[發(fā)明專(zhuān)利]可調(diào)射流角度的多噴嘴斜擊式水輪機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210108788.9
• 申請(qǐng)日: 2012-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102606364A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋文武;符杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F03B1/00
• 分類(lèi)號(hào): F03B1/00;F03B1/04
• 代理公司: 成都市輔君專(zhuān)利代理有限公司 51120
• 代理人: 張堰黎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于斜擊式水輪機(jī)設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，尤其屬于斜擊式水輪機(jī)的多噴嘴設(shè)計(jì)制造，特別涉及噴嘴設(shè)置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

沖擊式水輪機(jī)利用噴嘴把水流的壓力能變成速度能，把水流的位能變成噴嘴出口的高速度動(dòng)能。水流自離開(kāi)噴嘴，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪直至離開(kāi)轉(zhuǎn)輪的整個(gè)工作過(guò)程，不是在一個(gè)封閉系統(tǒng)內(nèi)，而是在充滿(mǎn)大氣的機(jī)殼中進(jìn)行，形成自由射流。射流與斗葉接觸后，開(kāi)始與繞流斗葉工作面進(jìn)行能量交換。

沖擊式水輪機(jī)按水流的流向可分為切擊式(又稱(chēng)水斗式)和斜擊式兩類(lèi)。水斗式是由噴嘴噴射的高速射流沿轉(zhuǎn)輪圓周切線方向沖擊水斗的水輪機(jī)，它的轉(zhuǎn)輪是由若干個(gè)瓢形水斗固定在輪緣上所組成，適用水頭一般為100～2000m。而斜擊式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與水斗式水輪機(jī)基本相同，只是射流方向不是與圓周切線方向一致，而是具有一個(gè)傾角，并且同一時(shí)刻往往有3～4個(gè)斗葉在接受同一噴嘴流量大小不等的自由射流。噴嘴出口射流中心與轉(zhuǎn)輪進(jìn)水邊平面呈一定的夾角a，該夾角a為22.5度～25度。轉(zhuǎn)輪形狀如半個(gè)瓢形水斗，接收水流量較小，只有單一噴嘴，通常因而只用于小型機(jī)組。

中國(guó)專(zhuān)利ZL200910308180.9公開(kāi)了一種多噴嘴斜擊式水輪機(jī)，該專(zhuān)利公開(kāi)的多噴嘴斜擊式水輪機(jī)可以大大提高單一噴嘴水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速，但該專(zhuān)利所述斜擊式水輪機(jī)的噴嘴數(shù)增多后容易出現(xiàn)射流以及斗葉內(nèi)部水流相互干涉，并且不同的噴嘴數(shù)其出現(xiàn)射流以及斗葉內(nèi)部水流相互干涉情況不同，降低了水輪機(jī)效率。并且斜擊式水輪機(jī)常用環(huán)境水資源不穩(wěn)定，水輪機(jī)需要根據(jù)及時(shí)的水量適應(yīng)開(kāi)啟不同數(shù)量的噴嘴運(yùn)行，目前簡(jiǎn)單開(kāi)閉不同數(shù)量的噴嘴不能最大可能地發(fā)揮水資源的效率，同時(shí)水輪機(jī)運(yùn)行也不穩(wěn)定，不能實(shí)現(xiàn)能源效率最大化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開(kāi)了一種可調(diào)射流角度的多噴嘴斜擊式水輪機(jī)。本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種噴嘴可轉(zhuǎn)動(dòng)以改變噴嘴出口射流中心與轉(zhuǎn)輪進(jìn)水邊平面夾角調(diào)整的多噴嘴斜擊式水輪機(jī)；通過(guò)改變單一噴嘴以及多噴嘴斜擊式水輪機(jī)噴嘴射流角度固定不變的結(jié)構(gòu)型式，實(shí)現(xiàn)噴嘴射流角度可以隨著水流流量的大小調(diào)整。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

可調(diào)射流角度的多噴嘴斜擊式水輪機(jī)，包括引水管、與引水管連通的多個(gè)噴嘴和轉(zhuǎn)輪，其特征是：所述噴嘴可轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步所述噴嘴轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍是5.5度～6.5度，從而構(gòu)成噴嘴水射流方向與轉(zhuǎn)輪水平面的夾角是17度～25度。

具體噴嘴水射流方向與轉(zhuǎn)輪水平面的夾角a與噴嘴數(shù)Z的關(guān)系是：

Z＝1?a＝22.5度～25度

Z＝2?a＝21.5度～22.5度

Z＝3?a＝19.5度～21.5度

Z＝4?a＝17.5度～19.5度

Z＝6?a＝17度～17.5度

所述噴嘴對(duì)稱(chēng)設(shè)置在轉(zhuǎn)輪圓平面上方。

更進(jìn)一步所述引水管與噴嘴連接處可轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述引水管與噴嘴連接處是可調(diào)栓距孔的法蘭轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)。

另一種結(jié)構(gòu)是引水管與噴嘴連接處是嵌入滑套轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明將改變單一噴嘴以及多噴嘴斜擊式水輪機(jī)噴嘴射流角度固定不變的結(jié)構(gòu)型式，實(shí)現(xiàn)噴嘴射流角度可以隨著水流流量的大小，也就是隨著投入的噴嘴數(shù)的多少改變射流角度，這樣不同流量下斜擊式水輪機(jī)進(jìn)入斜擊式斗葉的水流繞流能夠更好地繞流，不至于產(chǎn)生繞流漩渦，減少了繞流的水力損失，能夠更好地提高斜擊式水輪機(jī)，特別是多噴嘴斜擊式水輪機(jī)的水力效率。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明后，可以大大提高斜擊式水輪機(jī)的使用范圍，提高斜擊式的流量和出力，使得斜擊式水輪機(jī)能夠應(yīng)用于大中型機(jī)組中。

本發(fā)明噴嘴的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以是機(jī)械手動(dòng)式，也可以采用程序控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益性：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)可調(diào)入射角度后，可根據(jù)流量大小，以及運(yùn)行噴嘴數(shù)的多少，保證斗葉內(nèi)部流動(dòng)與單噴嘴運(yùn)行時(shí)一致，即不產(chǎn)生射流與內(nèi)流的相互干涉問(wèn)題；可以實(shí)現(xiàn)水力損失最小，達(dá)到提高斜擊式水輪機(jī)水力效率的目的；可以實(shí)現(xiàn)多噴嘴運(yùn)行時(shí)，斜擊式水輪機(jī)軸向力適當(dāng)減小的目的。因?yàn)樾睋羰剿啓C(jī)與切擊式水輪機(jī)不同，因水流入射角度原因產(chǎn)生軸向力，而且噴嘴數(shù)增加后，其軸向力也將增大，此時(shí)降低噴嘴的角度，其軸向力將減少。

本發(fā)明將噴嘴的射流角度與運(yùn)行噴嘴數(shù)聯(lián)合匹配，將噴嘴的射流角度設(shè)置為可調(diào)角度，本發(fā)明最大可能地發(fā)揮水資源的效率，同時(shí)水輪機(jī)運(yùn)行更穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)能源效率最大化。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明噴嘴射流角度示意圖；

圖2是本發(fā)明兩組噴嘴斜擊式水輪機(jī)示意圖；