包括從主水流中汲取的水流的噴射裝置的液動力機器的製作方法

2023-09-17 17:36:40 1

專利名稱：包括從主水流中汲取的水流的噴射裝置的液動力機器的製作方法
技術領域：
本發明涉及主水流流經的液動力機器，其包括渦輪機的至少一葉片型體，所述葉
片型體具有一上遊端部和一下遊端部，在所述下遊端部附近形成至少一渦流區域或一減壓 區域或一空化區域，所述液動力機器包括水流的噴射裝置，所述噴射裝置將從所述主水流 汲取的所述水流一所述汲取的水流相對於所述主水流沒有改變一噴射到所述渦流區 域或減壓區域或空化區域中，以局部地修改所述主水流或增加在所述所述渦流區域或減壓 區域或空化區域中的壓力。
背景技術：
該液動力機器例如用於水力發電生產的工廠。機器沿著水流安裝，或從水庫供水， 在水庫中流注一或者多條水路。 在這些液動力機器中，由於機器的構型，存在被擾動的主水流流經機器的區域，形
成渦流或具有減壓或者空化區域。這些區域幹擾了液動力機器的總體性能，這是由於其降
低了液動力機器中的主水流的作用效率，或引起液動力機器的運行問題。 專利文獻US-1 942 995描述了前述類型的液動力機器，其允許在沿著渦輪機輪
葉形成的空化區域中噴射從主水流汲取的水流。 不過，布置汲取的水流的出口孔，以沿著與主水流方向基本垂直的方向噴射水流。 該孔口不能消除在葉片尾流中形成的渦流區域，並還幹擾液動力機器的總體性能。

發明內容
本發明的目的之一在於通過提出一允許消除在任一葉片型體的尾流中形成的渦 流區域的衝擊式液動力機器來彌補這些弊端。 為此，本發明涉及一前述類型的液動力機器，所述水流的噴射裝置包括一導道，所 述導道基本沿著所述主水流的流向通向所述下遊端部。 將從主水流汲取的水流噴射到葉片型體下遊端部中，使得可以在緊接葉片型體的 下遊在葉片型體的尾流中形成的渦流區域中修改主水流。渦流區域因此被消除，這使得可 以有效地填補在該區域中主水流作用性能的缺失，改善了液動力機器的性能與效用。
根據液動力機器的其它特徵 所述葉片型體的導道包括一入口和一出口，所述入口在所述葉片型體上遊從所述 主水流汲取水流，所述出口通向所述渦流區域或減壓區域或空化區域， 所述噴射裝置包括一閥門，所述閥門布置在所述汲取的水流的路徑中，所述閥門 在一打開位置和一閉合位置間是活動的，在所述打開位置，所述閥門使得取自所述主水流 的汲取的水流通過，在閉合位置，所述閥門阻止所述汲取的水流的通過，
所述閥門的運動通過合適的控制裝置來進行控制， 所述葉片型體是軸同輻流式渦輪機的輪體的多個葉片中的至少一葉片，所述葉片 布置在一頂板體和一環帶體之間，所述水流通過實施在所述頂板體或者所述環帶體中的開
3口自所述頂板體或自所述環帶體被汲取，所述水流通向所述至少一葉片的下遊端部。


本發明的其它方面和優點將在接下來的描述中展示，該描述是示意性的，參照附 錄圖示，附圖中 圖1是根據本發明的渦輪機的葉片型體的上部剖面示意圖， 圖2是根據本發明的軸同輻流式渦輪機(turbine Francis)的局部剖面示意圖，
圖3是圖2的軸同輻流式渦輪機輪體的上部示意圖。
具體實施例方式
以下描述的本發明尤其地適用於軸同輻流式渦輪機類型的液動力機器。該液動力 機器已為熟知，在本發明中不作詳細描述。本發明還適用於存在形成渦流區域、減壓區域或 空化區域的問題的其它類型的液動力機器。 在描述中，詞語"上遊"和"下遊"均相對於流經液動力機器的主水流E的流向定 義。 參照圖示l，描述了一渦輪機的葉片型體1類型的液動力機器裝置。該葉片型體1 例如是一前導流葉片、一導流葉片、或一渦輪機葉片。示意在圖1上的葉片型體1是一前導 流葉片。 前導流葉片和導流葉片用於導引主水流E，主水流流經渦輪機輪體4，觸及葉片6， 這引起輪體4圍繞縱軸線Z-Z'的轉動。 葉片型體1具有一上遊端部8和一下遊端部10，它們通過為主水流E觸及的側壁 12相互連接。無論是對於一前導流葉片、一導流葉片或是一渦輪機葉片， 一渦流區域和/或 減壓區域14在下遊端部10附近產生，尤其是緊接著在下遊端部10的下遊，這會引起液動 力機器內的振動。 葉片型體1包括至少一導道16，導道在所述型體內在一進入開口 18和一出離開 口 20之間延伸。進入開口 18布置在上遊端部8附近，且通向例如葉片型體1的側壁12之 一。觸及側壁12的主水流E的一部分E工因而在導道16中通過進入開口 18被汲取，並引 入至出離開口 20。根據另一實施方式，導道16在葉片型體l外部汲取水流Ep將該水流引 導至出離開口 20。 出離開口 20通向下遊端部10。因此，主水流E的汲取的水流Ei在導道16中流動， 通過出離開口 20噴射到區域14中。這是為了得到修改區域14中的水流E的屬性和因而 防止振動現象的效果。 在一葉片6的情形中，同樣地存在，在葉片的進口邊或上遊端部8和/或出口邊或 下遊端部10的附近區域，產生輪體4的葉片6型體上的空化的問題。為了彌補這一弊端，圖 2上示意的葉片6，包括其它導道(未顯示)，這些導道在一進入開口 22和一出離開口 24， 26間在葉片內部延伸。導道的進入開口 22布置在葉片6的上遊端部8附近以在葉片上遊 從主水流E汲取一水流。導道的出離開口 24， 26布置成將所述汲取的水流噴射在葉片6的 上遊端部8和/或下遊端部10附近的葉片6的側壁上。汲取的和噴射的水流是為了得到 局部地修改主水流E和因而避免葉片型體上形成空化的現象的效果。 一些導道因而包括出離開口 24，該出離開口通向上遊端部8附近的葉片6側壁，以避免在上遊端部8附近的葉片 上形成空化的現象。其它的導道包括出離開口 26，其通向下遊端部10附近的葉片6的側 壁，以避免下遊端部10附近的葉片上形成空化的現象。 根據各種實施方式，進入開口和出離開口可根據可與主水流E的方向垂直的方 向，沿著葉片6的上遊端部8和下遊端部10系列地布置，如通過圖2上的出離開口 24所示忌。 根據一特別有利的實施方式，出離開口被布置成使得沿著主水流E的流向通向葉 片6的下遊端部10。開口例如通向葉片6的底部(culot)。汲取的水流在下遊端部中的噴 射使得可以消除在葉片6尾流中形成的渦流區域。
輪體4的葉片6布置在一頂板體28和一環帶體30之間。 根據一實施方式，在葉片上的空化現象還可以通過實施在與葉片6相面對的頂板 體28中的開口 31來避免，如圖3上所示意。這些開口 31與出離開口 24，26和/或與通過 未顯示的管路通向下遊端部10的出離開口 20相連通。在此實施方式中，一水流E2從主水 流E汲取，且流經渦輪機的固定部分和活動的葉片6間的空間。汲取的水流E2在環形空間 34中被汲取，環形空間位於頂板體28的上方。該水流^在開口 31中經過，繼而被導向至 出離開口 24，26和/或20。 除了葉片上的空化現象外，還會產生葉片6間的空間33中的形成渦流的現象。這 些現象可通過導道彌補，導道的入口孔和出口孔布置在葉片的上下遊端部之間，通向葉片 間的空間33。根據一實施方式，在葉片6間形成渦流的問題通過實施在頂板體28中的孔口 32解決，如圖2上所示意。 在此實施方式中，在環形區域34中在葉片6的上遊汲取的水流^在開口 32中經 過，向葉片6間的空間33給水，如圖3上所示意。開口 32分布在與空間33相對的頂板體 28中，該空間33隔開葉片6。因而，汲取的水流^被噴射到葉片6之間並修改水流E的屬 性以避免在葉片6間的形成渦流的現象。 作為變型，不經過頂板體28或在經過頂板體28之外，汲取的水流E2可通過實施 在環帶體30中的開口 (未顯示)經過環帶體30。 根據適用於所有上述噴射裝置的一實施方式，噴射裝置包括一閥門72，閥門布置 在汲取的水流的路徑中，如圖2和5上所示意。閥門72在一打開位置和一閉合位置間是活 動的，在打開位置其使得汲取的水流通過，在閉合位置，其阻止汲取的水流的通過。閥門72 例如布置在噴射裝置的每個進入開口附近並允許手動地或自動地控制汲取的水流的噴射。 在軸同輻流式渦輪機的情形中，閥門72設置在布置在頂板體28中的每個開口 32的附近。
閥門72的運動通過控制裝置(未顯示)來進行控制，控制裝置本身是已知的，機 械的或電氣的。因而，當在引起渦流區域或減壓區域或空化區域形成的液動力機器的運行 狀態，機器的自動裝置或操作者將該或多個閥門操作至打開位置，這允許在所述區域中噴 射所述汲取的水流，並防止如上所述的這些區域的形成。 可以注意到，汲取的水流相對於主水流E沒有被改變，即在汲取水流中水沒有經 過改變其組成成分的操作。
權利要求
主水流(E)流經的液動力機器，其包括渦輪機的至少一葉片型體(1)，所述葉片型體(1)具有一上遊端部(8)和一下遊端部(10)，在所述下遊端部附近形成至少一渦流區域或一減壓區域或一空化區域(14)，所述液動力機器包括水流(E1，E2)的噴射裝置，所述噴射裝置將從所述主水流汲取的所述水流(E1，E2)——所述汲取的水流相對於所述主水流(E)沒有改變——噴射到所述渦流區域或減壓區域或空化區域(14)中，以局部地修改所述主水流(E)或增加在所述渦流區域或減壓區域或空化區域(14)中的壓力，其特徵在於，所述水流(E1，E2)的噴射裝置包括一導道(16)，所述導道基本沿著所述主水流(E)的流向通向所述下遊端部(10)。
2. 根據權利要求l所述的液動力機器，其特徵在於，所述葉片型體的導道(16)包括一 入口 (18，31，32)和一出口，所述入口在所述葉片型體(1)上遊從所述主水流(E)汲取水流 (E15 E2)，所述出口通向所述渦流區域或減壓區域或空化區域(14)。
3. 根據權利要求2所述的液動力機器，其特徵在於，所述噴射裝置包括一閥門(72)， 所述閥門布置在所述汲取的水流(EpE》的路徑中，所述閥門(72)在一打開位置和一閉合 位置間是活動的，在所述打開位置，所述閥門(72)使得取自所述主水流(E)的汲取的水流 (EpE》通過，在閉合位置，所述閥門(72)阻止所述汲取的水流(EpE》的通過。
4. 根據權利要求3所述的液動力機器，其特徵在於，所述閥門(72)的運動通過合適的 控制裝置來進行控制。
5. 根據權利要求1到4中任一項所述的液動力機器，其特徵在於，所述葉片型體(1)是 軸同輻流式渦輪機(2)的輪體(4)的多個葉片中的至少一葉片(6)，所述葉片布置在一頂板 體(28)和一環帶體(30)之間，所述水流(E2)通過實施在所述頂板體(28)或者所述環帶 體(30)中的開口 (31，32)自所述頂板體(28)或自所述環帶體(30)被汲取，所述水流(E2) 通向所述至少一葉片(6)的下遊端部(10)。
全文摘要
該機器由主水流(E)流經，包括至少一渦輪機葉片型體(1)，具有一上遊端部(8)和一下遊端部(10)，在下遊端部附近形成至少一渦流區域或一減壓區域或一空化區域(14)，機器包括在所述區域(14)中從所述主水流汲取的水流(E1，E2)的噴射裝置。噴射裝置包括一從主水流(E)汲取水流(E1，E2)的導道(16)，使水流基本沿著主水流(E)的流向通向下遊端部(10)。
文檔編號F03B3/12GK101755120SQ200880100084
公開日2010年6月23日 申請日期2008年7月23日 優先權日2007年7月23日
發明者F·馬祖吉, M·特拉韋爾薩茲 申請人:阿爾斯通水電設備法國公司