本發(fā)明屬于水力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型直沖式通用水輪機(jī)及其水斗。

背景技術(shù)：

眾所周知，水力發(fā)電不僅具有發(fā)電成本低，投資規(guī)模較小，見(jiàn)效快，而且不污染環(huán)境等特點(diǎn)。目前水輪機(jī)發(fā)電的運(yùn)行方式有：利用水流壓能和動(dòng)能的混流式、軸流式、斜流式和貫流式的反擊式水輪機(jī)和利用水流動(dòng)能的水斗式、斜擊式和雙擊式的沖擊式水輪機(jī)，其中在我國(guó)應(yīng)用比較普遍的水輪機(jī)主要有軸流式、混流式和水斗式，它們都各自具有優(yōu)勢(shì)，但都是依靠水的高位重力勢(shì)能產(chǎn)生的沖擊力轉(zhuǎn)動(dòng)，也存在相似的不足之處：一方面需要高水頭，因而需要建設(shè)蓄水壩抬高水位，投資較大；另一方面由于水在噴嘴處流出，因噴嘴過(guò)寬，導(dǎo)致水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化效率低，使小流量河流不具備商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值；第三方面，水斗內(nèi)光滑，沖進(jìn)水斗內(nèi)的水直接沖出水斗，水斗擋水受壓力小，抵消了部分重力能和水頭沖擊勢(shì)能。

CN201180024956.X公開(kāi)一種水斗式水輪機(jī)，所述水斗式水輪機(jī)水斗式水輪機(jī)，所述水斗式水輪機(jī)具有：葉輪，所述葉輪在其圓周上支承了多個(gè)水斗；兩個(gè)或多個(gè)用于把水注施加在水斗上的噴嘴體；在葉輪的每一側(cè)上以及在水斗的外部沿徑向設(shè)有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸為環(huán)狀的導(dǎo)流壁，用于導(dǎo)出噴水；導(dǎo)流壁具有用于容納一個(gè)相應(yīng)的噴嘴體的開(kāi)口；每個(gè)噴嘴體的嘴部延伸直至至少導(dǎo)流壁的內(nèi)半徑處。該裝置通過(guò)設(shè)置噴嘴體使水輪機(jī)的工作效率顯著增大，但沒(méi)有有效的解決水斗擋水受壓小的問(wèn)題，具有一定的局限性。

CN201220613661.8公開(kāi)一種水輪機(jī)的葉片，其葉片為半球殼狀，葉片的內(nèi)腔中間延伸凸起，所述凸起的頂部與球殼口等高，該凸起與葉片形成的周向截面為W狀，所述葉片內(nèi)腔的兩個(gè)水斗內(nèi)壁設(shè)有抗汽蝕層。本水輪機(jī)的葉片采用W形水斗使水流進(jìn)行分流，同時(shí)設(shè)置有抗汽蝕層，增強(qiáng)葉片的抗氣泡腐蝕能力，增加了水輪機(jī)葉片的使用壽命；但該葉片并沒(méi)有解決其受壓力小的問(wèn)題，具有一定的局限性。

CN201020166701.X公開(kāi)一種水輪機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)，涉及水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。包括連體的軸套及葉片，其特征在于：沿軸套徑向在半碗水斗葉片背面中央處延展出徑向凸起加強(qiáng)筋板，該筋板根部與軸套連體，該筋板后半部外廓面垂直于軸套外圓，筋板前半部呈徑向外廓曲面與葉片背面對(duì)應(yīng)處曲面相似。筋板的設(shè)置加強(qiáng)了葉片承載力，也加強(qiáng)了抗汽泡腐蝕能力，延長(zhǎng)葉片使用壽命；但在實(shí)際使用過(guò)程中，仍存在不足之處。

CN201610424277.6公開(kāi)一種水輪機(jī)，包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)盤、電機(jī)軸和水斗，所述轉(zhuǎn)盤設(shè)在機(jī)殼內(nèi)，所述電機(jī)軸安裝在轉(zhuǎn)盤中部，所述水斗設(shè)在轉(zhuǎn)盤外側(cè)，所述水斗與轉(zhuǎn)盤焊接，所述水斗外側(cè)設(shè)置有加強(qiáng)筋，所述加強(qiáng)筋與水斗一體成型設(shè)置，所述機(jī)殼一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管設(shè)有兩根，所述進(jìn)水管前端設(shè)置有閥門，所述進(jìn)水管末端設(shè)置有噴嘴，所述噴嘴與進(jìn)水管可拆卸連接，所述噴嘴內(nèi)設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)，所述機(jī)殼底部設(shè)置有排水口。該水輪機(jī)水斗內(nèi)光滑，沖進(jìn)水斗內(nèi)的水直接沖出水斗，水斗擋水受壓力小，具有一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)合理，適用范圍廣，發(fā)電效率高，投資小且性能穩(wěn)定的新型直沖式通用水輪機(jī)及其水斗。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

新型直沖式通用水輪機(jī)，包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)盤、水輪機(jī)中心軸和水斗，所述轉(zhuǎn)盤設(shè)在機(jī)殼內(nèi)，所述水輪機(jī)中心軸安裝在轉(zhuǎn)盤中部，所述水斗設(shè)在轉(zhuǎn)盤外側(cè)，所述水斗與轉(zhuǎn)盤焊接，所述水斗通過(guò)內(nèi)腔中部的直桿分為兩個(gè)腔室，沿所述腔室內(nèi)壁設(shè)置有若干凸格，所述直桿與水斗殼體口等高，所述直桿與水斗形成的周向截面為W狀，所述機(jī)殼一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水口，所述進(jìn)水口與進(jìn)水管連接，所述機(jī)殼底部設(shè)置有排水口，所述排水口與進(jìn)水口之間設(shè)置有水喉，所述水喉設(shè)置在機(jī)殼殼體內(nèi)壁。

進(jìn)一步地，所述凸格同向均勻沿直桿軸向排布在腔室內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述凸格為半圓形、逗號(hào)形(“，”形)或上玄月形。進(jìn)一步地，所述凸格靠近直桿一端比遠(yuǎn)離直桿一端寬。

進(jìn)一步地，所述水斗的殼體口為類似橢圓形狀，所述直桿設(shè)置在類似橢圓形的長(zhǎng)軸上，所述水斗通過(guò)長(zhǎng)軸的前端與轉(zhuǎn)盤焊接，所述水斗的長(zhǎng)軸的后端比前端稍寬。進(jìn)一步地，所述后端比前端寬0.01～0.5倍，具體需要根據(jù)水斗的大小確定。

進(jìn)一步地，所述水斗外側(cè)設(shè)置有加強(qiáng)筋。

進(jìn)一步地，所述水喉與進(jìn)水口之間設(shè)置閥門，且閥門緊接水喉。水喉的長(zhǎng)短根據(jù)具體的水斗與水斗之間的間距而定，一般水喉內(nèi)保證兩個(gè)水斗存在，這樣可以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，總有一個(gè)水斗在水喉內(nèi)接受水的沖擊，保證水輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述水喉的內(nèi)徑接近所述水斗的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，且水斗剛好通過(guò)水喉。進(jìn)一步地，所述水喉的內(nèi)徑小于所述長(zhǎng)軸長(zhǎng)度0.01～0.05倍。水喉的大小根據(jù)水斗的大小確定。水喉可以采用焊接形式，也可以是與機(jī)殼殼體一體成型。

進(jìn)一步地，所述閥門為自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步地，所述水斗與直桿為一體成型設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述機(jī)殼殼體成弧形設(shè)置。

另一方面，本發(fā)明提供一種新型直沖式通用水輪機(jī)，包括機(jī)殼、轉(zhuǎn)盤、水輪機(jī)中心軸和水斗，所述轉(zhuǎn)盤設(shè)在機(jī)殼內(nèi)，所述水輪機(jī)中心軸安裝在轉(zhuǎn)盤中部，所述水斗設(shè)在轉(zhuǎn)盤外側(cè)，所述水斗與轉(zhuǎn)盤焊接，所述水斗通過(guò)內(nèi)腔中部的直桿分為兩個(gè)腔室，沿所述腔室內(nèi)壁設(shè)置有若干凸格，所述直桿與水斗殼體口等高，所述直桿與水斗形成的周向截面為W狀，所述機(jī)殼一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水口，所述進(jìn)水口與進(jìn)水管連接，所述機(jī)殼底部設(shè)置有排水口，所述排水口與進(jìn)水口之間設(shè)置有水喉，所述水喉設(shè)置在機(jī)殼殼體內(nèi)壁；在所述轉(zhuǎn)盤上焊接有環(huán)形擋水板，所述環(huán)形擋水板設(shè)置在水斗兩側(cè)。

進(jìn)一步地，所述環(huán)形擋水板的環(huán)寬為水斗長(zhǎng)軸的1/2。

進(jìn)一步地，所述凸格同向均勻沿直桿軸向排布在腔室內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述凸格為半圓形、逗號(hào)形(“，”形)或上玄月形。進(jìn)一步地，所述凸格靠近直桿一端比遠(yuǎn)離直桿一端寬。

進(jìn)一步地，所述水斗的殼體口為類似橢圓形狀，所述直桿設(shè)置在類似橢圓形的長(zhǎng)軸上，所述水斗通過(guò)長(zhǎng)軸的前端與轉(zhuǎn)盤焊接，所述水斗的長(zhǎng)軸的后端比前端稍寬。進(jìn)一步地，所述后端比前端寬0.01～0.5倍，具體需要根據(jù)水斗的大小確定。

進(jìn)一步地，所述水斗外側(cè)設(shè)置有加強(qiáng)筋。

進(jìn)一步地，所述水喉與進(jìn)水口之間設(shè)置閥門，且閥門緊接水喉。水喉的長(zhǎng)短根據(jù)具體的水斗與水斗之間的間距而定，一般水喉內(nèi)保證兩個(gè)水斗存在，這樣可以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，總有一個(gè)水斗在水喉內(nèi)接受水的沖擊，保證水輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述水喉的內(nèi)徑接近所述水斗的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，且水斗剛好通過(guò)水喉。進(jìn)一步地，所述水喉的內(nèi)徑小于所述長(zhǎng)軸長(zhǎng)度0.01～0.05倍。水喉的大小根據(jù)水斗的大小確定。水喉可以采用焊接形式，也可以是與機(jī)殼殼體一體成型。

進(jìn)一步地，所述閥門為壓力調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步地，所述水斗與直桿為一體成型設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述機(jī)殼殼體成弧形設(shè)置。

另一方面，本發(fā)明提供一種新型直沖式通用水輪機(jī)水斗，所述水斗通過(guò)內(nèi)腔中部的直桿分為兩個(gè)腔室，所述腔室內(nèi)設(shè)置有若干凸格，所述直桿與水斗殼體口等高，所述直桿與水斗形成的周向截面為W狀，所述凸格同向均勻沿直桿軸向排布在腔室內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述凸格為類半圓形、逗號(hào)形(“，”形)或類上玄月形。所述凸格的厚度為水斗厚度的0.1～0.5倍。

進(jìn)一步地，所述水斗為橢圓形狀。

進(jìn)一步地，所述水斗的殼體口為類似橢圓形狀，所述直桿設(shè)置在類似橢圓形的長(zhǎng)軸上，所述水斗通過(guò)長(zhǎng)軸的前端與轉(zhuǎn)盤焊接，所述水斗的長(zhǎng)軸的后端比前端稍寬。進(jìn)一步地，所述后端比前端寬0.01～0.5倍。本發(fā)明提供的水斗內(nèi)部的凸格和直桿可以是一體成型，也可以是焊接而成。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種新型直沖式通用水輪機(jī)及其水斗，設(shè)置水斗的后端比前端寬，利于脫水；設(shè)置凸格和直桿，利于水斗更好的接受水的沖擊，設(shè)置凸格具有一定的深度，使得水斗的沖擊力度更大；相比現(xiàn)有的水斗內(nèi)部光滑，水在水斗內(nèi)停留的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，水壓增加；直桿還能保證水斗的牢固性。

設(shè)置閥門，利于控制水壓和水量，閥門設(shè)置在水喉附近，使得水斗受到的沖擊力力度更大。

設(shè)置水喉，可以控制進(jìn)水口進(jìn)入的水全部沖入水斗，減少水的損失；通過(guò)水喉的限位，使得全部用于沖擊水斗，增加水的利用率。

另外，本發(fā)明提供一種新型直沖式通用水輪機(jī)，通過(guò)在轉(zhuǎn)盤上焊接環(huán)形擋水板，可以增大水斗的牢固性，也利于水的利用率增加。

本發(fā)明提供的新型直沖式通用水輪機(jī)能有效的利用水的勢(shì)能，其不限水勢(shì)高低和水流大小，在實(shí)際發(fā)電過(guò)程中，投資小，水量和水壓能有效控制，水的能量利用率高，利于大小流量水力發(fā)電。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例直沖式通用水輪機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例水斗的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例水斗的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的直沖式通用水輪機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限定。

實(shí)施例1

如圖1～3所示，新型直沖式通用水輪機(jī)，包括機(jī)殼1、轉(zhuǎn)盤2、水輪機(jī)中心軸3和水斗4，所述轉(zhuǎn)盤2設(shè)在機(jī)殼1內(nèi)，所述水輪機(jī)中心軸3安裝在轉(zhuǎn)盤2中部，所述水斗4設(shè)在轉(zhuǎn)盤2外側(cè)，所述水斗4與轉(zhuǎn)盤2焊接，所述水斗4通過(guò)內(nèi)腔中部的直桿41分為兩個(gè)腔室，沿所述腔室內(nèi)壁設(shè)置有若干凸格42，所述直桿41與水斗4殼體口等高，所述直桿41與水斗4形成的周向截面為W狀(如圖3所示)，所述機(jī)殼1一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水口，所述進(jìn)水口與進(jìn)水管6連接，所述機(jī)殼1底部設(shè)置有排水口7，所述排水口7與進(jìn)水口之間設(shè)置有水喉8，所述水喉8設(shè)置在機(jī)殼1殼體內(nèi)壁。

進(jìn)一步地，所述凸格42同向均勻沿直桿41軸向排布在腔室內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述凸格42為半圓形、逗號(hào)形(“，”形)或上玄月形。所述凸格的厚度為水斗厚度的0.1～0.5倍。

進(jìn)一步地，所述水斗4的殼體口為類似橢圓形狀，所述直桿41設(shè)置在類似橢圓形的長(zhǎng)軸上，所述水斗4通過(guò)長(zhǎng)軸的前端與轉(zhuǎn)盤2焊接，所述水斗4的長(zhǎng)軸的后端比前端稍寬。進(jìn)一步地，所述后端比前端寬0.01～0.5倍，利于水從后端流出。

進(jìn)一步地，所述水斗4外側(cè)設(shè)置有加強(qiáng)筋。

進(jìn)一步地，所述水喉8與進(jìn)水口之間設(shè)置閥門5，且閥門5緊接水喉8。水喉8的長(zhǎng)短根據(jù)具體的水斗與水斗之間的間距而定，一般水喉8內(nèi)保證兩個(gè)水斗存在，這樣可以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，總有一個(gè)水斗在水喉內(nèi)接受水的沖擊，保證水輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述水喉8的內(nèi)徑接近所述水斗4的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，且水斗4剛好通過(guò)水喉8。進(jìn)一步地，所述水喉8的內(nèi)徑小于所述長(zhǎng)軸長(zhǎng)度0.01～0.05倍，利于水匯集在水斗內(nèi)，增大水的利用率。水喉8的大小根據(jù)水斗4的大小確定。水喉8可以采用焊接形式，也可以是與機(jī)殼1殼體一體成型。

進(jìn)一步地，所述閥門5為自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步地，所述水斗4與直桿41為一體成型設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述機(jī)殼1殼體成弧形設(shè)置。

另一方面，本發(fā)明提供一種新型直沖式通用水輪機(jī)水斗4，所述水斗4通過(guò)內(nèi)腔中部的直桿41分為兩個(gè)腔室，所述腔室內(nèi)設(shè)置有若干凸格42，所述直桿41與水斗4殼體口等高，所述直桿41與水斗4形成的周向截面為W狀，所述凸格42同向均勻沿直桿41軸向排布在腔室內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述凸格42為類半圓形、逗號(hào)形(“，”形)或類上玄月形。所述凸格的厚度為水斗厚度的0.1～0.5倍。

進(jìn)一步地，所述水斗4為橢圓形狀。

本發(fā)明提供一種新型直沖式通用水輪機(jī)及其水斗，設(shè)置水斗4的后端比前端寬，利于脫水；設(shè)置凸格42和直桿41，利于水斗4更好的接受水的沖擊，設(shè)置凸格42具有一定的深度，使得水斗4的沖擊力度更大；相比現(xiàn)有的水斗內(nèi)部光滑，水在水斗內(nèi)停留的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，水壓增加；直桿41還能保證水斗的牢固性。

設(shè)置閥門5，利于控制水壓和水量，閥門5設(shè)置在水喉8附近，使得水斗受到的沖擊力力度更大。

設(shè)置水喉8，可以控制進(jìn)水口進(jìn)入的水全部沖入水斗，減少水的損失；通過(guò)水喉的限位，使得全部用于沖擊水斗，增加水的利用率。

本發(fā)明提供的新型直沖式通用水輪機(jī)能有效的利用水的勢(shì)能，其不限水勢(shì)高低和水流大小，在實(shí)際發(fā)電過(guò)程中，投資小，水量和水壓能有效控制，水的能量利用率高，利于大小流量水力發(fā)電。

當(dāng)水從進(jìn)水管6進(jìn)入進(jìn)水口5，從閥門進(jìn)入水喉8，水喉8內(nèi)的水斗4受到水的沖擊，水的重力產(chǎn)生勢(shì)能，水斗4內(nèi)的水受到直桿41和凸格42的阻擋作用，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤2轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力通過(guò)水輪機(jī)中心軸3傳出。

本發(fā)明提供的水斗與第一測(cè)力計(jì)連接，現(xiàn)有技術(shù)中的水斗與第二測(cè)力計(jì)連接，在相同水流速度的水流沖擊下，測(cè)試得到本發(fā)明提供的水斗的力度比現(xiàn)有技術(shù)中的水斗的力度大15％～20％。

另外，設(shè)計(jì)的凸格，使得水斗腔內(nèi)不平整，水流沖力集中，凸格內(nèi)水流反擊回來(lái)，使得壓力增加，力度可增加至少20％。

另外，本發(fā)明提供的直沖式通用水輪機(jī)通過(guò)水喉控制水的流向，使得水的利用率明顯增加，使用本發(fā)明所述的水斗，水斗尾端出力，也就是杠桿的尾端出力，本發(fā)明提供的直沖式通用水輪機(jī)可達(dá)到95％～98％。相比現(xiàn)有的軸流機(jī)，其采用水斗的側(cè)面中心出力，根據(jù)杠桿原理，本發(fā)明提供的直沖式通用水輪機(jī)的效率要明顯大一倍。

實(shí)施例2

如圖2～4所示，新型直沖式通用水輪機(jī)，與實(shí)施例1不同的地方，在轉(zhuǎn)盤2上焊接有環(huán)形擋水板9，所述環(huán)形擋水板9設(shè)置在水斗4兩側(cè)，且所述環(huán)形擋水板9的環(huán)寬為水斗4長(zhǎng)軸的1/2。

本實(shí)施例通過(guò)在轉(zhuǎn)盤上焊接環(huán)形擋水板，可以增大水斗的牢固性，也利于水的利用率增加。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。