[發(fā)明專利]軸流式水輪機(jī)內(nèi)裙邊葉片轉(zhuǎn)輪

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210524651.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN103114952A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉萬(wàn)江;崔金聲;陳金霞;覃大清;韓秀麗;樸春光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司;國(guó)家水力發(fā)電設(shè)備工程技術(shù)研究中心;哈爾濱大電機(jī)研究所
• 主分類號(hào): F03B3/12
• 分類號(hào): F03B3/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種軸流式水輪機(jī)內(nèi)裙邊葉片轉(zhuǎn)輪。

技術(shù)背景：

以水為介質(zhì)的液流在一定溫度下流經(jīng)局部地區(qū)，當(dāng)壓強(qiáng)低于某臨界值時(shí)，水體內(nèi)部原來(lái)含有的很小的氣泡將迅速膨脹，在水中形成含有水蒸氣或者其它氣體的明顯氣泡，這種由于壓強(qiáng)降低而使水汽化的過程稱為“空化”，水流挾帶著的空泡在流經(jīng)下游壓強(qiáng)較高的區(qū)域時(shí)，空泡將膨大，最終發(fā)生潰滅，在水輪機(jī)中空化現(xiàn)象可引起過流部件的空蝕破壞，其后果主要是引起水輪機(jī)水力性能參數(shù)惡化、機(jī)械振動(dòng)和噪音，進(jìn)而影響水輪機(jī)的安全運(yùn)行。

水輪機(jī)空化現(xiàn)象按空化發(fā)生的位置將其分為翼型空化、間隙空化、空腔空化和局部空化等，對(duì)于發(fā)生在靠近輪轂體的葉片附近區(qū)域的空化現(xiàn)象，可能是由葉片翼型幾何形狀引起的翼型空化，也可能是由于水流通過葉片內(nèi)緣與輪轂體之間窄小間隙而引起的間隙空化，翼型空化一般在轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)階段經(jīng)過反復(fù)多次的調(diào)整葉片翼型可以減小甚至消除其發(fā)生的可能性，但是葉片內(nèi)緣與輪轂體之間的間隙是軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的固有特點(diǎn)，由它引起的間隙空化不但會(huì)出現(xiàn)在轉(zhuǎn)輪體上，還有可能發(fā)展至葉片上，對(duì)葉片產(chǎn)生破壞。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明專利的目的在于公開一種最大程度減小間隙空化對(duì)軸流式水輪機(jī)葉片的空化磨損，延長(zhǎng)葉片使用壽命，提高運(yùn)行穩(wěn)定性的軸流式水輪機(jī)葉片。本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明為一種軸流式水輪機(jī)內(nèi)裙邊葉片轉(zhuǎn)輪，包括連接曲面葉片、球形樞軸、輪轂、輪緣、裙邊，葉片有4個(gè)周邊，分別是葉片進(jìn)水邊、葉片出水邊、靠近輪緣的葉片外側(cè)以及靠近輪轂的葉片內(nèi)側(cè)，連接曲面葉片與輪轂之間有很小間隙，曲面葉片背壓面靠近輪轂并與輪轂之間有很小間隙，裙邊前緣A點(diǎn)在葉片全關(guān)狀態(tài)時(shí)靠近前一葉片出水邊并位于前一葉片出水邊之后，裙邊后緣B點(diǎn)在葉片全關(guān)狀態(tài)時(shí)靠近后一葉片進(jìn)水邊并位于后一葉片進(jìn)水邊之前，裙邊的C點(diǎn)與裙邊的D點(diǎn)之間曲線形狀與葉片靠近輪轂側(cè)的背壓面的型線一致，裙邊在E點(diǎn)、F點(diǎn)處與球形樞軸光滑過渡。

本發(fā)明工作原理為：水輪機(jī)是將水流的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。反擊式水輪機(jī)利用了水流的勢(shì)能和動(dòng)能。水流充滿整個(gè)水輪機(jī)的流道，整個(gè)流道是有壓封閉系統(tǒng)，水流是有壓流動(dòng)，水流沿著轉(zhuǎn)輪外圓整周進(jìn)水，從轉(zhuǎn)輪的進(jìn)口紙出口水流壓力逐漸減小。水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片，其慣性力作用引起作用于葉片的力，反過來(lái)，葉片使水流的速度（方向或大小）、壓力發(fā)生變化。

本發(fā)明專利涉及的主要部位為轉(zhuǎn)輪葉片背壓面靠近輪轂體的部位，通過增加葉片背壓面輪轂體一側(cè)的裙邊達(dá)到抑制間隙空化在葉片表面出現(xiàn)的效果，從而保護(hù)葉片在靠近輪轂體的部位不受間隙空化的破壞，保持葉片翼型不變。

本發(fā)明會(huì)使軸流式水輪機(jī)在以下方面獲益：

（1）減少水輪機(jī)葉片磨損

在葉片背壓面輪轂體一側(cè)增加裙邊，能夠抑制由于水流通過葉片內(nèi)緣與輪轂體之間窄小間隙而產(chǎn)生的間隙空化在葉片表面的發(fā)生，從而減少葉片表面的空蝕磨損，提高葉片抗空化能力，提高運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

（2）減少葉片修復(fù)部位

增加了裙邊后，由于間隙空化不會(huì)再出現(xiàn)在葉片表面上，因此由間隙空化引起的空蝕只對(duì)裙邊結(jié)構(gòu)造成破壞，不會(huì)對(duì)葉片表面造成磨損，修復(fù)葉片時(shí)只需對(duì)葉片裙邊進(jìn)行修復(fù)，減少了葉片修復(fù)的部位，降低了修復(fù)的難度。

附圖說(shuō)明：

圖1軸流式水輪機(jī)內(nèi)裙邊葉片轉(zhuǎn)輪裝配圖

圖2軸流式水輪機(jī)內(nèi)裙邊葉片轉(zhuǎn)輪俯視圖

圖3軸流式水輪機(jī)內(nèi)裙邊葉片轉(zhuǎn)輪側(cè)視圖

具體實(shí)施方式：

如圖1、圖2所示，一種最大程度減小間隙空化對(duì)軸流式水輪機(jī)葉片的空化磨損，延長(zhǎng)葉片使用壽命，提高運(yùn)行穩(wěn)定性的軸流式水輪機(jī)葉片，包括連接曲面葉片1、球形樞軸2、輪轂3、輪緣4、裙邊5，葉片1有4個(gè)周邊，分別是葉片進(jìn)水邊6、葉片出水邊7、靠近輪緣4的葉片外側(cè)8以及靠近輪轂3的葉片內(nèi)側(cè)9，連接曲面葉片1與輪轂3之間有很小間隙，曲面葉片1背壓面靠近輪轂3并與輪轂3之間有很小間隙。

葉片相關(guān)點(diǎn)的定義及其特征如圖2、圖3所示：點(diǎn)A為靠近葉片進(jìn)水邊6側(cè)裙邊5與葉片1的連接點(diǎn)，點(diǎn)B為靠近葉片出水邊7側(cè)裙邊5與葉片1的連接點(diǎn)，點(diǎn)C為裙邊5上靠近葉片進(jìn)水邊6側(cè)的端點(diǎn)，點(diǎn)D為裙邊5上靠近葉片出水邊7側(cè)的端點(diǎn)，點(diǎn)E為靠近葉片進(jìn)水邊6側(cè)的裙邊5與樞軸2的連接點(diǎn)，點(diǎn)F為靠近葉片出水邊7側(cè)的裙邊5與樞軸2的連接點(diǎn)。

如圖2、圖3所示，裙邊5的前緣A點(diǎn)在葉片全關(guān)狀態(tài)時(shí)靠近前一葉片出水邊7并位于前一葉片出水邊7之后，裙邊5的后緣B點(diǎn)在葉片全關(guān)狀態(tài)時(shí)靠近后一葉片進(jìn)水邊6并位于后一葉片進(jìn)水邊6之前，裙邊5的C點(diǎn)與裙邊5的D點(diǎn)之間曲線形狀與葉片1靠近輪轂3側(cè)的背壓面的型線一致，裙邊5在E點(diǎn)、F點(diǎn)處與球形樞軸2光滑過渡。