CN106246440B - 双转轮水轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双转轮水轮机，其包括蜗壳、筒形阀和转动机构，蜗壳与转动机构之间通过转轴连接，转轴的自由端设置左转轮和右转轮，左转轮和右转轮背靠背设置，正对入水管的进水口。双转轮增加了机组的单位流量，从而增加机组过流量，扩大了传统混流式机组的使用范围；采用水平轴布置形式，减少了机组的土建开挖量，节约建设成本；每个转轮的流道是分开的，具有较高的机组效率；两转轮采用背靠背的布置形式，消除了传统混流式水轮机的轴向水推力，从而省去径向推力轴承结构中的推力轴承部分，变为纯径向轴承结构，节约了制造成本。

Description

双转轮水轮机

技术领域

本发明涉及一种水轮机，尤其是涉及一种双转轮水轮机。

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，它属于流体机械中的透平机械。现代水轮机大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大；例如名为“轴流式水轮机”（ 公开号CN205315190U）的公开技术，其所示的技术方案即是一种常用的应用。但包括上述公开技术在内的现有技术，受转轮结构所限，机组的单位流量相对恒定，机组的过流量难以有效提高，机组效率较低。

发明内容

本发明主要目的使提供一种可增加机组的过流量、提高机组效率的双转轮水轮机。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：双转轮水轮机，包括蜗壳、筒形阀和转动机构，蜗壳与转动机构之间通过转轴连接，其特征在于：所述的转轴的自由端设置左转轮和右转轮，左转轮和右转轮背靠背设置，正对入水管的进水口。双转轮增加了机组的单位流量，从而增加机组过流量，扩大了传统混流式机组的使用范围；采用水平轴布置形式，减少了机组的土建开挖量，节约建设成本；每个转轮的流道是分开的，具有较高的机组效率；两转轮采用背靠背的布置形式，消除了传统混流式水轮机的轴向水推力，从而省去径向推力轴承结构中的推力轴承部分，变为纯径向轴承结构，节约了制造成本。

作为优选，蜗壳两侧设置左尾水管和右尾水管；左尾水管包括左直管段和左弯管段，左直管段和左弯管段设置一对法兰盘构成法兰连接；右尾水管包括右直管段和右弯管段，右直管段和右弯管段设置一对法兰盘。通过法兰连接，连接快速，且两法兰之间易于设置密封件，具有较好的密封可靠性。

作为优选，两法兰盘相背的盘面上各设置一个环形槽，并在外圆周面的外侧设置有托架和转架；托架设有第一连接孔，第一连接孔的中心线与法兰盘轴线平行；转架插入第一连接孔，托架和转架的自由端向法兰盘中心方向弯折延伸，延伸段的末端分别向对应的法兰盘盘面弯折延伸直至插入对应盘面的环形槽中。利用转架和托架限制环形槽的位置，从而将两法兰盘圆周对齐，可快速地将两法兰盘圆周的完全对正，大幅提高装配效率。

作为优选，托架和转架伸入环形槽中的端部设置钢球。钢球与环形槽相接触，接触面积小，降低推动托架时的摩擦阻力，降低操作的难度。

作为优选，转架设有第一锁孔和第二锁孔；托架设有第二连接孔，第二连接孔的中心线与法兰盘轴线垂直，且第二连接孔的中心线和第一连接孔的中心线相交；第二连接孔中设置插杆，插杆包括头部和柄部，头部插入第一连接孔并穿过第一锁孔或第二锁孔。第一锁孔和第二锁孔使托架和转架的自由端处于两种夹持距离，即处于卡入环形槽或脱出环形槽状态，可将托架和转架安装于法兰盘或从法兰盘拆卸下来。插杆头部插入第一锁孔的同时穿过转架，增加插杆的插入深度，增强插杆的强度，转架的锁定更牢固，推动托架时插杆头部不易受力变形或弯折。

作为优选，柄部设有U形孔，U形孔的长度方向与第二连接孔的中心线平行；U形孔中设置销轴，销轴上设置支撑架，支撑架固定于托架上。使插杆可沿U形孔抽插，变更插入口的操作方便、快速；设置销轴，插杆便可沿销轴转动，使插杆形成收纳状态；并可降低空间占有率，便于保护插杆。

作为优选，托架朝向法兰盘外圆周面一侧的侧壁上设置两个凹槽和压板，每个凹槽中设置一个球体，部分球体穿过压板，球体露出部分的体积小于球体的二分之一。凹槽和压板形成容置球体的空间，使球体可在凹槽中转动，又不会从槽中脱落；结构简单可靠，可承受托架转动方向的较大作用力。球体与法兰盘外圆周面接触，降低推动托架时的摩擦阻力，使操作更方便，且不会损伤托架和法兰盘外周面。

作为优选，两法兰盘的外周面上均设置有凹槽，凹槽沿盘体圆周延伸形成封闭的环槽；两个球体分别正对一个凹槽。通过两个球体与两个凹槽的配合，将两法兰盘圆周的上下距离调整到一致。

因此，本发明增加了机组的单位流量，从而增加机组过流量；水平轴的布置形式减少了机组的土建开挖量，建设成本较低；每个转轮的流道分开，具有较高的机组效率；两转轮采用背靠背的布置形式，消除了传统混流式水轮机的轴向水推力，受力更均衡，制造成本更低。另外，直管段和弯管段的法兰盘设置托架和转架，可快速将两法兰盘对正，答复提高装配效率，

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图。

附图2是附图1的A处放大图。

附图3是转架的一种结构示意图。

附图4是托架的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本发明双转轮水轮机，如附图1所示，其包括蜗壳5、筒形阀4和转动机构9，蜗壳5与转动机构9之间通过转轴8连接；转轴8的自由端设置左转轮3和右转轮6，左转轮3和右转轮6背靠背设置，正对入水管1的进水口。

如附图1所示，蜗壳5两侧设置左尾水管和右尾水管；左尾水管包括左直管段12和左弯管段2，左直管段12和左弯管段2设置一对法兰盘10构成法兰连接；右尾水管包括右直管段11和右弯管段7，右直管段12和右弯管段2设置一对法兰盘10构成法兰连接。直管段和弯管段通过法兰连接，连接快速，且两法兰之间易于设置密封件，具有较好的密封可靠性。

如附图1、附图2、附图3、附图4所示，两法兰盘10相背的盘面上各设置一个环形槽101，并在外圆周面的外侧设置有托架33和转架23；托架33设有第一连接孔32，第一连接孔32的中心线与法兰盘10轴线平行；转架23插入第一连接孔32，托架33和转架23的自由端向法兰盘10中心方向弯折延伸，两延伸段21、31的末端分别向对应的法兰盘10盘面弯折延伸直至插入对应盘面的环形槽101中。转架23插入托架33上的第一连接孔32中，形成转动连接，并可轴向移动。使用时，将两法兰盘10的一部分对正（例如将两法兰盘的一个孔对齐，再用一个柱销插入孔中），将转架23和托架33卡入对应的环形槽101中，推动托架33沿法兰盘圆周移动，利用转架23和托架33限制环形槽101的位置，从而将两法兰盘圆周对齐，即将两法兰盘圆周的完全对正，从而快速装配到一起。

托架33和转架23伸入环形槽101中的端部设置钢球22。钢球22与环形槽101相接触，接触面积小，降低推动托架时的摩擦阻力，降低操作的难度。

如附图2、附图3、附图4所示，转架23设有第一锁孔24和第二锁孔25；托架33设有第二连接孔34，第二连接孔34的中心线与法兰盘10轴线垂直，且第二连接孔34的中心线和第一连接孔32的中心线相交；第二连接孔34中设置插杆，插杆包括头部42和柄部41，头部42插入第一连接孔32并穿过第一锁孔24或第二锁孔25。第一锁孔24和第二锁孔25的设置，使托架33和转架23的自由端处于两种夹持距离，例如，当插杆头部42插入第一锁孔24时，托架33和转架23的自由端均卡入环形槽101；当插杆头部42插入第一锁孔25时，延长了托架33和转架23的自由端之间的距离，可从环形槽101脱出，此时，可将托架33和转架23整体从法兰盘上取下，以重复利用。第二连接孔34的中心线和第一连接孔32的中心线相交，使插杆头部42插入第一锁孔24的同时穿过转架23，起到对转架的锁定作用，且增加插杆的插入深度，增强插杆的强度，避免推动托架操作时插杆头部受力变形或弯折。

柄部41设有U形孔43，U形孔43的长度方向与第二连接孔34的中心线平行；U形孔43中设置销轴44，销轴44上设置支撑架45，支撑架45固定于托架33上。柄部41设有U形孔43，使插杆可沿U形孔43抽插，便于在第一锁孔24和第二锁孔25之间选择其一作为插入位置，这种结构，变更插入口的操作方便、快速；U形孔43中设置销轴44后，插杆轴向外拉，使头部完全脱出托架，插杆便可沿销轴转动，使插杆形成收纳状态，收纳操作方便；收纳插杆可降低空间占有率，便于包装运输，也便于保护插杆，不易被外力损伤。

托架33朝向法兰盘10外圆周面一侧的侧壁上设置两个凹槽和压板51，每个凹槽中设置一个球体52，部分球体52穿过压板51，球体露出部分的体积小于球体的二分之一。托架33侧壁上的凹槽和压板51，形成容置球体52的空间，使球体52可在凹槽中转动，其中球体露出部分的体积小于球体的二分之一，使球体不会从槽中脱落。球体51与法兰盘10外圆周面接触，降低接触面积，降低推动托架时的摩擦阻力，提高操作的便利性，且不会损伤托架和法兰盘外周面，提高托架的使用寿命。

两法兰盘10的外周面上均设置有凹槽102，凹槽102沿盘体圆周延伸形成封闭的环槽；两个球体52分别滑入两个法兰盘的凹槽102；推动托架时，两个球体51与两个法兰盘的凹槽102形成配合，将所经过的两法兰盘圆周部位的上下距离调整到一致，避免两法兰盘之间的间隙不适当。

卧式双转轮水轮机具有如下优点：1、较传统单个转轮的混流式水轮机，增加机组的比转速，增加了机组的单位流量，从而增加机组过流量（2倍传统机组流量），扩大了传统混流式机组的使用范围，其过流能力可以与轴流式水轮机相媲美。

2、较轴流式水轮机，由于卧式双转轮水轮机采用水平轴布置形式，因此，较主轴竖直布置的轴流式水轮机，减少了机组的土建开挖量，节约建设成本。

3、较轴流式水轮机，增加了机组的效率，由于双转轮水轮机每个转轮的流道是分开的，因此互不影响，水轮机的效率保持混流式的高效不降低。

4、两转轮背靠背的布置形式，消除了传统混流式水轮机的轴向水推力，从而省去径向推力轴承结构中的推力轴承部分，变为纯径向轴承结构，节约了制造成本。

Claims (6)

1.一种双转轮水轮机，包括蜗壳（5）、筒形阀（4）和转动机构（8），蜗壳（5）与转动机构（9）之间通过转轴（7）连接，其特征在于：所述的转轴（7）的自由端设置左转轮（3）和右转轮（5），左转轮（3）和右转轮（5）背靠背设置，正对入水管（1）的进水口；蜗壳（5）两侧设置左尾水管和右尾水管；左尾水管包括左直管段（12）和左弯管段（2），左直管段（12）和左弯管段（2）设置一对法兰盘（10）构成法兰连接；右尾水管包括右直管段（11）和右弯管段（7），右直管段（12）和右弯管段（2）设置一对法兰盘（10）；两法兰盘（10）相背的盘面上各设置一个环形槽（101），并在外圆周面的外侧设置有托架（33）和转架（23）；托架（33）设有第一连接孔（32），第一连接孔（32）的中心线与法兰盘（10）轴线平行；转架（23）插入第一连接孔（32），托架（33）和转架（23）的自由端向法兰盘（10）中心方向弯折延伸，延伸段的末端分别向对应的法兰盘（10）盘面弯折延伸直至插入对应盘面的环形槽（101）中。

2.根据权利要求1所述的双转轮水轮机，其特征在于：托架（33）和转架（23）伸入环形槽（101）中的端部设置钢球（22）。

3.根据权利要求1所述的双转轮水轮机，其特征在于：转架（23）设有第一锁孔（24）和第二锁孔（25）；托架（33）设有第二连接孔（34），第二连接孔（34）的中心线与法兰盘（10）轴线垂直，且第二连接孔（34）的中心线和第一连接孔（32）的中心线相交；第二连接孔（34）中设置插杆，插杆包括头部（42）和柄部（41），头部（42）插入第一连接孔（32）并穿过第一锁孔（24）或第二锁孔（25）。

4.根据权利要求3所述的双转轮水轮机，其特征在于：柄部（41）设有U形孔（43），U形孔（43）的长度方向与第二连接孔（34）的中心线平行；U形孔（43）中设置销轴（44），销轴（44）上设置支撑架（45），支撑架（45）固定于托架（33）上。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的双转轮水轮机，其特征在于：托架（33）朝向法兰盘（10）外圆周面一侧的侧壁上设置两个凹槽和压板（51），每个凹槽中设置一个球体（52），部分球体（52）穿过压板（51），球体露出部分的体积小于球体的二分之一。

6.根据权利要求5所述的双转轮水轮机，其特征在于：两法兰盘（10）的外周面上均设置有凹槽（102），凹槽（102）沿盘体圆周延伸形成封闭的环槽；两个球体（52）分别正对一个凹槽（102）。