專利名稱：一種反沖離心式水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種反沖離心式水輪機(jī)。
背景技術(shù)：
人們對(duì)水流在水輪機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作了很多研究獲得了不少的成就，但水流在轉(zhuǎn) 輪內(nèi)的運(yùn)動(dòng)工況十分復(fù)雜，到目前為止。尚沒有完全掌握這種規(guī)律。目前國(guó)內(nèi)根據(jù)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)換水流能量方式的不同水輪機(jī)可分為兩大類(一 )、反擊式水輪機(jī)和沖擊式水輪機(jī)，反擊式水輪機(jī)包括混流式、軸流式、斜流式 和貫流式水輪機(jī)。( 二)、沖擊式水輪機(jī)分為水斗式、斜擊式和雙擊式水輪機(jī)。以上兩類水輪機(jī)在運(yùn)行工況中還存在不足之處。針對(duì)混流式水輪機(jī)來說由于轉(zhuǎn) 輪葉片位于徑向，故轉(zhuǎn)輪尺寸大，渦殼盤大，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪流速大，磨損勢(shì)必增 加，難以解決的問題是轉(zhuǎn)輪會(huì)受到空化和空蝕，在制造過程中轉(zhuǎn)輪渦殼導(dǎo)水機(jī)構(gòu)技術(shù)工藝 復(fù)雜。設(shè)備笨重。在建設(shè)電站時(shí)開挖工程量大，造價(jià)增高。針對(duì)沖擊式水輪機(jī)來說由于工作轉(zhuǎn)輪僅部分過水，部分水斗工作，故水流過流量 小，因而在一定水頭和工作輪直徑條件下，沖擊式水輪機(jī)的出力比較小，另外沖擊式水輪機(jī) 的轉(zhuǎn)速相比較低，這是由于轉(zhuǎn)輪進(jìn)口絕對(duì)速度大，園周速度變小出力小，導(dǎo)致了較低的比轉(zhuǎn) 速。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目是克服現(xiàn)有水輪機(jī)水動(dòng)能未得到充分利用的不足，提供一種反沖 離心式水輪機(jī)，其利用反作用力和離心力引出具有增壓動(dòng)能的射流，能獲得高效的工作性 能。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為反沖離心式水輪機(jī)由機(jī)殼及其內(nèi)的轉(zhuǎn)輪連接主軸和進(jìn) 水管構(gòu)成；轉(zhuǎn)輪邊緣有六個(gè)接力器，轉(zhuǎn)輪中間為引水室，引水室內(nèi)設(shè)置有引水錐、導(dǎo)水葉片； 接力器內(nèi)設(shè)置有可調(diào)射流機(jī)構(gòu)和十字導(dǎo)水棚，機(jī)殼內(nèi)壁上均布有射流動(dòng)力回收水斗瓦；可 調(diào)射流機(jī)構(gòu)由噴嘴、噴針連接一根針桿、針桿的另一端連接鏈輪、鏈輪連接鏈條、鏈條連接 調(diào)節(jié)螺桿構(gòu)成，針桿上裝有回位彈簧。本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)的核心部分為由六個(gè)接力器組合的新型轉(zhuǎn)輪，該 轉(zhuǎn)輪應(yīng)用新的做功方式反作用力加離心力和多噴嘴，不僅能增加轉(zhuǎn)輪的做功次數(shù)和大的 過流量，而且能在轉(zhuǎn)輪內(nèi)設(shè)置調(diào)速機(jī)構(gòu)和主要部件，有效地利用做功力距和離心力，使轉(zhuǎn)輪 表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能和能量特性。離心力與轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的平方成正比(如圓周速度增加2 倍，離心力則增加4倍)，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中離心力是很大的，這種特征能成倍增加水推力和功率。本實(shí)用新型的有益效果是轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)采用新的流動(dòng)規(guī)律和新的做功方式，水動(dòng) 能的形態(tài)是由反沖做功方式交換成機(jī)械能。設(shè)置若干個(gè)導(dǎo)向噴嘴能使轉(zhuǎn)輪受力趨于合理， 增加做功次數(shù)和離心力的應(yīng)用能量得到充分利用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比轉(zhuǎn)速高。適用于中高水頭、過流量大、效率變化平緩的工況，其運(yùn)行范圍寬廣、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、保養(yǎng)維 修方便、造價(jià)低等。
圖1是本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中鏈輪鏈條部份A向視圖；圖4是本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)(局部)示意圖。圖5是圖4中的A-A局部圖。圖6是本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪部件結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-轉(zhuǎn)輪，2-噴嘴，3-導(dǎo)水葉片，4-引水錐，5-導(dǎo)水棚，6-主軸，7_推力軸承， 8-軸承座，9-平衡飛輪，10-組合連接套，11-雙密封動(dòng)環(huán)，12-密封靜環(huán)管，13-機(jī)殼，14-機(jī) 殼法蘭，15-固定滑套，16-壓臂，17-水斗瓦，18-水斗隔，19-離合器滑套，20-撥差，21-推 力軸承，22-壓力表，23-快速閘門，24-進(jìn)水管，25-接力器，26-回位彈簧，27-液壓油缸， 28-通氣孔，29-壓臂支座，30-基礎(chǔ)螺栓，31-噴針，32-套管，33-噴管，34-滑套，35-回位 彈簧，36-壓板，37-調(diào)節(jié)器弛螺桿，38-壓板座，39-鏈輪，40-連輪殼，41-鏈條，42-鏈輪， 43-固定鏈夾，44-滑套，45-針桿，46-擋圈。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)由機(jī)殼13及其內(nèi)的轉(zhuǎn)輪1連接主軸 6和進(jìn)水管M等構(gòu)成；轉(zhuǎn)輪邊緣有六個(gè)接力器25，六個(gè)接力器六等分布置在轉(zhuǎn)輪圓盤最大 半徑處；轉(zhuǎn)輪中間為引水室，引水室內(nèi)設(shè)置有引水錐4、導(dǎo)水葉片3 ；接力器內(nèi)設(shè)置有可調(diào)射 流機(jī)構(gòu)和十字導(dǎo)水棚5 (是用來整流和消除彎道管中水流的旋流，可作為噴針的支座套)， 機(jī)殼內(nèi)壁上均布有射流動(dòng)力回收水斗瓦17 ；如圖2、圖3所示，可調(diào)射流機(jī)構(gòu)由(導(dǎo)向的) 噴嘴2，噴針31連接一根針桿45、針桿的另一端連接鏈輪42、鏈輪42連接鏈條41、鏈條連接 調(diào)節(jié)螺桿37構(gòu)成，針桿上裝有回位彈簧35，調(diào)節(jié)螺桿上連接有壓臂16，壓臂有一支點(diǎn)(支 架)固定在轉(zhuǎn)輪上，噴針的移動(dòng)，可改變由噴針噴出的水流直徑，因而以改變了水輪機(jī)的流 量和功率。主軸與轉(zhuǎn)輪連接的一端依次設(shè)有回位彈簧沈、離合器19 (離合器為撥差式)，主 軸的另一端設(shè)有平衡飛輪9。導(dǎo)水葉片設(shè)置在轉(zhuǎn)輪中心進(jìn)水室與引水錐底座形成半圓形流 道，導(dǎo)水葉片成六等分，并為70°角弧形傾斜葉，統(tǒng)一順時(shí)針方向(就像一個(gè)螺旋槳)，可將 水流分割進(jìn)各個(gè)流道內(nèi)(能起到增壓作用)。引水錐位于在轉(zhuǎn)輪進(jìn)水口中心引水室內(nèi)，它 的底部由螺栓絲套，壓緊并固定轉(zhuǎn)輪，將水流有規(guī)律的引進(jìn)流道，并消除旋轉(zhuǎn)水流的撞擊損 失。水斗瓦呈半圓形，水斗瓦的上口有一塊隔水板，它是直立固定在機(jī)殼內(nèi)，與噴嘴射流正 面接觸，射流沖向水斗瓦中心，然后沿水斗瓦下口流出，具有抗矩、反彈、回收射流功能，并 轉(zhuǎn)換成反作用力，傳給轉(zhuǎn)輪反沖作功。機(jī)殼的尺寸在一定程度上影響著水輪機(jī)的工作過程， 它應(yīng)有足夠的空間，使機(jī)殼內(nèi)的壓力與大氣相當(dāng)，還必須使轉(zhuǎn)輪水流暢通，不與射流干擾， 機(jī)殼還用來支承整個(gè)水輪機(jī)。本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)工作原理是轉(zhuǎn)輪始終處于大氣中工作。來自壓 力鋼管的高壓水流由下進(jìn)水管M進(jìn)入轉(zhuǎn)輪軸向中心的引水室，通過導(dǎo)水葉片3向六個(gè)流道進(jìn)入接力器的十字導(dǎo)水棚，并在離心力的作用下，從噴嘴噴射出自由射流加離心力的高壓 圓柱射流，該射流沖擊在固定機(jī)殼里的水斗瓦17(作為水動(dòng)力回收裝置)上，如圖4所示。 當(dāng)轉(zhuǎn)輪軸扭矩阻力無法抗拒射流沖擊能量時(shí)，阻力就被反作用力順著轉(zhuǎn)輪導(dǎo)向噴嘴形狀改 變了速度和方向，而產(chǎn)生出能量來推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)作功(固稱之為反沖離心式水力 發(fā)動(dòng)機(jī))。噴嘴射流是在轉(zhuǎn)輪的徑向邊沿做功的，有利于增加大扭矩，加快轉(zhuǎn)輪圓周速度，使 比轉(zhuǎn)速提高。水輪發(fā)電機(jī)組在工作中隨著參數(shù)的改變其轉(zhuǎn)速是固定不變的，為了使轉(zhuǎn)速平 穩(wěn)固定，接力器內(nèi)的鏈條鏈輪調(diào)節(jié)運(yùn)行中的工況變化。本實(shí)用新型是采用液壓推拉杠桿來推動(dòng)離合器組件拔叉，當(dāng)平面推力軸承滑套受 力時(shí)，壓下壓臂帶動(dòng)鏈輪42推動(dòng)針桿向噴嘴全方移動(dòng)關(guān)閉噴口。松開向后時(shí)，在滑套回位 彈簧沈和針桿回位彈簧35的作用力下克服水推力和離心力，來完成控制調(diào)節(jié)流量使機(jī)組 平穩(wěn)運(yùn)行。本實(shí)用新型的反沖離心式水輪機(jī)的形狀構(gòu)造特征是屬立軸形水輪機(jī)，機(jī)殼是全鋼 板制成圓柱形上圓柱略大，下圓柱略小，上頂是胎胞形，用來支承和安裝轉(zhuǎn)輪主軸，軸承 座、平衡飛輪、機(jī)殼是上下法蘭連接可折卸成兩半。轉(zhuǎn)輪是懸掛在主軸頭上和布置在機(jī)殼內(nèi) 部，水斗瓦是平衡于噴嘴之間。上組合連接轉(zhuǎn)輪可選用絲牙和法蘭，連接下進(jìn)水管口處有動(dòng) 環(huán)密封環(huán)和靜環(huán)密封環(huán)來完成密封。機(jī)殼內(nèi)徑與轉(zhuǎn)輪噴嘴和水斗瓦之間保持最小距離。在 運(yùn)行工況時(shí)反沖離心式水輪機(jī)的噴嘴射流直至離開水斗瓦的整個(gè)過程始終在空氣中運(yùn)行， 位于各部分的水流壓力保持不變(均等于大氣壓力)。反沖離心式水輪機(jī)噴嘴之間不會(huì)發(fā) 生紊亂現(xiàn)象，水斗瓦與機(jī)殼垂直布置，傾水非常順利。
權(quán)利要求1.一種反沖離心式水輪機(jī)，其特征在于由機(jī)殼及其內(nèi)的轉(zhuǎn)輪連接主軸和進(jìn)水管構(gòu)成； 轉(zhuǎn)輪邊緣有六個(gè)接力器，轉(zhuǎn)輪中間為引水室，引水室內(nèi)設(shè)置有引水錐、導(dǎo)水葉片；接力器內(nèi) 設(shè)置有可調(diào)射流機(jī)構(gòu)和十字導(dǎo)水棚，機(jī)殼內(nèi)壁上均布有射流動(dòng)力回收水斗瓦；可調(diào)射流機(jī) 構(gòu)由噴嘴、噴針連接一根針桿、針桿的另一端連接鏈輪、鏈輪連接鏈條、鏈條連接調(diào)節(jié)螺桿 構(gòu)成，針桿上裝有回位彈簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反沖離心式水輪機(jī)，其特征在于六個(gè)接力器六等分布置在轉(zhuǎn) 輪圓盤最大半徑處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反沖離心式水輪機(jī)，其特征在于調(diào)節(jié)螺桿上連接有壓臂，壓 臂有一支點(diǎn)固定在轉(zhuǎn)輪上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反沖離心式水輪機(jī)，其特征在于主軸與轉(zhuǎn)輪連接的一端依次 設(shè)有回位彈簧、離合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反沖離心式水輪機(jī)，其特征在于主軸的另一端設(shè)有平衡飛輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反沖離心式水輪機(jī)，其特征在于導(dǎo)水葉片設(shè)置在轉(zhuǎn)輪中心進(jìn) 水室，與引水錐底座形成半圓形流道，導(dǎo)水葉片成六等分，并為70°角的弧形傾斜葉，統(tǒng)一 順時(shí)針方向傾斜。
專利摘要本實(shí)用新型是一種反沖離心式水輪機(jī)。其特征在于由機(jī)殼及其內(nèi)的轉(zhuǎn)輪連接主軸和進(jìn)水管構(gòu)成；轉(zhuǎn)輪邊緣有六個(gè)接力器，轉(zhuǎn)輪中間為引水室，引水室內(nèi)設(shè)置有引水錐、導(dǎo)水葉片；接力器內(nèi)設(shè)置有可調(diào)射流機(jī)構(gòu)和十字導(dǎo)水棚，機(jī)殼內(nèi)壁上均布有射流動(dòng)力回收水斗瓦；可調(diào)射流機(jī)構(gòu)由噴嘴、噴針連接一根針桿、針桿的另一端連接鏈輪、鏈輪連接鏈條、鏈條連接調(diào)節(jié)螺桿構(gòu)成，針桿上裝有回位彈簧。轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)采用新的流動(dòng)規(guī)律和新的做功方式，水動(dòng)能的形態(tài)是由反沖做功方式交換成機(jī)械能。本實(shí)用新型適用于中高水頭、過流量大、效率變化平緩的工況，其運(yùn)行范圍寬廣、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、保養(yǎng)維修方便、造價(jià)低等。
文檔編號(hào)F03B1/04GK201827005SQ20102059019
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者楊紹明 申請(qǐng)人:楊紹明