專(zhuān)利名稱(chēng)：一種水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其包括一個(gè)中心旋轉(zhuǎn)的中央機(jī)體，其中還含有至少二條供液體流過(guò)的并連同中央機(jī)體旋轉(zhuǎn)的管道，從俯視圖上看每一條螺旋形的管道徑向上從中央機(jī)體上向外延伸。
背景技術(shù)：
水斗式水輪機(jī)是一種自由流射式水輪機(jī)，其效力較高。這種水輪機(jī)代表了當(dāng)今技術(shù)的水平，長(zhǎng)期以來(lái)為人們所熟悉。例如，專(zhuān)利發(fā)明EP2035690B1的描述示出了一種使用像從噴頭中產(chǎn)生的射流沖擊水斗式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪斗體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種上述類(lèi)型的水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)布置，這種結(jié)構(gòu)能加快水流 的流入，因而能廣生具有較聞效率的機(jī)械能的聞速水流。本發(fā)明的目標(biāo)解決方案提供了一種具有權(quán)利要求書(shū)所闡述特征的水輪機(jī)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明建議將水斗式水輪機(jī)分別布置在旋轉(zhuǎn)總成的各個(gè)螺旋形管道的末端區(qū)域的前部，從而使水輪機(jī)受到管道中射出的水流沖擊。因此，水斗式水輪機(jī)連同整個(gè)旋轉(zhuǎn)總成旋轉(zhuǎn)。每條螺旋形管道分別屬于這種水斗式水輪機(jī)的附加裝置。例如，只設(shè)置沿各條螺旋形流道從中央機(jī)體伸出的管道，然后將它們的出口端彼此按180°的周長(zhǎng)距離間隔布置。各條管道末端的距離保持均等是十分重要的，這樣可避免結(jié)構(gòu)的不平衡。這樣做的好處是，對(duì)二條以上的管道，例如分別按相等的圓周間距布置三條、四條、五條、六條、七條或八條這樣的螺旋形管道，從而形成相應(yīng)數(shù)量的水斗式水輪機(jī)。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，各個(gè)螺旋形繞曲的、從中央機(jī)體伸出的管道在其橫截面徑向上由內(nèi)向外逐漸變小。因此，這可進(jìn)一步使水流流動(dòng)加速，水在其流出端以高速流出，然后分別沖擊到水斗式水輪機(jī)上，使其旋轉(zhuǎn)。因此，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)布置使得中央機(jī)體、與中央機(jī)體相連的并從中央機(jī)體伸出的螺旋形管道以及分別從出口端安裝的水斗式水輪機(jī)通過(guò)中央機(jī)體繞中心軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。管道內(nèi)的水在離心力作用下加速，然后隨速度的加快流入管道內(nèi)，并在徑向上由內(nèi)向外流到各個(gè)出口端。水斗式水輪機(jī)以不太大的間距設(shè)在各管道的出口端前部，從而使用水射流的全部能量沖擊水輪機(jī)并使其轉(zhuǎn)動(dòng)。由于采用中央機(jī)體的整體結(jié)構(gòu)布置，使螺旋形管道及水斗式水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案的構(gòu)成，水斗式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪依靠旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的機(jī)械能在本發(fā)明提出的旋轉(zhuǎn)總成中并非直接轉(zhuǎn)換成電能，而是首先通過(guò)中間連接的液壓裝置提供管路系統(tǒng)的油壓。該油壓通過(guò)液壓軟管傳送到固定的并不轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域，在此再通過(guò)中間連接的機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電的發(fā)電機(jī)。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案，至少有一臺(tái)水斗式水輪機(jī)連接了一臺(tái)油泵裝置，按此方式，這種在設(shè)備的旋轉(zhuǎn)區(qū)產(chǎn)生的油壓將被傳送到非旋轉(zhuǎn)區(qū)，在非旋轉(zhuǎn)區(qū)域通過(guò)另外的油泵裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其中，將油泵裝置的無(wú)壓力側(cè)的液壓油返回到與油泵裝置的輸入側(cè)連接的、位于旋轉(zhuǎn)區(qū)的儲(chǔ)油箱內(nèi)，所述油泵裝置屬于水斗式水輪機(jī)的附加裝置。水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)區(qū)到非旋轉(zhuǎn)區(qū)之間的液壓油軟管的密封件可使用大家熟悉的方式，例如使用陶瓷墊片作為密封件。優(yōu)選的方案是，至少有一臺(tái)油泵裝置與水斗式水輪機(jī)連接，其可是一臺(tái)由水斗式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪泵。因此，水斗式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)力矩會(huì)傳遞到齒輪泵上，它會(huì)形成液壓管系統(tǒng)內(nèi)的油壓，然后在油泵裝置的旋轉(zhuǎn)區(qū)外部，例如再通過(guò)設(shè)置的其它齒輪泵，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸。從屬權(quán)利要求中描述的特征涉及本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的解決方案。以下內(nèi)容詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖I為本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施方案中的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)布置的示意圖；圖2為本發(fā)明所提出的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)布置的螺旋形管道的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的裝置的部件示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的裝置的部件放大的示意圖。附圖中主要組件名稱(chēng)說(shuō)明4回油管5中央機(jī)體6 管路7 軸8 軸承9增壓室10 管道11 管道12內(nèi)開(kāi)孔13 箭頭14徑向外端15水斗式水輪機(jī)16外開(kāi)孔17中心軸18液壓油管19齒輪泵20液壓油管21從動(dòng)輪22發(fā)電機(jī)23儲(chǔ)油箱24輸油管25密封墊
26密封墊27回油管28 空腔29固定區(qū)30液壓油管
具體實(shí)施例方式首先參照?qǐng)D1，以圖例說(shuō)明本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)水輪機(jī)結(jié)構(gòu)和螺旋形管道。在圖I所示的側(cè)視圖中，只有二條螺旋形管道10、11可看到全貌。這些被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的中央機(jī)體5的呈螺旋形向外伸出的管道(見(jiàn)圖2)在旋轉(zhuǎn)的徑向上的由內(nèi)向外管徑逐漸變小。在該裝置的中心區(qū)域?yàn)槌兜墓艿?0、11，在其端部分別制成一個(gè)內(nèi)開(kāi)孔12，經(jīng)過(guò)該開(kāi)孔使水流入(在此未作詳細(xì)的示出)并進(jìn)入管道內(nèi)，然后按箭頭13方向順著螺旋形流道徑向的向外流動(dòng)。每條管道10、11在其徑向的外端14同樣各設(shè)有一開(kāi)孔，從而可使水在高壓力和高速度下射出。從原理上講，類(lèi)似于經(jīng)過(guò)噴嘴以高速射流將水噴射出。在每條管道的徑向外端的開(kāi)孔前部以較小的間距設(shè)置水斗式水輪機(jī)15，水輪機(jī)應(yīng)這樣布置，使得從管道中射出的射流以高沖擊力沖擊水輪機(jī)，從而使水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪或者渦輪葉片受到水流的沖擊，使其旋轉(zhuǎn)。水斗式水輪機(jī)的圖示僅為示意圖。水推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，然后流出，例如流入到水庫(kù)、靜止的或流動(dòng)的江河或類(lèi)似的水域。水輪機(jī)的布置可以是二條以上的管道，例如4條，呈螺旋形向外伸出，如圖2所示， 或者是6條或者8條這樣的管道。從圖2的俯視圖可以看出管道的螺旋形的、在旋轉(zhuǎn)徑向上的由內(nèi)向外的走向，其中，還可以看出設(shè)置在管道的徑向外端前部的水斗式水輪機(jī)的各個(gè)位置及管道的外開(kāi)孔16。含有數(shù)個(gè)管道10、11的整體結(jié)構(gòu)布置以及布置在徑向外部區(qū)域的水斗式水輪機(jī)借助于合適的驅(qū)動(dòng)裝置繞中心軸17垂直于工作面轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2所示。由于圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，管道結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)使流入開(kāi)孔12的水在離心力作用下在旋轉(zhuǎn)徑向上向外流動(dòng)，從而得到加速。從管道橫截面上看，采用在徑向上由內(nèi)向外管徑逐漸變小的管道10、11，可以使管道內(nèi)的水流速進(jìn)一步加快，而且可以相當(dāng)快的流速?gòu)耐饪?6中流出，沖擊水斗式水輪機(jī)15。接下來(lái)參考圖3，進(jìn)一步說(shuō)明該裝置的工作原理，說(shuō)明裝置如何將吸收的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。圖3示出了連同中央機(jī)體5旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)總成及固定區(qū)(非旋轉(zhuǎn)區(qū))。例如，旋轉(zhuǎn)區(qū)通過(guò)相應(yīng)的軸承圍繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)布置的水斗式水輪機(jī)(在此未示出)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，比如驅(qū)動(dòng)水斗式水輪機(jī)的齒輪泵齒輪。因此，該裝置還設(shè)有油壓系統(tǒng)，通過(guò)加壓將液壓油經(jīng)液壓油管18輸送到具有一從動(dòng)輪21的齒輪泵19，從動(dòng)輪21進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)22的轉(zhuǎn)子軸。最初來(lái)自裝置的非旋轉(zhuǎn)區(qū)的無(wú)壓力液壓油通過(guò)液壓管20輸送返回給儲(chǔ)油箱23，裝置的非旋轉(zhuǎn)區(qū)通過(guò)合適的密封件與裝置的旋轉(zhuǎn)區(qū)連接。在該運(yùn)行方式下，無(wú)壓力油可通過(guò)回油管4返回，得到重復(fù)使用，也就是說(shuō)，油可循環(huán)輸送，并且可作為加壓的液壓油通過(guò)管路6重新送到裝置的壓力側(cè)。此外，進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可在圖4中看出，剖面圖的按比例放大示出了該裝置的下部中心區(qū)域，在該處裝置朝下連接如圖I所示的旋轉(zhuǎn)的中央機(jī)體5的區(qū)域，管道呈螺旋形從該區(qū)域向外伸出。圖4可看出旋轉(zhuǎn)軸7，其通過(guò)置于它的下端的軸承8轉(zhuǎn)動(dòng)。該旋轉(zhuǎn)軸7連同圖I所示的中央機(jī)體5轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸7在正中穿過(guò)增壓室9，增壓室9容納作為增壓的液壓油的油量，液壓油經(jīng)過(guò)輸油管24在增壓后流入到增壓室9中。在增壓室9的上端設(shè)有成對(duì)的且互相平行安放的陶瓷密封墊25、26，構(gòu)成的密封結(jié)構(gòu)能夠密封增壓室9以及用于輸油和排油的液壓油管18、20，從而使增壓室9能夠連同中央機(jī)體5旋轉(zhuǎn)，但緊靠在增壓室上方并相鄰的區(qū)域29是固定(即不旋轉(zhuǎn))的。因此可以看出，輸油及排油的液壓油管是從裝置的旋轉(zhuǎn)部分連通到固定的部分，反之亦然。 經(jīng)輸油管24輸入到增壓室9內(nèi)的液壓油離開(kāi)增壓室9后，向上流經(jīng)液壓油管30，然后在那里被輸送給與發(fā)電機(jī)協(xié)同作用的齒輪傳動(dòng)裝置。此外，對(duì)應(yīng)的回油管27將無(wú)壓力的液壓油從空腔28返回到齒輪泵或類(lèi)似裝置的入口側(cè)(在此未示出)，該齒輪泵又再次在水
斗式水輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生油壓。
權(quán)利要求
1.一種水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，包括一中心旋轉(zhuǎn)的中央機(jī)體(5)，以及至少二條液體流經(jīng)的并連同中央機(jī)體(5)旋轉(zhuǎn)的管道(10、11)，從俯視圖看，各條呈螺旋形的管道(10、11)在徑向上從中央機(jī)體(5)上向外延伸,構(gòu)成一旋轉(zhuǎn)總成,其特征在于所述旋轉(zhuǎn)總成的各條螺旋形管道(10、11)的末端區(qū)前部分別設(shè)有水斗式水輪機(jī)(15)，使從管道(10、11)射出的射流，尤其是水流，沖擊所述水輪機(jī)(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于各條呈螺旋形的并從中央機(jī)體(5)伸出的管道(10、11)的橫截面在徑向上由內(nèi)向外逐漸變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于水斗式水輪機(jī)(15)分別按不太大的間距設(shè)置在各螺旋形管道(10、11)的出口端(14)前部，從而使水射流沖擊水斗式水輪機(jī)(15)，使之轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于水斗式水輪機(jī)(15)的轉(zhuǎn)輪依靠旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的機(jī)械能在旋轉(zhuǎn)總成中并非直接轉(zhuǎn)換成電能，而是首先通過(guò)中間連接的液壓裝置提供管路系統(tǒng)的油壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于至少有一臺(tái)水斗式水輪機(jī)(15)與一油泵裝置相連接，按此工作方式，在設(shè)備的的旋轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的加壓液壓油被輸送到設(shè)備的非旋轉(zhuǎn)區(qū)，在非旋轉(zhuǎn)區(qū)通過(guò)另一油泵裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(22)，其中，將油泵裝置的無(wú)壓側(cè)的液壓油返回到位于旋轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)油箱(23)內(nèi)，所述儲(chǔ)油箱(23)與油泵裝置的輸入側(cè)連接，所述油泵裝置屬水斗式水輪機(jī)(15)的附加裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于從設(shè)備的旋轉(zhuǎn)區(qū)接入到非旋轉(zhuǎn)區(qū)的各液壓油軟管的接口之間采用陶瓷密封件(25、26)實(shí)現(xiàn)密封連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的水輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于至少一臺(tái)與水斗式水輪機(jī)(15)相連接的油泵裝置包括一由水斗式水輪機(jī)(15)驅(qū)動(dòng)的齒輪泵(19)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的水輪輪機(jī)的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于包括至少一臺(tái)設(shè)置在設(shè)備的非旋轉(zhuǎn)區(qū)的齒輪泵(19)，以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(22)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)布置，其包括一個(gè)中心旋轉(zhuǎn)的中央機(jī)體(5)，其還含有至少二條液體流過(guò)的并連同中央機(jī)體(5)旋轉(zhuǎn)的管道(10、11)，從俯視圖看各具有螺旋形結(jié)構(gòu)的管道(10、11)在徑向上向外延伸。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)，水斗式水輪機(jī)(15)分別布置在各個(gè)旋轉(zhuǎn)的螺旋形管道(10、11)的末端區(qū)域的前部，使水輪機(jī)(15)受到管道(10、11)中射出的水流的沖擊。通過(guò)水斗式水輪機(jī)(15)的轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的機(jī)械能在旋轉(zhuǎn)總成并非直接轉(zhuǎn)換成電能，而是通過(guò)中間連接的液壓裝置提供管路系統(tǒng)的油壓完成。
文檔編號(hào)F03B1/00GK102889163SQ20121018392
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者V·米拉卡 申請(qǐng)人:V·米拉卡, I·艾格