[發明專利]卡普蘭水輪機的葉輪

在審

• 申請號: 201380054459.3
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN105209745A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 格雷戈瑞·斯奈德;富蘭克林·斯汀森;托馬斯·奈德哈特
• 申請（專利權）人: 沃依特專利有限責任公司
• 主分類號: F03B3/06
• 分類號: F03B3/06;F03B3/14
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 梅高強;崔巍

技術領域

本發明涉及一種卡普蘭水輪機。(例如參見DE10100963A1)

背景技術

這種卡普蘭水輪機包含作為其相關部件的葉輪、引導輪和外殼。葉輪設置有可調整葉片并且聯接到軸。

卡普蘭水輪機具有豎直軸，但是也存在具有水平軸的卡普蘭水輪機。

具有水平軸的卡普蘭水輪機的特別令人關注的申請已經是為人所知的。在這種情況下，例如，在河水電站中，壩的閘門或者保持攔河壩配備有大量卡普蘭水輪機，例如，配備有6、12、24或者更多個水輪機。單個卡普蘭水輪機在這種情況下顯然是非常小的。其在損壞的情況下能夠容易地和迅速地被移去并且能夠換成新的水輪機。想要將保持水輪機的構造保持得盡可能簡單(例如參見US5,825,094)。

上述調整裝置相對于它們的設計是相對復雜的。它們的順暢運作對于整個水輪機的機能是尤其重要的。移動部分需要潤滑。已知使用油或者水達到該目的。為了這個目的，轂的內部空間充滿水或者油。如果使用水，存在銹蝕的可能性。如果使用油，當轂滲漏時存在環境污染的可能性。

發明內容

本發明的目的是以既不發生銹蝕也不發生環境污染的方式提供一種卡普蘭水輪機。該目的通過權利要求1的特征實現。

因此，轂設置有用于將壓縮空氣引進中空的內部空間的連接部。因此在水輪機的操作期間內部空間在大氣以上的壓力下。因此所有的移動部分能夠被供應壓縮空氣。壓縮空氣替代油或者水潤滑。自潤滑密封件和軸承材料代替油潤滑或者水潤滑軸承和密封件被適當地使用。

本發明尤其適用于將現有的水輪機改裝為無水或者無油操作。

本發明進一步提供以下有益效果：壓縮空氣能夠從轂通過防氣蝕肋的葉片被供應。因此氣蝕的可能性能夠減少。也防止水貫穿內部空間。

具有油潤滑軸承的常規的水輪機能夠容易地被改裝為本發明的形式。用于將潤滑油供應到軸承的既有線路能夠被用作空氣導管。

附圖說明

現有技術和本發明通過參考附圖被更加詳細地說明，以下詳細地展示：

圖1示意了根據目前工藝水平的卡普蘭水輪機的垂直投影圖和部分截面圖，該卡普蘭水輪機包含可調整葉片；

圖2示意了根據目前工藝水平的卡普蘭水輪機的軸向截面圖；

圖3示意了根據目前工藝水平的卡普蘭葉輪的軸和內部葉片調整單元；

圖4示意了根據目前工藝水平的具有充油的或者充水的轂的卡普蘭水輪機的截面圖；

圖5示意了類似圖4的視角的卡普蘭水輪機，但是該圖是具有填充壓縮空氣的轂。

具體實施方式

圖1中所示的卡普蘭水輪機包含葉輪1，該葉輪1被軸2支撐。軸2豎直地布置。水輪機機構包含可調整葉片1.1。

軸包含在其自由端的轂3。進一步設置引導葉片環4。引導葉片環4安裝在轂3中。引導葉片4.1也是可調整的。

根據本發明的調整單元被用于調整，其中與頭部成比例的調整力被施加。

圖2中所示的卡普蘭水輪機是具有水平軸的管式水輪機。轂3也顯示在圖2中。該水輪機也包含與圖1的水輪機相同的組件。該圖示意了葉輪1和進一步引導葉片環4。

設置包圍發電機的外殼5。發電機位于葉輪1的軸上。

在這種情況下也設置類似于圖1的調整單元的調整單元。調整單元位于外殼5中并且延伸直至轂3。

圖3示意了能夠被用于圖1和2的實施例中的調整單元。該圖也示意了具有葉片1.1的葉輪1。葉輪1由轂3承載。錐齒輪10將扭矩傳輸到發電機11，該扭矩產生在葉輪1上。

調整單元20包含推桿20.1。推桿20.1的下游端這里不顯示。其被引導穿過空心軸2直至葉輪。其以推桿20.1在軸線方向上的位移導致葉片1.1的調整的方式作用到可調整葉片1.1上。

推桿20.1的上游端承載板20.2。板20.2布置在缸20.3中并且能夠以活塞的方式在缸20.3中軸向地位移。板20.2的右方的工作容積部20.4能夠受到等于或者與頭部成比例的壓力。如果頭部上升，工作容積部20.4中的壓力也上升。因此，推桿20.1朝向葉輪1移動，葉片1.1在閉合期間被樞轉或者調整。

如果頭部下降，推桿以打開葉片1.1的趨勢，再次在相反方向上行進。返回運動能夠以不同的方法開始，例如，通過恢復彈簧(圖中未示)。氣體壓力也能夠存在于缸空間中位于板20.2的與工作容積部20.4相反側的部分中。

圖3中所示的已知實施例也稱為內部調節齒輪。

圖4中所示的已知的卡普蘭水輪機包含葉輪1，軸2和轂3，該轂3承載葉輪。軸是中空的。在操作期間，油被供應到轂3(參見油出口)。