[发明专利]一种双曲面尖齿状叶片水轮机转轮

说明书

技术领域

本发明属于水轮机转轮结构技术领域。

背景技术

传统的水轮机主要包括混流式、冲击式和轴流式三种。这三种水轮机都是零部件多而复杂，加工制造难度大，工艺复杂。因此造价高昂，故障率高，检修麻烦和困难，维护成本高。此外，三种水轮机都特别害怕河道中的垃圾。尤其是在夏季丰水期，本来正是发电的最佳季节，但涨水期间河道里的垃圾特别多，不仅会堵塞水电站的防污格栅，导致进水量严重不足影响发电效力，还会有部分垃圾漏进防污格栅卡在水轮机的调速导叶上，不得不拆卸维修，导致很多水电站在丰水期反而不能高效发电甚至停止运行。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种结构简单、易于加工制造、通过垃圾能力强、生产和维护成本低、发电效率高的双曲面尖齿状叶片水轮机转轮轮。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种双曲面尖齿状叶片水轮机转轮，包括中心轴和沿中心轴转动的转轮、均布于转轮外圆面并与转轮一体的双曲面尖齿状叶片，所述双曲面尖齿状叶片为内凹曲面曲率大于外凸曲面曲率的叶片。

本发明所述双曲面尖齿状叶片的内凹曲面和外凸曲面为弧形面或者渐开线曲面。所述水轮机转轮由一组安装于中心轴上的相同的转轮片叠加组合而成，每片转轮片均包括转轮和与转轮一体的双曲面尖齿状叶片。所有转轮片的叶片可对齐安装，也可顺序相错相同角度呈错角安装。

本发明采用内凹曲面曲率大于外凸曲面曲率的双曲面尖齿状叶片，具有如下优点：一是利于是水流平滑进入内曲面形成的水斗内，二是可以有效地排出水斗内的空气，消除气体干扰，三是能够使叶片最大限度地接受水流的冲力和压力，提高水能利用效率。

本发明结构简单，易于加工制造，整体结构牢固，使用寿命长，转轮转动方向与水流方向一致，不会被垃圾卡堵，且机组越大，转轮越大，通过垃圾的能力越强。

附图说明

图1是本发明的结构意图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的叶片内凹曲面和外凸曲面为弧形面时的构造原理图；

图4是本发明的组合原理图；

图5是本发明的组合运用图；

图6是本发明安装于水轮机系统的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示的双曲面尖齿状叶片水轮机转轮，包括中心轴1和沿中心轴转动的转轮2、均布于转轮外圆面并与转轮一体的双曲面尖齿状叶片3，所述双曲面尖齿状叶片为内凹曲面3a曲率大于外凸曲面3b曲率的叶片。所述双曲面尖齿状叶片的内凹曲面3a和外凸曲面3b为弧形面或者渐开线曲面。图3所示为本发明的叶片内凹曲面和外凸曲面为弧形面时的构造原理图，其内曲面3a是一段大曲率的圆弧，接近于一个半圆弧，外曲面3b为一段小曲率的圆弧，小曲率圆弧的圆心4位于整个转轮半径的中点，大曲率圆弧的圆心5位于尖齿齿根到齿顶的中点。

为了加工和运输方便，本发明的水轮机转轮可以根据转轮的总厚度如图4、图5所示由一组安装于中心轴上的相同的转轮片叠加组合而成，每片转轮片均包括转轮和与转轮一体的双曲面尖齿状叶片，图4所示为四片转轮片叠加，图5所示为两片转轮片叠加。所有转轮片的叶片可以如图4所示对齐安装(同角度安装)。转轮片的叶片也可如图5所示顺序相错相同角度呈错角安装。

图6所示为本发明安装于水轮机系统的示意图，将本发明的双曲面尖齿状叶片水轮机转轮安装于水轮机架体6上，从闸门引水口7冲入的水流平滑进入内曲面形成的水斗内，带动水轮机转轮转动。大曲率的尖齿叶片内曲面形成弧形水斗，使叶片最大限度地接受水流的冲力和压力。小曲率的叶片背面有利于水流平滑进入弧形水斗，减小水流对叶片的反向作用力，同时有效地排出水斗内的空气，消除气体干扰，提高水能利用效率。引水口处设置水流的流速、流量调节板8，以根据需要控制进入的水流大小。本发明转轮可以如图6所示立式安装使用，也可以平卧安装使用。

本发明结构简单，易于加工制造，结构牢固，可靠性高。转轮的运转只需要在引水口位置设置格栅隔离大尺寸的垃圾，几乎不会受到小尺寸垃圾的影响，不易发生故障，可以全年开机运行。采用本发明转轮的水轮机适用于各种水头(有效落差)，特别适用于低水头和超低水头情况下的水力发电。