CN111502889A - 一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机 - Google Patents

Abstract

一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机，简称新型水轮机。采取增加转轮直径长度充分发挥“四两拨千斤”的杠杆原理作用，改变转子直径长转轮直径短转速低效率低的现状、可成倍提高水轮机效率；采用多级多种叶片式冲击槽可接受高压高速水射流连续多击做功可成倍提高水轮机效率；采用喷口控制流量，可避免喷嘴系统设置导水机构控制机构造成的水射流冲击力的损失；采用大于喷口5％左右的流量喷入喷嘴进水口，可使喷嘴内水压稳定，还能提高水射流冲击做功的效果。首次提出能量指数并用于机组设计再采用能量指数作为衡量水轮机效率的标准。采用耗水率作为衡量水轮发电机组经济效益的标准。上述综合效果可提高水轮机效率2倍以上。

Description

一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机

技术领域

本发明属于一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机的新技术领域。

涉及水流冲击反击的力学技术，水流的流速越慢冲击力越小、导流为反击后的冲击力更小。水头越高水流的冲击力越大，导流为反击后，水流的冲击力损失越大。混流式水轮机应用水头已超过400米，将400米水头的高速水射流导流为反击后，水流的冲击力损失更大。因此选择水流冲击做功是设计水轮机提高水轮机效率的关键技术。

涉及首次提出采用转轮直径不小于转子直径的设计原理，达到增加转轮直径长度发挥转轮直径以“四两拨千斤”的杠杆原理作用，提高转轮直径的杠杆做功效率；克服传统水轮机转轮直径短，转子直径长，转速低，效率低而采用转轮直径不小于转子直径设计转轮直径，达到既可提高转速，又可成倍提高杠杆做功效率，可达到成倍提高水轮机效率。

涉及首次采用多种叶片、多级叶片、多种冲击槽，充分接受高压高速水射流连续多击做功，可成倍提高冲击槽做功效率，达到成倍提高水轮机效率。

涉及首次提出采用能量转换指数，用于设计机组功率、流量，新动能装置蓄水容器的蓄水量、蓄水容器的直径、高度、增压缸的级数、水压、输水管的直径、锥形喷嘴进水口、喷口的直径，喷口的喷射总量与机组流量相当，喷嘴大口的进水量比喷口量大5％左右，不但使喷嘴内水压稳定，还能提高水射流的速度。

涉及首次采用锥形喷嘴的喷口控制流量，在喷嘴系统不设置导水机构、控制系统，既简化了喷嘴系统结构，也避免了导水机构、喷嘴控制机构的水射流的冲击力损失。更便于设置众多锥形喷嘴，减轻叶片各受力点的冲击负荷、延长使用寿命。

涉及首次提出采用转轮直径相关系数，用于设计确定转轮的直径。

涉及首次提出采用转速相关系数，用于设计确定转轮的转速。

涉及首次提出并采用能量转换指数作为衡量水轮机效率的指标并作为评价水轮机效率的标准。

涉及首次采用发电耗水率作为衡量水轮发电机组经济效益的指标，并作为评价水轮发电机组效益的标准。

背景技术

经查询，未发现相同的背景技术。

目前有反击型和冲击型两类水轮机，水泵水轮机主要用于抽水蓄能发电。

反击型水轮机中，混流式水轮机应用广泛，尤其在大中型水电站应用最多。传统采用“转轮直径大转速低，尽可能地加大流量来减小转轮直径”设计原理的设计结果，转轮直径小，转子直径大，效率低。并宣称水轮机的效率达到90％以上。具有国际顶尖水平的100万千瓦混流式水轮机的转子直径是转轮的直径的2倍多，转子直径越长、转轮直径越短、转速越低，效率越低。水轮机效率取决于转轮直径的杠杆效率和叶片效率，转轮直径小转子直径大是水轮机效率低的关键原因。

混流式水轮机应用水头已达到或超过400米，高速水射流冲击力很大，将高速水射流的冲击力导流为反击力，水射流冲击力损失很大；运行时水流充满整个转轮叶片流道，利用水流对叶片的反作用力，即叶片正反面的压力差使转轮旋转做功。其水流充满整个转轮叶片流道，叶片双面受力，既有推力也有阻力，实际做功的水力有多少，并且转轮的杠杆短效率低，其效率能达到90％以上吗，这个90％以上效率是什么效率，是不是实际效率。由于没有衡量指标和标准，实际效率不清楚。混流式水轮机是反击型水轮机的一种，其设计原理相同，反击型所有水轮机也具有相同的结果：“转轮直径短，转子直径长，水力损失大水力利用率低，效率低。”

冲击型水轮机中，水斗式水轮机应用较多，尤其在高水头电站均采用水斗式水轮机。但存在水力损失大利用率低，效率低的不足。传统的水斗式水轮机的设计，采用喷嘴效率，转轮效率，并设定喷嘴效率为0.97，还设定转轮效率为0.9388的模型原理设计水轮机的转轮。并宣称水斗式水轮机的效率达到90％以上。

水斗式水轮机是接受高速水射流冲击做功，但在各环节均存在水射流冲击力损失大、做功效率低，其一，喷嘴系统的特殊导水机构、控制机构对水射流冲击力损失大；其二，高速水射流斜面喷入双碗式水斗中，瞬间侧射出水斗的水力损失。其三，高速水射流从水斗前面喷入，瞬间冲在水斗根部内侧受阻而拐弯，在水斗根部内侧拐弯处受到很大冲击，这种冲击并未推动转轮做功而损失；其四，高速水射流在水斗根部内侧拐弯处一部分冲在相邻水斗的背面，这种冲击与转轮转动的方向相反而形成阻力，降低做功效率。其五，水射流在即将离开水斗还未喷入相邻水斗这个阶段的水射流未做功而损失。以上多环节水射流冲击力的损失，水轮机的效率能达到90％以上吗，这个90％以上的效率是什么效率，是不是实际的效率，由于没有衡量指标和标准，因此其实际效率很难清楚。但应认真总结：现有水轮机的水力损失大，效率低的根本原因在于传统的设计原理，设计观念；现有水轮机效率低的关键因素在于，转轮直径小，转子直径大；水力损失大，叶片效率低。

发明内容

本发明主要目的在于：提供一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机，简称新型水轮机。

新型水轮机的设计及设计原理，一、水轮机是接受水流的冲击力做功，因水流的冲击力远远大于反击力，利用水流冲击力做功是设计水轮机，是提高水轮机效率的前提；二、利用“四两拨千斤”的杠杆原理作用是转轮直径设计是提高水轮机效率的重要原理；三、改变转子直径长、转轮直径短、转速低、效率低的现状，缩短转子直径增加转轮直径是提高转速，提高效率的重要措施；四、采用多级叶片、多种叶片冲击槽，可连续多次接受高速水射流的冲击做功，并在末级叶片接受水射流余力的冲击做功，提高叶片式冲击槽做功效率是提高水轮机效率的关键措施。五、采用喷嘴控制流量、不但可避免导水机构、控制机构的水射冲击力的损失，还便于设置众多喷嘴，适应高压高速水射流的冲击做功。

能量指数的提出与应用能量指数是水电站额定水头的高度与额定的单机流量共同提供的水流冲击力冲击水轮机转换为机械力的能量转换的统计数据，是30多个水电站的额定水头，额定流量、额定功率的实际能量转换的统计换算结果，并确定为0.115。将0.115称为能量转换相关指数，简称为能量指数。能量指数的应用范围广，用于衡量评价水轮机的效率，是水轮机的能量转换实际效率，并且准确、可靠、灵敏。用于设计各水电站的装机容量、机组功率、流量、水头、水轮机的相关参数的设计、换算。采用能量指数为依据用于设计的优点，水电站的装机容量、额定功率、额定流量、水轮机参数的设计是该电站总体方案的设计，需耗大量的精力，漫长的时间。依据能量指数设计，简化了很多程序。各水电站的水头和流量是已知的，新动能发电的流量和水压是人为确定的，已知流量、水头或水压，以能量指数为依据进行设计换算，可得到水电站的关键参数，可简化水电站总体设计程序。

水轮机转轮直径相关系数、转速相关系数的提出与应用。水轮机转轮直径、转速的设计，均根据机组的功率为依据进行设计，而机组的功率从小机组到大机组可按正比逐级增大，转轮直径也是按正比逐级增大，而转速是按反比逐级减小。在设定最大机组转轮直径、转速的情况下，在实验的基础上，采用换算的方法，比较总结得到转轮直径相关系数和转速相关系数，初步确定转轮直径相关系数为1.28逐级相乘递增可得到所需转轮直径的参数，转速相关系数为1.14逐级相除递减，可得到所需转速的参数。但均需再验证或调整。

新型水轮机采用转轮直径不小于转子直径的原则设计转轮直径。水轮发电机虽然是一个整体，但其转轮和转子的做功原理不同。其二者做功原理不同之处在于：转轮是驱动主轴做功，转子是主轴驱动做功。转轮直径增长，转轮直径以“四两拨千斤”的杠杆作用成倍增加，效率成倍提高。转子直径越长，转速越低，效率越低。因此，转轮直径，转子直径是决定水轮机效率的关键因素。而采用转轮直径不小于转子直径的原则设计转轮直径，不但可解决传统的转子直径长、转速低、效率低的难题，更是水轮机效率成倍提高的关键技术。

新型水轮机转轮采用多种叶片，多级叶片，多种冲击槽，提高叶片式冲击槽的做功效率。由于水流的冲击力大于反击力，尤其是随着水头的提高水射流的冲击力远远大于反击力。因而采用多种叶片、多级叶片、多种冲击槽、可连续多次接受高速水射流的冲击做功。不但可解决传统水轮机水力损失大效率低的难题，更是成倍提高新型水轮机效率的重要技术。

新型水轮机采用锥形喷嘴，锥形喷嘴将水坝提供的水射流或无耗增压装置提供的水射流传输至叶片式冲击槽连续多击做功。并采用喷嘴口控制流量，不设置导水机构、不设置喷嘴控制机构，可避免水射流冲击力的损失；采取大于喷口5％左右的射流量喷入喷嘴的进水口，不但可使喷嘴内的水压稳定，还能提高水射流的速度；采用锥形喷嘴的喷口控制流量，简化喷嘴系统的结构，便于设置众多的锥形喷嘴，减轻叶片各受力点的冲击负荷、可延长使用寿命。也是提高新型水轮机效率的重要措施。

采用转速相关系数用于设计确定新型水轮机转轮的转速。目前，水轮机的转速采用比转速，转速第一原则，转轮直径大转速低多种设计原理、设计观念设计。设计的实际结果，有一个共同点，小直径转轮、大直径转子，转速低效率低。就像用一头小驴拉一辆大马车的结果一样。世界顶尖水平的100万千瓦混流式水轮机的转子直径是转轮直径的2倍多，这种设计结果，不但不能提高转速，反而使转速，效率下降。在大直径转子的情况下转轮直径越小，其转速，效率越低。转子直径越长、转速越低、效率越低。转速与推力呈正比。因而采用缩短转子直径增加转轮直径的杠杆效率，采用提高叶片式冲击槽效率共同达到增加推力提高转速的基础上，采用转速相关系数确定转速。

采用能量转换指数作为衡量评价水轮机效率的指标和标准。传统设计的各种水轮机的效率均称可达到90％以上，能否达到90％以上，这个90％以上的效率是什么效率，是不是实际效率，由于没有衡量评价水轮机效率的指标和标准，无法知道水轮机实际效率。采用能量指数作为衡量评价水轮机效率的指标和标准，是水轮机将水流的冲击力转换为机械力的实际效率，结果准确可靠。

采用发电耗水率作为衡量评价水轮发电机组经济效益的指标和标准。目前，对于发电效益几乎都以年发电量衡量。根据某水电站5年的发电耗水率、年发电量统计表明，年发电量最高者其发电耗水率最低。降低发电耗水率3.48％，可提高年发电量43.6％。降低发电耗水率是提高发电量提高经济效益最重要的措施。采用发电耗水率作为衡量评价水轮发电机经济效益的指标和标准，可行，结果可靠。

技术方案

本方案选择利用水循环无耗增压新动能装置提供的高速水射流或水坝提供的高速水射流的冲击做功；采用增加转轮直径长度充分发挥以“四两拨千斤”的杠杆原理作用；改变转子直径越长、转轮直径越短、转速越低、效率越低的现状，缩短转子直径延长转子高度达到转子做功面积等多种措施，成倍提高转轮直径的做功效率；采用多级多种叶片式冲击槽可充分利用高速水射流冲击做功，成倍提高叶片式冲击槽的做功效率；采用喷口控制流量，可避免喷嘴系统设置导水机构、控制机构造成的水射流冲击力的损失；采用大于喷口5％左右的射流量喷入喷嘴进水口，使喷嘴内水压稳定，提高水射流的速度。采用能量转换指数作为衡量水轮机效率的指标和标准。采用发电耗水率作为衡量水轮发电机组效益的指标和标准。采用本方案的依据和实施方式：

水流的冲击力大于反击力，目前的反击型水轮机将水流的冲击导流为反击的水力损失严重。随着水头的增高，水流的冲击力越大，导流为反击的水力损失越大。目前，具有国际先进水平的100万千瓦混流式水轮机，其水头超过200米，还有用于超过400米水头的混流式水轮机。将200米水头或400米水头的高速水射流导流为反击，其水射流冲击力的损失更大，而实际用于做功的反击力有多少，由于没有实际的衡量指标和标准，实际效率说不清楚，但水流的冲击力远远大于反击力是肯定的。因此，本方案选择水流的冲击力做功。

本方案选择转轮直径不小于转子直径增加转子高度达到转子做功面积的原则设计转轮直径。目前的水轮机，存在转子直径大、转轮直径小的现状。转子直径越大，转轮直径越小，转速越低，效率越低。由于转子和转轮的做功原理不同。转子是主轴驱动做功，转轮是驱动主轴做功。转子做功依靠转轮提供动力。转子直径越长，转轮直径越短，转轮提供的动力越小，结果，转速越低，效率越低。目前，具有国际顶级水平的100万千瓦混流式水轮机的转子直径长度是转轮直径长度的2倍多。上述结果是因为：“转轮直径大，转速低，以尽量加大流量来降低转轮直径”的设计原理、设计观念造成的。因此本方案采用：转轮直径不小于转子直径，增加转子高度，达到转子做功面积的原则设计转轮直径，达到转轮直径增长，缩短转子直径，既能解决水轮机传统设计的转子直径长、转轮直径短效率低的难题、关键是可成倍提高新型水轮机的杠杆效率。

本方案选择采用多种叶片、多级叶片、多种冲击槽提高叶片式冲击槽的做功效率。水轮机的效率取决于转轮直径的效率和叶片效率。目前，水轮机叶片效率低的原因，对水流的冲击力利用率低，水力损失大而做功效率低。应用广泛的混流式水轮机，一是将水流的冲击导流为反击的水力损失大。二是叶片做功效率低，当水流进入水轮机，充满整个转轮叶片流道，利用水流对叶片的反作用力。即叶片正反面的压力差使转轮旋转做功。而水流充满整个转轮叶片流道，叶片两面受力，既有推力也有阻力，实际做功的水力很有限，再加上导流的水力损失，因此，效率低。反击型水轮机设计原理相同，均存在水力损失大，水力利用率低的共同缺点，导致反击型水轮机效率低。

水斗式水轮机主要用于高水头电站，接受高速水射流冲击做功。而目前的水斗式水轮机，水力损失大，做功效率低的根源：其一，喷嘴的导水机构、控制机构对高速水射流的冲击力损失较大；其二，高速水射流喷入水斗中瞬间侧射喷出的水力损失大；其三，高速水射流从水斗前面喷入，瞬间冲到水斗根部内侧受阻而拐弯，在拐弯处受到的冲击很大，此处冲击未做功而损失大；其四，在水斗根部内侧拐弯处一部分水射流冲向相邻的水斗背面，这种冲击与转轮转动的方向相反，造成阻力而降低做功效率；其五，在水射流即将离开水斗还未喷入下一个水斗这一过程中的水射流未做功而损失。水斗在做功的过程中水射流冲击力利用率低、损失大造成效率低。因而本方案采用叶片式冲击槽，提高转轮叶片的做功效率。冲击槽与转盘是一个整体，是整体受力，可避免水斗根部受力的缺点。采用冲击槽耐受强度大，更安全。

本方案采用锥形喷嘴，并采取大于喷口5％左右的射流量喷入喷嘴的进水口，不但可使喷嘴内的水压稳定，还能提高水射流的速度；采用锥形喷嘴，不设置导水机构，不设置喷嘴控制机构可避免水射流冲击力的损失；采用喷口控制流量，省去喷嘴的复杂结构，达到增加喷嘴的数量三至五倍，可减轻叶片受力点负荷三至五倍，可延长使用寿命。可接受高速水射流冲击做功。

本方案采用转速相关系数用于转速的设计换算。传统采用“比转速”、“转轮直径大转速低”的设计原理设计转轮的转速，也有采用“转速第一原则”设计转速。其设计的结果有一个共同点，转轮直径小转子直径大，转速低。具有国际先进水平的100万千瓦混流式水轮机的转子直径是转轮直径的2倍多。在转子直径大的情况下，转轮直径越小，转轮直径杠杆作用的推动力成倍减小，转速降低，转子直径越大，转速越低。转速与推动力成正比，本方案以提高叶片式冲击槽效率，提高转轮直径的杠杆效率，以提高效率达到提高推动力，达到提高转速的基础上，采用转速相关系数设计确定该水轮机的转速。

本方案采用能量指数用于水轮机系统相关参数的设计，采用能量指数用于机组容量、水轮机功率、流量、水头或水压，输水管道的直径，锥形喷嘴的进水口直径，喷口直径等的设计。

本方案采用能量指数作为衡量评价水轮机效率的指标和标准，是水轮机将水流的冲击力转换为机械力的实际效率，结果准确可靠。

采用发电耗水率作为衡量评价水轮发电机经济效益的指标和标准。目前，对于发电的经济效益几乎都是以年发电量衡量。根据某水电站5年的发电耗水率与年发电量统计表明，年发电量最高者的发电耗水率最低，降低发电耗水率3.48％可提高年发电量43.6％，降低发电耗水率是提高发电量，是提高发电经济效益关键的措施。采用发电耗水率作为衡量评价水轮发电机组经济效益的指标和标准，既能衡量经济效益，更重要的是如何采取措施降低发电耗水率。

本方案采用叶片式冲击槽，包括波纹叶片隧道式冲击槽，炉桥式二级叶片冲击槽，由上述各种叶片相互组合的多种冲击槽。将多种叶片分别设置在冲击内圈，与冲击外圈之中分别构成多种叶片冲击槽，简称叶片式冲击槽。将叶片式冲击槽设置在轮盘周围构成叶片式冲击槽转轮，简称冲击槽转轮。各叶片尺寸、冲击外圈、冲击内圈尺寸、轮盘尺寸均根据机组功率确定。

波纹叶片隧道式冲击槽，波纹叶片按照设定尺寸用机床扎制，按照设定间隔尺寸和角度设置在冲击内圈和冲击外圈之间，构成波纹叶片隧道式冲击槽，用于300米以下水头的冲击槽。焊接而成。

板式叶片、炉桥式二级叶片冲击槽，板式叶片、炉桥式叶片的厚度根据机组功率水头的高度或水压确定。板式叶片、炉桥式叶片的尺寸，进水口的尺寸，出水口的尺寸根据机组所需流量确定。按照设定角度、间隔尺寸将板式叶片设置在冲击内圈和冲击外圈之间的上部，将炉桥式叶片设置在冲击内圈和冲击外圈之间的下部，构成板式叶片、炉桥式叶片冲击槽，简称二级叶片冲击槽。采用整体铸造。

多种叶片，多级叶片冲击槽，由多种叶片相互组合，按设定尺寸、角度设置在冲击内圈与冲击外圈之中，构成多种叶片，多级叶片冲击槽。

实例

杠杆原理炉桥式二级叶片冲击槽连续多击新型水轮机，简称炉桥式二级叶片新型水轮机。该水轮机由输水管道，锥形喷嘴，主轴，二级叶片冲击槽转轮，钟式机壳，机座构成。并配置循环水池。

所述炉桥式二级叶片新型水轮机的输水管道，所用高速水射流由新动能装置末级增压缸的球阀法兰提供，输水管道、支管均为无缝钢管。输水管道与各支管按设定角度、规格焊接后测压合格者使用。输水管道上口与无耗增压新动能装置的末级增压缸球阀法兰连接，输水管道各支管以法兰与各锥形喷嘴的进水口连接。输水管道的管径，支管数量，支管管径，材质均根据机组功率，流量，水头或水压确定。

所述炉桥式二级叶片新型水轮机的锥形喷嘴，锥形喷嘴采用锥形喷嘴机按设定规格制作、测压合格者使用。各喷嘴进水口与输水管道各支管的法兰连接。各锥形喷嘴的喷口伸入钟式机壳下部圆孔对准冲击槽，将锥形喷嘴按设定的角度固定在水轮机的钟式机壳下部。锥形喷嘴的进水口的直径，喷口直径，锥形喷嘴长度，厚度，数量，材质均根据机组功率，流量，水头或水压确定。以喷口直径，各喷口喷出的总量与机组流量相当，以大于喷口5％左右的喷射量喷入喷嘴的进水口，使喷嘴内水压稳定，提高水射流速度为设计制作的重点，根据这个重点设计制作其它部件。锥形喷嘴的喷口是一个约10-30mm的细长喷孔，达到耐磨延长水流磨损使用时间。由于采用喷口控制流量，使锥形喷嘴结构简化，便于设置众多锥形喷嘴，减轻叶片式冲击槽各冲击点的负荷，便于接受高速水射流的冲击负荷。

所述炉桥式二级叶片新型水轮机的二级叶片冲击槽转轮，由二级叶片冲击槽，轮盘构成二级叶片冲击槽转轮。

所述炉桥式二级叶片冲击槽，由冲击内圈，冲击外圈二级叶片组成。冲击内圈、冲击外圈按设定尺寸采用钢板卷焊而成。将一级板式叶片按设定角度、间隔距离设置在冲击内圈与冲击外圈的上部，将二级炉桥式叶片按设定角度、间隔距离设置在冲击内圈与冲击外圈的下部，构成二级叶片冲击槽。一级叶片与二级叶片的厚度比为2∶1。将二级叶片冲击槽固定在轮盘的外周，构成二级叶片冲击槽转轮。用于300米水头或3兆帕水压以下的转轮采用焊接结构，用于300米水头或3兆帕水压以上的转轮采用整体铸造结构。叶片，冲击内圈，冲击外圈，轮盘的材质，尺寸，间隔距离均根据机组功率，水头或水压，流量确定。

所述炉桥式二级叶片新型水轮机的主轴，主轴的下端以法兰与转轮连接，主轴的上端与发电机主轴采用法兰螺柱结构连接，驱动转子做功。主轴的内径，壁厚，长度，材质根据机组功率确定，立轴布置。

所述炉桥式二级叶片新型水轮机的钟式机壳，采用钢板按设定尺寸卷焊而成，成批生产采用整体铸造。钟式机壳的下端与机座连接，钟式机壳的顶部与定子座环连接。所有锥形喷嘴从钟式机壳下部圆孔伸入对准冲击槽，按设定角度固定在钟式机壳下部。以圆孔式合页密封圆孔。钟式机壳的高度，上部和下口尺寸，壁厚，材质根据机组功率确定。

所述炉桥式二级叶片新型水轮机的机座，采用钢板按设定尺寸卷焊制造，批量生产采用整体铸造。机座的上口与钟式机壳的下口焊接，机座下部与基础座连接，机座的上口直径，下部尺寸，高度，壁厚，材质均根据机组功率确定。

所述配置的循环水池，循环水池所蓄的水既用于给新动能装置供水无耗循环增压，又用于接收水轮机做功后连续排出的水。循环水池的蓄水量大于新动能装置蓄水容器蓄水量的1.2倍左右，在平常运行时蓄水量不能少于蓄水容器蓄水量的80％。循环水池的容积为蓄水容器容积的1.8倍左右。如水源方便，循环水池的容积和蓄水量都可适当减少。循环水池的水位与水轮机的排水位可持平。循环水池的水位与供水泵出水口之间相距不要超过1.3米，力争降低供水扬程。循环水池的底可低于水泵的出水口20厘米。供水泵周围应设置两层不同孔径的过滤网，过滤网空间至少大于水泵空间的2倍。机组流量与水泵供水量以蓄水容器顶部的水位控制器控制，达到流量与供水量的平衡。

新型水轮机采用增加转轮直径长度充分发挥以“四两拨千斤”的杠杆原理作用，改变转子直径越长，转速越低，效率越低的现状，缩短转子直径的以上多种措施可成倍增加转轮直径的做功效率；采用叶片式冲击槽可充分利用高速水射流冲击做功可成倍增加叶片式冲击槽的做功效率；采用喷口控制流量，可避免喷嘴系统设置导水机构、控制机构造成的水射流冲击力的损失；采用大于喷口5％左右的射流量喷入喷嘴进水口，可使喷嘴内水压稳定，还能提高水射流的流速。上述综合效果可提高水轮机效率2倍以上。

Claims (8)

1.一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机，简称新型水轮机。采用增加转轮直径长度充分发挥“四两拨千斤”的杠杆原理作用，改变转子直径长、转轮直径短、转速低、效率低的现状、可成倍增加转轮直径的做功效率；采用叶片式冲击槽可充分接受高压高速水射流冲击做功，可成倍提高叶片式冲击槽的做功效率；该水轮机包括输水管道、锥形喷嘴、主轴、叶片式冲击槽转轮、钟式机壳、机座等，并配置循环水池。

2.根据上述1所述新型水轮机的输水管道、锥形喷嘴，其特征在于：输水管道的直径、锥形喷嘴以及输水管道支管的数量、长度，锥形喷嘴的数量、长度均根据机组容量、流量水压确定。输水管道上口与无耗增压新动能装置的末级增压缸球阀的法兰连接，输水管道众多支管的法兰与众多的锥形喷嘴进水口连接。锥形喷嘴的喷口伸入钟式机壳下部圆孔，对准叶片式冲击槽，按设定角度将锥形喷嘴固定在钟式机壳的下部。

3.根据上述1所述新型水轮机的主轴，其特征在于：主轴下端以法兰与转轮连接，主轴上端驱动转子做功，主轴的规格根据机组功率确定。

4.根据上述1所述新型水轮机转轮由多种叶片式冲击槽构成，其特征在于：包括波纹叶片隧道式冲击槽，炉桥式二级叶片冲击槽，还包括上述叶片相互组合的多级多种叶片式冲击槽。各叶片材质、尺寸根据功率、流量、水头或水压确定。冲击槽由内外两个冲击圈与各种叶片构成。各种叶片分别按设定间隔尺寸、角度设置在内圈与外圈之中，分别构成各种叶片式冲击槽。冲击槽设置在轮盘外周构成叶片式冲击槽转轮。轮盘尺寸根据机组功率确定。

5.根据上述4所述新型水轮机的波纹叶片隧道式冲击槽，其特征在于：按设定间隔距离和角度，将波纹叶片设置在冲击内圈和冲击外圈之中构成波纹叶片隧道式冲击槽。

6.根据上述4所述新型水轮机炉桥式二级叶片冲击槽，其特征在于：在冲击内圈和冲击外圈之中，按设定间隔距离，按设定角度设置炉桥式叶片和尾叶片，构成炉桥式二级叶片冲击槽。

还包括上述各种叶片相互组合的多级多种叶片式冲击槽，并配置循环水池。

7.根据上述1所述新型水轮机的钟式机壳，其特征在于：钟式机壳的下端与机座连接，钟式机壳的顶部与定子座环连接。钟式机壳的高度、尺寸、壁厚、材质根据机组功率确定。

8.根据上述1所述新型水轮机的机座，其特征在于：机座的上口与钟式机壳的下口连接，机壳的下口与基础座连接，基座的尺寸、高度、壁厚、材质均根据机组的功率确定。