CN105971799A - 一种转轮叶片为锯齿形的水轮机 - Google Patents

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Abstract

一种转轮叶片为锯齿形的水轮机，包括有支架体(1)、安装于支架体上的可绕中心轴(2)转动的转轮(3)，所述转轮是叶片(4)横截面为三角形的锯齿形叶片。本发明结构简单、检修方便、制造难度小、制造成本低、工作效率高、可有效避免杂物缠挂。

Description

一种转轮叶片为锯齿形的水轮机
技术领域
本发明属于水轮机结构技术领域。
背景技术
现有水轮机转轮的叶片普遍都是具有一定流线弧度的片状叶片，其设计及制造工艺要求高、制造难度大，制造成本也较高。传统的混流式、轴流式、斜击式等等各类水轮机，由于其叶片都属于悬挂固定方式，其旋转方向与水流存在一定夹角甚至垂直于水流方向，其水轮机叶片和调节流量的导叶经常受到水中漂浮的绳索、包装袋、渔网、树枝、树叶等等各类垃圾的缠绕和堵塞，不仅造成水轮机故障，还必须每隔一段时间就要拆开水轮机进行清理垃圾和维修，减少发电运行时间，增加运行成本，影响发电效益。为了挡住水中各类随流垃圾，所有的传统水电站都不得不安装高密度的防污格栅，而这种高密度的防污格栅，拦住的各类垃圾随时又会堵塞防污格栅，减少过流水量，降低发电能力，因此必须高频率进行清理，大大增加了工作人员的工作强度，也影响了水电站的发电效益。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种结构简单、检修方便、制造难度小、制造成本低、工作效率高、可有效避免杂物缠挂的转轮叶片为锯齿形的水轮机。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种转轮叶片为锯齿形的水轮机，包括有支架体、安装于支架体上的可绕中心轴转动的转轮，所述转轮的叶片横截面为三角形的锯齿形叶片。
本发明在转轮上方设置有可调式引水喷口。所述可调式引水喷口是在引水喷口内设置有可摆动的调节板，该调节板的上端通过第一连接轴安装于引水喷口的上部一侧，调节板的下端外侧通过第二连接轴连接有可伸缩的驱动机构，驱动机构的另一端通过轴销固定安装于支架体上。所述可伸缩的驱动机构为液压缸或电动螺杆或手动螺杆。
本发明叶片横截面为锯齿形的转轮与传统的多变性的片状叶片转轮相比，不仅结构简单，设计难度小，易于制造，可以大大降低水轮机的造价。而且结构更加牢固。此外，锯齿形叶片非常便于叶片之间空气的排出，当每一片锯齿形叶片刚刚旋转到引水喷口下方时，水流首先冲击到暂时呈斜角的叶片上，而后水流向下向外迅速填满两片叶片之间的空间，将该空间之内的气体挤压出去，避免叶片之间形成具有弹性的气室，影响水流压力和水车水轮机的出力，提高水轮机效率。
本发明的可调式引水喷口的调节板可以通过液压缸或者电动螺杆或者手动螺杆驱动摆动，以调节引水喷口的开合大小，进而实现最佳角度的喷水流量和流速，调节转轮的转速，确保发电效益。
本发明的水轮机转轮的旋转方向与水流方向一致，可以避免小于喷口尺寸的垃圾如树枝、绳索、包装袋以及其他垃圾等杂物的缠挂和堵塞。加之其高强度的结构，电站引水系统无需再设置高密度的防污格栅，可大大增加防污格栅的间隙让较大垃圾通过，可以大大减少各类垃圾导致的缠绕堵塞，减轻电站员工的工作量，大大减少电站的拆开清理和检修时间，增加水轮机运行发电时间，提高发电效率。
本发明的水轮机转轮的锯齿形叶片结构强度更高，加之转轮的旋转方向与水流流向一致，因此对叶片表面的光滑度要求很低。与传统水轮机的多变性弧形叶片相比，其强度和效率受到叶片表面“汽蚀”现象的影响显著减小。
本发明的锯齿形叶片的迎水面距离引水喷口的距离更近，叶片迎水面在旋转中接受水流冲击的过程中都会获得一个垂直冲击的角度，叶片接受水流的冲击力更强，转轮获得的扭矩更大，发电效率更高。
本发明的水轮机各个主要部件都处于可见状态，相对于传统的水轮机绝大多数部件都处于“隐蔽状态”而言，本发明的观察和检修便利很多。
本发明的水轮机结构非常简单，各类零部件的总数不足传统水轮机的一半，引水和调速系统、转轮生产加工等方面远比传统水轮机简单得多，也不需要高要求的防渗措施，在水轮机同等出力情况下，造价远远低于传统的水轮机，运行、检修和维护的成本也远远低于传统的水轮机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2图1的左视图；
图3是水流冲刷转轮的原理示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示的转轮叶片为锯齿形的水轮机，包括有支架体1、安装于支架体上的可绕中心轴2转动的转轮3。在支架体底部设置有支撑座1a，支承座顶部安装支撑梁1b及安装转轮中心轴的轴承座1c。所述转轮叶片4的横截面是三角形的锯齿形叶片。在转轮上方设置的引水喷口5是可调式引水喷口，引水喷口内设置有调节板6，该调节板的上端通过第一连接轴7安装于引水喷口的上部一侧，调节板的下端外侧通过第二连接轴8连接有可伸缩的驱动机构9，驱动机构的另一端通过轴销10固定安装于支架体1上。调节板经驱动机构驱动沿第一连接轴7摆动，实现冲入转轮的水流流量、流速和流向的调节。驱动机构可沿轴销10转动，保证其活动自如。所述可伸缩的驱动机构9为液压缸或电动螺杆或手动螺杆。引水喷口5外接引水管11.
如图3中虚线箭头指引所示，从引水管进入引水喷口5的水流沿箭头f所示冲击到锯齿形叶片的内侧面4a后，沿箭头s所示向下向外填满叶片之间的空间，再沿箭头t所示将叶片之间的空气向外排出，避免叶片之间形成具有弹性的气室，影响水流压力和水车水轮机的出力效率。
本发明立式安置使用时，带动的是卧式发电机。也可以卧式安置使用，以便于驱动功率更大的水轮发电机。

Claims (4)

1.一种转轮叶片为锯齿形的水轮机，包括有支架体(1)、安装于支架体上的可绕中心轴(2)转动的转轮(3)，其特征在于，所述转轮是叶片(4)横截面为三角形的锯齿形叶片。
2.根据权利要求1所述的一种转轮叶片为锯齿形的水轮机，其特征在于，在转轮上方设置有可调式引水喷口(5)。
3.根据权利要求1所述的一种转轮叶片为锯齿形的水轮机，其特征在于，所述可调式引水喷口(5)是在引水喷口内设置有可摆动的调节板(6)，该调节板的上端通过第一连接轴(7)安装于引水喷口的上部一侧，调节板的下端内侧通过第二连接轴(8)连接有可伸缩的驱动机构(9)，驱动机构的另一端通过轴销(10)固定安装于支架体(1)上。
4.根据权利要求1所述的一种转轮叶片为锯齿形的水轮机，其特征在于，所述可伸缩的驱动机构(9)为液压缸或电动螺杆或手动螺杆。
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