CN101660478B - 多喷嘴斜击式水轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种斜击式水轮机，属于流体机械领域，特别适用于中小型水力资源的开发和利用。它包括引水环管、机壳、喷嘴、机壳内的转轮以及电机。其关键技术是在引水环管上安装2～6个喷嘴对准转轮，各喷嘴与转轮进口平面的夹角为19°～21°，射流进口角α1为19°～21°，转轮出口宽度L增加25％～30％，转轮出口的安放角γ为15°～17°。本发明的优点是本多喷嘴斜击式机组可立式布置，也可卧式布置，各喷嘴之间水力平衡，运行稳定，单机容量得到提高、水轮机转轮效率得到提高，有效解决了多喷嘴水轮机射流干涉问题。

Description

多喷嘴斜击式水轮机
技术领域
本发明涉及一种斜击式水轮机，属于流体机械领域，特别适用于中小型水力资源的开发和利用。
背景技术
现有传统斜击式水轮机结构包括机壳、机盖、喷嘴、机壳内的转轮以及电机，喷嘴多为单一喷嘴。单一喷嘴的斜击式水轮机的过流量通常较小，单机出力小，用于发电时必然要增加机组台数，同样会增加电站的建设成本；而且同一时刻往往有3～4个斗叶在接受同一喷嘴流量大小不等的射流，使得斗叶的绕流情况复杂，单个斗叶根部的受力不均，从而引起整个机组的振动。
专利文献公开了一种水轮机立式环形多喷嘴，它是在环形管道中分布有多个喷嘴；专利文献还公开了一种集流多喷嘴斜击式水轮机，它具有一个集流器，相当于配水容器，在集流器的圆周上均布多个喷嘴，它虽然实现了斜击式水轮机的多喷嘴的设计思想，但在水力设计上，这种布置的多喷嘴却不能严格保证各喷嘴之间的水力平衡关系，通过开启与关闭各喷嘴来进行运行调节，更不易保证水力平衡关系。转轮是水轮机的心脏部件，不管是集流式水轮机还是环形多喷嘴，均与原转轮型线不匹配，喷嘴数目增加后，结构布置复杂，转轮过流量加大，射流之间与转轮内部水流之间均可能发生干涉，叶片根部区域以及叶片进口处均可能产生大量旋涡，水力损失大，水力效率低。
还有传统的斜击式水轮机随着单机出力的增加，结构与尺寸受到很大限制，使其排流不畅通，容易撞击机座、机盖形成漫反射；水轮机主体分为机座、机盖两部分，使其拆装、检修极为不便。
发明内容
本发明要解决的问题在于针对以上不足而提供一种机组运行稳定，提高单机容量、增大机组出力、提高水轮机转轮效率，有效解决多喷嘴水轮机射流干涉问题的斜击式水轮机。其技术方案如下：
它包括引水环管、机壳、喷嘴、机壳内的转轮以及电机。其关键技术是在引水环管上安装2～6个喷嘴对准转轮，各喷嘴与转轮进口平面的夹角为19°～21°，射流进口角α1为19°～21°，转轮出口宽度L较传统的单喷嘴斜击式水轮机的增加了25％～30％，转轮出口的安放角γ为15°～17°。
与现有技术相比本发明具有的优点是：
1、增加了喷嘴数量，就增加了斜击式水轮机接受水流能量的能力，达到减少机组台数、增加机组出力的目的。在相同的转轮直径下，其斜击式水轮机的流量将提高一倍或者多倍，单机容量得到提高，出力也大大提高，同时水轮机转轮效率得到有效提高。
2、现有技术水轮机转轮出口的安放角为12°～15°，射流的角度为22°～27°，这样的设计参数使得多喷嘴水轮机必定会产生射流干涉问题。而本发明优化设计出双喷嘴以及多喷嘴情况下的转轮型线，具体就是：①加宽了转轮出口的宽度25％～30％，改变转轮出口的安放角为15°～17°；②改变各喷嘴与转轮进口平面的夹角为19°～21°，使得多喷嘴时射流的角度为19°～21°。这样的设计参数，有效解决了多喷嘴水轮机射流干涉问题。
3、本发明实为引水环管式的多喷嘴斜击式水轮机，机组可立式布置，也可卧式布置，严格保证了各喷嘴之间的水力平衡关系，转轮受力平衡，且机组运行调节时也能高效、稳定运行。
4、在机壳上部设有转轮吊装孔，可在不移动发电机的情况下拆装转轮，方便拆装与检修。机壳右边的进入门和平水栅也大大方便了检修机组。
附图说明
图1，是本发明结构示意图；
图2，是图1俯视图；
图3，是转轮出口宽度、转轮出口安放角以及射流进口角示意图；
图4，是本发明另一结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
参见图1--图3，本发明包括引水环管1、机壳6、喷嘴4、机壳内的转轮5以及电机3。其关键技术是在引水环管1上安装2个喷嘴4对准转轮5，各喷嘴与转轮进口平面的夹角为21°，射流进口角α1为21°，转轮出口宽度L较传统的单喷嘴斜击式水轮机的转轮出口宽度增加了25％，转轮出口的安放角γ为15°。在引水环管1上有支管2与喷嘴4连接。
现有技术拆换转轮时一般情况下需要拆掉机盖或移动机组，给检修带来不便，本发明在机壳6上端设有转轮吊装孔7，平时用盖子将转轮吊装孔盖住，用螺栓将盖子与机壳连接，使用时将螺栓拆掉，用行车把吊绳从孔中放下，转轮与吊绳固定后，从孔中吊出，这样就可以在不移动机组的情况下吊出转轮。在机壳6一侧设有进入门8，机壳6下方设有平水栅9，当机组发生故障时，可以不用移动机组，直接从进入门进去，人可站在平水栅上检修。水轮机结构采用焊接件，其结构与尺寸大大优化，排流畅通。
实施例二：
参见图1--图3，本发明包括引水环管1、机壳6、喷嘴4、机壳内的转轮5以及电机3。其关键技术是在引水环管1上安装2个喷嘴4对准转轮5，各喷嘴与转轮进口平面的夹角为20°，射流进口角α1为20°，转轮出口宽度L较传统的单喷嘴斜击式水轮机的转轮出口宽度增加了28％，转轮出口的安放角γ为16°。在引水环管1上有支管2与喷嘴4连接。在机壳6上端设有转轮吊装孔7，在机壳6一侧设有进入门8，机壳6下方设有平水栅9。
实施例三：
参见图1--图3，本发明包括引水环管1、机壳6、喷嘴4、机壳内的转轮5以及电机3。其关键技术是在引水环管1上安装2个喷嘴4对准转轮5，各喷嘴与转轮进口平面的夹角为19°，射流进口角α1为19°，转轮出口宽度L较传统的单喷嘴斜击式水轮机的转轮出口宽度增加了30％，转轮出口的安放角γ为16°。在引水环管1上有支管2与喷嘴4连接。在机壳6上端设有转轮吊装孔7，在机壳6一侧设有进入门8，机壳6下方设有平水栅9。
实施例四：
参见图3、图4，本实施例是在引水环管1上安装3个喷嘴4对准转轮5，各喷嘴与转轮进口平面的夹角为19°，射流进口角α1为19°，转轮出口宽度L较传统的单喷嘴斜击式水轮机的转轮出口宽度增加了30％，转轮出口的安放角γ为17°。
本发明还可在上述结构基础上布置4个、5个甚至6个喷嘴。机组可卧式布置，如图1所示；也可立式布置，如图4所示。

Claims (3)

1.一种多喷嘴斜击式水轮机，包括引水环管(1)、机壳(6)、喷嘴(4)、机壳内的转轮(5)以及电机(3)，其特征是在引水环管(1)上安装2～6个喷嘴(4)对准转轮(5)，各喷嘴与转轮进口平面的夹角为19°～21°，射流进口角α1为19°～21°，转轮出口宽度L较传统的单喷嘴斜击式水轮机的转轮出口宽度增加25％～30％，转轮出口的安放角γ为15°～17°。
2.根据权利要求1所述多喷嘴斜击式水轮机，其特征是在引水环管(1)上有支管(2)与喷嘴(4)连接。
3.根据权利要求1所述多喷嘴斜击式水轮机，其特征是在机壳(6)上端设有转轮吊装孔(7)，在机壳(6)一侧设有进入门(8)，机壳(6)下方设有平水栅(9)。
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