CN105209745A - 卡普兰水轮机的叶轮 - Google Patents

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CN105209745A CN201380054459.3A CN201380054459A CN105209745A CN 105209745 A CN105209745 A CN 105209745A CN 201380054459 A CN201380054459 A CN 201380054459A CN 105209745 A CN105209745 A CN 105209745A
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格雷戈瑞·斯奈德
富兰克林·斯汀森
托马斯·奈德哈特
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Abstract

本发明涉及一种卡普兰水轮机的叶轮，其包含以下特征或者组件：轴；多个叶片；中空的毂，该毂位于轴的自由端并且承载叶片；调整装置，该调整装置用于使叶片绕着垂直于轴的旋转轴线的旋转轴扭转。本发明具有以下特征：毂的内部连接到压缩空气源；分支线路设置在毂内部以将压缩空气供应到调整装置的轴承或者其他润滑点。

Description

卡普兰水轮机的叶轮
技术领域
本发明涉及一种卡普兰水轮机。(例如参见DE10100963A1)
背景技术
这种卡普兰水轮机包含作为其相关部件的叶轮、引导轮和外壳。叶轮设置有可调整叶片并且联接到轴。
卡普兰水轮机具有竖直轴，但是也存在具有水平轴的卡普兰水轮机。
具有水平轴的卡普兰水轮机的特别令人关注的申请已经是为人所知的。在这种情况下，例如，在河水电站中，坝的闸门或者保持拦河坝配备有大量卡普兰水轮机，例如，配备有6、12、24或者更多个水轮机。单个卡普兰水轮机在这种情况下显然是非常小的。其在损坏的情况下能够容易地和迅速地被移去并且能够换成新的水轮机。想要将保持水轮机的构造保持得尽可能简单(例如参见US5,825,094)。
上述调整装置相对于它们的设计是相对复杂的。它们的顺畅运作对于整个水轮机的机能是尤其重要的。移动部分需要润滑。已知使用油或者水达到该目的。为了这个目的，毂的内部空间充满水或者油。如果使用水，存在锈蚀的可能性。如果使用油，当毂渗漏时存在环境污染的可能性。
发明内容
本发明的目的是以既不发生锈蚀也不发生环境污染的方式提供一种卡普兰水轮机。该目的通过权利要求1的特征实现。
因此，毂设置有用于将压缩空气引进中空的内部空间的连接部。因此在水轮机的操作期间内部空间在大气以上的压力下。因此所有的移动部分能够被供应压缩空气。压缩空气替代油或者水润滑。自润滑密封件和轴承材料代替油润滑或者水润滑轴承和密封件被适当地使用。
本发明尤其适用于将现有的水轮机改装为无水或者无油操作。
本发明进一步提供以下有益效果：压缩空气能够从毂通过防气蚀肋的叶片被供应。因此气蚀的可能性能够减少。也防止水贯穿内部空间。
具有油润滑轴承的常规的水轮机能够容易地被改装为本发明的形式。用于将润滑油供应到轴承的既有线路能够被用作空气导管。
附图说明
现有技术和本发明通过参考附图被更加详细地说明，以下详细地展示：
图1示意了根据目前工艺水平的卡普兰水轮机的垂直投影图和部分截面图，该卡普兰水轮机包含可调整叶片；
图2示意了根据目前工艺水平的卡普兰水轮机的轴向截面图；
图3示意了根据目前工艺水平的卡普兰叶轮的轴和内部叶片调整单元；
图4示意了根据目前工艺水平的具有充油的或者充水的毂的卡普兰水轮机的截面图；
图5示意了类似图4的视角的卡普兰水轮机，但是该图是具有填充压缩空气的毂。
具体实施方式
图1中所示的卡普兰水轮机包含叶轮1，该叶轮1被轴2支撑。轴2竖直地布置。水轮机机构包含可调整叶片1.1。
轴包含在其自由端的毂3。进一步设置引导叶片环4。引导叶片环4安装在毂3中。引导叶片4.1也是可调整的。
根据本发明的调整单元被用于调整，其中与头部成比例的调整力被施加。
图2中所示的卡普兰水轮机是具有水平轴的管式水轮机。毂3也显示在图2中。该水轮机也包含与图1的水轮机相同的组件。该图示意了叶轮1和进一步引导叶片环4。
设置包围发电机的外壳5。发电机位于叶轮1的轴上。
在这种情况下也设置类似于图1的调整单元的调整单元。调整单元位于外壳5中并且延伸直至毂3。
图3示意了能够被用于图1和2的实施例中的调整单元。该图也示意了具有叶片1.1的叶轮1。叶轮1由毂3承载。锥齿轮10将扭矩传输到发电机11，该扭矩产生在叶轮1上。
调整单元20包含推杆20.1。推杆20.1的下游端这里不显示。其被引导穿过空心轴2直至叶轮。其以推杆20.1在轴线方向上的位移导致叶片1.1的调整的方式作用到可调整叶片1.1上。
推杆20.1的上游端承载板20.2。板20.2布置在缸20.3中并且能够以活塞的方式在缸20.3中轴向地位移。板20.2的右方的工作容积部20.4能够受到等于或者与头部成比例的压力。如果头部上升，工作容积部20.4中的压力也上升。因此，推杆20.1朝向叶轮1移动，叶片1.1在闭合期间被枢转或者调整。
如果头部下降，推杆以打开叶片1.1的趋势，再次在相反方向上行进。返回运动能够以不同的方法开始，例如，通过恢复弹簧(图中未示)。气体压力也能够存在于缸空间中位于板20.2的与工作容积部20.4相反侧的部分中。
图3中所示的已知实施例也称为内部调节齿轮。
图4中所示的已知的卡普兰水轮机包含叶轮1，轴2和毂3，该毂3承载叶轮。轴是中空的。在操作期间，油被供应到毂3(参见油出口)。
本发明在根据图5的卡普兰水轮机中被实现。在这种情况下压缩空气被供应到毂3的内部空间(参见压缩空气出口7)。
参考数字列表
1叶轮
1.1叶片
2轴
3毂
4引导叶片环
4.1引导叶片
5外壳
6油出口
7压缩空气出口
10锥齿轮
11发电机
20调整单元
20.1推杆
20.2板
20.3缸
20.4工作容积部

Claims (3)

1.一种卡普兰水轮机的叶轮(1)，包含以下特征或者组件：
1.1轴(2)；
1.2若干叶片(1.1)；
1.3中空的毂(3)，所述毂(3)位于所述轴(2)的自由端并且承载所述叶片(1.1)；
1.4调整装置(20)，所述调整装置(20)用于使所述叶片绕着垂直于所述轴(2)的旋转轴线的旋转轴扭转；
其特征在于：
1.5所述毂(3)的内部空间连接到压缩空气源；
1.6用于将压缩气体供应到所述调整装置(20)的轴承或者其他润滑点的分支线路设置在所述毂(3)的内部。
2.如权利要求1所述的叶轮(1)，其特征在于，每一个叶片的所述调整装置(20)包含活塞缸致动器，所述活塞缸致动器也连接到所述压缩空气源。
3.如权利要求1所述的叶轮(1)，其特征在于，单个所述调整装置(20)包含：杆组合件，所述杆组合件能够平行于所述轴(2)的所述旋转轴线位移；和小齿轮，所述小齿轮用于将所述位移运动转换为所述叶轮(1)的旋转运动。
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