CN113339176A - 大功率水斗式水轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大功率水斗式水轮机，含转轮(1)、水斗(2)、转轴(3)、喷水装置、输水管(5)和机壳。转轮(1)上安装n圈水斗(2)，k个水箱(6)中的任意水箱(6)上的n个喷嘴(4)，分别向同一轴向上的n个水斗(2)发射高速水流(7)，转轮(1)所受冲击力的力矩大，解决了传统水斗式水轮机输出功率小的缺陷；kn个喷嘴(4)喷射水流，较传统水斗式水轮机上k个喷嘴(4)喷射水流，水量消耗大，能让高水头的大水量得到充分利用，消除了传统水斗式水轮机用于高水头大水量情况下运行效率抵的缺陷；本发明填补了高水头大水量情况下高运行效率水斗式水轮机的空白，本发明填补了高水头大水量情况下高输出功率水斗式水轮机的空白。

Description

大功率水斗式水轮机
技术领域
本发明涉及一种大功率水斗式水轮机，尤其是较传统水斗式水轮机，输出功率大，既适用于高水头低水量情况，也适用于高水头大水量情况的大功率水斗式水轮机。
背景技术
传统水斗式水轮机，运行效率达到90％以上，适用于高水头小水量，就能源利用而言，其可以说是最佳选择，因而得到了广泛应用。
但传统水斗式水轮机尚存在不足。
其一，当前的最大输出功率为40万千瓦左右，按原有结构进一步提高输出功率存在困难。
其二，高水头大水量的情况下，不能充分利用大水量的动能，而形成浪费。
产生这两个不足的原因，是转轮的外周只安装一圈水斗，喷射到一圈水斗上的高速水流，冲击力小，因而其输出功率小；喷射到一圈水斗上的高速水流的水量少，大水量的动能不能得到充分利用。
要让传统水斗式水轮机能适用于高水头大水量，且能输出更大功率，需要对其进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种，较传统水斗式水轮机，输出功率大，既适用于高水头低水量情况，也适用于高水头大水量情况的大功率水斗式水轮机。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样的：
一种大功率水斗式水轮机，含转轮、水斗、转轴、喷水装置、输水管和机壳。
该转轴，其同轴固定连接在该转轮上，其两端分别安装在该机壳上，其可绕轴线自由转动，但不能沿轴向移动。
该转轮的外圆周表面上安装n圈水斗，这n圈水斗沿轴向均匀分布；这n圈水斗的每圈水斗上有m个水斗，这m个水斗环绕该转轮的轴线均匀分布；任意一个水斗，其由两个勺形体组成，其与另外的n-1个水斗位于同一轴向上；该转轮上共安装nm个水斗，且这nm个水斗均与相应位置的该转轮的圆周表面固定连接；所述m为等于或大于2的整数；所述n为大于1的整数。
该喷水装置含水箱和喷嘴。
k个水箱环绕该转轮的轴线均匀分布，且分别固定连接在相应位置的该机壳的外表面上；这k个水箱分别与k个输水管连通，这k个输水管均与同一总输水管连通；所述k为等于或小于m的整数。
任意一个水箱6上固定安装n个喷嘴，该转轮的周围共安装kn个喷嘴；任意一个喷嘴上安装一个折向器，该折向器的结构和功能与传统水斗式水轮机上的相同。
任意一个水箱将相应输水管输送来的水，分别送到该水箱上的n个喷嘴中，这n个喷嘴分别沿该转轮的切向射出n股高速水流，这n股高速水流分别射向同一轴向上的n个水斗的进水边，然后分向两侧的工作面，经这两工作面反射后，再分别经这n个水斗的两出水边离开这n个水斗，此过程中这n股高速水流将其动能转移给这n个水斗，从而驱动该转轮旋转。
传统水斗式水轮机，其上只有一圈水斗，即n＝1，同一轴向上只一个水斗受高速水流的喷射，冲击力较小，其输出功率较小，其只适用于高水头小水量的情况。
该大功率水斗式水轮机，其上有n圈水斗，且n＞1，同一轴向上的n个水斗分别受到n股高速水流的冲击，冲击力大，输出功率大，其克服了传统水斗式水轮机输出功率小的缺陷；该大功率水斗式水轮机用于高水头大水量的情况时，大水量能得到充分利用，克服了传统水斗式水轮机用于高水头大水量时效率降低的缺陷；尽管当前急需在高水头大水量情况下输出功率大、效率高的水斗式水轮机，但世界上还没有这种发明面世，唯所述大功率水斗式水轮机实现了。
在不影响任意一个水斗接受相应高速水流喷射的前提下，以及同一圈水斗上的m个水斗能够安装到该转轮的同一圆周上的前提下，所述m取值越大，该大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
kn个喷嘴射出的高速水流不相互干扰的前提下，以及该大功率水斗式水轮机能够安装k个水箱的前提下，还有水量充足的前提下，所述k取值越大，该大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
在水量充足的前提下，所述n取值越大，该大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
采用这样的结构后，由于转轮上安装n圈水斗；由于喷水装置含k个水箱，每个水箱上安装n个喷嘴，这n个喷嘴分别向同一轴向上的n个水斗发射高速水流，使得转轮所受冲击力的力矩大大增大，因而输出功率增大，解决了传统水斗式水轮机输出功率小的缺陷。
采用这样的结构后，由于喷水装置含k个水箱，每个水箱上安装n个喷嘴，总共有kn个喷嘴。这kn个喷嘴喷射水流，较传统水斗式水轮机上只k个喷嘴喷射水流，本发明消耗的水量增大，能让高水头的大水量得到充分利用，消除了传统水斗式水轮机只适用于高水头小水量的局限性。
采用这样的结构后，不是要取代传统水斗式水轮机，只是填补高水头大水量情况下高运行效率水斗式水轮机的空白，只是填补高水头大水量情况下高输出功率水斗式水轮机的空白。
当前迫切需要在高水头大水量情况下，有大功率输出的水斗式水轮机，百多年来始终没有得到解决。本发明虽然只有水斗和喷嘴数量的增加，但本领域技术人员无人想到(如果能够想到，问题早就解决了)。排除事后诸葛亮，实事求是、客观公正评价，本发明采用了人们由于技术偏见而舍弃的技术手段——增加水斗和喷嘴的数量，取得了显著技术效果，因而具备创造性。
采用这样的结构后，由于克服了现有技术中存在的缺点和不足，较传统水斗式水轮机输出功率增大，填补了高水头大水量情况下大水量能够得到充分利用的技术空白，效果显著，根据《专利审查指南》第二部分第4章第2.3节的规定，本发明具创造性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是转轮、转轴和水斗的顺轴向观察图，m取值为16。
图2是大功率水斗式水轮机的工作原理图，n取值为3。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种大功率水斗式水轮机，含转轮1、水斗2、转轴3、喷水装置、输水管5和机壳。
如图1所述，该转轴3，其同轴固定连接在该转轮1上，其两端分别安装在该机壳上，其可绕轴线自由转动，但不能沿轴向移动。
如图1所述，该转轮1的外圆周表面上安装n圈水斗2，这n圈水斗2沿轴向均匀分布。这n圈水斗2的每圈水斗2上有m个水斗2，这m个水斗2环绕该转轮1的轴线均匀分布。任意一个水斗2，其由两个勺形体2a组成，其与另外的n-1个水斗2位于同一轴向上。该转轮1上共安装nm个水斗2，且这nm个水斗2均与相应位置的该转轮1的圆周表面固定连接。所述m为等于或大于2的整数；所述n为大于1的整数。
如图2所述，该喷水装置含水箱6和喷嘴4。
k个水箱6环绕该转轮1的轴线均匀分布，且分别固定连接在相应位置的该机壳的外表面上。这k个水箱6分别与k个输水管5连通，这k个输水管5均与同一总输水管连通。所述k为等于或小于m的整数。
任意一个水箱6上固定安装n个喷嘴4，该转轮1的周围共安装kn个喷嘴4。任意一个喷嘴4上安装一个折向器，该折向器的结构和功能与传统水斗式水轮机上的相同。
如图2所述，任意一个水箱6将相应输水管5输送来的水，分别送到该水箱6上的n个喷嘴4中，这n个喷嘴4分别沿该转轮1的切向射出n股高速水流7，这n股高速水流7分别射向同一轴向上的n个水斗2的进水边2b，然后分向两侧的工作面2c，经这两工作面2c反射后，再分别经这n个水斗2的两出水边2d离开这n个水斗2，此过程中这n股高速水流7将其动能转移给这n个水斗2，从而驱动该转轮1旋转。
传统水斗式水轮机，其上只有一圈水斗2，即n＝1，同一轴向上只一个水斗2受高速水流7的喷射，冲击力较小，其输出功率较小，其只适用于高水头小水量的情况。
该大功率水斗式水轮机，其上有n圈水斗2，且n＞1，同一轴向上的n个水斗2分别受到n股高速水流7的冲击，冲击力大，输出功率大，其克服了传统水斗式水轮机输出功率小的缺陷；该大功率水斗式水轮机用于高水头大水量的情况时，大水量能得到充分利用，克服了传统水斗式水轮机用于高水头大水量时效率降低的缺陷；尽管当前急需在高水头大水量情况下输出功率大、效率高的水斗式水轮机，但世界上还没有这种发明面世，唯所述大功率水斗式水轮机实现了。
在不影响任意一个水斗2接受相应高速水流7喷射的前提下，以及同一圈水斗2上的m个水斗2能够安装到该转轮1的同一圆周上的前提下，所述m取值越大，该大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
kn个喷嘴4射出的高速水流7不相互干扰的前提下，以及该大功率水斗式水轮机能够安装k个水箱6的前提下，还有水量充足的前提下，所述k取值越大，该大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
在水量充足的前提下，所述n取值越大，该大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明。本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，仍属于本发明的范围。

Claims (4)

1.一种大功率水斗式水轮机，含转轮(1)、水斗(2)、转轴(3)、喷水装置、输水管(5)和机壳；
所述转轴(3)，其同轴固定连接在所述转轮(1)上，其两端分别安装在所述机壳上，其可绕轴线自由转动，但不能沿轴向移动；
其特征在于：
所述转轮(1)的外圆周表面上安装n圈水斗(2)，这n圈水斗(2)沿轴向均匀分布；这n圈水斗(2)的每圈水斗(2)上有m个水斗(2)，这m个水斗(2)环绕所述转轮(1)的轴线均匀分布；任意一个水斗(2)，其由两个勺形体(2a)组成，其与另外的n-1个水斗(2)位于同一轴向上；所述转轮(1)上共安装nm个水斗(2)，且这nm个水斗(2)均与相应位置的所述转轮(1)的圆周表面固定连接；所述m为等于或大于2的整数；所述n为大于1的整数；
所述喷水装置含水箱(6)和喷嘴(4)；
k个水箱(6)环绕所述转轮(1)的轴线均匀分布，且分别固定连接在相应位置的所述机壳的外表面上；这k个水箱(6)分别与k个输水管(5)连通，这k个输水管(5)均与同一总输水管连通；所述k为等于或小于m的整数；
任意一个水箱(6)上固定安装n个喷嘴(4)，所述转轮(1)的周围共安装kn个喷嘴(4)；任意一个喷嘴(4)上安装一个折向器，所述折向器的结构和功能与传统水斗式水轮机上的相同；
任意一个水箱(6)将相应输水管(5)输送来的水，分别送到所述水箱(6)上的n个喷嘴(4)中，这n个喷嘴(4)分别沿所述转轮(1)的切向射出n股高速水流(7)，这n股高速水流(7)分别射向同一轴向上的n个水斗(2)的进水边(2b)，然后分向两侧的工作面(2c)，经这两工作面(2c)反射后，再分别经这n个水斗(2)的两出水边(2d)离开这n个水斗(2)，此过程中这n股高速水流(7)将其动能转移给这n个水斗(2)，从而驱动所述转轮(1)旋转；
传统水斗式水轮机，其上只有一圈水斗(2)，即n＝1，同一轴向上只一个水斗(2)受高速水流(7)的喷射，冲击力较小，其输出功率较小，其只适用于高水头小水量的情况；
所述大功率水斗式水轮机，其上有n圈水斗(2)，且n＞1，同一轴向上的n个水斗(2)分别受到n股高速水流(7)的冲击，冲击力大，输出功率大，其克服了传统水斗式水轮机输出功率小的缺陷；所述大功率水斗式水轮机用于高水头大水量的情况时，大水量能得到充分利用，克服了传统水斗式水轮机用于高水头大水量时效率降低的缺陷；尽管当前急需在高水头大水量情况下输出功率大效率高的水斗式水轮机，但世界上还没有这种发明面世，唯所述大功率水斗式水轮机实现了。
2.根据权利要求1所述大功率水斗式水轮机，其特征在于：
在不影响任意一个水斗(2)接受相应高速水流(7)喷射的前提下，以及同一圈水斗(2)上的m个水斗(2)能够安装到所述转轮(1)的同一圆周上的前提下，所述m取值越大，所述大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
3.根据权利要求1所述大功率水斗式水轮机，其特征在于：
kn个喷嘴(4)射出的高速水流(7)不相互干扰的前提下，以及所述大功率水斗式水轮机能够安装k个水箱(6)的前提下，还有水量充足的前提下，所述k取值越大，所述大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
4.根据权利要求1所述大功率水斗式水轮机，其特征在于：
在水量充足的前提下，所述n取值越大，所述大功率水斗式水轮机的输出功率越大。
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