[发明专利]水力机械

说明书

技术领域

本发明的一个实施例涉及一种水力机械(水力機械)。

背景技术

已知用于通过使用水动力发电的水力机械，例如混流式水轮机(フランシス形水車，混流式涡轮机，轴向辐流式涡轮机)。图10示出了混流式水轮机的一个结构示例。如图10所示，混流式水轮机包括壳体502、沿圆周方向并排布置在壳体502中的多个固定导叶510和多个导流叶片520，其中每一个导流叶片都布置在对应的固定导叶510内侧并且构造成绕旋转轴523转动。在固定导叶510和导流叶片520之间形成静止翼列流路531(参见图11)。穿过静止翼列流路531的水流使转轮503转动。涡轮机主轴504连接至转轮503。通过涡轮机主轴504驱动发电机(未显示)。

当混流式水轮机作为发电机运行时，流自壳体502的水穿过在固定导叶510和导流叶片520之间形成的内周侧的静止翼列流路531流动，并且该水流入可转动的转轮503，从而使转轮503转动。由于转轮503的转动，发电机(未显示)通过涡轮机主轴504被驱动旋转。从转轮503流出的水经由吸出管505被引导至排放管道(未显示)。

另一方面，在混流式水轮机构造成泵涡轮的情况下，当混流式水轮机作为泵运行时，水从吸出管505流经转轮503、流经位于固定导叶510和导流叶片520之间的静止翼列流路531。然后，水从壳体502流向外部。

下面，参考图11更详细地描述固定导叶510和导流叶片520。图11是示意性的剖视图，在垂直于图10的导流叶片520的旋转轴523的截面中示出了固定导叶510和导流叶片520。如图11所示，多个固定导叶510和多个导流叶片520分别沿周向并排布置。每个导流叶片520绕旋转轴523转动以调节导流叶片的开度，从而改变在导流叶片520与相邻的其它导流叶片520之间流动的水的流量。因此，调节流入设置在导流叶片520的出口侧的转轮503的水的流量，从而调节发电机的输出。导流叶片520的外轮廓由压力侧翼面521和负压侧翼面522限定。最大内接圆524m——与压力侧翼面521和负压侧翼面522两者都接触的内接圆中最大的一个——的中心点O1位于导流叶片520的入口侧。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]JP10-184523A

[专利文献2]JP3-267583A

[专利文献3]JP2003-90279A

[专利文献4]JP2007-113554A

发明内容

为了增大发电机的输出，有必要扩大导流叶片的开度以增加流入转轮503的水的流量。然而，在上述的水力机械中，由于最大内接圆524m的中心点O1位于导流叶片520的入口侧，当导流叶片开度变大时，固定导叶510和导流叶片520之间形成的静止翼列流路531在最大内接圆524m附近变得极窄。因此，流过静止翼列流路531的水的流速可以在最大内接圆524m附近局部增大，这带来例如流动的水与固定导叶510之间以及流动的水与导流叶片520之间存在例如大摩擦损失的问题，或者由静止翼列流路531中的流动分离或涡流造成水力损失。

本发明的目的是通过将导流叶片上的最大内接圆定位在最佳位置上来降低固定导叶与导流叶片之间形成的流路中的水力损失。

根据一个实施例，本发明提供了一种水力机械，包括：沿周向并排布置的多个固定导叶，其中每一个固定导叶都包括一出口端点；和

布置在相应的固定导叶内侧的多个导流叶片，其中每一个导流叶片都包括压力侧翼面和负压侧翼面，并且构造成绕旋转轴旋转；

其中：

每个固定导叶的出口端点与共同的基准圆接触；

每个导流叶片都具有连接与压力侧翼面和负压侧翼面两者都接触的内接圆的中心的弧线；和

当每个导流叶片采取最大开度时，在导流叶片的内接圆中具有最大直径的最大内接圆的中心点，相对于在固定导叶的出口端点与对应的导流叶片的负压侧翼面之间绘制的最短距离的直线与所述弧线彼此相交的交点，位于所述导流叶片的出口侧。

可替代地，根据另一实施例，提供了一种水力机械，包括：多个沿周向并排布置的固定导叶；和

多个布置在相应的固定导叶内侧的导流叶片，其中每一个导流叶片都包括压力侧翼面和负压侧翼面，并且构造成绕旋转轴旋转；

其中：

每个导流叶片都具有连接与压力侧翼面和负压侧翼面两者都接触的内接圆的中心的弧线；和