CN109058021B - 一种冲击式水轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冲击式水轮机，包括由底板、侧板、盖板、两块前后设置的面板围成的箱体结构的且朝侧板一侧倾斜的一体式机壳座，所述两块面板之间设有转轮，所述盖板和所述侧板上分别设有第一安装座和第二安装座，所述第一安装座和第二安装座上分别设有直流喷管，两个直流喷管通过管路与外部的引水管连通，所述盖板上设有引流板，所述两块面板上设有用于检修转轮的检修孔以及与检修孔配合的端盖。本发明的冲击式水轮机，优化了机壳座结构，无需设置分半面，射流方向精度高，有效的解决了传统机壳座结构分半制造，加工工作量大，合缝处密封不可靠的问题；两块面板上设有用于检修转轮的检修孔以及与检修孔配合的端盖，满足转轮的拆装检修需要。

Description

一种冲击式水轮机

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种冲击式水轮机，特别是一种卧式双直流喷嘴冲击式水轮机，用以安装固定喷管，保证喷管与转轮的相对位置，并将转轮的斗叶甩出的水流引入下游。

背景技术

冲击式水轮机是借助于特殊导水机构引出具有动能的自由射流，冲向转轮水斗，使转轮旋转做功，从而完成将水能转换成机械能的一种水力原动机。冲击式水轮机适用于高水头、小流量的电站。冲击式水轮机是高水头(水头超过300～500m)的水轮机，从压力水管引入流量通过喷嘴，在转轮进口处把高压水流的位能与动能转换成很大动能的高速自由射流，作用于水轮机转轮的水斗，迫使转轮旋转，从而带动发电机转子转动发电。水流动能转换为转轮的机械能输出，水流量大小调节由装在喷嘴内的喷针实现。

机壳座在水轮机的上方，其尺寸和形状直接影响转轮的工作状态。机组工作时，一方面保证射流以最优方向射向斗叶，保证水力损失最小；另一方面，机壳座应顺畅地将斗叶中甩出来水引入下游，避免溅落在转轮与射流上，影响射流与转轮的正常工作。机壳座内装设引水板，将从斗叶流出来的飞溅水引入下游，为保证机壳座内为正常大气压，机壳座上设置补气接口。

目前，卧轴冲击式水轮机的机壳座一般分半制造，用螺栓连接紧固，加工工作量大，合缝处密封不可靠。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冲击式水轮机，以减少或避免由于传统机壳座分半制造带来的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种冲击式水轮机，包括由底板、侧板、盖板、两块前后设置的面板围成的箱体结构的且朝侧板一侧倾斜的一体式机壳座，所述两块面板之间转动设有转轮，所述盖板和所述侧板上分别设有第一安装座和第二安装座，所述第一安装座和第二安装座上分别设有直流喷管，两个直流喷管通过管路与外部的引水管连通，所述盖板上设有引流板，所述两块面板上设有用于检修转轮的检修孔以及与检修孔配合的端盖。

作为上述方案在一方面的改进，所述一体式机壳座在靠近两个直流喷管的位置分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和第二法兰上分别安装有折向器。

作为上述方案在一方面的改进，所述一体式机壳座上设有凸台，所述凸台上设有补气管道。

作为上述方案在一方面的改进，所述直流喷管包括喷管本体和设置于喷管本体头部的喷嘴，所述喷管本体内设有用于调节喷嘴开度大小的开度调节组件，所述开度调节组件包括筒体、缸体、喷针、缸盖、活塞和推杆，所述喷针与所述喷嘴锥状配合密封，所述喷针的另一端与所述缸体固定连接，所述缸体的另一端伸入筒体并与所述筒体滑动配合，所述筒体与所述喷管本体固定连接，所述活塞与所述推杆固定连接，所述活塞设于缸体内并与缸体滑动配合，所述推杆与所述筒体固定连接且所述推杆与所述缸体之间设置所述缸盖，所述缸体和所述活塞之间形成第一工作腔，所述推杆与所述筒体之间形成第二工作腔，所述第一工作腔和所述第二工作腔上分别设有进出油口。

作为上述方案在一方面的改进，还包括衬套，所述衬套固定设置在所述喷嘴的内壁上，用于配合封堵所述喷针与所述喷嘴之间的空隙区域。

作为上述方案在一方面的改进，所述缸盖与所述推杆之间、所述缸体与所述筒体之间以及所述缸体与所述活塞之间分别设有密封件。

作为上述方案在一方面的改进，所述一体式机壳座上设有吊耳。

作为上述方案在一方面的改进，两块面板与所述端盖之间螺栓连接。

本发明具有以下有益效果：本发明的冲击式水轮机，结构简单，装拆方便，成本低。首先优化了机壳座结构，采用由底板、侧板、盖板、两块面板围成的箱体结构的且朝侧板一侧倾斜的一体式机壳座，无需设置分半面，射流方向精度高，有效的解决了传统机壳座结构分半制造，加工工作量大，合缝处密封不可靠的问题；两块面板上设有用于检修转轮的检修孔以及与检修孔配合的端盖，满足转轮的拆装检修需要；两个直流喷管分别安装在机壳座上，减少了传统机壳和机壳盖的装配公差，射流方向易于保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的冲击式水轮机具体实施例的结构示意图；

图2是本发明的一体式机壳座具体实施例的结构示意图；

图3是本发明的直流喷管具体实施例的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-底板 2-侧板 3-盖板 4-面板

5-转轮 6-第一安装座 7-第二安装座 8-直流喷管

9-引水管 10-引流板 11-端盖 12-凸台

13-喷管本体 14-喷嘴 15-筒体 16-缸体

17-喷针 18-缸盖 19-活塞 20-推杆

21-衬套 22-密封件 23-吊耳

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图3所示，本发明提供一种冲击式水轮机，包括由底板1、侧板2、盖板3、两块前后设置的面板4围成的箱体结构的且朝侧板2一侧倾斜的一体式机壳座，所述两块面板4之间固定有转轴，转轴上设有转轮5，所述侧板2和所述盖板3上分别设有第一安装座6和第二安装座7，所述第一安装座6和第二安装座7上分别设有直流喷管8，两个直流喷管8通过管路与外部的引水管9连通，所述盖板3上设有引流板10，所述两块面板4上设有用于检修转轮5的检修孔以及与检修孔配合的端盖11，所述底板1下方开有尾水槽，所述尾水槽与所述机壳座内部空间连通。

上述实施例中，底板1、侧板2、盖板3、两块面板4可以组焊成箱体结构，有效的解决分半式机壳座结构复杂、分半面处加工工作量大和密封不可靠等问题。两块面板4之间通过转轴转动设有转轮5。第一安装座6和第二安装座7可以按照一定角度分别组焊在侧板2和盖板3上，减少了上喷嘴14装配公差，射流方向易于保证，水力性能更优。端盖11可以用螺栓固定在两块面板4上，由此解决了转轮5的装拆检修问题。此外，引流板10安装在盖板3上，有利于将从转轮5的斗叶流出的飞溅水通过底板1下方的尾水槽引入下游。

具体地，所述一体式机壳座在靠近两个直流喷管8的位置分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和第二法兰上分别安装有折向器，折向器是装在喷嘴14出口处分流的装置。

具体地，所述一体式机壳座上设有凸台12，所述凸台12上设有补气管道，补气管道通至厂房外，保证机组在工作时机壳座内压力为大气压力。为了便于一体式机壳座的吊装，所述一体式机壳座上设有吊耳23。

直流喷管8用于将来自引水管9的水流，以一定的速度和方向射入转轮5，使转轮5旋转。在一种优选实施例中，所述直流喷管8包括喷管本体13和设置于喷管本体13头部的喷嘴14，所述喷管本体13内设有用于调节喷嘴14开度大小的开度调节组件，所述开度调节组件包括筒体15、缸体16、喷针17、缸盖18、活塞19和推杆20，所述喷针17与所述喷嘴14锥状配合密封，所述喷针17的另一端与所述缸体16固定连接，所述缸体16的另一端伸入筒体15并与所述筒体15滑动配合，所述筒体15与所述喷管本体13固定连接，所述活塞19与所述推杆20固定连接，所述活塞19设于缸体16内并与缸体16滑动配合，所述推杆20与所述筒体15固定连接且所述推杆20与所述缸体16之间设置所述缸盖18，所述缸体16和所述活塞19之间形成第一工作腔，所述推杆20与所述筒体15之间形成第二工作腔，所述第一工作腔和所述第二工作腔上分别设有进出油口。如图3所示，第一工作腔的进出油口的油路依次设置在所述活塞19、推杆20、筒体16以及喷管本体13,上，并依次连通；第二工作腔的进出油口的油路依次设置在所述筒体16和喷管本体13上。

众所周知，喷嘴是冲击式水轮机的导水部件，由压力水管引来的水经过喷嘴形成高速射流，以最优方向射向斗叶并保证水力损失最小。通过调节喷嘴内喷针来调节射流的流量，改变水冲击式水轮机的出力。喷嘴一般有外置式和内置式两种结构，内置式喷嘴的喷针接力器布置于喷嘴内部，相对外置式喷嘴水力损失小，但结构相对复杂。

前述优选实施例中，喷针17安装在缸体16上，缸体16中装入活塞19并锁紧缸盖18，喷针17、缸体16和缸盖18整体左右移动。推杆20穿过缸盖18与活塞19固定连接，推杆20可以用圆螺母锁紧在喷管本体13或者筒体15上，使得推杆20和活塞19在喷管本体13内固定不动，所述推杆20和活塞19上可以装入位移传感器。

工作时，，可以通过控制压力油在第一工作腔和第二工作腔的进出，推动喷针17、缸体16和缸盖18整体左右移动来控制喷嘴14启闭，调节射流流量来改变水轮机出力，根据水流压力计算并确定活塞19和缸体16操作油压，无需设置弹簧辅助喷针17启闭，取消喷针17位置开关，由调速器采集喷嘴14位移信号并输出后台监控。该结构的内置式直流喷管8有效的解决了现有的内置式喷管结构复杂、成品率低的问题，采用活塞19固定而缸体16移动的结构型式，在喷针17操作机构内置的前提下有效的缩短了直流喷管8长度，降低水流通过喷嘴14的水力损失，由此缩小了内置式喷针17操作机构的尺寸，比传统内置式喷嘴14长度尺寸可缩短20％以上，水力性能更优，而且结构简单，装拆方便，成本低。

前述优选实施例中，还包括衬套21，所述衬套21固定设置在所述喷嘴14的内壁上，用于配合封堵所述喷针17与所述喷嘴14之间的空隙区域，衬套21压入喷嘴14后，一起安装在喷管本体13的头部，喷管本体13的尾部还安装有过流板和弧形板。为了提高密封性，所述缸盖18与所述推杆20之间、所述缸体16与所述筒体15之间以及所述缸体16与所述活塞19之间分别设有密封件22，密封件22可以为密封圈。

综上所述，本发明的冲击式水轮机，结构简单，装拆方便，成本低。首先优化了机壳座结构，采用由底板1、侧板2、盖板3、两块面板4围成的箱体结构的且朝侧板2一侧倾斜的一体式机壳座，无需设置分半面，射流方向精度高，有效的解决了传统机壳座结构分半制造，加工工作量大，合缝处密封不可靠的问题；两块面板4上设有用于检修转轮5的检修孔以及与检修孔配合的端盖11，满足转轮5的拆装检修需要；两个直流喷管8分别安装在机壳座上，减少了传统机壳和机壳盖的装配公差，射流方向易于保证。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种冲击式水轮机，其特征在于：包括由底板(1)、侧板(2)、盖板(3)、两块前后设置的面板(4)围成的箱体结构的且朝侧板(2)一侧倾斜的一体式机壳座，所述两块面板(4)之间设有转轮(5)，所述盖板(3)和所述侧板(2)上分别设有第一安装座(6)和第二安装座(7)，所述第一安装座(6)和第二安装座(7)上分别设有直流喷管(8)，两个直流喷管(8)通过管路与外部的引水管(9)连通，所述盖板(3)上设有引流板(10)，所述两块面板(4)上设有用于检修转轮(5)的检修孔以及与检修孔配合的端盖(11)；所述直流喷管(8)包括喷管本体(13)和设置于喷管本体(13)头部的喷嘴(14)，所述喷管本体(13)内设有用于调节喷嘴(14)开度大小的开度调节组件，所述开度调节组件包括筒体(15)、缸体(16)、喷针(17)、缸盖(18)、活塞(19)和推杆(20)，所述喷针(17)与所述喷嘴(14)锥状配合密封，所述喷针(17)的另一端与所述缸体(16)固定连接，所述缸体(16)的另一端伸入筒体(15)并与所述筒体(15)滑动配合，所述筒体(15)与所述喷管本体(13)固定连接，所述活塞(19)与所述推杆(20)固定连接，所述活塞(19)设于缸体(16)内并与缸体(16)滑动配合，所述推杆(20)与所述筒体(15)固定连接且所述推杆(20)与所述缸体(16)之间设置所述缸盖(18)，所述缸体(16)和所述活塞(19)之间形成第一工作腔，所述推杆(20)与所述筒体(15)之间形成第二工作腔，所述第一工作腔和所述第二工作腔上分别设有进出油口。

2.根据权利要求1所述的冲击式水轮机，其特征在于：所述一体式机壳座在靠近两个直流喷管(8)的位置分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和第二法兰上分别安装有折向器。

3.根据权利要求1所述的冲击式水轮机，其特征在于：所述一体式机壳座上设有凸台(12)，所述凸台(12)上设有补气管道。

4.根据权利要求1所述的冲击式水轮机，其特征在于：还包括衬套(21)，所述衬套(21)固定设置在所述喷嘴(14)的内壁上，用于配合封堵所述喷针(17)与所述喷嘴(14)之间的空隙区域。

5.根据权利要求1所述的冲击式水轮机，其特征在于：所述缸盖(18)与所述推杆(20)之间、所述缸体(16)与所述筒体(15)之间以及所述缸体(16)与所述活塞(19)之间分别设有密封件(22)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的冲击式水轮机，其特征在于：所述一体式机壳座上设有吊耳(23)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的冲击式水轮机，其特征在于：两块面板(4)与所述端盖(11)之间螺栓连接。

Images