[发明专利]转轮及管道式水轮机

说明书

本发明实施例提供了一种转轮及管道式水轮机，涉及水力发电技术领域。其中，转轮包括转轴，还包括多个升力型叶片及多个阻力型叶片；每个所述升力型叶片的两端分别连接在所述转轴的两端处，多个所述升力型叶片分布在以所述转轴的中心为球心的球形表面上；每个所述阻力型叶片呈Bach型，安装在所述转轴的中部。本发明中的转轮，阻力型叶片呈Bach型，其两侧所受水流的不同压力会形成压力差，驱动阻力型叶片转动做功，从而带动转轴及升力型叶片转动，在启动后通过升力型叶片产生的升力带动转轴旋转进行发电，以供给远传设备使用，具有良好的启动性能而且在持续性供电的同时不影响正常供水。

技术领域

本发明实施例涉及水力发电技术领域，尤其涉及一种转轮及管道式水轮机。

背景技术

在输水工程中，为保障饮水安全，常常需要对输水管道中的流量、压力、水质等进行测量，并将所测量数据通过互联网传送到数据中心。随着我国城市化发展进程的不断加快，水资源需求迅猛增加，输水管网系统也得到快速扩张并变得错综复杂。输水管网系统中需要配置更多的测量设备对于水质、流量等进行监控。这些测量设备及传递信号的远程传输装置等远传设备多是借助管道式水轮机进行电力供给。

管道式水轮机通过利用管道中流体推动安装在管道中的转轮转动进行发电。由于转轮工作时产生的压力损失较小，不会对管道内原有的水流流动造成很大影响，因而只要管道中的水流不断流动，管道式水轮机就可以持续为管道内的检测设备供电。但目前管道式水轮机中常用的转轮主要是升力型转轮和阻力性转轮两类，其中，升力型转轮在小流量工况下启动性能较差，不能保证持续性供电；阻力性转轮造成的水力损失较大，会影响正常供水且功率较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的之一是提供一种转轮，改善转轮在小流量工况下的启动性能，避免产生较大的水力损失。

本发明的目的之二是提供一种使用上述转轮的管道式水轮机。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种转轮，包括转轴，还包括多个升力型叶片及多个阻力型叶片，每个所述升力型叶片的两端分别连接在所述转轴的两端处，多个所述升力型叶片分布在以所述转轴的中心为球心的球形表面上；每个所述阻力型叶片呈Bach型，安装在所述转轴的中部。

其中，在所述转轴的第一端设置有上托，所述转轴的第二端设置有下托，所述升力型叶片的一端与所述上托相连，另一端与所述下托相连。

其中，所述上托沿所述上托朝着所述转轴中心方向固定连接第一轴筒，所述下托沿所述下托朝着所述转轴中心方向固定连接第二轴筒，中平行于叶片骨线的两端分别为第一端与第二端，其中，所述第一端与所述第一轴筒相连，所述第二端与所述第二轴筒相连。

其中，所述升力型叶片为等截面叶片，呈翼型。

其中，所述升力型叶片的中线为圆弧线，多个所述升力型叶片的中线位于以所述转轴的中心为球心、直径为D的球面上，所述阻力型叶片的直径为D₀，其中，D₀/D为1/3～1/2；所述阻力型叶片的高度H₀不超过所述升力型叶片的高度H的一半。

其中，所述阻力型叶片的高度H₀与直径D₀的比值为0.6～1.0，所述阻力型叶片的重叠比为0.1～0.3。

其中，所述阻力型叶片包括平板段与柱面段，所述平板段与所述柱面段平滑连接，所述平板段的长度l与所述柱面段的半径r的比值为0.2～0.6，所述柱面段的弧面所对应的圆心角为120°～135°。

其中，所述升力型叶片的叶片倾角为θ，所述升力型叶片的中线所在球面的半径为R，所述升力型叶片的叶片弦长为C，所述升力型叶片的数量为N＝σ·R·cosθ/C，其中，σ的取值范围为1.3～2.1。