼型出口安裝角-23. 4°，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為14. 5 毫米、短軸為9毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)的前緣翼展寬度為 84毫米，后緣寬度為93. 47毫米，第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)前緣的安裝內(nèi)直徑為730. 27毫米， 后緣的安裝內(nèi)直徑為704. 4毫米；前緣的安裝外直徑為896. 11毫米，后緣的安裝外直徑為 896. 11毫米，一周采用14片第一轉(zhuǎn)輪室槳葉(16)均勻布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，其特征在于所述的第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)是一種三維扭曲的翼型，位于第二導(dǎo)葉室導(dǎo)流錐(19)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng) 177. 29毫米，翼型相對(duì)厚度14. 05%，翼型相對(duì)彎度22. 17 %，翼型入口安裝角-82°，翼型出口安裝角16°,翼型前緣米用長(zhǎng)軸為36. 28暈米、短軸為24. 26暈米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣;位于第二導(dǎo)葉室外殼(17)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)229. 25毫米，翼型相對(duì)厚度11. 83%， 翼型相對(duì)彎度21. 54%，翼型入口安裝角90°，翼型出口安裝角13. 5°,翼型前緣采用長(zhǎng)軸為 36. 4毫米、短軸為27. 12毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣；第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)的前緣翼展寬度為97. 64毫米,后緣翼展寬度為106. 93毫米,第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)前緣的安裝內(nèi)直徑為703. 92毫米，后緣的安裝內(nèi)直徑為615. 92毫米； 前緣的安裝外直徑為895. 78毫米，后緣的安裝外直徑為815. 04毫米，一周采用14片第二導(dǎo)葉室導(dǎo)葉(18)均勻布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，其特征在于所述的第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)是一種三維扭曲翼型，位于第二轉(zhuǎn)輪室輪轂(24)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)269. 12 毫米，翼型相對(duì)厚度14. 46%，翼型相對(duì)彎度21. 67%，翼型入口安裝角29°，翼型出口安裝角_66°，翼型前緣采用長(zhǎng)軸為42毫米、短軸為23毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，位于第一導(dǎo)葉室外殼(23)處的翼型斷面，翼弦長(zhǎng)311. 34毫米，翼型相對(duì)厚度15. 04%，翼型相對(duì)彎度25. 79%，翼型入口安裝角21°，翼型出口安裝角-50. 5°,翼型前緣采用長(zhǎng)軸為42. 5毫米、 短軸為23. 17毫米的部分橢圓，翼型后緣為尖緣，第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)的前緣翼展寬度為 106. 93毫米，后緣寬度為130. 73毫米，第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)前緣的安裝內(nèi)直徑為615. 29 毫米，后緣的安裝內(nèi)直徑為280. 66毫米；前緣的安裝外直徑為814. 39毫米，后緣的安裝外直徑為487. 85毫米，一周采用12片第二轉(zhuǎn)輪室槳葉(25)均勻布置。
全文摘要
一種雙級(jí)超低比轉(zhuǎn)速貫流式水輪機(jī)，由第一導(dǎo)葉室、第一轉(zhuǎn)輪室、第二導(dǎo)葉室、第二轉(zhuǎn)輪室、尾水管和旋轉(zhuǎn)軸六部分組成，其中第一導(dǎo)葉室、第一轉(zhuǎn)輪室、第二導(dǎo)葉室、第二轉(zhuǎn)輪室和尾水管的外殼通過螺栓相連成一個(gè)整體。第一、第二導(dǎo)葉室的外殼與導(dǎo)葉的一端焊接在一起，另一端與導(dǎo)流錐焊接在一起，軸承安裝在導(dǎo)流堆內(nèi),提供旋轉(zhuǎn)軸的支撐；第一、第二轉(zhuǎn)輪室的槳葉焊接在輪轂上與通過鍵連接的轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)輪，與外殼形成轉(zhuǎn)輪室。有壓水體流過導(dǎo)葉區(qū)流道內(nèi)的固定于外殼上的導(dǎo)葉進(jìn)入轉(zhuǎn)輪區(qū)，沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪并帶動(dòng)軸系旋轉(zhuǎn)，將水流的能量轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。
文檔編號(hào)F03B3/12GK102536590SQ20121001518
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者周大慶, 屈晶鈺, 屈波, 楊春霞, 鄭源, 黃敏 申請(qǐng)人:河海大學(xué)