[發(fā)明專利]水力機械

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910175720.0
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101713364A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 榎本保之;中村一幸;中村高紀(jì);筱原朗;手塚光太郎
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: F03B3/02
• 分類號: F03B3/02
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有法蘭西式水輪機的水輪機葉輪的水力機械，特別涉及由改 良分瓣葉輪的葉片形狀來提高水輪機性能的技術(shù)。

背景技術(shù)

安裝在水力機械上的法蘭西式水輪機，如圖13所示，沿轉(zhuǎn)子狀葉輪101 的周方向，等間隔地設(shè)置葉輪葉片102。圖13中，103表示上冠，104表示下 環(huán)，支撐葉輪葉片102。另外，圖中箭頭F表示水流，虛線C表示轉(zhuǎn)動軸。

在這樣的水力機械中，通過在水輪機運行時改變導(dǎo)流葉片(未圖示)的開 度，從而調(diào)整流入葉輪101的水量，改變發(fā)電量。因此，葉輪101內(nèi)的流動隨 水量而變化較大，設(shè)計點中，從導(dǎo)流葉片流入的流動F沿著葉輪101的流線流 動。

但是，流量變小后，葉輪內(nèi)部的流動因葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力而偏向下環(huán) 104側(cè)流動。而流量變大后，從導(dǎo)流葉片向葉輪101中心方向的能量變大，葉 輪101的轉(zhuǎn)動力所產(chǎn)生的離心力也變大，所以會偏向上冠103側(cè)流動。不沿著 此流線的流動稱為二次流動，該二次流動發(fā)生后，葉輪101中會發(fā)生損失。如 果能抑制大流量側(cè)、小流量側(cè)發(fā)生該二次流動，就能夠提供大范圍且葉輪損失 小的葉輪101。

防止上述二次流動的方法有下述分瓣葉輪110：如圖14所示，在作為通 常的葉輪葉片的長葉片111之間安裝作為短的葉輪葉片的短葉片112。圖中箭 頭R表示水輪機運行時的轉(zhuǎn)動方向。該分瓣葉輪110中，由短葉片112能夠抑 制非設(shè)計點中的流動偏離，降低損失，在圖15所示的部分負(fù)載運行中，能夠 抑制偏向下環(huán)側(cè)的流動。

上述分瓣葉輪110的長葉片111的后緣111a和短葉片112的后緣112a如 圖16所示，從下環(huán)104到上冠103構(gòu)成直線狀，向轉(zhuǎn)動軸C呈放射狀。

作為分瓣葉輪相關(guān)的技術(shù)，有短葉片后緣形狀相關(guān)的技術(shù)。例如，短葉片 的泵運行的前緣相對泵運行時的轉(zhuǎn)動方向，使下環(huán)側(cè)比上冠側(cè)后退，目的在于 提高泵運行中的空洞性能。例如有日本專利公報專利3782752號公報(以下稱 為專利文獻1)。

另外，水輪機運行時的短葉片后緣的下環(huán)側(cè)相對水輪機運行時的轉(zhuǎn)動方 向，比上冠側(cè)后退，目的在于提高水輪機運行時或泵運行時的空洞性能。例如 日本公開專利公報特開2003-65198號公報(以下稱為專利文獻2)。

具有上述分瓣葉輪的水力機械中，有以下問題。即，雖然能夠抑制大流量 或小流量時的二次流動，但在大的水量范圍內(nèi)，無法實現(xiàn)水輪機效率的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供能夠防止二次流動發(fā)生且能夠在大的水量范圍內(nèi) 提高水輪機效率的水力機械。

為了解決上述課題，本發(fā)明的水力機械有下述結(jié)構(gòu)。

(1)特征在于，包括：葉輪，其中心側(cè)有上冠，外圍側(cè)有下環(huán)，形成在 轉(zhuǎn)動軸周圍；長葉片，其沿上述轉(zhuǎn)動軸的周方向設(shè)置多個，其中心側(cè)支撐在上 述上冠上，其外圍側(cè)支撐在上述下環(huán)上；短葉片，其中心側(cè)支撐在上述上冠上， 其外圍側(cè)支撐在上述下環(huán)上，并且分別設(shè)置在上述多個長葉片之間，在垂直于 上述轉(zhuǎn)動軸的投影平面上，其后緣向水輪機運行時的上述葉輪的葉輪方向形成 為凸?fàn)睢?

(2)特征在于，包括：葉輪，其中心側(cè)有上冠，外圍側(cè)有下環(huán)，形成在 轉(zhuǎn)動軸周圍；長葉片，其沿上述轉(zhuǎn)動軸的周方向設(shè)置多個，其中心側(cè)緣支撐在 上述上冠上，其外圍側(cè)緣支撐在上述下環(huán)上；短葉片，其中心側(cè)支撐在上述上 冠上，其外圍側(cè)支撐在上述下環(huán)上，并且分別設(shè)置在上述多個長葉片之間，在 垂直于上述轉(zhuǎn)動軸的投影平面上，其后緣向上述轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動方向形成為凸 狀，連接上述后緣與上述下環(huán)的交點和上述轉(zhuǎn)動軸的直線與連接從上述后緣的 上冠側(cè)端部到下環(huán)側(cè)端部為止的長度的中點和上述轉(zhuǎn)動軸的直線所構(gòu)成的角 度為θb，將θb的正方向作為水輪機運行時的上述葉輪的轉(zhuǎn)動方向時，θb＞ 0°。