[实用新型]一种反冲离心式水轮机

说明书

技术领域

   本实用新型涉及机械设备技术领域，具体地说是一种反冲离心式水轮机。

背景技术

人们对水流在水轮机内的运动规律作了很多研究，获得了不少的成就，但水流在转轮内的运动工况十分复杂，到目前为止，尚没有完全掌握这种规律。

目前国内根据转轮转换水流能量方式的不同水轮机可分为两大类：

（一）反击式水轮机和冲击式水轮机，反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机。

（二）冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。

以上两类水轮机在运行工况中还存在不足之处。针对混流式水轮机来说：由于转轮叶片位于径向，故转轮尺寸大，涡壳盘大，导向机构复杂，导叶和转轮流速大，磨损势必增加，难以解决的问题是转轮会受到空化和空蚀，在制造过程中转轮涡壳导水机构技术工艺复杂，设备笨重，在建设电站时开挖工程量大，造价增高。

针对冲击式水轮机来说：由于工作转轮仅部分过水，部分水斗工作，故水流过流量小，因而在一定水头和工作轮直径条件下，冲击式水轮机的出力比较小，另外冲击式水轮机的转速相对较低，这是由于转轮进口绝对速度大，圆周速度变小出力小，导致了较低比转速。本发明人在先申请的实用新型专利，名称为“一种反冲离心式水轮机”（专利号ZL2010205901942）还存在不足之处，在水轮机转轮内设置的调速机构如：喷嘴内的喷针、链轮、离合器组件、拨叉、压力臂、滑套、推力轴承、回位弹簧等机构有些复杂。调节流量功率系统不太完善。设置在机壳内与喷嘴垂直最近距离接触的水斗瓦其形状只是一个半圆弧凹槽只能反弹射流水柱，而不能折流和分散水流，会造成射流水柱碰撞现象。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有水轮机动能未得到充分利用的不足，提供一种反冲离心式水轮机，利用反作用力和离心力引出具有增压动能的射流，能获得高效的工作性能。

本实用新型的技术方案为：反冲离心式水轮机包括机壳及其内的转轮、水轮机主轴、平衡飞轮、引水锥、进水管，其特征在于转轮圆盘边缘均布有六个导向长方形喷嘴，喷嘴内设置有十字导水棚，转轮中间为引水室，引水室内设置有引水锥、导水涡轮叶片，涡轮导水叶片设置在转轮中心引水锥底座上，机壳内壁上均布有射流动力反弹S型阻力器，引水锥下部连接进水管，进水管弯道处设置多流道两级控制阀和十字轴支架，多流道两级控制阀一端连接油缸接力器的活塞杆，多流道两级控制阀阀芯是两圆锥体组成，内设有四个流水道圆孔，一个中心轴孔，在机壳上部的平衡飞轮下面装有由碟式制动盘及碟式制动盘座体构成的碟刹制动器。

碟刹制动器和多流道两级控制阀可调节流量和功率，当机组负荷骤减或甩负荷时机组转速上升过高时，可在第一时间迅速做出先制动控制水轮机转速，同时油缸接力器慢慢移动多流道两级阀心调节流量与新负荷相适应的新位置后，制动控制器回零，机组又可恢复恒定运转。

本实新型的反冲离心式水轮机的核心部分由六个导向长方型喷嘴和引水锥、涡轮导水叶片、十字导水棚组合的新型转轮，该转轮应用新的作功方式反作用力加离心力和多喷嘴，不仅能增加转轮的作功次数和大的过流量，而且能在转轮内设置主要部件，有效地利用作功力矩和离心力，使转轮表现出良好的机械性能和能量特性。离心力与转轮转速的平方成正比（如圆周速度增加2倍，离心力则增加4倍），运转过程中离心力是很大的，这种特征能成倍增加水推力和功率。

本实用新型的有益效果：转轮的结构采用新的水流动规律和新的作功方式。水动能的形态是由反冲作功方式交换成机械能。设置若干个导向喷嘴能使转轮受力趋于合理，增加作功次数和离心力的应用能量得到充分利用。两套创新设计的碟刹制动器和多流道两极控制阀系统，有效地控制和双重调节水轮机组的运行工况变化，采用两创新机构可替代国内冲击式水轮机固定式四喷头和六喷头（内控式和外控式喷针、接力器、偏流折向器）。用一套多流道两级控制阀和碟刹制动器可节省五套喷针接力器和五套偏流折向器，最大限度地节约制造成本和减化设备部件。

创新改进的S型阻力器和长方形喷嘴更能有效地使长方形射流水柱与S形半圆体凹槽面接触，有规律性反弹折向分流水柱，得到充分利用。

改进后一项反冲离心式水轮机比前一项反冲离心式水轮机结构更简单，转速更高。根据本人制作的反冲离心式水轮模型机试验数据：当水压力在800kpa（8kgf/cm²）时，水轮机转速达3500r/mi以上，可以说它是目前转速最高的水轮机，体积小、重量轻、过流量大、结构紧凑简单、效率变化平缓、造价低、保养维修方便、适用于中高水头，是可替代现有冲击式水轮机的新一代首先新型设备。

附图说明