立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置的製作方法

2023-09-23 06:11:45

專利名稱：立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及水力發電機技術領域，具體涉及一種立軸衝擊式水輪機的補氣裝置，適用於雙噴嘴、三噴嘴、四噴嘴、五噴嘴、六噴嘴等立軸衝擊式水輪機。
背景技術：
立軸衝擊式水輪機在正常運行時，以轉輪作為動坐標系，由於動坐標係為勻角速度旋轉，所以￡=0，即作用於水流質點上的牽連慣性力的切向分量為零。因此，作完功離開轉輪後的水流質點除受有向下的重力外，還受有牽連慣性力的法向分力(離心慣性力)和哥氏慣性力，以及水鬥對水流的正壓力N。水流質點在上述合力作用下，大部分被甩到機殼壁上。由於在水鬥不同部位上的水流質點的相對速度方向不同，所以離開水鬥後的質點的 運動方向也不一樣。同時水流質點受圓周速度的影響，使被甩到機殼壁上的水流具有一定的圓周分速度，從而形成一定的水流環量。顯然，由於機殼上不同位置受水情況不同，所以沿機殼壁上、下的水簾厚度也不一樣。再加上部分水流對機殼的碰撞、飛濺，使得水簾厚度大為混亂、水簾厚度增加不確定。這給補氣位置、補氣管長度的確定帶來困難。水流質點在以上綜合作用力的作用下，沿機殼壁向下流動形成水簾，封住尾水通氣通道。隨著機組的不停的運行，機殼水流的不停外流，外流的水流不停的將機殼內的空氣帶走，當從尾水水簾進入的空氣少於尾水帶走的空氣時，機殼內就逐漸形成真空。以上所述為立軸衝擊式水輪機的真空形成機理。隨著機殼內的氣壓降低、真空的形成，一方面會導致轉輪吸附作完功的水流在轉輪外圓周圍形成珍珠鏈，造成轉輪的旋轉阻力增大，從而降低效率，帶來巨大的經濟損失；另一方面真空會導致轉輪和噴針的汽蝕損壞，並會產生較大的噪音、造成機組振動等。綜上所述，立軸衝擊式水輪機的轉輪必須是在大氣中旋轉，才能最有效的將水流的動能轉換為機械能再通過發電機轉換成電能。然而，大多數立軸衝擊式水輪機都沒有配備補氣裝置，少數配備補氣裝置的立軸衝擊式水輪機，又存在a)補氣裝置安裝位置不對，無法將大氣補入，甚至將機殼內的水流引出，使得水流飛濺，損壞其他電氣設備；b)補氣裝置的設計製造成本高，需要機械的或電力以及儀器儀表等人工操作；c)補氣裝置的設置影響機殼內的檢修等一系列問題。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種安全可靠、製造運行成本低、易於布置的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置。為此，本實用新型所採用的技術方案是一種立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，包括機殼，以及設置在機殼內的噴嘴和轉輪，所述轉輪的軸線縱向延伸，其特徵在於每個噴嘴都需設置一個補氣管，所述補氣管位於機殼的側壁內，並通過各自對應設置在機殼側壁外的進氣管向上引伸後與大氣相通；所述補氣管的軸線平行於轉輪的水鬥分水刃面，且位於水鬥分水刃面的上下2m範圍內。根據立軸衝擊式水輪機的真空形成機理，在機殼內找到水簾最薄的位置，S卩補氣管在機殼內的最佳安裝位置。每個噴嘴配備一根補氣管，補氣管安裝在機殼側壁內，補氣管的軸線平行於轉輪的水鬥分水刃面，且位於水鬥分水刃面的上下2m範圍內。在該位置安裝的補氣管，穿過水簾厚度，就能順利地將大氣自動補入機殼，從而消除機殼內的真空。依靠大氣壓的壓力自然補氣，即機殼內一旦形成真空，大氣壓就將空氣自動補入機殼內，不需要另外機械的或電力以及儀器儀表等人工操作。作為本方案的優選，所述補氣管與進氣管相連的一端通過補氣法蘭和螺釘固定在機殼的側壁上，補氣管的另一端設置有補氣彎管。通過補氣法蘭和螺釘與機殼側壁相連的補氣管，當需要在機殼內檢修噴嘴、轉輪等部件時，可以很方便將補氣管取下；另外，在補氣管的末端設置補氣彎管，可防止轉輪轉動時的水流直接衝入補氣管內。所述進氣管靠近大氣的一端通過進氣彎管、擴氣錐管和進氣法蘭向上引伸後與大 氣相通，在擴氣錐管與進氣法蘭之間還設置有濾網。優化結構布置的同時，通過設置濾網，防止外部異物或人為將異物投入補氣管內，將進氣管、補氣管堵塞。其有益效果是該自然補氣裝置補氣效果好、造價低、運行可靠、安裝更換方便、使用壽命長，提高了轉輪的效率、增加了電站的經濟效益，同時控制了噴針、噴嘴的汽蝕損壞，減少了水輪機的噪音，提高了水輪機的可靠性，確保了電站的經濟效益和運行安全；適用於雙噴嘴、三噴嘴、四噴嘴、五噴嘴、六噴嘴等立軸衝擊式水輪機。

圖1是雙噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置。圖2是三噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置。圖3是四噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置。圖4是五噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置。圖5是六噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置。圖6是圖1的A-A剖視圖。圖7是圖6的B向局部視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明如圖1所示為雙噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，由機殼1，以及設置在機殼I內的噴嘴2和轉輪3等組成。機殼I內共設置有兩個噴嘴2，噴嘴2繞在轉輪3的外周且均朝向轉輪3設置，噴嘴2的射流軸線2a與轉輪3的節圓相切(其中一個噴嘴只畫出了射流軸線)，轉輪3的軸線縱向設置，因此稱為雙噴嘴的立軸衝擊式水輪機，噴嘴2通過噴嘴進水管14供水。圖2所示為三噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，與雙噴嘴的立軸衝擊式水輪機的區別在於噴嘴2的數量為三個。三個噴嘴2繞在轉輪3的外周且均朝向轉輪3設置，每個噴嘴2的射流軸線2a均與轉輪3的節圓相切，噴嘴2通過噴嘴進水管14供水。圖3所示為四噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，與雙噴嘴的立軸衝擊式水輪機的區別在於噴嘴2的數量為四個。四個噴嘴2繞在轉輪3的外周且均朝向轉輪3設置，每個噴嘴2的射流軸線2a均與轉輪3的節圓相切，噴嘴2通過噴嘴進水管14供水。圖4所示為五噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，與雙噴嘴的立軸衝擊式水輪機的區別在於噴嘴2的數量為五個。五個噴嘴2繞在轉輪3的外周且均朝向轉輪3設置，每個噴嘴2的射流軸線2a均與轉輪3的節圓相切，噴嘴2通過噴嘴進水管14供水。圖5所示為六噴嘴的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，與雙噴嘴的立軸衝擊式水輪機的區別在於噴嘴2的數量為六個。六個噴嘴2繞在轉輪3的外周且均朝向轉輪3設置，每個噴嘴2的射流軸線2a均與轉輪3的節圓相切，噴嘴2通過噴嘴進水管14供水。結合圖1-圖6所不,機殼I的側壁外設置有進氣管5,機殼I的側壁內設置有
補氣管4，每個噴嘴2分別配備有一個補氣管4，補水管4的數量與噴嘴2的數量相等。每個補氣管4與各自對應設置在進水管5相連，進水管5設置在機殼I的側壁外，補水管4通過進氣管5向上引伸後與大氣相通。如圖6所示，轉輪3為對稱件，水鬥分水刃面3a為轉輪3的上下對稱分界面。補氣管4的軸線平行於轉輪3的水鬥分水刃面3a，且位於水鬥分水刃面3a的上下2m範圍內。補氣管4的軸線平行於轉輪3的水鬥分水刃面3a，那麼，補氣管4的軸線也必然垂直於轉輪3的軸線。如圖6所示，補氣管4與進氣管5相連的一端通過補氣法蘭6和螺釘7固定在機殼I的側壁上，補氣管4的另一端設置有補氣彎管8。補氣管4、補氣彎管8最好由無縫鋼管制成，管徑為①50mm ①400mm,補氣管4的長度最好大於100mm。如圖6，進氣管5靠近大氣的一端通過進氣彎管10、擴氣錐管11和進氣法蘭12向上引伸後與大氣相通，結合圖7可知，在擴氣錐管11與進氣法蘭12之間最好還設置有濾網13。也可以不設置進氣彎管10、擴氣錐管11和進氣法蘭12，而由進氣管5直接與大氣相通。進氣管5的結構布置形式多樣，只要能將大氣引入補氣管4中即可。安裝時，補氣管4的軸線距離廠房地坪面9最好為0.1m 2m。以上所述僅為實用新型的較佳實施例而已，並不以此作為實用新型的限制，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，包括機殼(I)，以及設置在機殼(I)內的噴嘴 (2)和轉輪(3)，所述轉輪(3)的軸線縱向延伸，其特徵在於每個噴嘴(2)都需設置一個補氣管(4),所述補氣管⑷位於機殼⑴的側壁內，並通過各自對應設置在機殼⑴側壁外的進氣管(5)向上引伸後與大氣相通；所述補氣管(4)的軸線平行於轉輪(3)的水鬥分水刃面(3a)，且位於水鬥分水刃面(3a)的上下2m範圍內。
2.按照權利要求1所述的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，其特徵在於所述補氣管(4)與進氣管(5)相連的一端通過補氣法蘭(6)和螺釘(7)固定在機殼(I)的側壁上，補氣管(4)的另一端設置有補氣彎管(8)。
3.按照權利要求2所述的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，其特徵在於所述補氣管(4)、補氣彎管(8)均由無縫鋼管制成,管徑為Φ50ι πι C>400mm,補氣管(4)的長度大於 10Omnin
4.按照權利要求1——3中任一項所述的立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，其特徵在於所述進氣管(5)靠近大氣的一端通過進氣彎管(10)、擴氣錐管(11)和進氣法蘭(12)向上引伸後與大氣相通，在擴氣錐管(11)與進氣法蘭(12)之間還設置有濾網(13)。
專利摘要本實用新型公開了一種立軸衝擊式水輪機自然補氣裝置，包括機殼(1)、噴嘴(2)和轉輪(3)，每個噴嘴(2)都需配備一個補氣管(4)，所述補氣管(4)位於機殼(1)的側壁內，並通過各自對應設置在機殼(1)側壁外的進氣管(5)向上引伸後與大氣相通；所述補氣管(4)的軸線平行於轉輪(3)的水鬥分水刃面(3a)，且位於水鬥分水刃面(3a)的上下2m範圍內。在立軸衝擊式水輪機的機殼內找到水簾最薄的位置，並在該位置上安裝補氣管，機殼內一旦形成真空，大氣壓就將空氣自動補入機殼內，具有補氣效果好、造價低、運行可靠等特點，不需要另外機械的或電力以及儀器儀表等人工操作。
文檔編號F03B1/00GK202832936SQ201220332800
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者楊小松 申請人:重慶立崧電機設備有限公司