CN110382860A - 用于液力涡轮机或泵的转轮 - Google Patents
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Abstract
一种用于液力涡轮机或泵的转轮,包括多个叶片(2),每个叶片(2)由压力表面、相反面向的吸力表面、前缘(3)和间隔开的后缘(4)限定,至少一个叶片(2)具有用于向同一叶片(2)的后缘(4)供给含氧气体流的装置,所述装置包括气体入口孔(6)和气体通道(5),其中该同一的叶片(2)包括在后缘(4)中的连续开口(7),以在转轮运行期间将气体从气体通道(5)排出到通过的流体,其中连续开口(7)延伸超过后缘(4)的展开长度的至少15%。
Description
技术领域
本发明一般涉及水电涡轮或泵装置。更具体地,本发明涉及水电装置,其具有用于增强流动通过涡轮或泵的水中溶解的气体水平的装置。
背景技术
对于许多水力发电水电设施的一个重要显著的环境问题是排放的水质。已经进行了各种尝试来提高水力发电水电装置的排放水中的溶解的氧的水平。例如,Beyer JamesR.的美国专利No.5,924,842公开了一种弗朗西斯型涡轮的转轮,其该转轮包括:上冠;与上冠基本上同心的下环;以及多个叶片,所述多个叶片沿着上冠以隔开的间隔在上冠和下环之间延伸,每个叶片在内边缘处牢固地固定到上冠并且在远端外边缘处牢固地固定到下环,每个叶片具有导水表面,该导水表面由压力侧、相反面向的吸力侧、前缘和间隔开的后缘限定,至少一个叶片包括:具有后边缘的前缘叶片部分,其中沿着后边缘的至少一部分加工有第一狭槽;具有前边缘的尾部,其中沿着前边缘的至少一部分加工有第二狭槽;其中尾部分别沿着前边缘和后边缘牢固地固定在前叶片部分上,使得第一和第二沟槽协作以形成在所述至少一个叶片中的整体通道;以及用于将含氧气体从整体通道排放到邻近后缘的位置的装置。这些装置包括从整体通道延伸到后缘的多个排放通道。
所述现有技术的目的是通过将含氧气体引入到流动通过涡轮机或泵的水中来增加该涡轮机或泵的下游的溶解的氧的水平。本发明的目的是将涡轮或泵下游的溶解的氧的水平提高到超过现有技术所达到的溶解氧的水平。
发明内容
本发明提供了一种液力涡轮机或泵的转轮,其能够比根据现有技术的转轮溶解更多的氧气。
发明人认识到,流向后缘的含氧气体量取决于气体通道入口处的压力(通常为大气压)与后缘处的压力之间的差异。然而,位于这两个位置之间的气体通道中的对于气体流的任何障碍都将引起压降并因此减少气体流,并因而减少溶解的氧气量。发明人认识到现有技术的对于气体流的主要障碍是所述多个排放通道,每个排放通道都包括朝向后缘的窄沟槽。这导致次优的气体流并因而导致现有技术中次优的溶解的氧气量。
该问题通过根据权利要求1的转轮来解决。在从属权利要求中公开了本发明的其它有利实施方式。
发明人已经认识到,能够通过在后缘处的连续开口替换多个窄排放通道来解决该问题,该连续开口延伸超过后缘的展开长度的至少15%。
附图说明
下面将结合附图描述本发明:
图1是根据US 5,924,842(现有技术)的图25的轴流式涡轮转轮的截面图;
图2是根据本发明的一个实施例的转轮叶片的截面图;
图3示出了根据图2的转轮叶片的截面A,以及截面B的不同类型的实施例;
图4是根据本发明的另一个实施例的转轮叶片的截面图;
图5示出了根据图4的转轮叶片的截面A;
图6是根据本发明的另一个实施例的转轮叶片的截面图;
图7是根据本发明的弗朗西斯型涡轮转轮的截面图;
图8是根据本发明的轴流式涡轮转轮的截面图。
具体实施方式
图1显示了根据现有技术(US 5,924,842的图25)的转轮。清楚可见的是位于后缘(被标记为526)处的多个窄排放通道。
图2示意性地显示了根据本发明的转轮叶片的截面图。叶片被标记为2。叶片2具有前缘3和后缘4,这意味着进入转轮的流体从前缘3流向后缘4。流体流被叶片2分开,而叶片2的一侧形成压力表面,另一侧形成吸力表面。图2中所示的叶片2包含一个标记为5的气体通道。叶片2具有标记为6的气体入口孔。
在后缘4处,有一个标记为7的连续开口。连续开口7延伸超过后缘4的展开长度的至少15%(x/L>=0.15)。气体通道5能够将来自气体入口孔6的含氧气体输送到连续开口7。通过气体入口孔6流入的气体通过后缘4内的连续开口7进入到流体中,即流动通过后缘4的水中。入口孔6、气体通道5和连续开口7形成了穿过叶片的平滑通道,当气体流过叶片时使压力损失最小化。这导致了通过后缘4的水中溶解的氧的水平增加。
图3示意性地示出了沿着标记的截面A和B穿过图2的叶片2的截面图。图3示出了连续开口7的三个不同的实施例,它们沿着截面B以三个不同的视图显示。在沿着截面A的视图中可以能够看出,叶片2包括由8标记的基部和由9标记的盖部。基部8包括整个吸力侧或压力侧表面,以及整个前缘表面和后缘表面的大部分。将空腔加工或铸造到在基部8中。较薄的盖部9连接附接到基部8上,从因而形成气体通道5。盖部9可以是金属或复合材料,可以铸造成形或机加工,并且可以通过焊接或粘接材料(环氧树脂、胶水等)连接附接。沿着截面B的截面图中的最上面的截面图示出了连续开口7的第一实施方式例。连续开口7由在后缘4处交汇的压力和吸力侧表面限制。在该第一实施方式例中,压力和吸力侧表面分别在从前缘3沿着截面的弧面曲线测量的相同距离处结束。沿着截面B的截面图中的中间截面图示出了连续开口7的第二实施例。在该第二实施例中,从前缘3沿着截面的弧面曲线测量,压力侧表面比吸力侧表面延伸得更远。沿着截面B的截面图中的底部截面图示出了连续开口7的第三实施例。在第三实施例中,开口7的区域中的后缘4被成型为以使涡旋脱落最小化。当然,这种轮廓可以存在于后缘4的整个长度上。
图4示意性地显示了根据本发明的另一个实施例中的转轮叶片的截面图。除了图2的叶片之外,根据图4的实施例包括有三个间隔件,其中一个间隔件标记为10。
图5示出了沿着截面A的截面图,其显示了间隔件10的侧视图。间隔件10根据需要被定位在气体通道5内,以避免盖部9的弯曲。间隔件10可以与基部8成整体,或牢固地附接到基部8或盖部9。显然,间隔件10的数量不限于三个,而是可以有任何数目的间隔件10。
发明人已经认识到间隔件10正在形成气体流的障碍。因此,间隔件具有空气动力学形状是有利的。图6示出了根据本发明的转轮,其特征在于空气动力学形状的间隔件10。
图7示意性地显示了根据本发明的弗朗西斯型涡轮转轮的截面图。转轮上冠标记为11。转轮叶片2在上冠11和标记为12的下环之间延伸。气体入口孔6位于转轮上冠11中。箭头表示气体流。气体通道、前缘和后缘按通常标记。
图8示意性地显示了根据本发明的轴流式涡轮转轮的截面图。转轮轮毂标记为1。转轮叶片2从轮毂1径向延伸。气体入口孔6位于转轮轮毂1中。箭头表示气体流。气体通道、前缘和后缘按通常标记。
显然,图中所示的实施例是各种各样的实施例的示例,其中每个实施例都采用了本发明的思想。例如,能够有几个单独的气体通道穿过一个叶片,从那些单独的气体入口孔通向位于后缘的不同部分处的几个单独的连续开口。或者气体入口能够位于弗朗西斯型涡轮的下环中。
本发明也不限于弗朗西斯型涡轮和泵,或固定叶片轴流式涡轮和泵,而是还延伸到轴流式卡普兰涡轮和卡普兰型泵。
原则上,能够使用任何含氧气体,例如空气或纯氧气。
最后要注意的是,与现有技术相比,本发明不仅能够以更高的幅度增加溶解的氧的量,而且还节省了制造成本。根据本发明,叶片仅由两个主要部分构成。这通过使待结合的表面数目最小化来简化构造。后缘处的气体通道是将盖部和基部局部间隔开的结果。这消除了后缘中许多小气体通道的需要和复杂性。
Claims (12)
1.一种用于液力涡轮机或泵的转轮,所述转轮包括多个叶片(2),每个叶片(2)由压力表面、相反面向的吸力表面、前缘(3)和间隔开的后缘(4)限定,所述叶片(2)中的至少一个叶片具有用于向同一叶片(2)的后缘(4)供给含氧气体流的装置,其中所述装置包括气体入口孔(6)和气体通道(5),
其特征在于,所述同一叶片(2)包括在所述后缘(4)中的连续开口(7),以在所述转轮的运行期间将气体从所述气体通道(5)排出到经过的流体,其中所述连续开口(7)延伸超过所述后缘(4)的展开长度的至少15%。
2.根据权利要求1所述的转轮,其中所述转轮是轴流式转轮,所述转轮包括轮毂(1),并且其中所述叶片(2)以周向间隔从所述轮毂(1)延伸。
3.根据权利要求1所述的转轮,其中所述转轮是弗朗西斯型涡轮,所述转轮包括上冠(11)和下环(12),并且其中所述叶片(2)以周向间隔从所述上冠(11)延伸到所述下环(12)。
4.根据权利要求3所述的转轮,其中气体入口孔(6)位于所述上冠(11)内。
5.根据权利要求3或4所述的转轮,其中气体入口孔(6)位于所述下环(12)内。
6.根据权利要求2所述的转轮,其中气体入口孔(6)位于所述轮毂(1)内。
7.根据前述权利要求中的一项所述的转轮,其中在所述连续开口(7)的区域中,在从所述前缘(3)沿着截面的弧面曲线测量时,所述压力侧表面比所述吸力侧表面延伸得远。
8.根据前述权利要求中的一项所述的转轮,其中所述连续开口(7)的区域中的所述后缘(4)被成型为使涡旋脱落最小化。
9.根据前述权利要求中的一项所述的转轮,其中具有用于向所述后缘(4)供给含氧气体流的装置的所述叶片(2)包括基部(8)和盖部(9),其中所述基部(8)是单件式构造,所述单件式构造包括整个前缘(3)、整个压力侧以及所述后缘表面(4)的大部分,并且其中所述基部(8)包含空腔,并且所述盖部(9)在所述空腔的上方附接到所述基部(8)以形成所述气体通道(5)。
10.根据权利要求1-9中的一项所述的转轮,其中具有用于向所述后缘(4)供给含氧气体流的装置的所述叶片(2)包括基部(8)和盖部(9),其中所述基部(8)是单件式构造,所述单件式构造包括整个前缘(3)、整个吸力侧以及所述后缘表面(4)的大部分,并且其中所述基部(8)包含空腔,并且所述盖部(9)在所述空腔的上方附接到所述基部(8)以形成所述气体通道(5)。
11.根据权利要求9或10所述的转轮,其中至少一个间隔件(10)位于所述气体通道(5)内所述基部(8)和所述盖部(9)之间。
12.根据权利要求11所述的转轮,其中所述间隔件(10)被空气动力学成形。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3132839A (en) * | 1960-04-09 | 1964-05-12 | Hussein M Haekal | Method of and arrangement for reducing clearance losses in axial and semi-axial flowmachines |
US4047831A (en) * | 1975-11-13 | 1977-09-13 | Allis-Chalmers Corporation | Method for reducing hydraulic turbine seal temperature while turbine runner is rotating in air |
US5879130A (en) * | 1996-10-17 | 1999-03-09 | Voith Hydro, Inc. | Aeration through runner |
JP2002070713A (ja) * | 2000-08-29 | 2002-03-08 | Hitachi Ltd | 水車の給気装置 |
CN1573052A (zh) * | 2003-06-19 | 2005-02-02 | 通用电气公司 | 用于为涡轮喷嘴提供冷却流体的方法和装置 |
EP1744018A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine nozzle vane, nozzle rings and method of fabricating the vane |
CN101910619A (zh) * | 2007-12-28 | 2010-12-08 | 阿尔斯通水电设备法国公司 | 液力机械、包括液力机械的能量转换设备及机械调节方法 |
CN104854342A (zh) * | 2012-12-19 | 2015-08-19 | 阿尔斯通再生能源技术公司 | 用于涡轮的弗兰西斯型转轮及包括此类转轮的能量转换设备 |
-
2017
- 2017-12-06 CA CA3051289A patent/CA3051289A1/en active Pending
- 2017-12-06 CN CN201780083237.2A patent/CN110382860B/zh active Active
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-
2019
- 2019-07-24 US US16/520,941 patent/US20190345827A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3132839A (en) * | 1960-04-09 | 1964-05-12 | Hussein M Haekal | Method of and arrangement for reducing clearance losses in axial and semi-axial flowmachines |
US4047831A (en) * | 1975-11-13 | 1977-09-13 | Allis-Chalmers Corporation | Method for reducing hydraulic turbine seal temperature while turbine runner is rotating in air |
US5879130A (en) * | 1996-10-17 | 1999-03-09 | Voith Hydro, Inc. | Aeration through runner |
JP2002070713A (ja) * | 2000-08-29 | 2002-03-08 | Hitachi Ltd | 水車の給気装置 |
CN1573052A (zh) * | 2003-06-19 | 2005-02-02 | 通用电气公司 | 用于为涡轮喷嘴提供冷却流体的方法和装置 |
EP1744018A1 (en) * | 2005-07-15 | 2007-01-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine nozzle vane, nozzle rings and method of fabricating the vane |
CN101910619A (zh) * | 2007-12-28 | 2010-12-08 | 阿尔斯通水电设备法国公司 | 液力机械、包括液力机械的能量转换设备及机械调节方法 |
CN104854342A (zh) * | 2012-12-19 | 2015-08-19 | 阿尔斯通再生能源技术公司 | 用于涡轮的弗兰西斯型转轮及包括此类转轮的能量转换设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA3051289A1 (en) | 2018-08-02 |
US20190345827A1 (en) | 2019-11-14 |
EP3574207B1 (en) | 2020-05-13 |
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CN110382860B (zh) | 2020-10-02 |
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