CN108119283A - 一种新型冲击式水轮机喷嘴结构 - Google Patents

一种新型冲击式水轮机喷嘴结构 Download PDF

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Abstract

本发明一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，包括喷嘴座、喷嘴流道、喷针后段、螺栓孔、喷嘴、流态稳定段、喷针、喷针前端，喷嘴座外侧安装螺栓孔，喷嘴通过螺栓外设在所述的喷嘴座上；喷嘴前端设置流态稳定段，流态稳定段包括外稳定段和内稳定段，外稳定段长度为8～12mm、内稳定段长度为10～20mm，外稳定段与内稳定段的形状与喷针形状相适应，斜度相同；喷针上安装喷嘴流道，喷嘴流道与喷针关闭腔之间设置有油水隔离腔，在喷针关闭腔的输入口连接有压力油的油管，并且在调速器与喷嘴之间或喷嘴与喷嘴之间不设置杆件连接。本发明维修及拆卸方便，大大减少喷针及喷嘴维修时间；取消了杆件连接使得多喷嘴机组能够分别控制每一个喷嘴的开启和关闭。

Description

一种新型冲击式水轮机喷嘴结构
技术领域
本发明属于水轮机零件技术领域，具体地是涉及一种新型冲击式水轮机喷嘴结构。
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；现代水轮机则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。
喷嘴是冲击式水轮机主要部件之一，现有技术中的冲击式水轮机喷嘴主要为油控制、水操作的结构，即采用压力油控制配压阀实现喷针的开启，采用压力水控制喷针的关闭；为保证水操作的正常运行，压力水要求使用清洁水，即将压力管道的水经过滤后输入水操作腔控制喷嘴喷针的关闭；在实际运行中，由于洪水等一类的原因，过差的水质可能造成清洁水的供应不能保证，造成机组停机。
对于冲击式水轮机而言，喷嘴的工作性能对于水轮机具有重要的意义，而喷嘴的工作性能的好坏则由喷嘴的形状决定；现有的水轮机喷嘴喷针都以45～67°方案为主，喷嘴喷针接触面为2～3mm，并无流态稳定段，当机组运行遇到杂物通过喷嘴时容易造成喷嘴口及喷针损坏，从而导致射流不稳定及机组出力效率下降，同时伴随转轮甩水和轴承进水等常见故障发生；且喷嘴采用多数内装式，维修更换十分困难。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种新型冲击式水轮机喷嘴结构。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，其特征在于：所述的喷嘴结构包括喷嘴座、喷嘴流道、喷针后段、螺栓孔、喷嘴、流态稳定段、喷针、喷针前端，在所述的喷嘴座外侧安装螺栓孔，所述的喷嘴通过螺栓外设在所述的喷嘴座上；所述的喷嘴前端设置流态稳定段，所述流态稳定段包括外稳定段和内稳定段，所述外稳定段长度为8～12mm、内稳定段长度为10～20mm，所述的外稳定段与内稳定段的形状与喷针形状相适应，斜度相同；所述喷针上安装喷嘴流道，在所述的喷嘴流道与喷针关闭腔之间设置有油水隔离腔，在喷针关闭腔的输入口连接有压力油的油管，并且在调速器与喷嘴之间或喷嘴与喷嘴之间不设置杆件连接。
具体地，所述的流态稳定段的设置保证喷嘴口强度和流态稳定性能，止水面长度为10～120mm，保证止水效果。
作为本发明的一种优选方案，所述的喷嘴过水接触面采用不锈钢镶面、厚度2～3mm，这样能够解决喷针、喷嘴磨损及腐蚀。
作为本发明的另一种优选方案，所述的喷针的针尖锥角设置范围为36～38°，最佳针尖锥角为37°。
作为本发明的另一种优选方案，所述的喷针的喷针后段为直线，所述的直线段所在面与喷嘴内面形成的夹角与喷针的针尖锥角一致，即设置范围为36～38°，最佳的针尖锥角为37°。
作为本发明的另一种优选方案，所述的喷针前端和与所述喷嘴接触面采用不锈钢镶面，厚度2～3mm ；由于喷针角度减小导致针尖长度增加，将喷针前端过长部分倒角切除，以保证折向器能正常使用，保证机组安全。
与现有技术相比，本发明有益效果是。
本发明所公开的一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，通过改善喷嘴，使用寿命明显增加，约为原喷嘴2倍，射流集中，机组出力稳定，效率增高约5%，尤其在非满负荷时，作用明显，且维修及拆卸方便，大大减少喷针及喷嘴维修时间，提高电站效益；同时本发明所述喷针上安装喷嘴流道，在所述的喷嘴流道与喷针关闭腔之间设置有油水隔离腔，在喷针关闭腔的输入口连接有压力油的油管，并且在调速器与喷嘴之间或喷嘴与喷嘴之间不设置杆件连接；喷嘴开启和关闭均采用液压油操作，避免了使用清洁水所带来的问题；取消了杆件连接使得多喷嘴机组能够分别控制每一个喷嘴的开启和关闭。
附图说明
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明一种新型冲击式水轮机喷嘴结构的结构示意图。
图中标记：11为喷嘴座、12为喷嘴流道、13为喷针后段、14为螺栓孔、15为喷嘴、16为内稳定段、17为外稳定段、18为喷针、19为喷针前端。
具体实施方式
结合附图1所示，本发明一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，其特征在于：所述的喷嘴结构包括喷嘴座11、喷嘴流道12、喷针后段13、螺栓孔14、喷嘴15、流态稳定段、喷针18、喷针前端19，在所述的喷嘴座11外侧安装螺栓孔14，所述的喷嘴15通过螺栓外设在所述的喷嘴座11上；所述的喷嘴前端19设置流态稳定段，所述流态稳定段包括外稳定段17和内稳定段16，所述外稳定段17长度为8～12mm、内稳定段16长度为10～20mm，所述的外稳定段17与内稳定段16的形状与喷针18形状相适应，斜度相同；所述喷针18上安装喷嘴流道12，在所述的喷嘴流道12与喷针18关闭腔之间设置有油水隔离腔，在喷针18关闭腔的输入口连接有压力油的油管，并且在调速器与喷嘴15之间或喷嘴15与喷嘴15之间不设置杆件连接。
具体地，所述的流态稳定段的设置保证喷嘴15口强度和流态稳定性能，止水面长度为10～120mm，保证止水效果。
作为本发明的一种优选方案，所述的喷嘴15过水接触面采用不锈钢镶面、厚度2～3mm，这样能够解决喷针18、喷嘴15磨损及腐蚀。
作为本发明的另一种优选方案，所述的喷针18的针尖锥角设置范围为36～38°，最佳针尖锥角为37。
作为本发明的另一种优选方案，所述的喷针18的喷针后段为直线，所述的直线段所在面与喷嘴15内面形成的夹角与喷针18的针尖锥角一致，即设置范围为36～38°，最佳的针尖锥角为37°。
作为本发明的另一种优选方案，所述的喷针前端19和与所述喷嘴15接触面采用不锈钢镶面，厚度2～3mm ；由于喷针18角度减小导致针尖长度增加，将喷针前端19过长部分倒角切除，以保证折向器能正常使用，保证机组安全。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，其特征在于：所述的喷嘴结构包括喷嘴座、喷嘴流道、喷针后段、螺栓孔、喷嘴、流态稳定段、喷针、喷针前端，在所述的喷嘴座外侧安装螺栓孔，所述的喷嘴通过螺栓外设在所述的喷嘴座上；所述的喷嘴前端设置流态稳定段，所述流态稳定段包括外稳定段和内稳定段，所述外稳定段长度为8～12mm、内稳定段长度为10～20mm，所述的外稳定段与内稳定段的形状与喷针形状相适应，斜度相同；所述喷针上安装喷嘴流道，在所述的喷嘴流道与喷针关闭腔之间设置有油水隔离腔，在喷针关闭腔的输入口连接有压力油的油管，并且在调速器与喷嘴之间或喷嘴与喷嘴之间不设置杆件连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，其特征在于：所述的喷嘴过水接触面采用不锈钢镶面、厚度2～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，其特征在于：所述的喷针的针尖锥角设置范围为36～38°。
4.根据权利要求1所述的一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，其特征在于：所述的喷针的喷针后段为直线，所述的直线段所在面与喷嘴内面形成的夹角与喷针的针尖锥角一致。
5.根据权利要求1所述的一种新型冲击式水轮机喷嘴结构，其特征在于：所述的喷针前端和与所述喷嘴接触面采用不锈钢镶面，厚度2～3mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111852721A (zh) * 2020-07-27 2020-10-30 清华大学 一种高水头冲击式水轮机喷射机构
CN113915041A (zh) * 2021-10-18 2022-01-11 洪雅力达水力发电设备有限责任公司 一种冲击式水轮机用混合型喷嘴

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CN111852721B (zh) * 2020-07-27 2022-08-09 清华大学 一种高水头冲击式水轮机喷射机构
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