[實用新型]一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機

有效

• 申請號: 202022790713.6
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN213598113U
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李康;馮建軍;朱國俊;吳廣寬;羅興锜
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: F03B11/00
• 分類號: F03B11/00;F03B11/04;F03B3/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

本實用新型一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機，整體的結構包括進水流道，沿進水流道的中心軸方向依次分布有燈泡體和輪轂體，燈泡體上設置有一圈活動導葉，輪轂體另一端一直延伸至尾水管段，輪轂體上連接有轉輪，轉輪位于轉輪室內，轉輪室外壁安裝有環形補氣管，環形補氣管通過支架焊接固定在轉輪室外壁上，環形補氣管通過進氣閥門與外界輸氣裝置連接，轉輪室外壁開有小孔，通過進氣閥門與環形補氣管連接。外界輸氣裝置將高壓氣體通過進氣閥門將空氣輸入環形補氣管道內，然后環形補氣管通過進氣閥門將氣體從轉輪室外壁小孔打入到轉輪室中，進而提升了轉輪室中壓力最低處的壓力，抑制了間隙空化的發生，從而提高了貫流式水輪機運行的穩定性。

技術領域

本實用新型屬于水輪機技術領域，具體涉及一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機。

背景技術

隨著我國對建設海洋強國目標的逐步推進，我國對海洋資源的開發利用越來越重視。其中，海洋能源是海洋資源開發中最重要的一部分。潮汐能作為一種高效清潔的海洋能源，得到了各國專家學者的關注。在利用潮汐能進行發電時，貫流式水輪機是將潮汐能轉換為電能的主要機組形式之一。不過，在貫流式水輪機的運行中，由于貫流式水輪機的轉輪葉頂與轉輪室內壁之間存在間隙，水流經過轉輪和轉輪室之間的葉頂間隙時局部流速變大且壓力減小，導致貫流式水輪機經常發生間隙空化。這種流動現象不僅誘發轉輪葉片的空蝕、振動和噪聲進而影響貫流式水輪機的安全穩定運行，而且涉及葉頂泄漏渦、葉頂分離渦和多相流等多種流動問題使其性能惡化。因此，深入研究貫流式水輪機間隙空化以及改善間隙空化對水輪機運行穩定性的影響顯得格外重要。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機，改善了水流經過轉輪和轉輪室之間的葉頂間隙時局部流速增大且壓力逐漸減小，導致的貫流式水輪機間隙空化問題，提高了貫流式水輪機運行的穩定性。

本實用新型所采用的技術方案是，一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機，包括進水流道，緊貼進水流道的一端依次連通有轉輪室、尾水管段；沿進水流道的中心軸方向還依次分布有燈泡體和輪轂體，輪轂體另一端一直延伸至尾水管段，燈泡體上設置有一圈活動導葉；轉輪室外壁安裝有環形補氣管，環形補氣管通過固定支架焊接固定在轉輪室外壁上，環形補氣管與外界輸氣裝置連接，轉輪室外壁開有小孔，通過進氣閥門與環形補氣管連接。

本實用新型的特點還在于，

轉輪室內設置有轉輪。

轉輪室外壁共開有9個小孔，每3個為一組，相鄰的中心小孔之間夾角為120°，并沿轉輪室外壁均勻分布，同一組中小孔間隔為0.01D，小孔直徑為0.001D，D為轉輪直徑。

環形補氣管的截面圓環圓心與貫流式水輪機中心軸線的距離為1.5D。

活動導葉為全開導葉。

環形補氣管通過鋼鐵支架焊接在轉輪室外壁上；

本實用新型的有益效果是，外界輸氣裝置將高壓氣體通過進氣閥門將空氣輸入環形補氣管道內，然后環形補氣管通過進氣閥門將氣體從轉輪室外壁小孔打入到轉輪室中，進而提升了轉輪室中壓力最低處的壓力，抑制了間隙空化的發生，從而提高了貫流式水輪機運行的穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機的結構示意圖；

圖2是本實用新型一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機的環形補氣管布置示意圖；

圖3是本實用新型一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機轉輪室外壁面小孔的示意圖；

圖4是本實用新型一種可抑制轉輪間隙空化的貫流式水輪機轉輪室外壁面小孔尺寸的示意圖；

圖中，1.進水流道，2.燈泡體，3.活動導葉，4.環形補氣管，5.轉輪，6.轉輪室，7.輪轂體，8.尾水管段，9.進氣閥門，10.小孔，11.固定支架。