CN104421094A - 水轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水轮机，包括依次连接的储水箱、高压水箱、涡轮装置和排水装置，涡轮装置包括外壳、转轴和位于所述外壳内部且沿着转轴的周向分布的多个涡轮叶片，还包括设置在所述储水箱和高压水箱之间的加压装置，所述涡轮叶片的两个侧面均为波浪面。储水箱中的水经加压装置加压后进入高压水箱，使得高压水箱中的水的压力大大增加，故从高压水箱流入涡轮装置中的水流的势能和流速大大增加，大大提供了多个涡轮叶片的转速。当水流进入涡轮装置内时，由于波浪面的波峰阻挡作用和水流与涡轮叶片的接触面积增加作用，涌向涡轮叶片与转轴连接的端部的水流量减少，如此增加了力矩较大的水流量，进而提高了涡轮叶片的转速。

Description

水轮机

技术领域

本发明涉及水电设备技术领域，更具体地说，涉及一种水轮机。

背景技术

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，其包括依次连接的储水箱、高压水箱、涡轮装置和排水装置，其中高压水箱的出水口与涡轮装置的进水口连通，涡轮装置的出水口与排水装置的进口连通，涡轮装置包括外壳、转轴、设置于外壳内部的涡轮叶片和设置于外壳外部的飞轮，多个涡轮叶片沿着转轴的周向均匀分布，飞轮与多个涡轮叶片同轴设置。现有技术中，涡轮装置的涡轮叶片的两个侧面均为平滑的曲面，即涡轮叶片沿着平行于转轴轴线的面剖切的得到的图形为平滑曲线或者直线，如此设置水流与多个涡轮叶片接触且冲击多个涡轮叶片时，大部分水流会涌向涡轮叶片的与转轴的连接端，如此大部分水流的力矩较小，水流对涡轮叶片冲击力变小，导致多个涡轮叶片的转速较小。

综上所述，如何有效地提高水流对涡轮叶片的冲击力以提高涡轮叶片的转速，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水轮机，该水轮机的结构设计可以有效地提高水流对涡轮叶片的冲击力以提高涡轮叶片的转速。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水轮机，包括依次连接的储水箱、高压水箱、涡轮装置和排水装置，所述涡轮装置包括外壳、转轴、位于所述外壳内部且沿着转轴的周向分布的多个涡轮叶片和位于所述外壳外部的飞轮，还包括设置在所述储水箱和高压水箱之间的加压装置，所述涡轮叶片的两个侧面均为波浪面。

优选地，上述水轮机中，所述涡轮叶片的两个侧面的波峰和波谷均由两个平面相交形成。

优选地，上述水轮机中，所述涡轮叶片的两个侧面的波峰和波谷均由两个圆滑曲面相交形成。

优选地，上述水轮机中，还包括位于所述外壳外部的飞轮，所述转轴的轴向沿着水平方向，所述飞轮与多个所述涡轮叶片同轴设置。

优选地，上述水轮机中，所述储水箱、加压装置、高压水箱和涡轮装置由上至下依次排布。

优选地，上述水轮机中，还包括与所述涡轮装置的外壳内部连通的真空泵。

优选地，上述水轮机中，还包括与所述涡轮装置的外壳内部连通的真空表。

优选地，上述水轮机中，还包括与转轴固定连接的输出轴和固定在所述输出轴上的斜齿轮。

优选地，上述水轮机中，还包括位于所述外壳外部的飞轮和罩设在所述飞轮外部的第一护罩。

优选地，上述水轮机中，所述高压水箱的出水口和所述涡轮装置的进水口之间还设置有通断阀门。

本发明提供的水轮机包括依次连接的储水箱、高压水箱、涡轮装置和排水装置，即高压水箱的出水口与涡轮装置的进水口连通，涡轮装置的出水口与排水装置的进水口连通。涡轮装置包括外壳、转轴和位于外壳内部且沿着转轴的周向分布的多个涡轮叶片，即多个涡轮叶片均与转轴固定连接，其重点在于，还包括设置在储水箱和高压水箱之间的加压装置，即储水箱的出水口与加压装置的进水口连通，加压装置的出水口与高压水箱的进水口连通。另外，涡轮叶片的两个侧面均为波浪面，即涡轮叶片的两个侧面沿着平行于转轴轴线的面或者平行于转轴轴线的面剖切的得到的图形为波浪线。并且，涡轮装置的应该为密封外壳，外壳的外部可以设置高压密封圈。

应用本发明提供的用于水轮机时，由于储水箱和高压水箱之间增加了加压装置，故储水箱中的水经加压装置加压后进入高压水箱，使得高压水箱中的水的压力大大增加，故从高压水箱流入涡轮装置中的水流的势能和流速大大增加，并且单位时间内流入涡轮装置水流量增加，进而提供了水流对涡轮压片的冲击力，大大提供了多个涡轮叶片的转速。另外，涡轮叶片的两个侧面均为波浪面，如此当水流进入涡轮装置内时，由于波浪面的波峰阻挡作用和水流与涡轮叶片的接触面积增加作用，涌向涡轮叶片与转轴连接的端部的水流量减少，如此增加了力矩较大的水流量，即大部分水流的力矩较大，进而提高了涡轮叶片的转速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水轮机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水轮机的局部剖视图。

附图中标记如下：

1-储水箱、2-加压装置、3-高压水箱、4-通断阀门、5-涡轮装置、51-飞轮、52-转轴、53-外壳、54-涡轮叶片、6-排水装置、7-真空泵、8-第一护罩、9-斜齿轮。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种水轮机，该水轮机的结构设计可以有效地提高水流对涡轮叶片的冲击力以提高涡轮叶片54的转速。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，本发明提供的水轮机包括依次连接的储水箱1、高压水箱3、涡轮装置5和排水装置6，即高压水箱3的出水口与涡轮装置5的进水口连通，涡轮装置5的出水口与排水装置6的进水口连通。涡轮装置5包括外壳53、转轴52和位于外壳53内部且沿着转轴52的周向分布的多个涡轮叶片54，即多个涡轮叶片54均与转轴52固定连接，其重点在于，还包括设置在储水箱1和高压水箱3之间的加压装置2，即储水箱1的出水口与加压装置2的进水口连通，加压装置2的出水口与高压水箱3的进水口连通。另外，涡轮叶片54的两个侧面均为波浪面，即涡轮叶片54的两个侧面沿着平行于转轴52轴线的面或者平行于转轴52轴线的面剖切的得到的图形为波浪线。并且，涡轮装置5的应该为密封外壳53，外壳53的外部可以设置高压密封圈。

应用本发明提供的用于水轮机时，由于储水箱1和高压水箱3之间增加了加压装置2，故储水箱1中的水经加压装置2加压后进入高压水箱3，使得高压水箱3中的水的压力大大增加，故从高压水箱3流入涡轮装置5中的水流的势能和流速大大增加，并且单位时间内流入涡轮装置5水流量增加，进而提供了水流对涡轮压片的冲击力，大大提供了多个涡轮叶片54的转速。另外，涡轮叶片54的两个侧面均为波浪面，如此当水流进入涡轮装置5内时，由于波浪面的波峰阻挡作用和水流与涡轮叶片54的接触面积增加作用，涌向涡轮叶片54与转轴52连接的端部的水流量减少，如此增加了力矩较大的水流量，即大部分水流的力矩较大，进而提高了涡轮叶片54的转速。

其中，储水箱1的容积应该大于高压水箱3的容积。加压装置2可以为市场上较为常见的加压装置2。

其中，涡轮叶片54的两个侧面的波峰和波谷可以均由两个平面相交形成，即涡轮叶片54的两个侧面沿着平行于转轴52轴线的面剖切的得到的线为由多段直线首尾相连形成的曲折线或者涡轮叶片54的两个侧面沿着垂直于转轴52轴线的面剖切的得到的线为由多段直线首尾相连形成的曲折线。

另外，涡轮叶片54的两个侧面的波峰和波谷还可以均由两个圆滑曲面相交形成，即涡轮叶片54的两个侧面沿着平行于转轴52轴线的面剖切的得到的线为类似于正弦曲线的线或者涡轮叶片54的两个侧面沿着垂直于转轴52轴线的面剖切的得到的线为类似于正弦曲线的线。

现有技术中的转轴52的轴线均沿着竖直方向设置，然而如此设置由于占地面积的限制，涡轮装置5的直径也会受到限制，致使涡轮叶片54的尺寸较小。本申请中，还包括位于外壳52外部的飞轮，并且飞轮与转轴固定连接，以使得该水轮机转动更加平稳。转轴52的轴向沿着水平方向，飞轮51与多个涡轮叶片54同轴设置，即飞轮51和多个涡轮叶片54的轴线均沿着水平方向，如此可以在不增加占地面积的同时增加涡轮叶片54的长度，进而增加涡轮叶片54的尺寸，可以使得更多的水流入涡轮装置5，相应的提高了涡轮叶片54的转速。

进一步地，储水箱1、加压装置2、高压水箱3和涡轮装置5可以由上至下依次排布，如此水从高处落下，通过自身重力作用加速，进一步增加了水流的流速，提高了势能的转化率，进一步提高了涡轮叶片54的转速。

为了使更多的水流入涡轮装置5，还可以包括涡轮装置5的外壳53内部连通的真空泵7，如此涡轮装置5的内部形成负压作用，水流进入涡轮装置5的流速和流量均大大增加，进而提高了涡轮叶片54的转速。进一步地，还可以包括与涡轮装置5的外壳53内部连通的真空表，如此通过真空表可以及时了解涡轮装置5的外壳53内部的真空度，进而根据外壳53内部的真空度调节真空泵7的工作状态。

该水轮机还包括输出轴和固定在输出轴上的斜齿轮9，其中输出轴9可以与转轴固定连接，且输出轴和转轴应该同轴设置两者也可以为一体式结构，斜齿轮9固定在输出轴上，此处将斜齿轮9与发电机组的斜齿轮啮合，实现输出轴带轮发电机组发电。斜齿轮9的传动性能较好且扭力大，降低了机械能传递过程中的损耗。

进一步地，还包括位于外壳52外部的飞轮，并且飞轮与转轴固定连接，以使得该水轮机转动更加平稳。为了防止灰尘落在飞轮51和皮带轮上，还可以包括罩设在飞轮51外部的第一护罩8和罩设在斜齿轮9外部的第二护罩。

当然，还可以在输出轴上设置皮带轮，将皮带轮与飞轮51通过皮带连接，在此不作限定。

另外，为了便于控制高压水箱3的出水状态，还可以在高压水箱3的出水口和涡轮装置5的进水口之间设置通断阀门4，如此可以控制通断阀门4启闭实现对水轮机的控制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水轮机，包括依次连接的储水箱(1)、高压水箱(3)、涡轮装置(5)和排水装置(6)，所述涡轮装置(5)包括外壳(53)、转轴(52)和位于所述外壳(53)内部且沿着转轴(52)的周向分布的多个涡轮叶片(54)，其特征在于，还包括设置在所述储水箱(1)和高压水箱(3)之间的加压装置(2)，所述涡轮叶片(54)的两个侧面均为波浪面。

2.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，所述涡轮叶片(54)的两个侧面的波峰和波谷均由两个平面相交形成。

3.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，所述涡轮叶片(54)的两个侧面的波峰和波谷均由两个圆滑曲面相交形成。

4.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，还包括位于所述外壳(53)外部的飞轮(51)，所述转轴(52)的轴向沿着水平方向，所述飞轮(51)与多个所述涡轮叶片(54)同轴设置。

5.根据权利要求4所述的水轮机，其特征在于，所述储水箱(1)、加压装置(2)、高压水箱(3)和涡轮装置(5)由上至下依次排布。

6.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，还包括与所述涡轮装置(5)的外壳(53)内部连通的真空泵(7)。

7.根据权利要求6所述的水轮机，其特征在于，还包括与所述涡轮装置(5)的外壳(53)内部连通的真空表。

8.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，还包括与转轴固定连接的输出轴和固定在所述输出轴上的斜齿轮(9)。

9.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，还包括位于所述外壳(53)外部的飞轮(51)和罩设在所述飞轮(51)外部的第一护罩(8)。

10.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，所述高压水箱(3)的出水口和所述涡轮装置(5)的进水口之间还设置有通断阀门(4)。