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一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪的制作方法

文檔序號:5205089閱讀:178來源:國知局
專利名稱:一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明提供一種水輪機(jī)葉輪,具體地說,提供一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪。
背景技術(shù)
水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械,它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。早在公元前100年前后,中國就出現(xiàn)了水輪機(jī)的雛形一水輪,用于提灌和驅(qū)動(dòng)糧食加工器械。現(xiàn)代水輪機(jī)則大多數(shù)安裝在水電站內(nèi),用來驅(qū) 動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在水電站中,上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī),推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大,水輪機(jī)的輸出功率也就越大。早期的沖擊式水輪機(jī)的水流在沖擊葉片時(shí),動(dòng)能損失很大,效率不高。水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪,受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn),工作過程中水流的壓力不變,主要是動(dòng)能的轉(zhuǎn)換;反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn),工作過程中水流的壓力能和動(dòng)能均有改變,但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。沖擊式水輪機(jī)按水流的流向可分為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類。斜擊式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與水斗式水輪機(jī)基本相同,只是射流方向有一個(gè)傾角,只用于小型機(jī)組。理論分析證明,當(dāng)水斗節(jié)圓處的圓周速度約為射流速度的一半時(shí),效率最高。這種水輪機(jī)在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),轉(zhuǎn)輪的進(jìn)水速度方向不變,加之這類水輪機(jī)都用于高水頭電站,水頭變化相對較小,速度變化不大,因而效率受負(fù)荷變化的影響較小,效率曲線比較平緩,最高效率超過91%。反擊式水輪機(jī)可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。在混流式水輪機(jī)中,水流徑向進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu),軸向流出轉(zhuǎn)輪;在軸流式水輪機(jī)中,水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉,軸向進(jìn)入和流出轉(zhuǎn)輪;在斜流式水輪機(jī)中,水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉而以傾斜于主軸某一角度的方向流進(jìn)轉(zhuǎn)輪,或以傾斜于主軸的方向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪;在貫流式水輪機(jī)中,水流沿軸向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪。軸流式、貫流式和斜流式水輪機(jī)按其結(jié)構(gòu)還可分為定槳式和轉(zhuǎn)槳式。定槳式的轉(zhuǎn)輪葉片是固定的;轉(zhuǎn)槳式的轉(zhuǎn)輪葉片可以在運(yùn)行中繞葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng),以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。各種類型的反擊式水輪機(jī)都設(shè)有進(jìn)水裝置,大、中型立軸反擊式水輪機(jī)的進(jìn)水裝置一般由蝸殼、固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉組成。蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。當(dāng)水頭在40米以下時(shí),水輪機(jī)的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)場澆注而成;水頭高于40米時(shí),則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼。在反擊式水輪機(jī)中,水流充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪流道,全部葉片同時(shí)受到水流的作用,所以在同樣的水頭下,轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。它們的最高效率也高于沖擊式水輪機(jī),但當(dāng)負(fù)荷變化時(shí),水輪機(jī)的效率受到不同程度的影響。反擊式水輪機(jī)都設(shè)有尾水管,其作用是回收轉(zhuǎn)輪出口處水流的動(dòng)能;把水流排向下游;當(dāng)轉(zhuǎn)輪的安裝位置高于下游水位時(shí),將此位能轉(zhuǎn)化為壓力能予以回收。對于低水頭大流量的水輪機(jī),轉(zhuǎn)輪的出口動(dòng)能相對較大,尾水管的回收性能對水輪機(jī)的效率有顯著影響。適用于較低水頭的電站。在相同水頭下,其比轉(zhuǎn)數(shù)較混流式水輪機(jī)為高。軸流定槳式水輪機(jī)的葉片固定在轉(zhuǎn)輪體上。一般安裝高度在3-50m。,葉片安放角不能在運(yùn)行中改變,結(jié)構(gòu)簡單,效率較低,適用于負(fù)荷變化小或可以用調(diào)整機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)來適應(yīng)負(fù)荷變化的電站。軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)是奧地利工程師卡普蘭在1920年發(fā)明的,故又稱卡普蘭水輪機(jī)。一般安裝高度在3-80m。其轉(zhuǎn)輪葉片一般由裝在轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的油壓接力器操作,可按水頭和負(fù)荷變化作相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng),以保持活動(dòng)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角和葉片轉(zhuǎn)角間的最優(yōu)配合,從而提高平均效率,這類水輪機(jī)的最高效率有的已超過94%。典型例子就是葛洲壩。的導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪間的水流基本上無變向流動(dòng),加上采用直錐形尾水管,排流不必在尾水管中轉(zhuǎn)彎,所以效率高,過流能力大,比轉(zhuǎn)數(shù)高,特別適用于水頭為3 20米的低水頭小型河床電站。這種水輪機(jī)裝在潮汐電站內(nèi)還可以實(shí)現(xiàn)雙向發(fā)電。這種水輪機(jī)有多種結(jié)構(gòu),使用最多的是燈泡式水輪機(jī)。燈泡式機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝在水密的燈泡體內(nèi)。其轉(zhuǎn)輪既可以設(shè)計(jì)成定槳式,也可以設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)槳式。其中又可以細(xì)分為貫流式和半貫流式。世界上最大的燈泡式水輪機(jī)(轉(zhuǎn)槳式半貫流)裝在美國的羅克島第二電站,水頭12. I米,轉(zhuǎn)速為85. 7轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)輪直徑為7. 4米,單機(jī)功率為54兆瓦,于1978年投入運(yùn)行。是世界上使用最廣泛的一種水輪機(jī),由美國工程師弗朗西斯于1849年發(fā)明,故又稱弗朗西斯水輪機(jī)。與軸流轉(zhuǎn)槳式相比,其結(jié)構(gòu)較簡單,運(yùn)行穩(wěn)定,最高效率也比軸流式的高,但在水頭和負(fù)荷變化大時(shí),平均效率比軸流轉(zhuǎn)槳式的低,這類水輪機(jī)的最高效率有的已超過95%。混流式水輪機(jī)適用的水頭范圍很寬,為5 700米,但采用最多的是40 300米。混流式的轉(zhuǎn)輪一般用低碳鋼或低合金鋼鑄件, 或者采用鑄焊結(jié)構(gòu)。為提高抗汽蝕和抗泥沙磨損性能,可在易氣蝕部位堆焊不銹鋼,或采用不銹鋼葉片,有時(shí)也可整個(gè)轉(zhuǎn)輪采用不銹鋼。采用鑄焊結(jié)構(gòu)能降低成本,并使流道尺寸更精確,流道表面更光滑,有利于提高水輪機(jī)的效率,還可以分別用不同材料制造葉片、上冠和下環(huán)。典型例子是我國的劉家峽。是瑞士工程師德里亞于1956年發(fā)明,故又稱德里亞水輪機(jī)。其葉片傾斜的裝在轉(zhuǎn)輪體上,隨著水頭和負(fù)荷的變化,轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的油壓接力器操作葉片繞其軸線相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。它的最高效率稍低于混流式水輪機(jī),但平均效率大大高于混流式水輪機(jī);與軸流轉(zhuǎn)槳水輪機(jī)相比,抗氣蝕性能較好,飛逸轉(zhuǎn)速較低,適用于40 120米水頭。由于斜流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高,一般只在不宜使用混流式或軸流式水輪機(jī),或不夠理想時(shí)才采用。這種水輪機(jī)還可用作可逆式水泵水輪機(jī)。當(dāng)它在水泵工況啟動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)輪葉片可關(guān)閉成近于封閉的圓錐因而能減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)負(fù)荷。水輪機(jī)是一種將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械。在大多數(shù)情況下,將這種機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能,因此水輪機(jī)是為水能利用和發(fā)電服務(wù)的。公開文件(102444539A)本發(fā)明公開了一種水輪機(jī),包括弓I水管路,噴水機(jī)構(gòu),控制機(jī)構(gòu),制動(dòng)管路,主機(jī),自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng),所述水輪機(jī)還包括無線通信部分,所述無線通信部分可以將自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)所測得的各種參數(shù)傳送到遠(yuǎn)程主機(jī)上;便于工作人員對水輪機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行分析,該裝置結(jié)構(gòu)簡單,使用方便。公開文件(102374098A)本發(fā)明為臥立式水輪機(jī),包括機(jī)殼分上部機(jī)殼的側(cè)端為進(jìn)水口,下部機(jī)殼側(cè)端為出水口,設(shè)于機(jī)殼內(nèi)的中部帶有伸出機(jī)殼外的軸體的凸型內(nèi)的控流板,相連體的垂直輪壁上設(shè)有凸凹轉(zhuǎn)動(dòng)片的主輪,發(fā)揮主輪的結(jié)構(gòu)更巨有轉(zhuǎn)動(dòng)力,在上部機(jī)殼的內(nèi)上端圍繞主輪設(shè)有斜型壓力板,下部機(jī)殼內(nèi)中設(shè)有支撐體。本發(fā)明利用臥立式水輪機(jī),在同一壓流管道上間隔裝有多個(gè)相同類式的機(jī)組,利用水的壓力能量轉(zhuǎn)換為電能發(fā)揮更大效率。上述公開文件不足之處在于在冬季水位降低時(shí)葉輪的吃水量變小而導(dǎo)致其排水量不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,解決低水位時(shí)供水不足的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種可調(diào)葉片高度 的水輪機(jī)葉輪,包括有葉片和葉輪殼體,其特征在于所述的葉片安裝在葉輪殼體上,葉片與葉輪殼體連接處套有齒輪,且該齒輪與葉輪中心軸連接,葉輪中心軸上套有封套,該封套底部通過螺絲固定連接有齒條,該齒條與葉片上的齒輪咬合。優(yōu)選的,葉輪殼體上設(shè)有圓形安裝孔,葉片通過圓形安裝孔安裝在葉輪殼體。優(yōu)選的,圓形安裝孔內(nèi)側(cè)還設(shè)有固定環(huán),葉片通過固定銷固定在固定環(huán)上。優(yōu)選的,葉輪殼體上平均設(shè)有四片葉片。優(yōu)選的,葉輪中心設(shè)有一固定件。優(yōu)選的,葉輪中心軸安裝固定在葉輪中心的固定件上。優(yōu)選的,齒輪通過固定軸安裝在固定件上。優(yōu)選的,固定環(huán)通過固定軸安裝在固定件上。優(yōu)選的,固定件上開有四個(gè)安裝孔,分別對應(yīng)葉輪外殼上的安裝孔。有益效果
本發(fā)明解決了低水位時(shí)供水不足的問題,在水位高時(shí),可將葉片的水平夾角下調(diào),在水位低時(shí),可將葉片的水平夾角上調(diào),解決了傳統(tǒng)水輪機(jī)葉輪在冬季水位較低時(shí)排量不足的問題,且本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用,造價(jià)低廉,具有極大的市場推廣價(jià)值。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明,以下結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例,詳細(xì)說明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明可調(diào)葉片高度的葉輪。其中
圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的豎向截面圖。I-葉輪殼體;2-葉片;3-齒輪;4_葉輪中心軸;5-封套;6-齒條;7_固定件;8-固定環(huán)
具體實(shí)施例方式影響水輪機(jī)排水量大小的主要因素有兩個(gè),一是水位高低,二是葉片立面高低,在冬季水位降低時(shí)葉輪的吃水量變小而導(dǎo)致其排水量不足,本發(fā)明為了解決冬季水位低排水量少的問題,提供一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪。參見圖I和圖2,本發(fā)明的封套5通過螺絲固定了四條齒條6,該齒條6與連接并控制葉片2立面旋轉(zhuǎn)的齒輪3咬合,封套5套設(shè)在葉輪中心軸4上,只能在Z軸方向移動(dòng),即在調(diào)整封套5高度時(shí),葉片2會(huì)隨封套5的高度變化而進(jìn)行立面旋轉(zhuǎn),進(jìn)而影響水輪機(jī)的排水量,解決了冬季水位低排水量少的問題,在水位處于低位時(shí),可調(diào)整葉片的立面高度,使其吃水量增加。本發(fā)明解決了冬季低水位時(shí),水輪機(jī)葉輪葉片吃水量低而導(dǎo)致供水不足的問題,本發(fā)明可調(diào)整水輪機(jī)葉輪葉片的立面高度,解決了傳統(tǒng)水輪機(jī)葉輪在冬季水位較低時(shí)排量不足的問題,且本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用,造價(jià)低廉,具有極大的市場推廣價(jià) 值。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,包括有葉片(2)和葉輪殼體(1),其特征在于所述的葉片(2)安裝在葉輪殼體(I)上,葉片(2)與葉輪殼體(I)連接處套有齒輪(3),且該齒輪(3)與葉輪中心軸(4)連接,葉輪中心軸(4)上套有封套(5),該封套(5)底部通過螺絲固定連接有齒條(6),該齒條(6)與葉片(2)上的齒輪(3)咬合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,其特征在于葉輪殼體(I)上設(shè)有圓形安裝孔,葉片(2)通過圓形安裝孔安裝在葉輪殼體(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,其特征在于葉輪殼體(I)上平均設(shè)有四片葉片(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,其特征在于葉輪殼體內(nèi)中心上設(shè)有一固定件(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,其特征在于葉輪中心軸(4)安裝固定在葉輪中心的固定件(8)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,其特征在于齒輪(3)通過固定軸安裝在固定件(8)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,其特征在于固定環(huán)(8)通過固定軸安裝在固定件(8)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,其特征在于固定件(8)上開有四個(gè)安裝孔,分別對應(yīng)葉輪外殼(I)上的安裝孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪的圓形安裝孔,其特征在于圓形安裝孔內(nèi)側(cè)還設(shè)有固定環(huán)(8),葉片(2)通過固定銷固定在固定環(huán)(8)上。
全文摘要
一種可調(diào)葉片高度的水輪機(jī)葉輪,包括有葉片和葉輪殼體,其特征在于所述的葉片安裝在葉輪殼體上,葉片與葉輪殼體連接處套有齒輪,且該齒輪與葉輪中心軸連接,葉輪中心軸上套有封套,該封套底部通過螺絲固定連接有齒條,該齒條與葉片上的齒輪咬合;本發(fā)明解決了低水位時(shí)供水不足的問題,在水位高時(shí),可將葉片的水平夾角下調(diào),在水位低時(shí),可將葉片的水平夾角上調(diào),解決了傳統(tǒng)水輪機(jī)葉輪在冬季水位較低時(shí)排量不足的問題,且本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用,造價(jià)低廉,具有極大的市場推廣價(jià)值。
文檔編號F03B3/14GK102966482SQ20121053455
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者黃亞秀 申請人:黃亞秀
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