[發明專利]軸流式水輪機內裙邊葉片轉輪

無效

• 申請號: 201210524651.1
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103114952A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 劉萬江;崔金聲;陳金霞;覃大清;韓秀麗;樸春光
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電機廠有限責任公司;國家水力發電設備工程技術研究中心;哈爾濱大電機研究所
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種軸流式水輪機內裙邊葉片轉輪。

技術背景：

以水為介質的液流在一定溫度下流經局部地區，當壓強低于某臨界值時，水體內部原來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下游壓強較高的區域時，空泡將膨大，最終發生潰滅，在水輪機中空化現象可引起過流部件的空蝕破壞，其后果主要是引起水輪機水力性能參數惡化、機械振動和噪音，進而影響水輪機的安全運行。

水輪機空化現象按空化發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，對于發生在靠近輪轂體的葉片附近區域的空化現象，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，翼型空化一般在轉輪設計階段經過反復多次的調整葉片翼型可以減小甚至消除其發生的可能性，但是葉片內緣與輪轂體之間的間隙是軸流轉漿式水輪機的固有特點，由它引起的間隙空化不但會出現在轉輪體上，還有可能發展至葉片上，對葉片產生破壞。

發明內容：

本發明專利的目的在于公開一種最大程度減小間隙空化對軸流式水輪機葉片的空化磨損，延長葉片使用壽命，提高運行穩定性的軸流式水輪機葉片。本發明的技術方案為：本發明為一種軸流式水輪機內裙邊葉片轉輪，包括連接曲面葉片、球形樞軸、輪轂、輪緣、裙邊，葉片有4個周邊，分別是葉片進水邊、葉片出水邊、靠近輪緣的葉片外側以及靠近輪轂的葉片內側，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點在葉片全關狀態時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點在葉片全關狀態時靠近后一葉片進水邊并位于后一葉片進水邊之前，裙邊的C點與裙邊的D點之間曲線形狀與葉片靠近輪轂側的背壓面的型線一致，裙邊在E點、F點處與球形樞軸光滑過渡。

本發明工作原理為：水輪機是將水流的能量轉換為機械能的裝置。反擊式水輪機利用了水流的勢能和動能。水流充滿整個水輪機的流道，整個流道是有壓封閉系統，水流是有壓流動，水流沿著轉輪外圓整周進水，從轉輪的進口紙出口水流壓力逐漸減小。水流沖擊水輪機轉輪葉片，其慣性力作用引起作用于葉片的力，反過來，葉片使水流的速度（方向或大小）、壓力發生變化。

本發明專利涉及的主要部位為轉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的裙邊達到抑制間隙空化在葉片表面出現的效果，從而保護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。

本發明會使軸流式水輪機在以下方面獲益：

（1）減少水輪機葉片磨損

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

（2）減少葉片修復部位

增加了裙邊后，由于間隙空化不會再出現在葉片表面上，因此由間隙空化引起的空蝕只對裙邊結構造成破壞，不會對葉片表面造成磨損，修復葉片時只需對葉片裙邊進行修復，減少了葉片修復的部位，降低了修復的難度。

附圖說明：

圖1軸流式水輪機內裙邊葉片轉輪裝配圖

圖2軸流式水輪機內裙邊葉片轉輪俯視圖

圖3軸流式水輪機內裙邊葉片轉輪側視圖

具體實施方式：

如圖1、圖2所示，一種最大程度減小間隙空化對軸流式水輪機葉片的空化磨損，延長葉片使用壽命，提高運行穩定性的軸流式水輪機葉片，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個周邊，分別是葉片進水邊6、葉片出水邊7、靠近輪緣4的葉片外側8以及靠近輪轂3的葉片內側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。

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

如圖2、圖3所示，裙邊5的前緣A點在葉片全關狀態時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點在葉片全關狀態時靠近后一葉片進水邊6并位于后一葉片進水邊6之前，裙邊5的C點與裙邊5的D點之間曲線形狀與葉片1靠近輪轂3側的背壓面的型線一致，裙邊5在E點、F點處與球形樞軸2光滑過渡。