CN108425778B - 一种防止堵塞的混流式转轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水轮机领域，尤其涉及一种防止堵塞的混流式转轮。其技术方案为：一种防止堵塞的混流式转轮，包括上冠和下环，上冠和下环之间连接有若干混流叶片；相邻混流叶片之间均设置有驱动机构，驱动机构安装于上冠上，驱动机构的输出端连接有转轴，转轴的另一端通过轴承连接于混流叶片上，转轴上连接有用于碎解相邻混流叶片之间杂物的碎解装置。本发明提供了一种可避免堵塞混流式转轮，解决了现有水轮机的混流式转轮容易被异物堵塞的问题。

Description

一种防止堵塞的混流式转轮
技术领域
本发明涉及水轮机领域，尤其涉及一种防止堵塞的混流式转轮。
背景技术
混流式水轮机也称为弗朗西斯式水轮机，属反击式水轮机的一种，由美国工程师弗朗西斯于1849年发明，又称弗朗西斯水轮机，或辐轴流式水轮机。水流从四周径向流入转轮，然后近似轴向流出转轮，转轮由上冠，下环和叶片组成。近年来的发展趋势是高水头、大容量、高比转速和高效率。
转轮与主轴直接连接，是该类型水轮机的转动部件，转轮由上冠、下环、泄水锥和若干固定式叶片组成，其外形和各组成部分的配合尺寸根据其使用的水头不同而有所不同。
专利申请号为CN201410494941.5的发明专利公布了一种适于枯水期运行的混流式转轮及配备该转轮的水轮机，包括上冠和下环以及设置在所述上冠和下环之间沿周向均布的多个叶片，Qk：枯水期平均流量；Qr：丰水期水轮机额定流量；K：Qk与Qr之比，K＝Qk/Qr；△βc：适于丰水期与适于枯水期的转轮下环处叶片出口安放角的差值；△βc与所述K值负相关，即K值越小，△βc越大。采用本发明提供的转轮和水轮机带来的有益效果为：当径流式水电站枯水期过机流量大幅减小后，为充分有效利用水资源，提高水轮机偏离设计工况的运行效率，在不改变其他任何已安装的水轮机部件的前提下，用枯水期转轮替换丰水期转轮，可以以最经济的手段实现电站枯水期机组高效稳定运行。
水轮机在工作过程中，杂物可能混入水流中，杂物进入混流式转轮中时，导致转轮上的部分混流叶片堵塞，影响水流的正常流通。水流在转轮中不均匀流动将加大转轮的震动，这不仅印象水轮机的发电效率，还加快了转轮的疲劳损伤。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种可避免堵塞混流式转轮，解决了现有水轮机的混流式转轮容易被异物堵塞的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种防止堵塞的混流式转轮，包括上冠和下环，上冠和下环之间连接有若干混流叶片；相邻混流叶片之间均设置有驱动机构，驱动机构安装于上冠上，驱动机构的输出端连接有转轴，转轴的另一端通过轴承连接于混流叶片上，转轴上连接有用于碎解相邻混流叶片之间杂物的碎解装置。
作为本发明的优选方案，所述碎解装置包括正向碎解桨叶和换向机构，正向碎解桨叶和换向机构均连接于转轴上，换向机构上连接有反向碎解桨叶。
作为本发明的优选方案，所述换向机构包括主动锥齿轮，主动锥齿轮啮合有传动锥齿轮，传动锥齿轮的中心轴通过轴承连接于混流叶片上，传动锥齿轮啮合有从动锥齿轮；转轴上通过中轴承连接有套管，从动锥齿轮和反向碎解桨叶均固定安装于套管上。
作为本发明的优选方案，所述正向碎解桨叶和反向碎解桨叶间隔设置。
作为本发明的优选方案，所述驱动机构包括电机，电机安装于上冠上，电机的输出轴连接有减速器，减速器的输出轴与转轴连接。
作为本发明的优选方案，所述下环处混流叶片的出口安放角为β为12°≤β＜18°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的驱动机构可驱动转轴转动，转轴上的碎解装置可将堵塞的杂物进行碎解，避免杂物堵塞相邻混流叶片之间的区域。当碎解装置对混流式转轮进行清理后，水流能均匀地流过混流式转轮，保证水轮机具有较大的发电效率，避免了因为混流式转轮被堵塞而导致水流不畅、混流式转轮震动过大的情况。
2、经换向机构换向后，反向碎解桨叶的转动方向与正向碎解桨叶的转动方向相反。则正向碎解桨叶和反向碎解桨叶能从两个方向对杂物进行碎解并清理，避免了碎解桨叶单向转动时，杂物无法被彻底碎解的情况，提高了杂物碎解效果，保证混流式转轮平稳高效的工作。
3、当转轴转动时，主动锥齿轮随转轴一起转动，经传动锥齿轮传动后，从动锥齿轮的转动方向与主动锥齿轮相反，则套管上的反向碎解桨叶的转动方向与正向碎解桨叶的转动方向相反，实现了双向碎解的作用，提高了碎解装置的碎解效果。
4、正向碎解桨叶和反向碎解桨叶间隔设置，保证杂物能在一定区域内被双向被双向碎解，减少了杂物的逃离，进一步提高了碎解效果。
5、当电机启动后，电机驱动减速器动作，减速器驱动转轴转动，方便控制，碎解装置能对杂物进行彻底碎解。
6、混流叶片的出口安放角在合适的范围，保证水力得到充分利用，提高发电效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是发明的部分结构图。
图中，1-上冠，2-下环，3-混流叶片，4-驱动机构，5-转轴，6-正向碎解桨叶，7-换向机构，8-反向碎解桨叶，41-电机，42-减速器，71-主动锥齿轮，72-传动锥齿轮，73-从动锥齿轮，74-套管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种防止堵塞的混流式转轮，包括上冠1和下环2，上冠1和下环2之间连接有若干混流叶片3；相邻混流叶片3之间均设置有驱动机构4，驱动机构4安装于上冠1上，驱动机构4的输出端连接有转轴5，转轴5的另一端通过轴承连接于混流叶片3上，转轴5上连接有用于碎解相邻混流叶片3之间杂物的碎解装置。
本发明的驱动机构4可驱动转轴5转动，转轴5上的碎解装置可将堵塞的杂物进行碎解，避免杂物堵塞相邻混流叶片3之间的区域。当碎解装置对混流式转轮进行清理后，水流能均匀地流过混流式转轮，保证水轮机具有较大的发电效率，避免了因为混流式转轮被堵塞而导致水流不畅、混流式转轮震动过大的情况。
实施例二
在实施例一的基础上，所述碎解装置包括正向碎解桨叶6和换向机构7，正向碎解桨叶6和换向机构7均连接于转轴5上，换向机构7上连接有反向碎解桨叶8。
经换向机构7换向后，反向碎解桨叶8的转动方向与正向碎解桨叶6的转动方向相反。则正向碎解桨叶6和反向碎解桨叶8能从两个方向对杂物进行碎解并清理，避免了碎解桨叶单向转动时，杂物无法被彻底碎解的情况，提高了杂物碎解效果，保证混流式转轮平稳高效的工作。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上，所述换向机构7包括主动锥齿轮71，主动锥齿轮71啮合有传动锥齿轮72，传动锥齿轮72的中心轴通过轴承连接于混流叶片3上，传动锥齿轮72啮合有从动锥齿轮73；转轴5上通过中轴承连接有套管74，从动锥齿轮74和反向碎解桨叶8均固定安装于套管74上。
当转轴5转动时，主动锥齿轮71随转轴5一起转动，经传动锥齿轮72传动后，从动锥齿轮73的转动方向与主动锥齿轮71相反，则套管74上的反向碎解桨叶8的转动方向与正向碎解桨叶6的转动方向相反，实现了双向碎解的作用，提高了碎解装置的碎解效果。
实施例四
在上述任意一项实施例的基础上，所述正向碎解桨叶6和反向碎解桨叶8间隔设置。
正向碎解桨叶6和反向碎解桨叶8间隔设置，保证杂物能在一定区域内被双向被双向碎解，减少了杂物的逃离，进一步提高了碎解效果。
实施例五
在上述任意一项实施例的基础上，所述驱动机构4包括电机41，电机41安装于上冠1上，电机41的输出轴连接有减速器42，减速器42的输出轴与转轴5连接。
当电机41启动后，电机41驱动减速器42动作，减速器42驱动转轴5转动，方便控制，碎解装置能对杂物进行彻底碎解。
实施例六
在上述任意一项实施例的基础上，所述下环2处混流叶片3的出口安放角为β为12°≤β＜18°。
混流叶片3的出口安放角在合适的范围，保证水力得到充分利用，提高发电效率。

Claims (5)

1.一种防止堵塞的混流式转轮，包括上冠(1)和下环(2)，上冠(1)和下环(2)之间连接有若干混流叶片(3)；其特征在于，相邻混流叶片(3)之间均设置有驱动机构(4)，驱动机构(4)安装于上冠(1)上，驱动机构(4)的输出端连接有转轴(5)，转轴(5)的另一端通过轴承连接于混流叶片(3)上，转轴(5)上连接有用于碎解相邻混流叶片(3)之间杂物的碎解装置，所述碎解装置包括正向碎解桨叶(6)和换向机构(7)，正向碎解桨叶(6)和换向机构(7)均连接于转轴(5)上，换向机构(7)上连接有反向碎解桨叶(8)。
2.根据权利要求1所述的一种防止堵塞的混流式转轮，其特征在于，所述换向机构(7)包括主动锥齿轮(71)，主动锥齿轮(71)啮合有传动锥齿轮(72)，传动锥齿轮(72)的中心轴通过轴承连接于混流叶片(3)上，传动锥齿轮(72)啮合有从动锥齿轮(73)；转轴(5)上通过中轴承连接有套管(74)，从动锥齿轮(73 )和反向碎解桨叶(8)均固定安装于套管(74)上。
3.根据权利要求1所述的一种防止堵塞的混流式转轮，其特征在于，所述正向碎解桨叶(6)和反向碎解桨叶(8)间隔设置。
4.根据权利要求1所述的一种防止堵塞的混流式转轮，其特征在于，所述驱动机构(4)包括电机(41)，电机(41)安装于上冠(1)上，电机(41)的输出轴连接有减速器(42)，减速器(42)的输出轴与转轴(5)连接。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种防止堵塞的混流式转轮，其特征在于，所述下环(2)处混流叶片(3)的出口安放角为β为12°≤β＜18°。
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