專利名稱：一種切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型使用水利水電機械設(shè)計制造領(lǐng)域，尤其屬于沖擊式水輪機設(shè)計制造領(lǐng)域，特別涉及沖擊式水輪機中切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的設(shè)計制造。
背景技術(shù)：
沖擊式水輪機中切擊式水輪機具有結(jié)構(gòu)簡單、適用水頭高、安裝高程不受空蝕條件限制、對流量變化不敏感等優(yōu)點，在河川上游、山區(qū)等水頭高、流量小的水力資源開發(fā)中得到了廣泛的應用，其單機出力、使用水頭在不斷地増大。近幾年，新的切擊式水輪機的效率和出力不斷提高，應用的水頭也大大增加，水斗根部的工作應カ明顯增加，使其安全系數(shù)降低。與反擊式水輪機轉(zhuǎn)輪相比，沖擊式水輪機的水斗是在變負荷下工作的，水斗每受到一次射流的沖擊都相當于經(jīng)受了一次應カ循環(huán)，其水斗根部在各エ況運轉(zhuǎn)時受到一種非對稱的交變脈動應力作用。另外水斗根部形狀復雜、空間狹小，厚度變化大，容易產(chǎn)生應力集中和材料缺陷，且缺陷不易徹底清除，使得切擊式水輪機的疲勞破壞主要發(fā)生在轉(zhuǎn)輪水斗的根部，并迅速向內(nèi)部擴展，造成重大破壞事故。近年來已有學者進行了沖擊式水輪機轉(zhuǎn)輪整體鍛造后數(shù)控加工，保證水斗的型線和尺寸公差，保證其水力性能，防止斷斗現(xiàn)象，延長轉(zhuǎn)輪的使用壽命；采用CFD法對多噴嘴沖擊式水輪機轉(zhuǎn)輪進行流場分析和射流干渉研究；采用Ansys軟件對水斗應カ和振形研究，獲得了水斗的應カ分布以及最高應カ值點在刃ロ處的結(jié)論。對切擊式水輪機而言，轉(zhuǎn)輪的主要破壞是空蝕和疲勞裂紋引起的?？瘴g引起振動和噪聲，迫使機組頻繁大修，大大降低了轉(zhuǎn)輪的效率和出力；疲勞裂紋往往出現(xiàn)在轉(zhuǎn)輪斗葉根部，為彌補斗葉根部強度不足，新的設(shè)計技術(shù)、材料和エ藝不斷應用于沖擊式轉(zhuǎn)輪的設(shè)計和制造，如何在保障轉(zhuǎn)輪性能指標的前提下，結(jié)合轉(zhuǎn)輪斗葉根部的強度要求，準確預測轉(zhuǎn)輪應カ分布，有針對性地優(yōu)化轉(zhuǎn)輪斗葉根部型線和結(jié)構(gòu)，建立準確的轉(zhuǎn)輪三維模型，使水斗完全達到數(shù)控加工的目的，已經(jīng)成為當前切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的設(shè)計、制造急需解決的問題。通常的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪斗葉的結(jié)構(gòu)參數(shù)為斗葉的徑向長度L = (2. 4-2. 9)d0,斗葉的寬度B = (2. 6-3. I)も，深度T = (0. 9-1. l)d0, d0為射流直徑。1957年捷克斯洛伐克ARTIA Prague出版社出版的MIROSLAV NECHLEBA博士的《水輪機設(shè)計及設(shè)備》等文獻研究了水輪機轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，水輪機轉(zhuǎn)輪各結(jié)構(gòu)參數(shù)是與射流直徑相關(guān)的。在切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪設(shè)計中，基于強度分析的結(jié)果，進ー步優(yōu)化轉(zhuǎn)輪斗葉根部水力型線，改善部分射流射到斗葉根部的流態(tài)，解決噴嘴數(shù)、射流、轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動之間的流動干涉問題，完成轉(zhuǎn)輪斗葉型線的優(yōu)化設(shè)計，保證沖擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的強度和水力性能，使得設(shè)計的機組運行更加穩(wěn)定，效率得以提高也是轉(zhuǎn)輪設(shè)計一直不斷努力探索的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了ー種切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)。本實用新型要解決的問題是在綜合水輪機轉(zhuǎn)輪強度、效率、適應性等要求基礎(chǔ)上提供一種根據(jù)不同射流情況設(shè)計的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪，包括轉(zhuǎn)輪軸和均勻設(shè)置在轉(zhuǎn)輪軸圓周上的斗葉，其特征是所述轉(zhuǎn)輪軸圓周上的斗葉數(shù)Z是
權(quán)利要求1.一種切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪，包括轉(zhuǎn)輪軸和均勻設(shè)置在轉(zhuǎn)輪軸圓周上的斗葉，其特征是: 所述轉(zhuǎn)輪軸圓周上的斗葉數(shù)Z是
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪，其特征是所述斗葉徑向長度L與常規(guī)的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的斗葉徑向長度比較減少10%-15% ;和，斗葉寬度B與常規(guī)的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的斗葉寬度比較增加9%-11% ;和，斗葉深度T與常規(guī)的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的斗葉深度比較增加4%-6%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪，其特征是優(yōu)選所述斗葉寬度B與常規(guī)的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的斗葉寬度比較增加10% ;和，斗葉深度T與常規(guī)的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的斗葉深度比較增加5%。
專利摘要本實用新型公開了一種切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)。包括轉(zhuǎn)輪軸和均勻設(shè)置在轉(zhuǎn)輪軸圓周上的斗葉，斗葉數(shù)由文中所述公式計算得出，斗葉的徑向長度L＝(2.2-2.5)d0，比常規(guī)斗葉徑向長度減少10%-15%；斗葉的寬度B＝(2.8-3.2)d0；比常規(guī)斗葉寬度增加9%-11%；斗葉的深度T＝(0.95-1.15)d0，比常規(guī)斗葉深度增加4%-6%；斗葉的根部厚度X＝(0.5-0.8)B。本實用新型改變斗葉的徑向長度、寬度和深度參數(shù)，增加斗葉的根部厚度，根據(jù)研究得出的斗葉數(shù)確定公式計算斗葉數(shù)目，從而能有效保證噴嘴數(shù)、射流、轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動之間的流動不會發(fā)生干涉以及斗葉根部區(qū)域不會存在回流。水力損失大大降低，機組的出力將會大大提高；應用本實用新型斗葉結(jié)構(gòu)的切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪經(jīng)檢測其模型水力效率達到91.66%，為目前國內(nèi)外同型轉(zhuǎn)輪的最高效率值。
文檔編號F03B1/02GK202579008SQ201220241368
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者宋文武, 符杰, 駱曉晴 申請人:西華大學