[實用新型]一種水輪機蝸殼

有效

• 申請號: 201820997424.3
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN208380736U
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 何濤
• 申請（專利權）人: 重慶水輪機廠有限責任公司
• 主分類號: F03B11/02
• 分類號: F03B11/02;F03B11/08
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 熊雄

本實用新型公開了一種水輪機蝸殼，包括蝸殼本體（1），在所述蝸殼本體（1）內設置有經水流通過的流道（2），在所述蝸殼本體（1）外壁上且位于流道（2）尾部設置有與流道（2）相通的排沙管（3），所述排沙管（3）為一直管。本實用新型具有結構簡單、使用可靠、成本低廉的優點，采用它能夠及時排出蝸殼內的泥沙，減少通過導葉及轉輪的含沙量，減少了磨損，延長了水輪機過流部件的使用壽命，提高電站機組的運行效率和經濟效率。

技術領域

本實用新型涉及一種水輪機，特別是一種發電用水輪機蝸殼。

背景技術

據統計，在目前已經運行的水電站中，大約有五分之一到四分之一的水輪機過流部件均遭受泥沙磨損的危害。遭受泥沙磨損的過流部件，主要是葉片和轉輪，電站每年由此造成的電能損失以及檢修費用和設備更新費用高達幾十億元，損失巨大。為了降低泥沙對過流部件的磨損，必須減少通過過流部件的泥沙含量。

為了解決上述問題，在CN203383966U公開了名稱為“一種具有排沙管的蝸殼”的實用新型專利，它公開了一種減沙抗磨的水輪機蝸殼，在水輪機蝸殼外側靠近鼻端處、順水流方向設置有與蝸殼內部相通的排沙管，排沙管上設置有截止閥門，排沙管與尾水管連通，直接將泥沙排到下游。在汛期時打開排沙管，通過蝸殼水沙分離效應將高濃度、粗顆粒泥沙導入排沙管，減少過機含沙量，減輕水輪機轉輪的磨蝕。雖然這樣做可行，但是，該排沙管是隨意設置在水輪機蝸殼外側且帶有折角，使其排沙效果大打折扣，影響了整機的正常工作。

實用新型內容

本實用新型的目的就是提供一種能有效排出水輪機蝸殼內泥沙的水輪機蝸殼。

本實用新型的目的是通過這樣的技術方案實現的，一種水輪機蝸殼，包括蝸殼本體，在所述蝸殼本體內設置有經水流通過的流道，在所述蝸殼本體外壁上且位于流道尾部設置有與流道相通的排沙管，所述排沙管為一直管。

為了能夠排出泥沙順暢，所述排沙管與蝸殼本體重力方向之間的夾角為20°至25°。

對于上述的夾角，需要根據應力結構選取蝸殼上的特定位置，以保證結構穩定，選取位置標準如下：

進入蝸殼流道內的沙粒，主要受到水流旋轉產生的離心力F1和自身重力F2的共同作用，兩者方向互相垂直。

離心力F1：F1=mωr=m(2πn/60)²r；n為機組轉速，r為沙粒重心至機組旋轉中心距離

重力F2： F2=mg；m為沙粒質量，g為重力加速度9.81m/s²；夾角 θ=arctan(F1/F2)

根據蝸殼內沙粒的受力作用圖可以看出，機組在運行時，沙粒隨水流在蝸殼中運動，轉速基本不變，其受到的離心力大小僅與r大小有關。沙粒從進入蝸殼至完全排出過程中，受到的離心力逐漸減小，在蝸殼尾部附近離心力降為最小，幾乎只受自身重力的作用，最終聚集在尾部。故在此區域設置排沙管，將大量的減少沙粒在蝸殼內的聚集。

進一步優選，所述排沙管與蝸殼本體重力方向之間的夾角為18°。

為了能夠進一步順利排出泥沙，所述排沙管的軸心線與蝸殼本體的豎直中心線在圓周方向的向下夾角為2°至7°。

進一步優選，所述排沙管的軸心線與蝸殼本體的豎直中心線在圓周方向的向下夾角為3°至5°。

為了能夠排出較大的泥沙，所述排沙管的直徑大于等于30mm。

為了便于排沙管與蝸殼本體的焊接，所述排沙管與蝸殼本體的硬度差小于HB30。

為了便于開關排沙，在所述排沙管的外端上設置有閥門。