[发明专利]用于降低水轮机或水泵或水泵涡轮机的抽吸管中的压力波动的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮机或涡轮机泵或泵涡轮机，特别是这种涡轮机的抽吸管，其用于将水从涡轮机中在朝地下水的方向上导出。本发明首先涉及具有叶轮的、法兰西斯类型的机器。但是也考虑具有卡普兰叶轮的机器。

背景技术

对于水轮机、如法兰西斯涡轮机，在效率和尽可能扩展的运行区域方面提出了越来越高的要求。期望的是，在水流通量从极限的部分负载运行直至过载运行方面的可变的使用。在全部的负载范围中应当在涡轮机低波动运行的同时实现尽可能高的效率。

法兰西斯涡轮机通过调节导向叶片来匹配于不同的运行条件。流出的水在叶轮下方在抽吸管之内通过弯头偏转。根据运行点，在抽吸管弯头中和随后的抽吸管扩散器中产生不利的流动性能，其能够导致机器的强的振动。当构件的自振与该振动的频率一致时，尤其能够出现材料损坏的结果。在不利的流动性能的条件下，机器效率也受损害。

为了改进流出表现，从现有技术中已知一种解决方案，其涉及抽吸管的液压轮廓。因此，例如在GB123132中示出抽吸管的不同的实施方案，其中锥形的(图4)又或圆柱形的(图5)体部从抽吸管基部中突出，该体部根据其造型持久地固定抽吸管的液压轮廓。

在DE10258557中，将纵向延伸的挤压体布置在抽吸管中。该挤压体位于机器轴线的延长部中并且能够是旋转对称的、即例如圆柱形的又或锥形的。挤压体不仅能够始于叶轮毂并且固定在那里，或者能够始于抽吸管并且固定在抽吸管处。

从现有技术中已知的解决方案的缺点在于，所提到的体部不仅在出现了所提到的不利的流动性能的运行状态中而且也在没有出现所提到的不利的流动性能的运行状态中保留在流动中。由此，尽管尽可能消除所提及的问题，但是另一方面妨碍了在无问题的运行状态中的流动，因为在没有体部的情况下在这种运行状态下能够实现机器的更高的效率。

在CN201943879U中提出一种锥形的调节装置，其布置在转子下方。锥形的调节装置的上端部延伸到抽吸管中。此外，锥形的调节装置设有升降装置。当穿过涡轮机的水通量小时，操作升降装置并且提高了调节装置，以便因此就上述意义而言有利地影响水流，因此，实现对不同的运行条件的一定程度的适应。然而因为锥形的调节装置在任何情况下、即也在具有有利的流动表现的运行状态中都延伸到抽吸管中，所以在这些状态中由于锥形的调节装置而妨碍流动。

发明内容

发明人提出如下目的，消除在确定的运行状态中产生的不利的流动性能，而不必在其他运行状态下去除。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的用于水轮机的装置来实现。根据本发明的装置的其他有利的设计方案从与其相关的从属权利要求中得出。

发明人发现该目的能够由此来实现，即在具有不利的流动性能的运行状态中至少将适当的挤压体引入到抽吸管的腔中，该腔在叶轮轴线的延长部中延伸。然而，该挤压体在其他的运行状态下完全地从流动走向中移除。

为了更好的理解，在上文的进一步的发展中，将其中不出现上述意义的不利的流动性能的运行状态的量称作最佳运行范围。最佳运行范围通常是如下运行范围，对于该运行范围而言主要设计成液压机器并且在该运行范围中液压机器达到最大的效率。在此完全能设想，最佳运行范围包括更大范围的水通流量，并且该范围可能由多个子范围组成，子范围不一定彼此关联地连接。此外，完全可行的是，液压机器也在与最佳运行范围不同的运行状态中达到与在最佳运行范围的范围中相同的或接近相同的最大效率。此外，本发明的目的是，刚好寻求上述目的。此外，完全可行的是：所提及的最大效率仅在上述意义中所理解的最佳运行范围的范围中的一部分内达到，并且效率在最佳运行范围的剩余范围中较低。

此外，发明人发现，有利的是，相应的挤压体在此在抽吸管中所占据的腔的大小能够根据相应的运行状态无级地调节。

该创造性的方案对此以两个可相互组合的设计形式实现。在第一设计形式中，挤压体从涡轮机毂中移出并且在不属于最佳运行范围的运行范围中引入到抽吸管的在叶轮轴线的延长部中延伸的腔中。相反，在最佳运行范围中，挤压体完全地在叶轮毂中下降并且进而从流动走向中移除。在另一设计形式中，柱形的挤压体从抽吸管的边缘移出并且在不属于最佳运行范围的运行范围中引入到抽吸管的在叶轮轴线的延长部中延伸的腔中。但是该设计形式主要但不排他地应用在具有垂直轴线的和抽吸管的机器中，抽吸管将水流动基本上偏转90°(即从垂直的流方向偏转到水平的流方向)。柱体在此能够具有任意的横截面。在最佳运行范围中，柱形的挤压体相反完全地从抽吸管中移出进而从流动走向中移除。