蜗喷式水轮机.pdf

本发明公开了一种蜗喷式水轮机，属于水利发电设备设计制造技术领域。提供一种能显著提高出力效果的蜗喷式水轮机。所述的蜗喷式水轮机包括导向喷水装置和含有水力驱动机构的引水转动装置，所述导向喷水装置的导向水喷出端与所述引水转动装置的驱动水流输入端连通；在所述蜗喷式水轮机的工作过程中，发电驱动水流通过所述的导向喷水装置输入所述的引水转动装置中，通过所述的导向喷水装置输入所述引水转动装置中的发电驱动水流，通过驱动所述的水力驱动机构驱动所述的引水转动装置绕自身的轴向中心线转动。

1.  一种蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的蜗喷式水轮机包括导向喷水装置(1)和含有水力驱动机构(2)的引水转动装置(3)，所述导向喷水装置(1)的导向水喷出端与所述引水转动装置(3)的驱动水流输入端连通；在所述蜗喷式水轮机的工作过程中，发电驱动水流通过所述的导向喷水装置(1)输入所述的引水转动装置(3)中，通过所述的导向喷水装置(1)输入所述引水转动装置(3)中的发电驱动水流，通过驱动所述的水力驱动机构(2)驱动所述的引水转动装置(3)绕自身的轴向中心线转动。

2.  根据权利要求1所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的导向喷水装置(1)包括发电水流导入机构(4)、发电水流变向喷出机构(5)和发电水流环形引导腔(6)，所述的发电水流导入机构(4)和所述的发电水流变向喷出机构(5)分别布置在所述发电水流环形引导腔(6)的径向两侧，所述发电水流变向喷出机构(5)以发电驱动水流喷出方向与所述发电水流环形引导腔(6)轴向呈40～50°夹角的布置在所述发电水流环形引导腔(6)的导向水喷出端上，所述发电水流导入机构(4)与所述发电水流环形引导腔(6)外侧壁相切的布置在所述发电水流环形引导腔(6)的导向水输入端上。

3.  根据权利要求2所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的发电水流环形引导腔(6)由一个中空的环形蜗壳构成，在所述环形蜗壳的径向下侧底壁上设置有环形导向水喷出口(7)，所述的发电水流变向喷出机构(5)由多件水流分导片(8)构成，所述各件水流分导片(8)沿周向均布置在所述环形蜗壳的径向下部，每一件所述的水流分导片(8)构成的平面与相应竖直面之间的夹角为40～50°；经过所述导向喷水装置(1)引导喷出的发电驱动水流以与相应竖直面呈40～50°夹角的喷出所述的导向喷水装置。

4.  根据权利要求3所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：在所述环形导向水喷出口(7)上还设置有环形导向喷嘴(9)，所述各件水流分导片(8)的下端与该环形导向喷嘴(9)的末端齐平。

5.  根据权利要求4所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：由所述各件水流分导片(8)的上端(10)构成的面为内高外低的圆锥面，所述圆锥面的高端位于所述环形蜗壳的径向水平面内。

6.  根据权利要求3所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的发电水流导入机构(4)为一根内径与外部输水管道内径相适配的环形引导管，所述环形引导管的输出端与所述环形蜗壳的径向上侧顶壁相切的连通。

7.  根据权利要求1～6中任一项所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的引水转动装置(3)还包括环形壳体(11)，所述的水力驱动机构(2)以发电驱动水流输出方向与所述环形壳体(11)轴向交叉的布置在所述的环形壳体(11)中。

8.  根据权利要求7所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的水力驱动机构(2)由多件水力驱动片(12)构成，所述的各件水力驱动片(12)沿周向与所述环形壳体(11)轴向呈40～50°夹角的均布置在所述的环形壳体(11)中。

9.  根据权利要求8所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的水力驱动片(12)呈凸向发电驱动水流驱动方向的圆弧形结构。

10.  根据权利要求7所述的蜗喷式水轮机，其特征在于：所述的环形壳体(11)包括内环形壳体(13)和外环形壳体(14)，所述的内环形壳体(13)呈直圆筒结构，所述的外环形壳体(14)包括上部的圆筒形引导段(15)和下部的喇叭形分导段(16)，所述的内环形壳体(13)和所述的外环形壳体(14)通过所述的水力驱动机构(2)连接为一个整体。

蜗喷式水轮机
技术领域
本发明涉及一种水轮机，尤其是涉及一种蜗喷式水轮机，属于水利发电设备设计制造技术领域。
背景技术
现有技术中的水轮机主要包括冲击式水轮机、混流式水轮机、轴流式水轮机和灌流式水轮机等四种类型。上述的几种类型的水轮机都是经过多年积累、改进，然后定型完成的，从结构上说，都是相对完美和最常用的机型。但是，上述这几种水轮机也存在明显的缺点，比如由于结构的原因，使造价十分高昂，生产周期和维修周期都比较长。同样，也是由于所述各种机型的水轮机的零部件都较多，基本上都包括蜗壳、转轮、导叶、前盖板和后盖板等类似结构，从而使有出力效果相对较差。而为了获得最佳的出力效果，在制造时要求都十分精密、细致，从而进一步的增加了制造成。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能显著提高出力效果的蜗喷式水轮机。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种蜗喷式水轮机，所述的蜗喷式水轮机包括导向喷水装置和含有水力驱动机构的引水转动装置，所述导向喷水装置的导向水喷出端与所述引水转动装置的驱动水流输入端连通；在所述蜗喷式水轮机的工作过程中，发电驱动水流通过所述的导向喷水装置输入所述的引水转动装置中，通过所述的导向喷水装置输入所述引水转动装置中的发电驱动水流，通过驱动所述的水力驱动机构驱动所述的引水转动装置绕自身的轴向中心线转动。
本发明的有益效果是：通过将所述的蜗喷式水轮机设置成包括导向喷水装置和含有水力驱动机构的引水转动装置的结构，并将所述导向喷水装置的导向水喷出端与所述引水转动装置的驱动水流输入端连通。这样，在所述蜗喷式水轮机的工作过程中，发电驱动水流便可以通过所述的导向喷水装置高速的喷入所述的引水转动装置中，再通过该高速喷入的发电驱动水流驱动所述的水力驱动机构来驱动所述的引水转动装置绕自身的轴向中心线转动，实现将高速水度的势能通过所述的引水转动装置转化成机械的目的。由于发电驱动水流除了导入前自身具有的势能外，还通过所述的导向喷水装置得以加速度，进一步的提高了发动驱动水流进入引水转动装置内的势能，从而可以有效的提高在相同条件下的发电驱动水流的出力，达到显著提高发电驱动水流出力效果的目的。
进一步的是，所述的导向喷水装置包括发电水流导入机构、发电水流变向喷出机构和发 电水流环形引导腔，所述的发电水流导入机构和所述的发电水流变向喷出机构分别布置在所述发电水流环形引导腔的径向两侧，所述发电水流变向喷出机构以发电驱动水流喷出方向与所述发电水流环形引导腔轴向呈40～50°夹角的布置在所述发电水流环形引导腔的导向水喷出端上，所述发电水流导入机构与所述发电水流环形引导腔外侧壁相切的布置在所述发电水流环形引导腔的导向水输入端上。
上述方案的优选方式是，所述的发电水流环形引导腔由一个中空的环形蜗壳构成，在所述环形蜗壳的径向下侧底壁上设置有环形导向水喷出口，所述的发电水流变向喷出机构由多件水流分导片构成，所述各件水流分导片沿周向均布置在所述环形蜗壳的径向下部，每一件所述的水流分导片构成的平面与相应竖直面之间的夹角为40～50°；经过所述导向喷水装置引导喷出的发电驱动水流以与相应竖直面呈40～50°夹角的喷出所述的导向喷水装置。
进一步的是，在所述环形导向水喷出口上还设置有环形导向喷嘴，所述各件水流分导片的下端与该环形导向喷嘴的末端齐平。
上述方案的优选方式是，由所述各件水流分导片的上端构成的面为内高外低的圆锥面，所述圆锥面的高端位于所述环形蜗壳的径向水平面内。
进一步的是，所述的发电水流导入机构为一根内径与外部输水管道内径相适配的环形引导管，所述环形引导管的输出端与所述环形蜗壳的径向上侧顶壁相切的连通。
上述方案的优选方式是，所述的引水转动装置还包括环形壳体，所述的水力驱动机构以发电驱动水流输出方向与所述环形壳体轴向交叉的布置在所述的环形壳体中。
进一步的是，所述的水力驱动机构由多件水力驱动片构成，所述的各件水力驱动片沿周向与所述环形壳体轴向呈40～50°夹角的均布置在所述的环形壳体中。
进一步的是，所述的水力驱动片呈凸向发电驱动水流驱动方向的圆弧形结构。
进一步的是，所述的环形壳体包括内环形壳体和外环形壳体，所述的内环形壳体呈直圆筒结构，所述的外环形壳体包括上部的圆筒形引导段和下部的喇叭形分导段，所述的内环形壳体和所述的外环形壳体通过所述的水力驱动机构连接为一个整体。
附图说明
图1为本发明蜗喷式水轮机的结构示意图；
图2为本发明涉及到的导向喷水装置的结构示意图；
图3为图2的俯剖视图；
图4为本发明涉及到的引水转动装置的结构示意图。
图中标记为：导向喷水装置1、水力驱动机构2、引水转动装置3、发电水流导入机构4、发电水流变向喷出机构5、发电水流环形引导腔6、环形导向水喷出口7、水流分导片8、环 形导向喷嘴9、上端10、环形壳体11、水力驱动片12、内环形壳体13、外环形壳体14、圆筒形引导段15、喇叭形分导段16。
具体实施方式
如图1、图2、图3以及图4所示是本发明提供的一种能显著提高出力效果的蜗喷式水轮机。所述的蜗喷式水轮机所述的蜗喷式水轮机包括导向喷水装置1和含有水力驱动机构2的引水转动装置3，所述导向喷水装置1的导向水喷出端与所述引水转动装置3的驱动水流输入端连通；在所述蜗喷式水轮机的工作过程中，发电驱动水流通过所述的导向喷水装置1输入所述的引水转动装置3中，通过所述的导向喷水装置1输入所述引水转动装置3中的发电驱动水流，通过驱动所述的水力驱动机构2来驱动所述的引水转动装置3绕自身的轴向中心线转动。通过将所述的蜗喷式水轮机设置成包括导向喷水装置1和含有水力驱动机构2的引水转动装置3的结构，并将所述导向喷水装置1的导向水喷出端与所述引水转动装置3的驱动水流输入端连通。这样，在所述蜗喷式水轮机的工作过程中，发电驱动水流便可以通过所述的导向喷水装置1高速的喷入所述的引水转动装置3中，再通过该高速喷入的发电驱动水流驱动所述的水力驱动机构2来驱动所述的引水转动装置3绕自身的轴向中心线转动，实现将高速水度的势能通过所述的引水转动装置3转化成机械的目的。由于发电驱动水流除了导入前自身具有的势能外，还通过所述的导向喷水装置1得以加速度，进一步的提高了发动驱动水流进入引水转动装置内3的势能，从而可以有效的提高在相同条件下的发电驱动水流的出力，达到显著提高发电驱动水流出力效果的目的。
上述实施方式中，为了简化所述导向喷水装置1的结构，借鉴现有技术中的成熟结构，以便降低设计、生产以及安装维修成本，将所述的导向喷水装1置设置成包括发电水流导入机构4、发电水流变向喷出机构5和发电水流环形引导腔6的结构，并把所述的发电水流导入机构4和所述的发电水流变向喷出机构5分别布置在所述发电水流环形引导腔6的径向两侧，使所述发电水流变向喷出机构5以发电驱动水流喷出方向与所述发电水流环形引导腔6轴向呈40～50°夹角的布置在所述发电水流环形引导腔6的导向水喷出端上，使所述发电水流导入机构4与所述发电水流环形引导腔6外侧壁相切的布置在所述发电水流环形引导腔6的导向水输入端上。参照现有水轮机的结构，将所述的发电水流环形引导腔6由一个中空的环形蜗壳构成，在所述环形蜗壳的径向下侧底壁上设置有环形导向水喷出口7，所述的发电水流变向喷出机构5由多件水流分导片8构成，所述各件水流分导片8沿周向均布置在所述环形蜗壳的径向下部，每一件所述的水流分导片8构成的平面与相应竖直面之间的夹角为40～50°；经过所述导向喷水装置1引导喷出的发电驱动水流以与相应竖直面呈40～50°夹角的喷出所述的导向喷水装置。这样，便可以减小设计成本，不需要重新大量的培训一线操 作人员，达到降低设计成本、生产成本和安装维修成本的目的。
上述实施方式中，为了方便所述的发电水流能高速的喷入所述的引水转动装置3中，避免所述的发电水流在输送过程中大量的损耗能量，在所述环形导向水喷出口7上还设置有环形导向喷嘴9，所述各件水流分导片8的下端与该环形导向喷嘴9的末端齐平；将由所述各件水流分导片8的上端10构成的面设置为内高外低的圆锥面，并使所述圆锥面的高端位于所述环形蜗壳的径向水平面内。这样，通过所述的圆锥面可以适应导入发电水流的流态，降低能量损耗。同时，借鉴现有水轮机蜗壳的结构，将所述的发电水流导入机构4设置为一根内径与外部输水管道内径相适配的环形引导管，所述环形引导管的输出端与所述环形蜗壳的径向上侧顶壁相切的连通。从而很方便的得达应的由所述各件水流分导片8的上端10构成的面为内高外低的圆锥面的结构。
同时，为了在进一步的简化所述蜗喷式水轮机的整体结构，将所述的引水转动装置3还包括环形壳体11，所述的水力驱动机构2以发电驱动水流输出方向与所述环形壳体11轴向交叉的布置在所述的环形壳体11中；此时，优选的环形壳体11的结构为包括内环形壳体13和外环形壳体14，所述的内环形壳体13呈直圆筒结构，所述的外环形壳体14包括上部的圆筒形引导段15和下部的喇叭形分导段16，所述的内环形壳体13和所述的外环形壳体14通过所述的水力驱动机构2连接为一个整体。而为了能最大限度的提高在相同发电水流量的前提获得更佳的出力，所述的水力驱动机构2由多件水力驱动片12构成，所述的各件水力驱动片12沿周向与所述环形壳体11轴向呈40～50°夹角的均布置在所述的环形壳体11中。优选的水力驱动片12的结构为呈凸向发电驱动水流驱动方向的圆弧形结构。这样，既可以提高高速发电水流的流态，又便于最大限度的获取相同发电水流量条件下的最佳出力。
综上所述，蜗喷式水轮机是吸收了古人之精华，集合现代科学而设计出来的。虽然它比现在的水轮机简单化了，但它使水更流畅，让每点发挥到极致。它应用也十分广泛，在大江小河上建造的水电站均可以使用，它对水电站的要求比较低，只要水源充足，有2～3米高的水位落差就可以建电站。转轮从结构上看十分简单，但是在使用时它同时有两个动力，一是水的冲击力，一是水的反推力！蜗喷式水轮机从生产角度上看，它能节约大量财力、人力和时间。使用起时还能最大限度的提高发电率，从而大量的节约自然资源。