折向器及設有該折向器的水輪機的製作方法

2023-08-05 15:01:56 1

本實用新型涉及水力機械工程領域，特別是涉及一種折向器及設有該折向器的水輪機。

背景技術：

水輪機是一種把水流的能量轉換為旋轉機械能的動力機械，水輪機通常安裝在水電站內，將上遊水庫中的水經引水管引向水輪機，推動水輪機的轉輪旋轉，從而帶動發電機發電。

當需要關閉水輪機時，水輪機的轉輪在慣性的影響下仍然處在高速旋轉的狀態，從而導致轉輪的蝸殼內壓力升高，影響水輪機的穩定性。目前，通常採用安裝反向制動裝置的方法對水輪機的轉輪進行制動，以使轉輪的轉速快下降直至停止，但由於增加了新的結構，因而提升了水輪機整體結構的複雜程度，不利於水輪機的維護。

技術實現要素：

基於此，有必要針對安裝反向制動裝置提升了水輪機整體結構的複雜程度的問題，提供一種可制動水輪機轉輪而保持水輪機結構簡潔的折向器及設有該折向器的水輪機。

一種折向器，設置於轉輪的一側，所述轉輪包括迎水面及背向所述迎水面的背水面，包括設有擋水面的擋水結構，所述擋水結構中的所述擋水面可選擇地位於射向所述迎水面的水流的入射路徑上，並形成相對所述入射路徑呈一定角度用於阻擋所述水流的第一出射路徑；所述擋水面上還開設有折向孔，所述折向孔的內壁形成與所述擋水面呈一定角度的折向面，所述折向面相對所述第一出射路徑呈一定角度並形成用於引導所述水流射向所述背水面的第二出射路徑。

上述折向器，擋水面可選擇地位於水流的入射路徑上從而形成與入射路徑呈一定角度的第一出射路徑，從而避免轉輪的迎水面受到水流衝擊。同時，擋水面上開設的折向孔可使入射水流通過折向面折向，進而形成與第一出射路徑呈一定角度的第二出射路徑而引導水流射向轉輪的背水面，從而對轉輪施加與其旋轉方向相反的作用力，以對轉輪進行反向制動，從而無需額外設置單獨的反向制動裝置，節省成本的同時消除了一個故障點，便於設有該折向器的水輪機的維護。

在其中一個實施例中，所述折向器還包括驅動結構，所述驅動結構可驅動所述擋水結構轉動以使所述擋水面可選擇地位於所述入射路徑上。

在其中一個實施例中，所述擋水結構包括相對的第一端與第二端，所述擋水結構的第一端設有所述擋水面，所述擋水結構的第二端與所述驅動結構可轉動連接，所述第一端與所述第二端之間設有鉸接點，所述驅動結構可帶動所述擋水結構繞所述鉸接點轉動。

在其中一個實施例中，所述驅動結構包括連接臂與設於所述連接臂一端的液壓缸，所述連接臂另一端連接所述擋水結構，所述液壓缸的活動端用於驅動所述連接臂運動以帶動所述擋水結構轉動。

一種水輪機，包括上述的折向器。

在其中一個實施例中，所述水輪機還包括間隔設置的機身與轉輪，所述折向器位於所述機身與所述轉輪之間，所述機身靠近所述折向器一端設有用於噴射所述水流的噴嘴。

在其中一個實施例中，所述擋水結構可相對所述機身轉動以位於離開所述入射路徑的第一位置與位於所述入射路徑上的第二位置，當位於所述第二位置時，所述擋水面形成用於引導所述水流向偏離所述迎水面射出的所述第一出射路徑，所述折向面形成引導所述水流射向所述背水面的所述第二出射路徑。

在其中一個實施例中，當所述擋水結構位於所述第二位置時，所述折向孔的中心軸線與所述入射路徑之間的夾角呈90°。

在其中一個實施例中，當所述擋水結構位於所述第二位置時，所述擋水面與所述入射路徑之間的夾角呈45°。

在其中一個實施例中，所述第一出射路徑遠離所述轉輪，所述第二出射路徑朝向所述轉輪。

附圖說明

圖1為一實施方式的水輪機的結構示意圖；

圖2為圖1所示的水輪機的折向器折向前的示意圖；

圖3為圖1所示的水輪機的折向器折向後的示意圖；

圖4為圖3所示的水輪機的局部放大示意圖。

具體實施方式

為了便於理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本實用新型。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1、圖2及圖3所示，本較佳實施例的一種折向器20，該折向器20設置於水輪機100的轉輪60的一側，轉輪60包括迎水面62及背向迎水面62的背水面64，轉輪60可在水輪機100的機身40不斷噴射出的水流的作用下轉動，進而帶動發電機發電。

具體地，折向器20包括設有擋水面242的擋水結構24，擋水結構24中的擋水面242可選擇地位於射向轉輪60的迎水面62的水流的入射路徑上，並形成相對入射路徑呈一定角度用於阻擋水流的第一出射路徑。擋水面242上還開設有折向孔2422，折向孔2422的內壁形成與擋水面242呈一定角度的折向面，折向面相對第一出射路徑呈一定角度並形成用於引導水流射向轉輪60的背水面64的第二出射路徑。

上述折向器20，擋水面242可選擇地位於水流的入射路徑上從而形成與入射路徑呈一定角度的第一出射路徑，從而避免轉輪60的迎水面62受到水流衝擊。同時，擋水面242上開設的折向孔2422可使入射水流通過折向面折向，進而形成與第一出射路徑呈一定角度的第二出射路徑而引導水流射向轉輪60的背水面64，從而對轉輪60施加與其旋轉方向相反的作用力，以對轉輪60進行反向制動，從而無需額外設置單獨的反向制動裝置，節省成本的同時消除了一個故障點，便於設有該折向器20的水輪機100的維護。

請參閱圖2、圖3及圖4，折向器20還包括驅動結構22，驅動結構22可驅動擋水結構24轉動以使擋水面242可選擇地位於水流的入射路徑上。

如此，當需要水流驅動轉輪60正常工作時，擋水面242脫離入射路徑而使水流全部射在轉輪60的迎水面62上以帶動轉輪60轉動。當水輪機100發生甩負荷(有功功率突然下降至零)等現象時，驅動結構22可驅動擋水結構24轉動而使擋水面242位於水流的入射路徑上，從而使部分水流折向而沿第一出射路徑射出，避免射在轉輪60上，另一部分水流則沿第二出射路徑射出而作用於轉輪60的背水面64，從而產生與轉輪60的轉動方向相反的力以制動轉輪60。

更具體地，擋水結構24包括相對的第一端與第二端，擋水結構24的第一端設有擋水面242，擋水結構24的第二端與驅動結構22可轉動連接，第一端與第二端之間設有與機身40鉸接的鉸接點244，驅動結構22可帶動擋水結構24繞鉸接點244轉動，從而改變擋水結構24與機身40的相對位置。

在本實施例中，驅動結構22包括連接臂224與設於連接臂224一端的液壓缸222，連接臂224的另一端可轉動地連接於擋水結構24的第二端，液壓缸222的活動端可沿連接臂224延伸方向運動以驅動連接臂224運動，從而帶動擋水結構24轉動。具體地，液壓缸222的活動端伸長時可帶動連接臂224向遠離機身40的方向伸長，從而帶動擋水結構24的第二端向機身40方向逆時針轉動，從而使擋水面242脫離入射路徑。液壓缸222的活動端縮短時可帶動連接臂224向靠近機身40的方向回收，從而帶動擋水結構24的第二端向遠離機身40方向順時針轉動而位於水流的入射路徑上。

上述折向器20，可在將射向轉輪60的水流折向而避免水流射向轉輪60的同時，引導部分水流射向轉輪60的背水面64以作用於與轉輪60轉動相反的方向，從而使轉輪60的轉速下降直至停止旋轉，而無需安裝反向制動裝置以制動轉輪60，簡化了安裝有該折向器20的水輪機100的整體結構，便於該水輪機100的維修，節省了成本，具有顯著的經濟效益。

如圖1、圖2及圖3所示，本較佳實施例的一種水輪機100，包括上述折向器20及間隔設置的機身40與轉輪60。折向器20位於機身40與轉輪60之間，機身40靠近折向器20一端設有用於噴射水流的噴嘴42。

擋水結構24可在驅動結構22的驅動下相對機身40轉動以位於離開入射路徑的第一位置與位於入射路徑上的第二位置。如此當擋水結構24位於第二位置時，擋水面242形成用於引導水流向偏離轉輪60的迎水面62射出的第一出射路徑，折向面形成引導水流射向轉輪60的背水面64的第二出射路徑以制動轉輪60。

進一步地，當擋水結構24位於第二位置時，折向孔2422的中心軸線與入射路徑之間的夾角呈90°，擋水面242與入射路徑之間的夾角呈45°。如此，射在折向孔2422的折向面上的水流沿折向孔2422的側壁(即第二出射路徑)射在轉輪60上，射在擋水面242上的水流在擋水面242的作用下折向並沿擋水面242(即第一出射路徑)射出。

更進一步地，在本實施例中，折向孔2422位於擋水面242底面的中心點與水流的入射路徑的中心軸的距離為入射水流直徑的三分之一至五分之一。

上述水輪機100，由於設有帶有制動功能的折向器20，因此無需單獨安裝反向制動裝置，簡化了水輪機100的整體結構且減少了故障點，有利於水輪機100的穩定運行，方便檢修與維護，並節省了反向制動裝置的使用、安裝及維修的成本，具有較高的經濟效益。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。